Газовий склад крові. Тиск газу при невідкладної допомоги

Тиск обумовлено постійним зіткненням рухомих молекул з тієї чи іншої поверхнею. Отже, тиск газу, що діє на поверхню дихальних шляхів і альвеол, пропорційно сумарної силі зіткнень всіх молекул, що стикаються з поверхнею в будь-який момент часу. У легких ми маємо справу з сумішшю газів, зокрема з киснем, азотом і вуглекислим газом. Швидкість дифузії кожного з цих газів прямо пропорційна його парціальному тиску.

Тиск газів у воді і тканинах 

Концентрація газу в розчині визначається не тільки його тиском, але і коефіцієнтом його розчинності. Молекули деяких газів, особливо вуглекислого газу, мають фізичний чи хімічний спорідненість з молекулами води, тоді як молекули інших газів від них відштовхуються. Коли молекули газу притягуються до води, набагато більша їх кількість може бути розчинено в ній, при цьому не створюється надлишкового тиску в розчині. З іншого боку, гази, молекули яких відштовхуються від молекул води, створюють надлишковий тиск при слабкій їх розчинності в воді.
Згідно із законом Генрі, обсяг газу, що розчиняється в даному об`ємі рідини, визначається як парціальним тиском газу, так і коефіцієнтом його розчинності. Коефіцієнти розчинності для найбільш важливих для дихання газів при температурі тіла такі: кисень - 0,024: вуглекислий газ - 0,57- окис вуглецю - 0,018- азот - 0,012- гелій - 0,008. Таким чином, розчинність вуглекислого газу більш ніж в 20 разів вище, ніж у кіслорода- кисень же більш розчинний, ніж три інших з основних перерахованих газів.
Знання цих коефіцієнтів розчинності необхідно, так як воно допомагає визначити кількість газу, який фізично може бути розчинений в рідких середовищах організму. А це в свою чергу є одним з головних факторів, що визначають швидкість, з якою гази дифундують в тканинах.

Тиск випаровування води 

При надходженні повітря в дихальні шляхи вода негайно починає випаровуватися з їх поверхні, зволожуючи, таким чином, вдихаємо повітря. Це обумовлено тим, що молекули води, подібно до інших молекул розчинених газів, постійно відриваються від поверхні води і переходять в газовий стан (в газову фазу). Тиск, який молекули води долають, щоб відірватися від її поверхні, називається тиском випаровування води. При температурі 37 ° С (98,6 ° F) тиск випаровування одно 47 мм рт.ст. Отже, як тільки суміш газів повністю зволожиться, парціальний тиск парів води в газовій суміші також складе 47 мм рт.ст.

Дифузія газів в рідинах - градієнт тиску при дифузії 

Основні фактори, що впливають на швидкість дифузії газів в рідині, включають:
  • парціальний тиск газу;
  • розчинність газу в рідині;
  • поперечний переріз тієї частини поверхні, через яку відбувається дифузія;
  • відстань, яке газ повинен подолати при дифузії;
  • молекулярна маса газу;
  • температура рідини. 

Відео: Вести Хакасія

Чим більше розчинність газу і площа поверхні для дифузії, тим більше кількість молекул, здатних дифундувати при будь-якій даній різниці тиску. З одного боку, чим більше відстань, яке молекули повинні пройти при дифузії, тим більше для цього потрібно часу. І нарешті, чим більше швидкість руху молекул (яка при будь-якій даній температурі обернено пропорційна квадратному кореню молекулярної маси), тим вище швидкість дифузії газу.
Таким чином, характеристики самого газу в цій формулі визначають два чинники: розчинність і молекулярну масу, які разом називаються дифузійним коефіцієнтом газу. Отже, дифузний коефіцієнт, що дорівнює S, / MW, визначає відносну швидкість, з якою різні гази дифундують при однаковому рівні тиску. Якщо дифузний коефіцієнт кисню дорівнює 1,0, то відносні дифузійні коефіцієнти інших газів, необхідних для дихання, складають: вуглекислий газ - 20,3- окис вуглецю - 0,81- азот - 0,53- гелій - 0,95.

