Парциальное давление кислорода в артериальной крови

Влияние на организм пониженного парциального давления кислорода в воздухе и процессы приспособления

Гипоксия ярче всего обнаруживается во время пребывания в разреженном пространстве, когда парциальное давление кислорода падает.

В эксперименте кислородное голодание может наступить при относительно нормальном атмосферном давлении, но пониженном содержании кислорода в окружающей атмосфере, например при пребывании животного в замкнутом пространстве с пониженным содержанием кислорода.

https://www.youtube.com/watch?v=upload

Рис. 116. Давление газов в альвеолах у лиц, живущих на различных высотах

Первые признаки острой горной болезни нередко можно наблюдать уже на высоте 2500 — 3000 м. У большинства людей они проявляются при восхождении на 4000 м и выше. Парциальное давление кислорода в воздухе, равное (при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.

) 159 мм, падает на этой высоте (430 мм атмосферного давления) до 89 мм. При этом насыщение артериальной крови кислородом начинает снижаться. Симптомы гипоксии обычно появляются при насыщении артериальной крови кислородом около 85%, а смерть может наступить при снижении насыщения кислородом артериальной крови ниже 50%.

Восхождение на гору сопровождается характерными явлениями также из-за температурных условий, ветра и совершаемой при подъеме мышечной деятельности. Чем больше повышается обмен веществ вследствие мышечного напряжения или понижения температуры воздуха, тем скорее наступают признаки болезни.

Расстройства, возникающие при подъеме на высоту, развиваются тем сильнее, чем быстрее совершается подъем. Большое значение при этом имеет тренировка.

Кислородное голодание при подъеме в самолете на большую высоту отличается некоторыми особенностями. Подъем на гору совершается медленно и требует усиленной мышечной работы. Самолеты же могут достигать высоты в течение весьма незначительного времени.

Пребывание летчика на высоте 5000 м при отсутствии достаточной тренировки сопровождается ощущениями головной боли, головокружения, тяжести в груди, сердцебиения, расширения газов в кишечнике, вследствие чего диафрагма оттесняется кверху, а дыхание еще больше затрудняется. Применение кислородных приборов устраняет многие из этих явлений (рис. 117).

Рис. 117. Вертикальный разрез атмосферы, дающий представление об условиях воздушной навигации

Влияние на организм пониженного содержания кислорода в воздухе выражается в расстройствах функции нервной системы, дыхания и кровообращения.

Вслед за некоторым возбуждением наступают усталость, апатия, сонливость, тяжесть в голове, психические расстройства в виде раздражительности с последующей депрессией, некоторая потеря ориентировки, расстройства двигательной функции, нарушения высшей нервной деятельности.

На средних высотах развивается ослабление внутреннего торможения в коре головного мозга, а на большей высоте — разлитое торможение. Развиваются также нарушения вегетативных функций в виде одышки, учащения деятельности сердца, изменения кровообращения и расстройства пищеварения.

При остро наступающем кислородном голодании нарушается дыхание. Оно становится поверхностным и частым, что является результатом возбуждения дыхательного центра. Иногда возникает своеобразное, прерывистое, так называемое периодическое дыхание (типа Чейн-Стокса).

При этом заметно страдает легочная вентиляция. При постепенно наступающем кислородном голодании дыхание становится частым и глубоким, циркуляция воздуха в альвеолах заметно улучшается, но содержание углекислоты и напряжение ее в альвеолярном воздухе падают, т. е.

Ускорение и усиление деятельности сердца возникают вследствие повышения функции его ускоряющих и усиливающих нервов, а также снижения функции блуждающих нервов. Поэтому учащение пульса при кислородном голодании является одним из показателей реакции нервной системы, регулирующей кровообращение.

На большой высоте возникает также ряд других расстройств кровообращения. Артериальное давление сначала повышается, но в дальнейшем начинает снижаться в соответствии с состоянием вазомоторных центров. При резком снижении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе (до 7 — 6%) деятельность сердца заметно ослабевает, артериальное давление падает, а венозное повышается, развиваются цианоз, аритмия.

Иногда наблюдается также кровотечение из слизистых оболочек носа, рта, конъюнктивы, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта. Большое значение в возникновении такого кровотечения придается расширению поверхностных кровеносных сосудов и нарушению их проницаемости. Эти изменения отчасти происходят вследствие действия на капилляры токсических продуктов обмена.

