Министерство образования Российской Федерации
Пензенский Государственный Университет
Медицинский Институт
Кафедра Травматологии, ортопедии и военно-экстремальной хирургии
Курсовая работа
на тему: «Газовый состав крови»
Выполнила: студентка V курса
Проверил: к.м.н., доцент
Пенза 2008
План
1. Минутная вентиляция
2. Альвеолярная вентиляция
3. Мёртвое пространство
4. Давление газа
5.Альвеолярные газы
6. Газы артериальной крови
Литература
1. Минутная вентиляция
Минутная вентиляция — это общее количество вновь поступившего в дыхательные пути и в легкие воздуха и вышедшего из них в течение одной минуты, что равно дыхательному объему, умноженному на частоту дыхания. В норме дыхательный объем составляет приблизительно 500 мл, а частота дыхания — 12 раз в минуту.
Таким образом, в норме вентиляционный минутный объем в среднем составляет около 6 л. При снижении минутной вентиляции до 1,5 л и уменьшении частоты дыхания до 2—4 в 1 мин человек может жить лишь очень непродолжительное время, если только у него не разовьется сильное угнетение метаболических процессов, как это бывает при глубокой гипотермии.
Частота дыхания иногда возрастает до 40—50 дыханий в минуту, а дыхательный объем может достигать величины, близкой к жизненной емкости легких (около 4500—5000 мл у молодых здоровых мужчин). Однако при большой частоте дыхания человек обычно не может поддерживать дыхательный объем на уровне, превышающем 40 % жизненной емкости легких (ЖЕЛ), в течение нескольких минут или часов.
2. Альвеолярная вентиляция
Основной функцией системы легочной вентиляции является постоянное обновление воздуха в альвеолах, где он вступает в тесный контакт с кровью в легочных капиллярах. Скорость, с которой вновь поступивший воздух достигает указанной области контакта, называется альвеолярной вентиляцией. При нормальной, спокойной вентиляции дыхательный объем заполняет дыхательные пути вплоть до терминальных бронхиол, и лишь небольшая часть вдыхаемого воздуха проходит весь путь и контактирует с альвеолами. Новые порции воздуха преодолевают короткую дистанцию от терминальных бронхиол до альвеол путем диффузии. Диффузия обусловлена передвижением молекул, причем молекулы каждого газа перемещаются с большой скоростью среди других молекул. Скорость движения молекул во вдыхаемом воздухе настолько велика, а расстояние от терминальных бронхиол до альвеол столь мало, что газы преодолевают это оставшееся расстояние в считанные доли секунды.
3. Мертвое пространство
Обычно не менее 30 % вдыхаемого человеком воздуха никогда не достигает альвеол. Этот воздух называют воздухом мертвого пространства, так как он бесполезен для процесса газообмена. В норме мертвое пространство у молодого мужчины с дыхательным объемом в 500 мл составляет примерно 150 мл (около 1 мл на 1 фунт массы тела), или приблизительно 30 % дыхательного объема.
Объем дыхательных путей, проводящих вдыхаемый воздух до места газообмена, называется анатомическим мертвым пространством. Иногда, однако, некоторые альвеолы не функционируют из-за недостаточного притока крови к легочным капиллярам. С функциональной точки зрения эти альвеолы без капиллярной перфузии рассматриваются как патологическое мертвое пространство.
С учетом альвеолярного (патологического) мертвого пространства общее мертвое пространство называют физиологически мертвым пространством. У здорового человека анатомическое и физиологическое мертвое пространство практически одинаковы по объему, так как все альвеолы функционируют. Однако у лиц с плохо перфузируемыми альвеолами общее (или физиологическое) мертвое пространство может превышать 60 % дыхательного объема.
4. Давление газа
Давление обусловлено постоянным столкновением движущихся молекул с той или иной поверхностью. Следовательно, давление газа, действующего на поверхность дыхательных путей и альвеол, пропорционально суммарной силе столкновений всех молекул, соприкасающихся с поверхностью в любой момент времени. В легких мы имеем дело со смесью газов, в частности с кислородом, азотом и углекислым газом. Скорость диффузии каждого из этих газов прямо пропорциональна его парциальному давлению.
Давление газов в воде и тканях
Концентрация газа в растворе определяется не только его давлением, но и коэффициентом его растворимости. Молекулы некоторых газов, особенно углекислого газа, имеют физическое или химическое сродство с молекулами воды, тогда как молекулы других газов от них отталкиваются. Когда молекулы газа притягиваются к воде, гораздо большее их количество может быть растворено в ней, при этом не создается избыточного давления в растворе. С другой стороны, газы, молекулы которых отталкиваются от молекул воды, создают избыточное давление при слабой их растворимости в воде.
