Патогенез
ДН возникает в связи с нарушением альвеолярной вентиляции, легочного кровотока и альвеолокапиллярной диффузии газов.
Физиологические механизмы нарушения вентиляции
Адекватность вентиляции зависит от следующих взаимосвязанных факторов:
1. активности дыхательных мышц, их нервной регуляции и подвижности стенок грудной клетки (механический аппарат вентиляции);
2. проходимости дыхательных путей;
3. податливости (растяжимости) легочной ткани;
4. внутрилегочного распределения газа соответственно перфузии различных отделов легкого.
Несостоятельность этих факторов может вести к трем видам вентиляционных расстройств: гиповентиляции (включая апноэ), гипервентиляции и патологической неравномерности вентиляции.
Физиологические механизмы, относящиеся к патологии механического аппарата, бывают трех типов:
1. нарушение регуляции дыхания;
2. слабость, патология и усталость дыхательных мышц;
3. патология стенок грудной клетки.
Нарушение проходимости дыхательных путей (обструктивные расстройства) возникает вследствие причин:
1. задержка мокроты;
2. повреждение механизма мукоцилиарного очищения;
3. повреждение кашлевого механизма;
4. коллатеральная вентиляция и дренирование мокроты (ретроградное поступление воздуха в альвеолы через межбронхиальные каналы Жартина);
5. обтурация дыхательных путей инородными телами;
6. воспалительные изменения дыхательных путей;
7. ларингоспазм и бронхиолоспазм;
8. раннее экспираторное закрытие дыхательных путей (газовая ловушка, клапанный механизм) возникает вследствие накопления мокроты, воспаления альвеолярной ткани или ее фиброзирования, потери эластичности или рубцевания, интерстициального отека легких;
9. рестриктивные расстройства (плохая растяжимость) вследствие интерстициального отека легких, повышенного крове-наполнения, избыточного тонуса гладких межальвеолярных мышц, эмфиземы и фиброза легких и др.;
10. сурфактатная система легких (предупреждение спадания альвеол при низких легочных объемах) регулирует поверхностное натяжение альвеол, улучшает альвеолокапиллярную диффузию газов и действует как противоотечный фактор;
11. отечно-воспалительные и дистрофические изменения альвеолярной ткани ведут к рестриктивным расстройствам.
Механика дыхания изучает, каким образом преодолевается сопротивление грудной клетки и легочной ткани в ходе вдоха и выдоха. Это изучение реализуется измерением и сопротивлением давления, потоков и объемов, обеспечивающих обмен газа в легких. Давление, обеспечивающее поступление какого-либо объема газа в альвеолы, должно преодолеть четыре вида сопротивления, которые в сумме составляют общее дыхательное сопротивление:
Эластическое, связанное с растяжением эластической ткани легкого и не эластическое, которое подразделяется на:
1. деформационное (вязкостное тканевое или фрикционное), возникающее из-за перемещения неэластических структур легких и грудной стенки;
2. аэродинамическое (вязкостное сопротивление дыхатель-ных путей), относящееся к трению движущихся молекул газа друг о друга и о стенки дыхательных путей;
3. инерционное, зависит от массы тканей легких и грудной стенки с ее окружением и существующее как при покое (дыхательная пауза), так и при движении (вдох и выдох).
Показатели механики дыхания определяются методом пневмографии, когда в ходе дыхательного цикла регистрируют изменения объемной скорости дыхания, внутрипищеводного, внутри- альвеолярного давления и связанных с ними величин.
Физиологические механизмы нарушения легочного кровотока
В легких существуют две системы кровообращения: бронхиальный кровоток и легочный – малый круг кровообращения, существенно отличающийся от большого. Движущей силой легочного кровотока является различие давлений в правом желудочке и левом предсердии, а главным регулирующим механизмом – легочное сосудистое сопротивление. Легочное венозное давление и сосудистое сопротивление в 10 раз ниже, чем в большом круге, и требуется 5-кратное увеличение объема крови в легких, чтобы легочное АД несколько возросло. Нормальная величина легочного сосудистого сопротивления составляет 0,2 кПа/л мин.
Нарушения легочного кровотока, ведущие к ДН, могут быть трех типов:
1. Легочный кровоток может быть нарушен вследствие мак-ро- и микроэмболии.
