Респираторная медицина. Руководство (в 2-х томах)

ШУНТ

Понятием «шунт» обозначается попадание крови в системный артериальный кровоток без прохождения через вентилируемые отделы легких. Даже в норме может отмечаться некоторое снижение артериального Р_О2, из-за наличия шунта (например, когда часть кровотока из бронхиальных артерий попадает в легочные вены). Так как концентрация кислорода в этой крови снижена, то ее смешивание с кровотоком из легочных капилляров приводит к снижению артериального Р_О2.

При легочных заболеваниях возможно отсутствие вентиляции в газообменных участках вследствие бронхиальной обструкции, ателектаза или заполнения альвеол жидкостью или клетками. Кровь, протекающая через эти участки, формирует шунт.

Когда причиной шунта является добавление смешанной венозной крови (легочной артериальной) к крови из капилляров (легочной венозной), то можно измерить объем шунтирования. Общее количество кислорода, покидающего систему, равняется общему кровотоку (Q_T), умноженному на концентрацию кислорода в системном артериальном кровотоке (Са_О2), или Q_T x Ca_O2. Это должно равняться сумме количества кислорода в шунтовой крови (Q_S x C_VO2) и конечно-капиллярной крови (Q_T - Q_S) x Cc'_O2. Таким образом:

path: pictures/2f-13.png

.(13)

Преобразование этого уравнения дает:

path: pictures/2f-14.png

.(14)

Концентрацию кислорода конечно-капиллярной крови обычно рассчитывают исходя из альвеолярной Р_О2 и концентрации гемоглобина, допуская, что насыщение оксигемоглобина составляет 100%.

Когда причиной шунта становится поступление крови, которая имеет иную концентрацию кислорода, чем смешанная венозная кровь, то в этом случае рассчитать его величину невозможно.

Важной диагностической характеристикой шунта является то, что артериальное Р_О2 не повышается до нормального уровня при назначении пациенту 100% кислорода. Причиной является то, что шунтируемая кровь минует вентилируемые альвеолы и не вступает в контакт с высоким альвеолярным Р_О2. Его смешивание с конечно-капиллярной кровью способствует снижению артериальной Р_О2.

Назначение 100% кислорода пациенту с шунтом является очень чувствительным методом определения незначительного шунта.

У пациента с шунтом обычно не отмечается повышенного Р_СО2 в артериальной крови несмотря на то, что шунтируемая кровь богата двуокисью углерода. Это происходит вследствие того, что хеморецепторы регистрируют любое повышение СО₂ и реагируют на это повышением вентиляции.

ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ (ВПО)

Хорошо известно, что несоответствие вентиляции и кровотока является одной из основных причин гипоксемии. Взаимоотношения вентиляции, кровотока и газообмена зависят от кривых диссоциации кислорода и углекислоты, которые имеют нелинейный характер и взаимозависимы.

Новые возможности цифровых технологий позволили усовершенствовать анализ кривых диссоциации кислорода и углекислого газа и получить информацию о дисперсии, режимах и распределении ВПО. Были проанализированы поведение и распределение вентиляционно-перфузионных отношений и представлена множественная элиминационная техника инертных газов, которая впервые позволила получить информацию о дисперсии, режимах и форме распределения.

Газообмен отдельной легочной единицы

Р_О2, Р_СО2 и Р_N2 любой газообменной единицы легкого в разной степени определяются тремя основными факторами:

---вентиляционно-перфузионным отношением;

---смешиванием вдыхаемого газа и композицией смешанной венозной крови;

---наклоном и позицией релевантных кривых диссоциаций кровь - газ.

Формально ключевая роль вентиляционно-перфузионного отношения может быть выражена следующим образом. Количество углекислоты, поступающей в окружающий воздух из альвеолярного газа в минуту, может быть получено путем преобразования уравнения (3):

path: pictures/2f-15.png

,(15)

где V_CO2 - продукция углекислоты, VА - альвеолярная вентиляция, К - константа, при условии что С_О2 отсутствует во вдыхаемом воздухе.

Количество углекислоты, поступающей в альвеолярный газ из капилляров в минуту, рассчитывается следующим образом:

path: pictures/2f-16.png

,(16)

где Q - кровоток, а Cv_СО2 и Cc'_СО2 - концентрации С_О2 в смешанной венозной и конечно-капиллярной крови соответственно. Далее в устойчивом состоянии количество углекислоты, утилизируемой из альвеол и капилляров, должно быть одинаковым:

path: pictures/2f-17a.png

или

path: pictures/2f-17b.png

(17)

Таким образом, альвеолярное Р_СО2 (и соответствующая конечно-капиллярная концентрация, если допустить, что конечно-капиллярное и альвеолярное Р_СО2 идентичны), определяется следующими факторами: вентиляционно-перфузионным отношением, концентрацией С_О2 в смешанной венозной крови и кривой диссоциации углекислоты, описывающей отношение Р_СО2 к концентрации углекислоты.

В контексте альвеолярного вентиляционного соотношения и углекислота, и кислород могут быть описаны похожими уравнениями:

path: pictures/2f-18.png

.(18)

Так же, как и для СО₂, допускается, что для кислорода альвеолярное и конечно-капиллярное Р_О2 идентичны, учитывая диффузионное равновесие по обе стороны альвеолокапилллярной мембраны. Альвеолярное Р_О2 так же определяется тремя основными факторами - вентиляционно-перфузионным отношением, уровнем кислорода во вдыхаемом воздухе и смешанной венозной крови и соотношением Р_О2 и концентрации кислорода (кривая диссоциации кислорода).

Графический анализ этих взаимоотношений осуществляется с использованием диаграммы О₂ - СО₂, на которой показатели Р_О2 представлены на горизонтальной оси а Р_СО2 - на вертикальной. Диаграмма использовалась для решения многих проблем, связанных с вентиляционно-перфузионными отношениями.

Очень важно иметь в виду топографическую неравномерность газообмена, которая имеет место в здоровом легком в вертикальном положении, как результат вентиляционно-перфузионной неравномерности. Вентиляция и кровоток на единицу объема снижаются в верхних отделах по сравнению с нижними. Изменение кровотока более выражено, чем изменения вентиляции. И как следствие, вентиляционно-перфузионное отношение повышается от более низкого уровня в базальных отделах до более высокого - в апикальных.

Так как ВПО определяют газообмен, то Р_О2 повышается примерно на 40 мм рт.ст. от основания к верхушке легкого, в то время как Р_СО2 падает примерно на 14 мм рт.ст. Показатель рН в области верхушек более высокий из-за низкого уровня Р_СО2. Очень малая часть потребления кислорода происходит в апикальных отделах из-за низкого кровотока.

Данные, представленные на рис. 2--9 демонстрируют показатели вентиляции, кровотока и ВПО на всех 9 уровнях от верхушек до апикальных отделов, которые могут рассматриваться как частотное распределение вентиляционно-перфузионных отношений. Показано, что большая часть кровотока поступает в базальные отделы, но напряжение (Р_О2) и концентрация кислорода в конечно-капиллярной крови этих отделов наиболее низкая. В результате к легочной венозной крови (системной артериальной) примешивается менее оксигенированная кровь из базальных отделов и снижается артериальное Р_О2.