Физиология транспорта кислорода

Причины транспорта газов Газы перемещаются из области высокой концентрации (давления) в зону низкой концентрации (давления) в соответствии с градиентом давления Газообмен это пассивная диффузия обусловленная наличием градиента парциального давления газов по обе стороны альвеоло-капиллярной мемебраны В отсутствие градиента транспорт газов невозможен

Парциальное давление Если в резервуаре имеется смесь газов, то давление каждого газа (парциальное part давление) равняется давлению, при котором находился бы газ, будь он в резервуаре один О2О2 N2N2 CO 2 He/Ar P атм = P bar O 2 + P bar N 2 + P bar CO 2 +…

Барометрическое давление О 2 P bar O 2 = 760 – = mmHg 79× FiO 2 =0.21 P bar O 2 = 760 – = 380 mmHg 50× FiO 2 =0.5

Атмосфера- альвеолы Т о =37 о С, RH=100% P tr H 2 O = 47 mmHg Р tr О 2 = P bar O 2 – P tr H 2 O = х 21 = 150 mmHg Р A О 2 = P tr O 2 – P alv CO 2 = = 105 mmHg P A CO 2 = = 35-45mmHg Значительная гиперкапния (рСО 2 > 75 мм Нg) быстро приводит к гипоксии за счет снижения P alv О 2

РАО2РАО2 парциальное давление O 2 в альвеолах ( Р А О 2 )зависит от: Напряжения О 2 во вдыхаемом воздухе Напряжения СО 2 в альвеолах Температуры и влажности вдыхаемой смеси Простой способ посчитать Р A О 2 в клинических условиях: FiO 2 (%) × 6 : FiO 2 =0.5 50% × 6 = 300 ммНg PaO2/FiO2

Газообменная зона p v O 2 =40 mmHg S v O 2 =75-80% p A O 2 =100 mmHg p c O 2 =100 mmHg p a O 2 =95 mmHg S a O 2 =100% P bar O 2 =159 mmHg P tr O 2 =113 mmHg

Смешанная венозная кровь Истинная смешанная венозная кровь – кровь легочной артерии (ВПВ+НПВ+коронарное русло) Содержание О 2 в смешанной венозной крови: рvO2 = 40 mmHg SvO2 = 72-78%

Альвеолокапиллярная мембрана Альвеолярное р А О 2 определяется динамической разницей альвеолярной доставки и Альвеолярной экстракции О2 Альвеоло-капиллярная мембрана Толщина 0,4-0,7 мкм Площадь у взрослого м 2 (300 млн альвеол) Площадь у ребенка 8 лет 32 м 2 Площадь у новорожденного 2,8 м 2 (20 млн альвеол) Время капиллярного транзита эритроцита 0,8 сек Время насыщения Hb кислородом 0,3 сек

«идеальное легкое» Р pv О 2 (Р а О 2 ) = Р А О 2 Три фактора делают РО 2 артериальной крови ниже альвеолярного: нарушение вентиляционно/перфузионных (V/Q) отношений, шунтирование (внутри или внелегочное) замедленная диффузия (скорость связывания гемоглобина с О 2 )

вентиляционно/перфузионные (V/Q) отношения Увеличенное V/Q Гиповолемия Эмфизема Эмболия ДВС Высокое МАР Сниженное V/Q Бронхит Астма Обструкция ВДП Внутрилегочный шунт Ателектаз Отек легких СДР ОРДС Альвеолярное МП

Шунтирование внелегочное

Причины внутрилегочного шунтирования Ателектазы (коллабированные альвеолы) Обструкция дыхательных путей малого калибра Отек альвеолярного пространства Уменьшение площади АКМ ? Альвеолярная гипоксическая вазоконстрикция ?

Оксигенация тканей первично зависит от количества мл О 2 доставленных на единицу объема/массы ткани DO 2 = CaO 2 × C.O. (мл/мин × м 2 ) DO 2 = (содержание О 2, мл/л) × ( сердечный выброс, л/мин)

Содержание кислорода а СаО 2 =[Hb(г/л) × SaO 2 /100% × 1.34]+[раО 2 × 0,003] 1 г полностью насыщенного Нв переносит 1,34 мл кислорода. [ Нв 150г/л ×(100 SaO 2 /100%) × 1.34 = 201 мл О 2 /1 л крови] [ Нв 70 г/л × (94 SaO 2 /94%) × 1.34 = 88.2 мл О 2 /1 л крови] – коэффициент растворимости кислорода, т.е. каждый 1 мл плазмы содержит мл О 2 на 1 ммHg р а О 2 (т.е. 3 мл О 2 на 1 л плазмы)

Гипоксемия – клинический термин, означающий низкое содержание О2 в артериальной крови (при нормальном уровне Нв раО 2 -ниже 80 ммHg) Гипоксия – клинический термин, означающий низкое содержание О 2 в тканях, прямое измерение в обычных условиях невозможно

Кривая диссоциации оксигемоглобина диссоциация HbО 2 при рН=7,4, РСО 2 = 40 ммHg и 37 о С. р50

горизонтальной линией показан лимит, до которого снижение доставки О2 не вызовет снижение его потребления (оксигенация, не зависимая от доставки) (А-В). Ниже указанного критического значения доставки О2 потребление становится зависимым от доставки и возникают признаки гипоксии. Положение точки С зависит от значения максимально возможной экстракции кислорода.

Кислородный каскад Атмосфера РО Трахея РО Альвеола РО Артерия РО Митохондрия РО

Guidelines for Estimating Inspired Oxygen Concentrations With Low-Flow Oxygen Devices Скорость потока 100% O 2 F IO 2 Назальные канюли Простая О 2 маска 5– – –80.60 Кислородная маска с резервуаром FIO 2, inspired oxygen concentration. Normal ventilatory pattern is assumed Copyright © 2000, 1995, 1990, 1985, 1979 by Churchill Livingstone