НАПРЯЖЕНИЕ УГЛЕКИСЛОТЫ В АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

НАПРЯЖЕНИЕ УГЛЕКИСЛОТЫ В АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ

Б.Г.Любина,
К.А.Баскин

Регистрация капнограммы обычного дыхания позволяет получить величину напряжения СО2 в альвеолярном воздухе, что необходимо для определения парциального напряжения СО2 в артериальной крови. На капнограмме здорового человека, записанной на малоинерционном инфракрасном газоанализаторе углекислоты, можно отчетливо выделить горизонтальное плато, отражающее концентрацию СО2 в альвеолярном газе. Эта величина близка к напряжению углекислоты в артериальной крови (Д.Г.Комро, Р.Э.Форстер и др., 1961; Дж.Холден, Дж.Пристли, 1937).

Однако, полученные в последние годы прямые, синхронные измерения СО2 в артериальной крови и в альвеолярном газе показали, что в условиях покоя напряжение углекислоты в крови на 1-2 мм рт.ст. выше. Причинами этого является сброс венозной крови по анатомическим шунтам в легких и неравномерность вентиляции и перфузии различных участков легких (Л.Л.Шик, 1973). При физической нагрузке напряжение СО2 в альвеолах всегда больше, чем в артериальной крови, и эта разница существенно зависит от интенсивности нагрузки. Специальная формула (В.Л.Карпман, Б.Г.Любина, 1972) позволяет рассчитывать величину артериально-альвеолярного градиента по углекислоте при мышечной работе различной интенсивности:

P(a - A)CO2 = 7 · e-0,004 · N - 4 · e-0,001 · N - 1,5

(1)

где P(a-A)CO2 - разница напряжения углекислоты в артериальной крови и в альвеолярном газе (мм рт.ст.); N - мощность физической нагрузки (кгм/мин); е - основание натуральных логарифмов.

В покое, когда N = 0, артериально-альвеолярная разность (1) равна 1,5 мм рт.ст. При нагрузке этот градиент становится отрицательным. Величины, рассчитанные по уравнению (1), складываются (или вычитаются) с величинами давления СО2 в альвеолярном газе. Однако не всегда при выполнении мышечной работы возможно получение плато на капнограмме.

Asmussen & Nielsen (1956) для расчета PaCO2 при мышечной нагрузке использовали уравнение Бора:

                    Vt·PeCO2
PaCO2  =                     
                      Vt - Vd

(2)

где Vt - дыхательный объем (мл); Vd - физиологическое мертвое пространство (мл); PeCO2 - парциальное давление СО2 в выдыхаемом воздухе (мм рт.ст.).

В формуле (Vd) затруднительно определить величину Vd. Учитывая определенную зависимость Vd от величины дыхательного объема Vt, Asmussen & Nielsen (1956) изучали взаимоотношения этих показателей при различной глубине дыхания в процессе выполнения повышающейся по мощности физической нагрузки (у 4 испытуемых в 29 экспериментах). На основании этих экспериментов ими была построена диаграмма зависимости объема Vd от Vt. Зная величину Vt, определение которой не встречает трудностей, можно определить по диаграмме величину Vd и подстановкой ее в формулу (2) рассчитать PaCO2. Рядом авторов такой подход (Asmussen & Nielsen, 1956) использовался для определения РаCO2 при нагрузке (Т.А.Евдокимова, 1979; Clausen J. et al., 1970; Ferguson R. et al., 1968). Однако, во время выполнения мышечной работы в широком диапазоне мощностей физических нагрузок отношение объема мертвого пространства к дыхательному объему не одинаково. Так, в зоне нагрузок небольшой мощности эта зависимость носит линейный характер. С увеличением мощности физической нагрузки отмечается тенденция к стабилизации и даже к уменьшению значений мертвого пространства по отношению к его максимальным величинам (К.А.Баскин, 1978).

В задачу настоящего исследования входило математическое описание зависимости Vd от Vt при мышечной работе во всем диапазоне мощностей физических нагрузок, вплоть до предельных, у большого контингента спортсменов и доказательство возможности применения такой формализованной зависимости для определения РаCO2 из уравнения Бора (2).

