Углекислый газ и кислород артериальное давление

Парциальное давление кислорода в крови

• Физиология
• История физиологии
• Методы физиологии

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. Различие в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняется тем, что последний является смесью воздуха мертвого пространства и альвеолярного воздуха.

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.

Парциальное давление газа: понятие и формула

Парциальное давленые газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию газа и общему давлению смеси:

Для воздуха: Р_{атмосферное} = 760 мм рт. ст.; С_{кислорода} = 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., 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.; соответственно, расчет парциального давления углекислого газа показывает, что оно равно 40 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.

Диффузия газов через барьер подчиняется закону Фика; так как толщина мембраны и площадь диффузии одинакова, диффузия зависит от диффузионного коэффициента и градиента давления:

Q_газа — 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.

Если учесть, что в альвеолярной крови, притекающей к легким, парциальное напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст., а углекислого газа — 46-48 мм рт. ст., то градиент давления, определяющий диффузию газов в легких, будет составлять: 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. Таким образом, в состоянии равновесия напряжение газа равно парциальному давлению 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.

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

Почему метод Бутейко лечит гипертонию?

Сегодня артериальная гипертония считается «чумой XXI века». Ею страдает треть населения земного шара. Смертность от развития сердечно-сосудистых осложнений на фоне артериальной гипертонии занимает более 56% от общей смертности в России. Число заболевающих неуклонно растет, а высокое артериальное давление становится пороком людей все более и более молодого возраста. Не может не вызывать глубоких раздумий тот факт, что все это происходит на фоне существования на рынке сотен лекарственных препаратов для понижения артериального давления и чрезвычайно высокого развития фармакологической промышленности. Вот уже несколько десятилетий как фарминдустрия неуклонно развивается в области производства гипотензивных препаратов, но заболеваемость и смертность от гипертонии не только не уменьшается, но и превосходит все возможные пределы, превращаясь в пандемию…

Страдающий от высокого давления долгие годы человек привык считать, что это заболевание появилось само по себе, в некоторых отдельно взятых случаях люди ссылаются на наследственность. Мало кому известен тот факт, что высокое давление является вынужденной защитной реакцией организма, призванной сохранить жизнеобеспечение ваших органов при недостатке кислорода в тканях – кислородном голодании. Чем больше недостаток кислорода в тканях организма – тем выше будет подниматься артериальное давление. Именно этот закон был научно доказан и экспериментально подтвержден советским врачом и исследователем В.М. Мураенко, который в 1967 году защитил диссертацию по данной теме.

Откуда же взялось это хроническое кислородное голодание органов и тканей, вызывающее у вас высокое давление на протяжении многих лет? Все дело обстоит уникальном парадоксе процесса дыхания человека, физиология которого была открыта и экспериментально доказана в конце XIX века известными зарубежными учеными Вериго и Бором: чем глубже вы дышите – тем меньше кислорода получают ваши органы и ткани. Но каждый читающий скажет – «я дышу нормально, я не дышу глубоко». Дело в том, что чрезмерно глубокое дыхание с детства становится патологией современного человека, переходящей в привычку, на которую просто не обращают внимания. Люди привыкли следить за процессом питания и каждому известно, что чрезмерное питание ведет к ряду заболеваний, но в то же время практически никто не обращает внимания на важнейший для обмена веществ процесс – дыхание и его глубину. Именно поэтому ни о каком нормальном дыхании говорить в данном случае нельзя. Вы доглие годы дышите значительно глубже нормы – из организма излишне вымывается углекислый газ, являющийся одним важнейших компонентов, необходимых для насыщения тканей кислородом – происходит хроническое кислородное голодание органов на протяжении многих лет, которое рефлекторно вызывает у вас стойкое повышение артериального давления. При этом недостаток углекислого газа, который возникает при чрезмерно глубоком дыхании, вызывает непроизвольный спазм сосудистой стенки, что способствует еще большему повышению артериального давления.

