В нашей версии респиратора предусмотрена опция регистрации альвеолярной вентиляции, позволяющая исследовать более тонкие механизмы альвеолярного газообмена. Эта опция реализуется следующим образом: альвеолярная вентиляция (VA) рассчитывается процессором респиратора по следующей формуле:
VA=VE-VAD, где VE - объем минутной вентиляции, VAD - объем дыхательного мертвого пространства.
VE определяется на основе измерения дыхательного объема (VT), умноженного на частоту вентиляции (f); VT рассчитывается путем интегрирования кривой скорости потока в фазе выдоха; VAD определяется по известному уравнению Бора:
VD = (РаСО2 - РЕСО2) • VT / РаСО2, где VD — дыхательное, или функциональное, мертвое пространство1; VT - дыхательный объем; РаСО2- напряжение двуокиси углерода в артериальной крови; РЕС02 - напряжение двуокиси углерода в смешанном альвеолярном газе, состоящем из газа анатомического мертвого пространства, альвеолярного мертвого пространства (вентилируемые, но не перфузируемые альвеолы), а также из газа альвеол с нормальной константой времени легких (нормально вентилируемые и перфузируемые альвеолы).
Известно, что дыхательное (функциональное) мертвое пространство состоит из анатомического и альвеолярного мертвого пространства. В специальных исследованиях нами было установлено, что при частотах, близких к 100 циклам в минуту, анатомическое мертвое пространство практически исчезает. Поэтому в уравнении Бора при частотах 100 циклов в минуту и выше объем дыхательного мертвого пространства будет отражать объем альвеолярного мертвого пространства.
Кроме того, учитывая комментарий сноски, VD заменено на VAD. Тогда это уравнение приобретает следующий вид: VAD = (РЕТС02 - РмС02) • VT / РЕТС02, где РмС02 - напряжение С02 в смешанном альвеолярном газе (аналогичное РЕС02 уравнения Бора).
Для того чтобы реализовать решение этого уравнения, необходимо было найти способ определения концентрации С02 в смешанном альвеолярном газе (РмС02). Казалось бы, что это сделать несложно путем интегрирования кривой капнограммы во время искусственной паузы. Однако в связи с тем, что кривая капнограммы не может быть в режиме реального времени синхронизирована с кривой потока и отстает от нее на трудно определяемое время, регистрация РмС02 таким способом могла содержать непредсказуемую ошибку.
Мы предположили, что при высоких частотах вентиляции величины напряжения углекислоты в смешанном альвеолярном газе будут близки к полусумме (Х/2) напряжения С02 в инспираторном и экспираторном газе (РIС02+РЕС02)/2, величины которых точно фиксируются капнограммой. Такое предположение казалось логичным именно при высоких частотах вентиляции, при которых в условиях незавершенного выдоха в инспиратор-ном газе, как нам удалось установить, обязательно присутствует двуокись углерода (известно, что при традиционной вентиляции напряжение С02 в инспираторном газе равно нулю).
Данное предположение было проверено определением содержания углекислоты в смешанном альвеолярном газе прямым способом. Это осуществлялось следующим образом.
С помощью двух безинерционных нереверсивных лепестковых клапанов были полностью разделены потоки вдоха и выдоха, что исключало перемешивание потоков и обеспечивало возможность получения каждого выдыхаемого объема без потерь. К каналу инжектора, открывающемуся в атмосферу, подсоединялся 5-литровый мешок, и в него собирался весь газ выдоха (до заполнения мешка). Очевидно, что в этом случае в мешке присутствовал именно смешанный альвеолярный газ, в котором и определялось напряжение двуокиси углерода.