Припущення про симетрії процесів газообміну. Симетричність поглинання і виведення газів

Основна аксіома, закладена в більшість ранніх моделей газообміну, полягає в тому, що кінетичні процеси поглинання і виведення газу є симетричними. Іншими словами, криві, що описують залежність рівня насичення від часу для процесів поглинання і випадання газу, являють собою дзеркальне відображення одне одного.

Протягом деякого часу було визнано правда не всіма дослідниками аж до теперішнього часу, що в разі виведення нейтрального газу з організму після підводного занурення припущення про симетрії процесів не підтверджується. Нещодавно це було продемонстровано на стережуть собаках, підданих декомпресії після насичення тканин організму повітрям протягом 17 год під абсолютним тиском 2, 3 і 4 кгс / см2. Узагальнені результати цих експериментів представлені на малюнку, на якому для порівняння нанесені різні криві ступеня насичення (частка насичення) нейтральним газом венозної крові при декомпрессионной і ізобарічеськой десатурація.

Автори стверджували, що отримані ними дані вказують на відсутність у тварин надлишкового нейтрального газу після декомпресії. Однак, по-видимому, кінетика поглинання газу все-таки буде в основному дзеркально відображати криву ізобарічеськой десатурации. В інших дослідженнях, проведених Kindwall (1975), показана також різниця в ступені виведення нейтрального газу з організму людини, коли десатурація тканин відбувалася відповідно при тисках, еквівалентних глибин 30, 18 або 3 м.

Однак зазначені експерименти проводились за відсутності стану насичення тканин організму нейтральним газом, і тому пряме порівняння результатів неможливо. Але в будь-якому випадку ясно, що якщо симетрії процесів сатурації - десатурации немає, то прогнозування виведення нейтрального газу з організму під час декомпресії залишається невідомим, а це означає, що і з прогнозуванням процесу перенасичення справа йде так само.

На щастя, саме ці питання, поставлені в дослідженнях даного напрямку, можуть бути вирішені розумним використанням в експерименті методу изобарического послідовного перемикання газів в комбінації з деякими новими методами, такими як ультразвукова доплеровская детекция газових бульбашок.

теоретичний аналіз, проведений Graves і співавт. (1973), Karreman, Lambertsen (1977), охоплює питання, пов`язані як зі ступенем перенасичення, так і з часом досягнення рівнів стабільного перенасичення при стійкій контрдіффузіі в умовах гіпотетичних систем. Результати наведені в табл. 30, в якій розглянуті комбінації декількох пар нейтральних газів: азот - неон, азот - гелій і неон - гелій. Застосована двошарова модель, в якій шар А - ліпідний, шар В - водний. Було розраховано як загальний тиск кожної пари газу, так і коефіцієнт перенасичення Рт / Рв.

Як видно, у всіх випадках незалежно від того, який з шарів (ліпідний або водний) товщі (або вони рівні), на їх кордоні було перенасичення. Більш того, незважаючи на наявне 10-кратне розходження в ступені перенасичення, обумовлене різними комбінаціями товщин ліпідного і водного з`єднань, тиск перенасичення рідко коли перевищувало атмосферний більш ніж на 26%! Мабуть, це є справедливим незалежно для будь-якої конкретної пари газів.

Однак в залежності від відносних товщини ліпідного і водного шарів, існує 10 000-кратне відмінність у часі, необхідному для досягнення стійкого стану (мається на увазі стабільний тиск перенасичення Рт в місці стику шарів мембрани). Особливий інтерес представляє виявлений авторами аналізу факт, що «час досягнення стану стабільного перенасичення внаслідок ізобарічеськой контрдіффузіі (навіть коли при цьому врахована тривалість перенесення газу кровотоком і видалення його через легені) принаймні на порядок коротше часу, необхідного для явного газоутворення і змін тканин» . Результати аналізу підкріплені експериментальними даними, опублікованими Graves і співавт. (1973). Однак Graves і співавт. (1979) показали, що при стійкій контрдіффузіі між N2О і Не в вусі кролика максимальні підйоми тиску, незважаючи на наявний надлишок газу, досягали приблизно 50 мм рт. ст. (Коефіцієнт перенасичення Рт / Рв = 1,066). Це мінімальне значення тиску, так як спостерігалися періодичні його зниження, ймовірно, пов`язані з розшаруванням підшкірних тканин розширюється газом.

Інший підхід до обчислення максимальних тисків перенасичення минущого газообміну при перемиканні дихання з одного газу на інший був розроблений в дослідженні, проведеному Lambersten, Idicula (1975), Harvey, Lambersten (1979). Автори для наближеного опису відносин постійних часу врівноваження газів вибрали відносини коефіцієнтів дифузії. Подібний підхід був також використаний D`Aoust і співавт. (1977) для обчислення гіпотетичних кривих перенасичення, які зіставляли в реальному масштабі часу з даними про кількість газових бульбашок, при ізобаріческом перемиканні газів з азоту на гелій після насичення в азотно-кисневої середовищі. Цікавим є, що розраховані коефіцієнти перенасичення приблизно дорівнювали 1,26.

уважний чітатель відчує тут протиріччя в умовах, що полягає в тому, що створена модель, будучи математично точною при описі системи, що залежить від перфузії (т. е. «добре перемішуємо котел»), в той же час застосовується і для пояснення феномена изобарического дифузного потоку газів в протилежних напрямках. На те, що в процес втягнута не лише одна дифузія вказував D`Aoust (1977).

Він показав, що «оскільки в наших розрахунках була використана мультиекспоненційний паралельно-компартментальная модель, ми довільно спарювали періоди напівнасичення для гелію і азоту, що потім повинні були робити і щодо тих же газів в реальних тканинах. Це припущення саме по собі частково суперечить логічно обгрунтованого використання даної мультиекспоненційний паралельно-компартментальной моделі, оскільки вона долає свою недостатню «физиологичность» за рахунок закладеного в неї спектра періодів полусатураціі для газів, що охоплює, як відомо, реально існуючий діапазон швидкостей даного процесу в організмі. Однак при наявності двох газів немає способу, за допомогою якого можна визначити, напівперіод якого з них краще використовувати: азоту або гелію.

З іншого боку, застосування постійного відношення швидкостей проникнення азоту і гелію в тканини для кожного з періодів полусатураціі, мабуть, є спрощенням, оскільки гелій дифундує швидше, менш розчинний і має більш низький коефіцієнт поділу на кордоні жир - вода в порівнянні з азотом ».

Тому дискусія навколо процесів перфузії і дифузії буде неминуче відновлюватися, щоб визначити, яка ж модель процесу більш підходить для прогнозування перенасичення тканин.