Транспорт газов и газообмен при высокочастотной вентиляции легких

ТРАНСПОРТ ГАЗОВ И ГАЗООБМЕН ПРИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ.

Мостовой А.В., Иванов С.Л., Детская городская больница №1, С-Петербург.

  Газообмен  при высокочастотной искусственной вентиляции легких – результат сложения нескольких механизмов, наиболее важные из которых осевой поток и молекулярная диффузия газов.

Молекулярная диффузия газов

  Молекулярная диффузия газов – главный механизм газообмена в альвеолярной области. Она происходит непосредственно у альвеолокапиллярной мембраны. Парциальное давление кислорода и углекислого газа между альвеолой и капилляром уравновешивается. Этот механизм работает еще и там, куда осевой поток не достигает, или доходит в малых количествах, недостаточных для осуществления адекватного газообмена.

Прямая альвеолярная вентиляция

  Прямая альвеолярная вентиляция происходит за счет основного осевого потока в отделах легких, прилежащих к крупным бронхам, как и при традиционной искусственной вентиляции легких.

Дисперсия Тэйлора

  Высокоскоростной профиль имеет форму конуса. Чем выше скорость газового потока, тем дальше в дыхательные пути проникают молекулы газа. Это происходит за счет сопротивления стенки дыхательных путей. Поэтому в центре трубки молекулы имеют большую кинетическую энергию, чем по периферии. Когда поток останавливается, молекулы продолжают распространяться дальше по трубке и происходит равномерное смешивание газов.

Асимметричные скоростные профили

  Во время вдоха центрально расположенные молекулы газа двигаются быстрее, чем у стенок дыхательных путей. Во время выдоха основная порция газа возвращается обратно, но конус отрывается и продолжает движение к терминальным отделам легких. А. Во время вдоха газовые молекулы в виде цилиндрической порции начинают двигаться, приобретая форму пули. Поскольку, центрально расположенные молекулы газа распространяются быстрее, чем у стенок дыхательных путей. В. В конце вдоха формируется параболический профиль потока. С. Во время активного выдоха высокоскоростной параболический профиль стремится к выравниванию D. После завершения полного дыхательного цикла, в момент нулевого движения потока, сохраняется смещение («отрыв») верхушки конуса потока дистально и пристеночного газа проксимально.

«Пенделлюфт»

 Механические свойства легочной ткани характеризуются сопротивляемостью и резистентностью. Эти два фактора определяют константу времени. При высокой частоте вентиляции имеются различные константы времени в различных областях легких. Поэтому происходит асинхронное заполнение и опустошение разных легочных единиц. В конце выдоха, когда единица с короткой константой уже пуста и готова заполниться («быстрая единица»), «медленная единица» все еще продолжает опустошаться. Таким образом, газ двигается от быстрых единиц к медленным. Во время вдоха быстрые единицы заполняются и начинают опустошаться, в то время как медленные все еще продолжают заполняться. Следовательно, газ из быстрых будет двигаться в медленные единицы. Такое движение газа между смежными дыхательными единицами происходит из-за несоответствия констант времени, этот механизм транспорта газа описывается как «пенделлюфт». Физическая основа «пенделлюфта» - тенденция к гомогенизации газовой смеси в просвете дыхательных путей и некоторых альвеол, которые не получили порцию свежего газа благодаря прямой альвеолярной вентиляции.

Рис 1: Влияние различных констант времени на нетипичное газовое распределение и возникновение «пенделлюфта». А. На вдохе быстрые единицы получают большую вентиляцию, в то время как медленные единицы, вследствие частичного повышения резистентности дыхательных путей вентилируются в меньшей степени. В. На выдохе медленные единицы наполняются выдыхаемым газом.

Кардиогенное смешивание

  Во время сокращения сердца происходит смешение газов в прилежащих ему отделах легких.

ОКСИГЕНАЦИЯ

  Основная задача при проведении искусственной вениляции легких – поддержание нормальной оксигенации артериальной крови (PaO₂ и SaO₂) и альвеолярную вентиляцию (РН и РаСО₂).