Внутрилегочная диффузия газов. Наслоенная неоднородность и гипоксия Шуто
«Наслоенная неоднородность» (stratified inhomogeneity) — термин, применяемый для описания неполного смешивания «нового» вдыхаемого газа (дыхательный объем, Vt) со «старым», содержащимся в конечных участках воздухоносных путей и альвеолах легких (ФОЕ). Очевидно, что основное перемешивание потока не является законченным, и процесс обновления газа в зоне альвеол должен включать смешивание путем диффузии. Этот фактор в обычных условиях не является препятствием для обмена газов, но в более плотном газе диффузия способна замедлиться. Поэтому имеется некоторый риск возможного нарушения процесса диффузии газов при нахождении водолаза на глубине.
Диффузионное мертвое пространство. Эксперименты по дыханию жидкостью, проведенные Kylstra и сотрудниками в 1966 г., привлекли внимание к явно крайней форме ограничения диффузии газов. Исследователи обнаружили очень высокую разницу Po2 и Рсо2 «альвеолярной» жидкости и артериальной крови. Такую разницу давлений можно было бы объяснить большим диффузионным мертвым пространством, обусловленным медленной диффузией газов через заполненные жидкостью пространства, расположенные между центральной частью порции свежей вдыхаемой жидкости и альвеолярно-капиллярной мембраной.
Дальнейшее рассмотрение этой концепции привело Kylstra и сотрудников к предположению о возможной значимости указанного процесса и при дыхании газом. Их сообщения были использованы в 1967 г. Lanphier при попытке прогнозирования, внутрилегочной диффузии О2 и СО2 при дыхании воздухом и гелиево-кислородными смесями на глубине. Одно из объяснений данного явления указывало на то, что поддержание почти нормального давления кислорода во вдыхаемой смеси могло бы привести к гипоксии, по крайней мере во время физического, напряжения на обычных рабочих глубинах при дыхании гелиево-кислородными смесями. Если бы это произошло, то, вероятно, объяснялось увеличением PiО2 при отсутствии кислородного, отравления легких.
Гипоксия Шуто
В 1972 г. во Франции Шуто (Chouteau) и сотрудники сообщили о затруднениях, возникших при проведении глубоководных погружений коз в барокамере при дыхании почти нормоксической гелиево-кислородной смесью. У животных развился синдром, который был расценен как имеющий гипоксическую природу. Синдром удивительно быстро исчезал при относительно умеренном повышении РICO2 и вновь развивался, если окружающее давление повышали, опять исчезая вовремя очередного повышения PiО2. В одной серии опытов смену давления чередовали несколько раз до конечного абсолютного, давления, приблизительно равного 100 кгс/см2, при котором некоторые животные погибли, по-видимому, в результате кислородного повреждения легких. Berry в 1972 г. получил в экспериментах на свиньях карликовой породы, погружаемых без: осложнений на глубину до 1100 м, несколько противоположные данные.
Не вызывает сомнения, что гипоксия Шуто связана с нарушением диффузии газов. Несколько групп исследователей пытались воспроизвести опыты Шуто, помещая животных в атмосферу газа с эквивалентной плотностью, используя более тяжелые газы при более низких давлениях. По меньшей мере некоторые из этих исследователей не придавали значения тому, что критическим фактором в данной ситуации скорее всего будет не непосредственно плотность газа, а бинарный коэффициент диффузии кислорода в газе-разбавителе. Однако еще никто не установил бинарных коэффициентов, которые имели место в исследовании, проведенном Chouteau.
Попытки воспроизвести опыты Шуто постоянно давали результаты, противоположные ожидаемым. С увеличением плотности альвеолярно-артериальная разность давления О2 снижалась, словно повышенная плотность газовой смеси улучшала процесс диффузии, а не нарушала его. Поскольку это невозможно, причина, очевидно, заключается в чем-то другом.
У человека, подвергнутого действию давления, приближающегося по величине, рассмотренному Шуто, стало возможным прямое измерение артериального Ро2. Salzano и соавт. (1981) изучили газы в артериальной крови у испытуемых, находящихся в состоянии покоя, выполняющих физическую работу под абсолютным давлением 47 и 66 кгс/см2 и дышащих гелиоксом и тримиксом при абсолютном давлении О2 во вдыхаемой смеси, равном 0,5 кгс/см2. Они показали, что РаО2 всегда превышает общее артериальное насыщение. Величины альвеолярио-артериальной разности давления О2 было трудно определить вследствие повышенного PiО2, однако они, по-видимому, под действием давления значительно не изменялись. Вместе с тем при анализе полученных данных выявилось неожиданное увеличение объема мертвого пространства, рассчитанного на основании уравнения, предложенного Bohr, по СО2 этот объем увеличивался в 2—3 раза по сравнению с контрольными величинами, полученными при нормальном давлении. Различные рабочие гипотезы механизмов снижения эффективности газообмена рассмотрены в работе Salzano и соавт. (1981). Однако такое явление может указывать на существование для некоторых индивидуумов такой плотности газа, при которой адекватный газообмен не сможет поддерживаться во время выполнения физической работы. Оно может представлять новую форму респираторного ограничения во время глубоководного погружения.