Нарушение функции нервной системы от пребывания в разреженном пространстве проявляются также расстройствами желудочно-кишечного тракта обычно в виде отсутствия аппетита, торможения деятельности пищеварительных желез, поноса и рвоты.

При высотной гипоксии нарушается обмен веществ. Потребление кислорода вначале повышается, а затем при выраженном кислородном голодании падает, понижается специфически-динамическое действие белка, азотистый баланс становится отрицательным.

Уменьшение содержания кислорода в воздухе до определенного предела мало отражается на образовании оксигемоглобина. Однако в дальнейшем при снижении содержания кислорода в воздухе до 12% насыщение крови кислородом становится около 75%, а при содержании в воздухе 6 — 7% кислорода составляет 50 — 35% нормального.

Усиление легочной вентиляции и повышение при гипоксии дыхательного объема легких обусловливают обеднение альвеолярного воздуха и крови углекислотой (гипокапния) и возникновение относительного алкалоза, вследствие чего возбудимость дыхательного центра временно может тормозиться, а деятельность сердца ослабляется.

Однако продолжающееся при подъеме на высоту понижение парциального давления кислорода способствует дальнейшему развитию гипоксе- мии и гипоксии. Нарастают явления недостаточности окислительных процессов.

Заметно изменен при подъеме на высоту и теплообмен. Теплоотдача на большой высоте увеличивается главным образом за счет испарения воды поверхностью тела и через легкие. Теплопроизводство постепенно отстает от теплоотдачи, в результате чего температура тела, которая вначале несколько повышается, затем снижается.

Наступление признаков кислородного голодания во многом зависит от особенностей организма, состояния его нервной системы, легких, сердца и сосудов, определяющих способность организма переносить разреженную атмосферу.

Характер действия разреженного воздуха зависит также от скорости развития кислородного голодания. При остро возникающем кислородном голодании нарушение функции нервной системы выступает на первый план, тогда как при хроническом кислородном голодании ввиду постепенного развития компенсаторных процессов патологические явления со стороны нервной системы долгое время не обнаруживаются.

Здоровый человек в общем удовлетворительно справляется с понижением барометрического давления и парциального давления кислорода до известного предела и притом тем лучше, чем медленнее совершается восхождение и чем легче приспособляется организм.

Предельным для человека может считаться снижение атмосферного давления до одной трети нормального, т. е. до 250 мм рт. ст., что соответствует высоте 8000 — 8500 м и содержанию кислорода в воздухе 4 — 5%.

Установлено, что во время пребывания на высотах наступает приспособление организма, или акклиматизация его, обеспечивающая компенсацию расстройств дыхания. У жителей горных местностей и у тренированных альпинистов горная болезнь может не развиваться при подъеме на высоту 4000 — 5000 м.

Что показывает анализ на газовый состав артериальной крови

Анализ крови – наиболее популярный диагностический метод, позволяющий выявить множество патологических состояний в организме. Кроме форменных элементов крови и высокомолекулярных соединений (например, белки, мочевина, билирубин и другие), кровь также анализирую и на наличие различных газов.

Газовый состав крови считается одним из основных показателей гомеостаза организма. Существуют определенные показания, когда именно человеку стоит проводит анализ на газовый состав крови. Как правило, определение газов осуществляется в стационарных условиях.

При проведении анализа на газовый состав артериальной крови врачей интересует не столько объемное содержание газов, сколько их парциальное давление. Парциальное давление газов – это давление, при котором в крови начинается растворение газов.

Это означает, например, что при данном давлении кислород эффективно работает в организме. Если же парциальное давление кислорода отклонено от нормальных показателей, то это может свидетельствовать о наличии ряда заболеваний, способствующих изменению парциального давления газов.

