Расчет кислородного окна. Обмен нерастворенного газа
Создавая у крыс подкожные газовые карманы, Van Liew и сотрудники в 1965 г. показали, что «Кислородное окно» = РAO2 — рвO2 + рАCO2 — рвCO2, где последние три члена по существу постоянны при низком пардиальном давлении кислорода во вдыхаемой смеси PIO2. Однако при высоком PIO2 метаболические потребности тканей полностью удовлетворяются растворенным в крови кислородом (венозный гемоглобин насыщен) и РвО2 поднимается с той же скоростью, что и РдО2.
Когда это происходит, «кислородное окно» достигает своего максимума и принимает постоянное значение, несмотря на дальнейшее увеличение PiО2. Максимальное значение «кислородного окна» ограничено артериовенозной экстракцией кислорода, и в тканях с низкой экстракцией его значение мало.
Парциальное давление нейтрального газа в пузырьке выше, чем напряжение этого газа в ткани из-за наличия «кислородного окна». В результате вокруг пузырька возникает градиент концентрации, так как диффундирующий из пузырька наружу газ растворяется в большом объеме ткани и удаляется с кровотоком.
Данный градиент можно вычислить, допустив, что нейтральный газ абсорбируется в кровотоке со скоростью, пропорциональной локальной разнице между напряжением газа в крови и ткани.
Когда в ткани формируется пузырек, движущая сила элиминации нейтрального газа снижается от величины перепада напряжений в артериальной крови и ткани до величины кислородного окна. Это снижение вызывает падение скорости выведения газа. Кроме того, скорость выведения дополнительно уменьшается за счет сопротивления диффузии, возникающей вокруг пузырька.
Следовательно, обмен газов во время декомпрессии протекает более медленно, чем при нахождении водолаза на грунте. Данные о снижении эффективности газообмена были получены различными исследователями у людей, коз, собак и морских свинок.
Было обнаружено, что различные газы удаляются из подкожных карманов у крыс с разными скоростями, но скорость выведение у каждого газа пропорциональна его парциальному давлению и «кислородному окну». Ни чисто перфузионным или диффузионным обменом газов нельзя точно объяснить скорость выведения гелия, водорода и азота. Как установлено, наилучшее описание процесса можно дать с позиций смешанного газообмена, который обусловлен диффузией на 43, 51 и 67% соответственно для гелия, водорода и азота.
В других экспериментах, проведенных Tucher, Tenney в 1966 г., установлено, что обмен гексафторида серы, гелия, водорода, азота, аргона и окиси азота обусловлен диффузией на 22, 61, 74, 91, 94 и 94% соответственно. Степень обусловленности обмена газов диффузией может варьировать от эксперимента к эксперименту, так как она зависит от условий, сложившихся в газовом кармане, таких как интенсивность кровотока, глубина распространения диффузии, растворимость газа и его диффузионная способность.
Подкожные газовые полости используют также для изучения контрдиффузии и обмена многокомпонентного нейтрального газа. Установлено, что заполненные гексафторидом серы подкожные полости крыс увеличиваются в объеме, когда животные дышат воздухом. Это объясняли более быстрым поглощением азота в сравнении со скоростью выведения малорастворимого гексафторида серы.
Van Liew, Passke в 1967 г. высказали предположение, что риск развития болезни декомпрессии возрастает, если дыхание водолаза после декомпрессии переключить с медленно выводимого из организма газа на быстро абсорбирующийся тканями. Van Liew в 1971 г. обнаружил, что случаи болезни декомпрессии у крыс учащались, если животные после декомпрессии из-под повышенного давления воздушной среды дышали смесями, содержащими хорошо растворимую окись азота.