По закону Генри, объем газа, растворяемого в данном объеме жидкости, определяется как парциальным давлением газа, так и коэффициентом его растворимости. Коэффициенты растворимости для наиболее важных для дыхания газов при температуре тела таковы: кислород — 0,024: углекислый газ — 0,57; окись углерода — 0,018; азот — 0,012; гелий — 0,008. Таким образом, растворимость углекислого газа более чем в 20 раз выше, чем у кислорода; кислород же более растворим, чем три других из основных перечисленных газов. Знание этих коэффициентов растворимости необходимо, так как оно помогает определить количество газа, который физически может быть растворен в жидких средах организма. А это в свою очередь является одним из главных факторов, определяющих скорость, с которой газы диффундируют в тканях.
Давление испарения воды
При поступлении воздуха в дыхательные пути вода немедленно начинает испаряться с их поверхности, увлажняя, таким образом, вдыхаемый воздух. Это обусловлено тем, что молекулы воды, подобно другим молекулам растворенных газов, постоянно отрываются от поверхности воды и переходят в газовое состояние (в газовую фазу). Давление, которое молекулы воды преодолевают, чтобы оторваться от ее поверхности, называется давлением испарения воды. Притемпературе 37 °С (98,6 °F) давление испарения равно 47 мм рт.ст. Следовательно, как только смесь газов полностью увлажнится, парциальное давление паров воды в газовой смеси также составит 47 мм рт.ст.
Диффузия газов в жидкостях — градиент давления при диффузии
Основные факторы, влияющие на скорость диффузии газов в жидкости, включают: 1) парциальное давление газа; 2) растворимость газа в жидкости; 3) поперечное сечение той части поверхности, через которую происходит диффузия; 4) расстояние, которое газ должен преодолеть при диффузии; 5) молекулярная масса газа; 6) температура жидкости.
Чем больше растворимость газа и площадь поверхности для диффузии, тем больше количество молекул, способных диффундировать при любой данной разнице давления. С одной стороны, чем больше расстояние, которое молекулы должны пройти при диффузии, тем больше для этого требуется времени. И наконец, чем больше скорость движения молекул (которая при любой данной температуре обратно пропорциональна квадратному корню молекулярной массы), тем выше скорость диффузии газа.
Таким образом, характеристики самого газа в этой формуле определяют два фактора: растворимость и молекулярную массу, которые вместе называются диффузионным коэффициентом газа. Следовательно, диффузионный коэффициент, равный S,/MW, определяет относительную скорость, с которой различные газы диффундируют при одинаковом уровне давления. Если диффузионный коэффициент кислорода равен 1,0, то относительные диффузионные коэффициенты других газов, необходимых для дыхания, составляют: углекислый газ — 20,3; окись углерода — 0,81; азот —0,53; гелий — 0,95.
Диффузия газов в тканях
Необходимые для дыхания газы имеют высокую жирорастворимость и, следовательно, хорошо растворимы в клеточных мембранах. Стало быть, эти газы диффундируют через клеточные мембраны при очень слабом сопротивлении. Основным лимитирующим фактором движения газов через ткани является скорость, с которой газы могут диффундировать через тканевую воду.
Диффузия газов через респираторную мембрану
Респираторная единица состоит из респираторной бронхиолы, альвеолярных ходов, отверстия, открывающегося в альвеолу, и альвеолы.
В обоих легких имеется около 300 млн альвеол, диаметр каждой альвеолы в среднем составляет примерно 0,2 мм (200 мкм). Стенки альвеол чрезвычайно тонки и тесно соприкасаются с относительно плотной сетью сообщающихся между собой капилляров.
Ввиду большой распространенности капиллярного сплетения движение крови возле альвеол описывается как "сплошной лист" протекающей крови. Мембрана, через которую осуществляется газообмен между альвеолярным воздухом и кровью, известна как респираторная, или легочная, мембрана.
Для того чтобы кислород прошел из альвеол в легочное капиллярное русло, он должен проникнуть через четыре отдельных слоя, часто называемых в совокупности альвеолярно-капиллярной, или респираторной, мембраной. Эти четыре слоя включают следующее.
1.Слой жидкости, омывающей альвеолу. Она называется альвеолярной жидкостью и содержит в себе сурфактант, уменьшающий поверхностное натяжение.
2.Альвеолярный эпителий, состоящий из очень тонкого слоя эпителиальных клеток и базальной мембраны.
3.Очень ограниченное интерстициальное пространство между альвеолярным эпителием и капиллярной мембраной.
4.Капиллярная эндотелиальная мембрана и ее базальная мембрана, сливающаяся во многих местах с альвеолярной базальной мембраной.
Несмотря на такое количество слоев, общая толщина респираторной мембраны в некоторых местах составляет всего лишь 0,2 мкм, а в среднем — 0,63 мкм.