  • Уровень рН крови. Уровень рН здорового человека находится в пределах 7.35-7.45. В организме имеются механизмы, поддерживающие постоянный баланс рН крови. Если рН ниже 7.35, то это говорит об ацидозе, что указывает на избыточное накопление углекислого газа в крови. Состояние, при котором уровень рН больше 7.45, называют алкалозом, что указывает на накопление бикарбонатов в крови.
  • Значение рСО2. По значению уровня парциального давления углекислого газа можно определить дыхательный ацидоз или алкалоз. Значение рСО2 ниже 35 говорит о дыхательном алкалозе, а выше 45 – о дыхательном ацидозе.
  • Уровень бикарбонатов. Если уровень бикарбоната ниже 24, то это говорит о метаболическом ацидозе. Такое состояние может быть вызвано обезвоживанием или некоторыми заболеваниями почек. Если уровень бикарбонатов больше 26, то это свидетельствует о метаболическом алкалозе. Когда в крови слишком много бикарбонатов, то, как правило, указывает на гипервентиляцию. В редких случаях это может говорить о болезни Кушинга или длительной стероидной терапии.
  • Компенсация дисбаланса рН. При смещении значения рН от нормы почечная и легочные системы в организме компенсируют друг друга, чтобы восстановить нормальный уровень кислотности. Так, легкие будут менять количество вырабатываемого углекислого газа, а почки компенсируют дыхательную нестабильность путем изменения количества вырабатываемого бикарбоната и секреции протонов.
  • Парциальное давление кислорода в артериальной крови. Если парциальное давление кислорода ниже 80, то это указывает на гипоксию.

Все полученные результаты вы должны обсудить со своим врачом. Имейте в виду, что результаты могут отличаться от тех, которые указаны выше. Например, если вы восстанавливаетесь после болезни или изменили образ жизни. Поэтому все обстоятельства следует обсудить со специалистом.

Горная болезнь

Когда житель равнинной местности приезжает в отпуск в горы, кажется, что воздух там особенно чист и надышаться им просто невозможно. На самом деле подобные рефлекторные позывы к частому и глубокому дыханию вызываются гипоксией.

Чтобы человек выровнял парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, ему требуется вентилировать собственные легкие как можно лучше первое время. Конечно, пребывая в условиях гор несколько дней или недель организм начинает привыкать к новым условиям за счет корректировки работы внутренних органов.

Таким образом, у жителей горных местностей уровень гемоглобина всегда оказывается выше, чем у равнинных.

Как проводится забор и факторы, влияющие на ошибки

К сожалению, при проведении любых анализов нельзя исключать ошибок, поскольку всегда есть место человеческому фактору и ряду другим обстоятельств. Вот список факторов, которые могут привести к ошибкам в данных:

  • Температура. Анализ артериальной крови на газовый состав необходимо проводить при температуре тела 36,6-37 градусов. Нужно понимать, что параметры кислотности, уровня кислорода и углекислого газа зависят от температуры тела. Для получения точного анализа следует задавать температурный параметр. Это необходимо для того, что можно было рассчитать истинное значение газового состава. Стоит иметь ввиду, что клиническое значение такой корректировки пока еще не доказано.
  • Гипертермия и гипотермия. При гипертермии отмечается повышение парциального давления кислорода, углекислого газа и снижение уровня рН. При гипотермии, соответственно – снижение парциального давления кислорода, углекислого газа и повышение уровня рН.
  • Взятие пробы. Взятие должно быть без воздушных пузырьков, в анаэробных условиях, чтобы предотвратить газообмен с окружающим воздухом. С другой стороны специалисту следует избегать чрезмерной аспирации, поскольку это может снизить концентрацию газов в крови и привести к ложным показателям. После взятия пробы ее нужно осторожно перемешать, так, чтобы избежать оседания эритроцитов. Последнее может привести к ложным показаниям по гемоглобину.
  • Смесь с гепарином. Так как уровень рН гепарина близкий к 7, то при неправильном соотношении гепарина с пробой, кислотность последней может оказаться ложной. В этой связи для забора крови следует применять специальные шприцы с сухим гепарином, который электролитически сбалансирован.
  • Время транспортировки пробы. Анализ артериальной крови на газовый состав должен выполняться в течение 15 минут после забора. Если для транспортировки необходимо больше времени, то пробу охлаждают в ледяной воде. Если пробу не охладить, то из-за обмена веществ клетки крови будут потреблять кислород (из-за чего снижается его парциальное давление) и образуется лактат (так имитируется картина метаболического ацидоза).
  • Калибровка анализатора. Взятие пробы всегда должно соответствовать калибровке анализатора.
  • Возраст пациента. Стоит учитывать тот факт, что с увеличением возраста норма парциального давления кислорода снижается. Необходимо проводить корректировку с учетом возраста пациента.