Дифузія газів у тканинах 

Необхідні для дихання гази мають високу жиророзчинні і, отже, добре розчинні в клітинних мембранах. Стало бути, ці гази дифундують через клітинні мембрани при дуже слабкому опорі. Основним лімітуючим фактором руху газів через тканини є швидкість, з якою гази можуть дифундувати через тканинну воду.

Дифузія газів через респіраторну мембрану 

респіраторна одиниця

Респіраторна одиниця складається з респіраторної бронхіоли, альвеолярних ходів, отвори, що відкривається в альвеолу, і альвеоли.
В обох легенів є близько 300 млн альвеол, діаметр кожної альвеоли в середньому становить приблизно 0,2 мм (200 мкм). Стінки альвеол надзвичайно тонкі і тісно пов`язані з відносно щільною мережею сполучених між собою капілярів.
З огляду на велику поширеність капілярного сплетення рух крові біля альвеол описується як "суцільний лист" протікає крові. Мембрана, через яку здійснюється газообмін між альвеолярним повітрям і кров`ю, відома як респіраторна, або легенева, мембрана.

респіраторна мембрана 

Для того щоб кисень пройшов з альвеол в легеневе капілярний русло, він повинен проникнути через чотири окремих шару, часто званих в сукупності альвеолярно-капілярної, або респіраторної, мембраною. Ці чотири шари включають наступне.
  • Шар рідини, що омиває альвеоли. Вона називається альвеолярної рідиною і містить в собі сурфактант, що зменшує поверхневий натяг. 
  • Альвеолярний епітелій, що складається з дуже тонкого шару епітеліальних клітин і базальної мембрани. 
  • Дуже обмежене інтерстиціальний простір між альвеолярним епітелієм і капілярної мембраною.
  • Капілярна ендотеліальна мембрана і її базальнамембрана, що зливається в багатьох місцях з альвеолярної базальноїмембраною. 

Відео: Молдавські вчені винайшли наномембрани ... 2014

Незважаючи на таку кількість шарів, загальна товщина респіраторної мембрани в деяких місцях становить всього лише 0,2 мкм, а в середньому - 0,63 мкм.
Як встановлено при гістологічних дослідженнях, загальна площа поверхні респіраторної мембрани у здорової дорослої становить приблизно 160 м (що приблизно відповідає розмірам тенісного корту). Хоча легкі можуть містити близько 700 мл крові, її загальна кількість в легеневих капілярах в той чи інший момент часу становить лише 60-140 мл.
Середній діаметр легеневих капілярів становить менше 8 мкм- це означає, що еритроцити повинні дійсно проникати через них. Отже, мембрана еритроцита зазвичай стикається з капілярної стінкою, так що кисень і вуглекислий газ зовсім не обов`язково повинні пройти через значну кількість плазми в процесі їх диффундирования між альвеолою і еритроцитом. Це сприяє збільшенню швидкості дифузії газів між альвеолою і еритроцитом.

Фактори, що впливають на дифузію газів через респіраторну мембрану 

Фактори, що визначають швидкість проходження газу через респіраторну мембрану, такі:
  • товщина мембрани;
  • площа поверхні мембрани;
  • коефіцієнт дифузії газу в воді даної мембрани;
  • різниця тиску по обидві сторони мембрани. 

Відео: засіб для чищення МІНЕРАЛ

Товщина респіраторної мембрани іноді збільшується, зазвичай в результаті накопичення набряклої рідини в інтерстиціальному просторі. Крім того, деякі легеневі захворювання викликають фіброз легенів, при якому окремі ділянки респіраторної мембрани можуть ще більше потовщуватись. Оскільки швидкість дифузії через мембрану обернено пропорційна її товщині, будь-який чинник, що збільшує товщину мембрани більш ніж в 2 або 3 рази в порівнянні з нормою, може істотно порушити оксигенації крові. Дифузія практично ніколи не викликає особливих проблем для вуглекислого газу.
Площа поверхні респіраторної мембрани може значно зменшуватися при багатьох різних станах, таких як ателектаз або резекція легеневої тканини. При емфіземі багато альвеоли зливаються один з одним при зникненні альвеолярних стінок. Новоутворені альвеолярні порожнини значно більше початкових, проте загальна площа поверхні респіраторної мембрани значно скорочується.
Коли загальна площа поверхні легенів зменшується приблизно на одну третину або одну чверть норми, обмін газів через мембрану в значній мірі сповільнюється навіть в умовах спокою. При спортивних змаганнях та інших фізичних навантаженнях навіть невелике зменшення дихальної поверхні легенів може стати серйозною перешкодою для адекватного газообміну. Різниця в тиску по обидва боки респіраторної мембрани є по суті справи різницею між парціальним тиском газу в альвеоляр і парціальним тиском цього газу в крові. При диханні кімнатним повітрям нормальна артеріального альвеолярна різниця для кисню становить 2-10 мм рт.ст. Для вуглекислого газу нормальна різниця дорівнює нулю.