Как образуется многолетняя, прогрессирующая артериальная гипертония? Последним звеном в цепочке нарушений, вызванных излишне глубоким дыханием пациента, является реакция дыхательного центра в головном мозге на недостаток кислорода в органах – происходит рефлекторное учащение и углубление дыхания. Таким образом, вымывание углекислого газа усиливается в еще большей степени, недостаток обеспечения тканей и органов кислородом увеличивается, артериальное давление приобретает все более высокие цифры и весь патологический процесс нарушений обмена веществ зацикливается. У больного появляется учащенное дыхание, одышка, ложное ощущение нехватки воздуха – и все это при том, что в действительности его легкие полны воздуха. Человек начинает дышать еще глубже и чем глубже он дышит, тем хуже ему становится и тем выше подымается артериальное давление. Здесь имеет место тесная взаимосвязь в регуляции деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем в организме человека.

Становится очевидным, что для того чтобы понизить артериальное давление и привести его к норме необходимо в первую очередь ликвидировать кислородное голодание тканей, вызванное излишне глубоким дыханием. Если привести дыхание пациента к физиологической норме – содержание углекислого газа в его крови увеличится до необходимого значения, восстановится адекватное снабжение органов и тканей кислородом, исчезнет спазм сосудистой стенки и артериальное давление естественным образом нормализуется. Не менее очевиден и тот факт, что без нормализации глубины дыхания применение гипотензивных лекарственных препаратов не в состоянии привести к излечению артериальной гипертонии, т.к. происходит лишь временное купирование симптома и не затрагивается основная причина возникновения заболевания.

Уже в 1952 году советским врачом и физиологом Константином Павловичем Бутейко была заложена концепция влияния чрезмерно глубокого дыхания на развитие целой группы наиболее распространенных заболеваний человека. Тогда же Бутейко был разработан цикл специальных дыхательных тренировок, направленных на постепенное приведение дыхания пациента к физиологической норме – метод Бутейко. Годы исследований, многочисленные апробации метода в условиях стационарного и поликлинического звена привели к официальному признанию его эффективности министерством здравоохранения СССР 30 апреля 1985 года.

На сегодняшний день дыхание по методу Бутейко помогает тысячам пациентов с повышенным артериальным давлением. Неоспоримым преимуществом лечения на методе является отсутствие лекарственной нагрузки. Метод также успешно применяется в качестве комбинированной терапии совместно с лекарственными препаратами при тяжело запущенной длительно текущей артериальной гипертензии терминальных стадий, где позволяет значительно снизить объем принимаемых лекарственных препаратов и значительно повысить эффективность лечения. Немаловажным является и тот факт, что сам автор метода – Константин Павлович Бутейко спас себя от тяжелейшей злокачественной гипертонии которой страдал с уже в двадцать лет, дожил до 80 лет и помог тысячам людей спасти свое здоровье.

Итак, подведем итоги:

1. Высокое артериальное давление – вынужденная защитная реакция вашего организма на недостаток кислорода в органах
2. Недостаток кислорода вызван «дыхательным парадоксом» — физиологическим эффектом: чем больше глубина дыхания — тем сильнее вымывается из организма углекислый газ — тем меньшее обеспечение кислородом получает организм
3. Глубокое дыхание на протяжении многих лет приводит к стойкому повышению артериального давления – гипертонической болезни и является изначальной причиной ее развития
4. Для нормализации артериального давления необходимо понизить глубину дыхания до физиологической нормы и нормализовать таким образом адекватное обеспечение организма кислородом

Главный врач Центра эффективного обучения методу Бутейко,
Врач-невролог,
Константин Сергеевич Алтухов

Как обучиться методу Бутейко?

Открыта запись на обучение методу Бутейко с получением «Практического видео-курса по методу Бутейко»

Значение параметров газового состава крови для организма

Из показателей крови анализируются не только форменные (клеточные) элементы и высокомолекулярные соединения (белки, билирубин, мочевина, креатинин и т.д.), но и газы. Прежде всего, интересуют кислород и углекислый газ. Ведь именно от них зависит возможность и полноценность дыхания.

Содержание

Газовый состав крови — один из показателей гомеостаза (постоянства) организма. Конечно, всем подряд проверять содержание в крови газов не стоит. Для этого существуют особые показания. Почти всегда газы крови определяют в стационарных условиях.

Обычно при ургентных (экстренных или запущенных) состояниях становится нужен такой анализ. Газовый состав крови помогает врачу понять прогноз пациента и дать правильную оценку эффективности проводимой терапии.

Показатели газового гомеостаза крови и их трактовка

Показательным является не только и даже не столько объемный процент содержания углекислоты или кислорода, а парциальное давление и, в конечном итоге, по формуле высчитываемый процент насыщения крови кислородом.

