Альвеолярный газообмен при погружении. Региональная неоднородность газообмена
Сопротивление воздухоносных путей, влияние подводного погружения, препятствия, создаваемые дыхательным аппаратом, и все остальные затруднения должны быть преодолены в результате дыхательной работы, чтобы достичь «адекватной» вентиляции легких. К сожалению, вентиляция, которая обычно бывает адекватной, не всегда гарантирует достаточный газообмен О2 и СО2 внутри легких. Подобные случаи наблюдаются при заболеваниях легких. Вместе с тем, как известно, только немногие из возможных механизмов нарушения функции легких представляют интерес в отношении здоровых водолазов, находящихся на глубине, или считаются важными в достаточной степени, чтобы их стоило рассматривать.
Основная функциональная задача легких состоит в обеспечении крови возможности усваивать кислород из «альвеолярного» газа и доставлять избыток СО2 из крови в этот газ. Нетрудно заметить, что для достижения этой цели необходимо достаточно хорошее соответствие процессов альвеолярной вентиляции (VA) и кровотока (Q) в отдельных участках легких.
В идеале вентиляционно-перфузионное отношение Va/Q, видимо, близко к единице. Если рассмотреть в качестве примера крайние ситуации, то выяснится, что газообмен будет отсутствовать как на участке, который вентилируется, но не снабжается кровью, так и на участке, в котором осуществляется кровоток, но не происходит вентиляция (Va/Q = 0). В первом случае участок легких будет представлять собой дыхательное мертвое пространство, в котором вентиляция затрачивается впустую, во втором — шунт крови справа налево, когда неизмененная венозная кровь поступает в системный артериальный поток. Обычно только небольшая часть легких находится в одном из этих крайних состояний. Однако нарушенное отношение Va/Q, близкое к крайним значениям, способно вызвать очень серьезные последствия. Изменение отношения Va/Q является главной причиной при некоторых нарушениях функций легких.
Сила тяжести влияет на легочную ткань так же, как и кровь, находящаяся в легких. В вертикальном положении тела верхние участки легких могут изменять объем более свободно, а следовательно, и лучше вентилироваться. В то же время гораздо большая часть кровотока поступает в нижние отделы легких. В норме в состоянии покоя в положении стоя вентиляционно-перфузионное отношение в верхних отделах легких составляют 3,0, в нижних — всего лишь 0,5. Физическая нагрузка, как правило, улучшает равномерность распределения как вентиляции, так и перфузии.
Нет смысла ожидать, что погружение в воду устранит гравитационные явления внутри легких, потому что они направлены на взаимоотношение между газом и жидкостью, полностью ограниченное рамками грудной клетки. Вместе с тем антигравитационный эффект на периферии во время иммерсии, как было указано выше, стремится переместить кровь от конечностей в грудной клетке. Это помогает выравниванию перфузии в легких Вместе с тем у испытуемых, находящихся в воде в вертикальном положении, градиент внешнего давления и влияние плавучести стремятся поднять диафрагму. В определенной степени это дополнительно ограничит расширение нижних отделов легких при вдохе, что может способствовать нарушению Va/Q.
Изменение транспорта кислорода, проявляющееся при возросшей альвеолярно-артериальной разнице давления О2, представляет собой главную причину отклонений в вентиляционно-перфузионном отношении. West в 1972 г. установил, что накопление СО2 является также важным результатом этого отклонения.
До настоящего времени окончательно не выяснено, какое основное влияние на распределение вентиляции в легких оказывает изменение плотности газа. Логично предположить, что возросшая плотность дыхательной смеси будет способствовать поступлению большей части вдыхаемого газа в участки легких, с более низким сопротивлением воздухоносных путей, чем в остальных. Miller, Winsborough в 1973 г. сделали более оптимистический вывод. Они утверждали, что у молодых здоровых мужчин измененное VA/Q при тяжелой физической нагрузке на глубине было следствием скорее неадекватной общей вентиляции легких, чем увеличения местной неоднородности вентиляции.