Острая форма

В зависимости от особенностей организма норма парциального давления кислорода может отличаться для каждого человека в определенном возрасте, состоянии здоровья или просто от способности к акклиматизации.

Очень часто у неподготовленных альпинистов при скоростном подъеме могут развиваться различные симптомы гипоксии. На высоте менее 4,5 км они проявляются головными болями, тошнотой, усталостью и резкой сменой настроения, поскольку нехватка кислорода в крови сильно отражается на работе нервной системы.

Таким образом, игнорировать изменение парциального давления кислорода в окружающей среде строго запрещено, ведь оно всегда влияет на работоспособность всего человеческого организма.

Погружение под воду

Когда водолаз погружается в условия, где атмосферное давление ниже привычного уровня, его организм также сталкивается со своеобразной акклиматизацией. Парциальное давление кислорода на уровне моря является средней величиной и с погружением также меняется, но особую опасность для человека в данном случае представляет азот.

На поверхности земли в равнинной местности он не влияет на людей, но после каждых 10 метров погружения постепенно сжимается и провоцирует в организме водолаза различные степени наркоза. Первые признаки такого нарушения могут проявляться уже после 37 метров под водой, особенно если человек проводит на глубине длительное время.

Когда атмосферное давление превышает 8 атмосфер, а достигается этот показатель уже после 70 метров под водой, водолазы начинают чувствовать азотный наркоз. Явление это проявляется ощущением алкогольного опьянения, которое нарушает координацию и внимательность подводника.

Чтобы избежать последствий

В случае, когда парциальное давление кислорода и других газов в крови отклонено от нормы и водолаз начинает ощущать признаки интоксикации, очень важно осуществлять его подъем максимально медленно. Связано это с тем, что при резком изменении давления диффузия азота провоцирует возникновение в крови пузырьков с данным веществом.

Простым языком, кровь как будто закипает, и человек начинает чувствовать сильную боль в суставах. В дальнейшем у него могут развиваться нарушения зрения, слуха и работы нервной системы, что называют кессонной болезнью.

Чтобы избежать такого явления, водолаза следует поднимать очень медленно или заменять в его дыхательной смеси азот гелием. Данный газ менее растворим, имеет меньшую массу и плотность, поэтому затраты на внешнее дыхание уменьшаются.

Если же подобная ситуация произошла, то человека необходимо срочно помещать в обратно среду с высоким давлением и ждать постепенной декомпрессии, которая может продолжаться до нескольких дней.

Причины отклонения от нормы, зависящие от медработников

Парциальное давление кислорода в артериальной крови может меняться очень быстро в зависимости от различных обстоятельств, поэтому, чтобы результат анализа был максимально точным, следует учитывать следующие особенности:

  • норма давления всегда уменьшается с увеличением возраста пациента;
  • при переохлаждении снижается давление кислорода и давление углекислого газа, а уровень рН увеличивается;
  • при перегреве ситуация обратная;
  • действительный показатель парциального давления газов будет виден только при заборе крови у пациента с температурой тела в пределах нормы (36,6-37 градусов).

Кроме учета таких особенностей организма самого пациента, специалисты для корректности результатов также должны соблюдать определенные нормы. В первую очередь на парциальное давление кислорода влияет наличие пузырьков воздуха в шприце.

Вообще, любой контакт анализа с окружающим воздухом способен изменить результаты. Также важно после забора крови аккуратно перемешать ее в емкости, чтобы эритроциты не оседали на дне пробирки, что также способно сказаться на результатах анализа, демонстрирующих уровень гемоглобина.

Очень важно придерживаться и норм времени, отведенных на проведение анализа. По правилам, все действия должны осуществляться в пределах четверти часа после забора, и если этого времени недостаточно, то емкость с кровью должна помещаться в ледяную воду. Только так можно остановить процесс потребления кислорода клетками крови.

Специалисты также должны своевременно калибровать анализатор и брать анализы только шприцами с сухим гепарином, который сбалансирован электролитически и не оказывает влияния на кислотность пробы.

Результаты анализов

Как уже понятно, парциальное давление кислорода в воздухе способно оказывать на организм человека заметное влияние, но уровень давления газов в крови может нарушаться и по другим причинам. Чтобы определить их правильно, расшифровку следует доверять только опытному специалисту, способному учесть все особенности каждого пациента.