Врачей интересуют 6 показателей:

• процентное содержание кислорода (норма — 10,5-14,5 объемных %);
• процентное содержание углекислого газа (нормальный показатель — 44,5 — 52,5 объемных %);
• парциальное давление кислорода — рО2 (составляет 35-46 мм рт. ст.);
• парциальное давление углекислого газа — рСО2 (границы нормы — 81-99 мм рт. ст.);
• кислородная емкость гемоглобина (около 20 объемных %);
• % насыщения кислородом (обычно составляет 61-70%).

Транспорт газов крови по организму

Парциальное давление газов — это такое давление, при котором начинается физическое растворение газа в крови. Значит, кислород при таком давлении работает эффективно в организме. Если же рО2 отклоняется в большую или меньшую сторону, это говорит о наличии факторов или заболеваний, мешающих использовать кислород тканям по назначению.

Важно. Поскольку нынешние диагностические возможности позволяют определить только газовый состав венозной крови, стандарты реаниматологии и хирургии сориентированы на нее.

Анализ газов крови производится на специальном аппарате — van Slyke. Кровь собирают в особую пробирку или шприц, внутренняя поверхность которого обработана гепарином или оксалатом калия для предотвращения свертывания.

Картриджный анализатор газов крови

100%-ая сатурация кислородом при реанимационных мероприятиях — это не всегда хорошо. Ведь содержащийся в крови углекислый газ активирует дыхательный центр, а значит, регулирует частоту и глубину дыхания.

Важно. Углекислый газ стимулирует хеморецепторы в каротидном синусе сонной артерии. Это позволяет поддерживать артериальное давление на должном уровне и работу дыхательного центра.

Каротидный синус в месте бифуркации (раздвоения) сонной артерии

Взаимосвязь содержания газов крови с патологическими заболеваниями (состояниями) организма

Существует прямая корреляция между газовым составом крови и нарушениями в сердечно-легочной системе, к которым приводят разные болезни.

Определение газового состава крови необходимо для диагностики:

• гипервентиляции (первичной и искусственной — от аппарата ИВЛ);
• дыхательной недостаточности.

Первичная гипервентиляция чаще всего связана с особенностями психики и возбудимости вегетативной нервной системы. Панические атаки, немотивированный страх могут начаться ощущением затрудненности дыхания и нехватки воздуха, как следствие — судорожные вдохи, кашель и сопение. Также гипервентиляцию сопровождают боли в сердце и мышечная скованность.

Важно. Однако гипервентиляция может быть следствием заболеваний щитовидной железы, врожденных дисплазий соединительной ткани и даже проблем с сердцем. В любом случае нужна четкая дифференциальная диагностика.

Взаимосвязь стресса и гипервентиляционного синдрома

Заболевания, при которых показатели газового состава крови являются диагностически решающими:

• обструктивные болезни легких (хронический бронхит, астма, профессиональные заболевания легких — асбестоз, силикоз, силикатоз и др.);
• длительное вынужденное нахождение на искусственной вентиляции легких;
• септические состояния (инфекционные осложнения);
• артерио-венозные аневризмы и мальформации (врожденные и травматические), в которых идет перемешивание венозной и артериальной крови.

Важно. Изменение газового состава крови в местах травматических аневризм очень помогает сосудистым хирургам определить степень открытости артериовенозного соустья и, соответственно, степень смешения артериальной крови с венозной. Например, количество О2 в вене вблизи патологического соустья может достигать 18 и даже 20 об.%, процент насыщения доходить до 80-ти, а то и до 93.

Для оценки травматического повреждения и эффективности проведенного оперативного вмешательства берут кровь из здорового (контрольного) участка вены и из отрезка вены, близкого к патологическому артериовенозному шунту.

Артериовенозное патологическое соустье со смешением крови

Обычно при ургентных (экстренных или запущенных) состояниях становится нужен такой анализ. Газовый состав крови помогает врачу понять прогноз пациента и дать правильную оценку эффективности проводимой терапии.

Источники: http://www.grandars.ru/college/medicina/parcialnoe-davlenie-gaza.html, http://www.mbuteyko.ru/lechenie-gipertonii-bez-lekarstv.html, http://moyakrov.ru/sostav/pokazateli-gazovogo-sostava-krovi/