Было обследовано 198 спортсменов высокой квалификации (различных видов спорта) как в состоянии покоя, так и при выполнении физической нагрузки повышающейся мощности на велоэргометре фирмы "Элема". Дыхательный объем определялся по методу Дугласа-Холдена, парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе регистрировалось на капнографе фирмы "Годарт", определение физиологического мертвого пространства велось по методике, описанной ранее (К.А.Баскин, 1978). Парциальное напряжение углекислоты в артериальной крови исследовалось на аппарате микро-Аструп. Все измерения производились на 5-й минуте педалирования на каждой ступеньке нагрузки.

Во всем диапазоне исследовавшихся мощностей физических нагрузок у спортсменов отмечался двухэтапный характер изменения величин функционального мертвого пространства. При физической нагрузке, вызывающей увеличение дыхательного объема от 0,6 до 3,0 л отмечается первый этап изменения физиологического мертвого пространства, характеризующийся прямо пропорциональным увеличением этого показателя. При более высоких значениях дыхательного объема (свыше 3,0 л) отмечается некоторое снижение величин мертвого пространства. Такой характер зависимости мертвого пространства от дыхательного объема имеет важное физиологическое значение, особенно при выполнении предельных режимов физической нагрузки, при которых предъявляются высокие требования к системе внешнего дыхания. Деятельность аппарата внешнего дыхания оптимизируется за счет некоторого относительного уменьшения объема физиологического мертвого пространства. Сказанное подтверждается расчетом коэффициента Vd/Vt. В наших наблюдениях этот показатель в покое составлял 0,30, т.е. 33% объема вдыхаемого воздуха оставалось в мертвом пространстве. С увеличением мощности физической нагрузки, вплоть до предельной мощности, этот показатель последовательно уменьшался (К.А.Баскин, 1978; Д.Комро и др., 1961). Так, при физической нагрузке, вызывающей увеличение дыхательного объема, равного 2,5 л, коэффициент Vd/Vt, по нашим данным, составлял 0,21, а при дыхательном объеме, равном 3,0 л, этот показатель равнялся 0,175. При предельных мощностях физической нагрузки дыхательный объем в среднем равнялся 4,2 л, а отношение Vd/Vt составляло 0,117. Таким образом, при выполнении физической нагрузки, и особенно в условиях выполнения предельных мощностей нагрузок, эффективность дыхания возрастает.

Рассмотренную динамику изменения объема физиологического мертвого пространства в связи с увеличением дыхательного объема во всем диапазоне мощностей физических нагрузок (вплоть до предельных) можно описать следующим математическим выражением:

Vd = 0,48 - 0,026 · (3,7 - Vt)2

(3)

где Vd и Vt выражаются в л.

Таблица

Сопоставление величин РаCO2, полученных разными способами при выполнении физической нагрузки (±, мм рт.ст.)

Мощность физической нагpузки, кгм/мин "Прямое"определение PaCO2 РаCO2, рассчитанное по формуле Бора (2) с использованием
диаграммы Asmussen & Nielsen формулы (3)
600 42,5±4,5 39,0±3,05 41,5±3,25
800 37,0±3,6 33,8±4,5 36,6±4,1
1200 32,0±3,6 28,1±3,8 30,2±4,75
1600 35,7±4,7 33,2±4,7 35,3±3,5
2000 33,2±4,4 31,5±5,1 33,2±4,9

В таблицу сведены средние величины РаCO2, которые были получены исследованием микродоз крови, взятых из разогретого пальца и проанализированных на аппарате микро-Аструп ("прямое" определение), а также данные PaCO2, рассчитанные по формуле (2) двумя способами: 1) с определением Vd по диаграмме Asmussen & Nielsen (1956) и 2) с определением Vd по нашей формуле (3).

Отметим, что должные величины PaCO2, вычисленные по формуле (1) В.Л.Карпмана и Б.Г.Любиной (1972), практически совпадают с данными "прямого" измерения и поэтому в таблицу не включены.

Из данных, приведенных в таблице видно, что расчет РаCO2 с использованием величины Vd, вычисленной по предложенной формуле (3), более близок к экспериментальным величинам РаCO2, нежели к значениям РаСO2, определенным с помощью диаграммы Asmussen & Nielsen.


 Home На главную  Forum Обсудить в форуме  Home Translate into english up

При любом использовании данного материала ссылка на первоисточник обязательна!

Любина, Б.Г. Напряжение углекислоты в артериальной крови при физической нагрузке / Любина Б.Г., Баскин К.А. // Клинико-физиологические характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов : сб., посвящ. двадцатипятилетию каф. спорт. медицины им. проф. В.Л. Карпмана / РГАФК. - М., 1994. - С. 63-67.