Альвеолярний газообмін при зануренні. Регіональна неоднорідність газообміну

Опір повітроносних шляхів, вплив підводного занурення, бар`єрів, що існують дихальним апаратом, і всі інші труднощі повинні бути подолані в результаті дихальної роботи, щоб досягти «адекватною» вентиляції легенів. На жаль, вентиляція, яка зазвичай буває адекватною, не завжди гарантує достатній газообмін О2 і СО2 всередині легких. Подібні випадки спостерігаються при захворюваннях легенів. Разом з тим, як відомо, тільки мало хто з можливих механізмів порушення функції легенів становлять інтерес щодо здорових водолазів, які перебувають на глибині, або вважаються важливими в достатній мірі, щоб їх варто було розглядати.

Основна функціональне завдання легких складається в забезпеченні крові можливості засвоювати кисень з «альвеолярного» газу і доставляти надлишок СО2 з крові в цей газ. Неважко помітити, що для досягнення цієї мети необхідно досить гарне відповідність процесів альвеолярної вентиляції (VA) і кровотоку (Q) в окремих ділянках легень.

В ідеалі вентиляційно-перфузійні відношення Va / Q, мабуть, близько до одиниці. Якщо розглянути як приклад крайні ситуації, то з`ясується, що газообмін буде відсутній як на ділянці, що вентилюється, але не забезпечується кров`ю, так і на ділянці, в якому здійснюється кровотік, але не відбувається вентиляція (Va / Q = 0). У першому випадку ділянку легенів буде являти собою дихальне мертвий простір, в якому вентиляція витрачається даремно, у другому - шунт крові справа наліво, коли незмінна венозна кров надходить у системний артеріальний потік. Зазвичай тільки невелика частина легенів знаходиться в одному з цих крайніх станів. Однак порушене ставлення Va / Q, близьке до крайніх значень, здатне викликати дуже серйозні наслідки. Зміна ставлення Va / Q є головною причиною при деяких порушеннях функцій легких.

Сила тяжіння впливає на легеневу тканину так само, як і кров, яка перебуває в легких. У вертикальному положенні тіла верхні ділянки легенів можуть змінювати обсяг вільніше, а отже, і краще вентилюватися. У той же час набагато більша частина кровотоку надходить в нижні відділи легень. У нормі в стані спокою в положенні стоячи вентиляційно-перфузійні відношення в верхніх відділах легень складають 3,0, в нижніх - всього лише 0,5. Фізичне навантаження, як правило, покращує рівномірність розподілу як вентиляції, так і перфузії.

Немає сенсу очікувати, що занурення в воду усуне гравітаційні явища всередині легких, тому що вони спрямовані на взаємовідношення між газом і рідиною, повністю обмежене рамками грудної клітини. Разом з тим антигравітаційний ефект на периферії під час іммерсіі як було зазначено вище, прагне перемістити кров від кінцівок в грудній клітці. Це допомагає вирівнюванню перфузії в легенях Разом з тим у випробовуваних, що знаходяться у воді у вертикальному положенні, градієнт зовнішнього тиску і вплив плавучості прагнуть підняти діафрагму. Певною мірою це додатково обмежить розширення нижніх відділів легень при вдиху, що може сприяти порушенню Va / Q.

Зміна транспорту кисню, що виявляється при зрослої альвеолярно-артеріальної різниці тиску О2, являє собою головну причину відхилень в вентиляційно-перфузійному відношенні. West в 1972 р встановив, що накопичення СО2 є також важливим результатом цього відхилення.

До теперішнього часу остаточно не з`ясовано, яке основне вплив на розподіл вентиляції в легенях надає зміна щільності газу. Логічно припустити, що збільшена щільність дихальної суміші сприятиме надходженню здебільшого вдихуваного газу в ділянки легких, з більш низьким опором повітроносних шляхів, ніж в інших. Miller, Winsborough в 1973 р зробили більш оптимістичний висновок. Вони стверджували, що у молодих здорових чоловіків змінене VA / Q при важкому фізичному навантаженні на глибині було наслідком скоріше неадекватною загальної вентиляції легенів, ніж збільшення місцевої неоднорідності вентиляції.