2. Легочные васкулиты, вызывающие ишемию легкого.
3. Легочная артериальная гипертензия.
Одно из важнейших патологических следствий нарушения легочного кровотока – ишемия легкого. Известно, что бронхиальные сосуды питают легкое, а легочные предназначены для газообмена всего организма. Бронхиальный кровоток составляет лишь 1–3% сердечного выброса, а для собственного питания легких расходуется 1/7 общего объема легочного кровотока. К ишемическим повреждениям легких, всегда заканчивающимся ДН, относят РДСВ и РДСН, инфаркт легких, ателектаз и др. Снижение легочного кровотока более чем в 7 раз может наблюдаться при геморрагическом и других видах шока. Когда легочный кровоток снижается настолько, что собственный метаболизм легких не обеспечивается, возникает ишемия ткани, сопровождающаяся снижением образования веществ, страдает деструкция многих биологических веществ, увеличивается проницаемость ткани и возникает интерстициальный отек, уменьшается продукция сурфактата, это ведет к ателектазам. Таким образом, поражение легочного кровотока вызывает ДН вследствие вентиляционно-перфузионных расстройств и ведет к рестриктивному механизму ДН из-за альвеолярной ткани.
Физиологические механизмы нарушения альвеолокапиллярной диффузии
Диффузию газов через альвеолокапиллярную мембрану обеспечивает различие их парциальных давлений по обе стороны мембраны. На объем диффундируемого газа влияет, главным об-разом, площадь диффузионной поверхности и величина легочного кровотока. Общая площадь альвеолярной и капиллярной поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, составляет у взрослого около 150 м кв. и 130 м кв., соответственно. Одновременно в капиллярах находится 200–300 мл крови, "распластанных" на огромной диффузионной поверхности. Кровь находится в капилляре 0,25–0,75 сек. Мембранное сопротивление связано с толщиной мембраны и со специфическими свойствами диффундируемого газа. Растворимость кислорода в ткани мембраны в 20 раз меньше, чем углекислого газа, в связи, с чем кислород диффундирует медленнее. Утолщение или изменение структуры мембраны (отек, воспаление, лимфостаз) нарушают альвеолокапиллярную диффузию. Это происходит также при склерозировании мембраны, пневмосклерозе, фиброзирующем альвеомете.
Диффузионную способность легких оценивают на основе определения объема газа, поглощаемого кровотоком в единицу времени, по отношению к альвеолокапиллярному градиенту парциального давления этого газа. Простейший тест на существование диффузионных нарушений – наличие гипоксемии при увеличении вентиляции. Увеличить альвеолокапиллярную диффузию можно ингаляцией кислорода, уменьшением интерстициального отека, противовоспалительной терапией и другими мерами, направленными на уменьшение толщины легочной мембраны.
Клиническая физиология гипоксии, респираторного ацидоза и алкалоза
Для всех форм ДН характерна гипоксия, а для части из них – гипоксия в сочетании с гипер- или гипокапнией. Следовательно, независимо от этиологии и патогенеза ДН ее конечные физиологические механизмы связаны с действием гипоксии, респираторного ацидоза или алкалоза.
Таблица 1. Идеальные величины парциального давления газов в мм рт. ст. Показатель Вдыхаемый воздух Альвеолярный газ Выдыхаемый воздух рО2 159 100 116 рСО2 0,3 40 32
Кислородные запасы организма: в легких – 370 мл, в альвеолярной крови – 280 мл, в венозной – 600 мл, в мышцах – 240 мл, проч. ткани 56 мл. Общая кислородная емкость организма 1,5 л. Поскольку в покое организм потребляет 250 мл кислорода в мин., максимальный срок жизни не превышает 7 минут. Если предварительно ингалировать 100% кислород, то запасы его в легких составляют 2352 мл, в артериальной крови – 297 мл, в венозной – 608 мл, т. е. всего 3257 мл (лишь вдвое больше).
Таким образом, неадекватность легких как газообменного прибора или повреждение транспорта кислорода системой крови и кровообращения приведет к гипоксии в считанные минуты. Нормальный транспорт кислорода (произведение сердечного выброса на содержание кислорода в артериальной крови) должен составлять 100 мл/мин. Тяжесть ДН в зависимости от гипоксии представлена в таблице 2.