На гипоксию в любом случае будет указывать снижение уровня давления кислорода. Изменение уровня рН крови, как и давления углекислого газа или изменение уровня бикарбонатов, может указывать на ацидоз или алкалоз.

Ацидоз представляет собой процесс закисления крови и характеризуется повышением давления углекислого газа, снижением уровня рН крови и бикарбонатов. В последнем случае диагноз будет озвучен как метаболический ацидоз.

Алкалоз представляет собой повышение щелочности крови. О нем будет свидетельствовать повышенное давление углекислого газа, увеличение числа бикарбонатов, а следовательно, и изменение уровня рН крови.

Диффузия газов в легких

В обычных условиях человек дышит обычным воздухом, имеющим относительно постоянный состав (табл. 1). В выдыхаемом воздухе всегда меньше кислорода и больше углекислого газа. Меньше всего кислорода и больше всего углекислого газа в альвеолярном воздухе.

Альвеолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От его состава зависит газовый состав артериальной крови. Регуляторные механизмы поддерживают постоянство состава альвеолярного воздуха.

Состав альвеолярного воздуха при спокойном дыхании мало зависит от фаз вдоха и выдоха. Например, содержание углекислого газа в конце вдоха всего на 0,2-0,3% меньше, чем в конце выдоха, так как при каждом вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Кроме того, газообмен в легких протекает непрерывно, при вдохе и при выдохе, что способствует выравниванию состава альвеолярного воздуха. При глубоком дыхании зависимость состава альвеолярного воздуха от вдоха и выдоха увеличивается.

Таблица 1. Состав воздуха (в %)

Название газа

Воздух

вдыхаемый

выдыхаемый

альвеолярный

Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь (около 500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (около 430 л в сутки). Диффузия происходит вследствие разности парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжений в крови.

Для воздуха: Ратмосферное = 760 мм рт. ст.; Скислорода = 20,95%.

Оно зависит от природы газа. Всю газовую смесь атмосферного воздуха принимают за 100%, она обладает давлением 760 мм рт. ст., а часть газа (кислорода — 20,95%) принимают за х. Отсюда парциальное давление кислорода в смеси воздуха равно 159 мм рт. ст.

При расчете парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учитывать, что он насыщен водяными парами, давление которых составляет 47 мм рт. ст. Следовательно, на долю газовой смеси, входящей в состав альвеолярного воздуха, приходится давление не 760 мм рт. ст.

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

, а 760 — 47 = 713 мм рт. ст. Это давление принимается за 100%. Отсюда легко вычислить, что парциальное давление кислорода, который содержится в альвеолярном воздухе в количестве 14,3%, будет равно 102 мм рт. ст.;

Парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов стремятся проникнуть через альвеолярную мембрану в кровь.

Qгаза — объем газа, проходящего через ткань в единицу времени; S — площадь ткани; DK-диффузионный коэффициент газа; (Р1, — Р2) — градиент парциального давления газа; Т — толщина барьера ткани.

для кислорода 102 — 40 = 62 мм рт. ст.; для углекислого газа 40 — 46(48) = минус 6 — минус 8 мм рт. ст. Поскольку диффузный коэффициент углекислого газа в 25 раз больше, чем у кислорода, то углекислый газ более активно уходит из капилляров в альвеолы, чем кислород в обратном направлении.

В крови газы находятся в растворенном (свободном) и химически связанном состоянии. В диффузии участвуют только молекулы растворенного газа. Количество газа, растворяющегося в жидкости, зависит:

  • от состава жидкости;
  • объема и давления газа в жидкости;
  • температуры жидкости;
  • природы исследуемого газа.

Чем выше давление данного газа и температура, тем больше газа растворяется в жидкости. При давлении 760 мм рт. ст. и температуре 38 °С в 1 мл крови растворяется 2,2% кислорода и 5,1 % углекислого газа.

Растворение газа в жидкости продолжается до наступления динамического равновесия между количеством растворяющихся и выходящих в газовую среду молекул газа. Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости.

Если парциальное давление газа выше его напряжения, то газ будет растворяться. Если парциальное давление газа ниже его напряжения, то газ будет из раствора выходить в газовую среду.

Парциальное давление и напряжение кислорода и углекислого газа в легких приведены в табл. 2.

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreators

Таблица 2. Парциальное давление и напряжение кислорода и углекислого газа в легких (в мм рт. ст.)

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Adblock detector