Дифузійна здатність респіраторної (альвеолярно-капілярної) мембрани 

Здатність респіраторної мембрани до газообміну між альвеоляр і кров`ю в легенях може бути виражена кількісно при використанні дифузійної здатності, яка визначається як обсяг газу, що дифундує через мембрану протягом 1 хв при різниці тиску в 1 мм рт.ст. У середнього молодого дорослого дифузійна здатність для кисню в спокої становить в середньому 21 мл / хв на 1 мм рт.ст.
Середня різниця тиску кисню по обидва боки респіраторної мембрани при нормальному, спокійному диханні складає приблизно 12 мм рт.ст. Множення цього параметра на дифузійну здатність дає загальна кількість (близько 250 мл) кисню, що дифундує через респіраторну мембрану кожну хвилину, що приблизно дорівнює швидкості, з якою середня доросла поглинає кисень в умовах спокою.
При великому фізичному навантаженні або при інших станах, суттєво збільшують легеневий кровотік і альвеолярну вентиляцію, дифузійна здатність кисню у молодих чоловіків зростає до максимуму - приблизно до 65 мл / хв на 1 мм рт.ст., що втричі перевищує дифузійну здатність в стані спокою. Подібне підвищення обумовлене рядом різних чинників, що включають:
  • розкриття перш "спали" легеневих капілярів, що збільшує поверхню крові, в яку кисень може дифундувати;
  • розширення легеневих капілярів, які вже були відкриті, що ще більше збільшує площу поверхні. 

Відео: Результат по цукровому діабету з 14,5 до 8,2 за 1 месяц.mp4

Дифузійна здатність двоокису вуглецю не визначена, так як цей газ настільки швидко дифундує через респіраторну мембрану, що середня різниця між РСО, в крові легеневих капілярів і в альвеолах становить менше 1 мм рт.ст. Оскільки дифузний коефіцієнт вуглекислого газу в 20 разів вище, ніж у кисню, можна очікувати, що дифузійна здатність вуглекислого газу в спокої складе приблизно 400-450 мл / хв на 1 мм рт.ст., а при фізичному навантаженні - близько 1200-1300 мл / хв на 1 мм рт.ст.
Здатність кисню до дифузії може бути розрахована за наступними параметрами:
  • альвеолярное POl;
  • POl в крові легеневих капілярів;
  • швидкість поглинання кисню кров`ю. 
Через труднощі, що виникають при визначенні дифузійної здатності кисню, фізіологи вважають за краще визначати даний параметр для окису вуглецю і лише потім, використовуючи отримане значення, розраховувати диффузионную здатність кисню. При такому методі в альвеоли вдихається невелика кількість окису вуглецю, а потім його парціальний тиск вимірюється в зразках альвеолярного повітря. Вимірявши обсяг окису вуглецю, абсорбованого протягом певного часу, і розділивши отримане значення на парціальний тиск окису вуглецю в повітрі в кінці дихального циклу, визначають дифузійну здатність окису вуглецю.
Дифузійний коефіцієнт кисню становить 1,23 такого окису вуглецю. Отже, якщо середня дифузійна здатність окису вуглецю у молодого чоловіка становить 17 мл / хв на 1 мм рт.ст., то дифузійна здатність кисню дорівнюватиме 1,23 цієї величини, або 21 мл / хв на 1 мм рт.ст.
Р. Ф. Вільсон

Поділитися в соц мережах:

Cхоже