Если пациент имеет шунт в 20 % при сердечном индексе 2,5 л/мин на 1 м2, то SI составит 8,0. В общем любой пациент с SI выше 5,0 % обычно требует искусственной вентиляции легких.
Если сердечный индекс неизвестен, то критическое отношение Qs — Q, составляет примерно 20—25 %. При более высоких значениях пациент обычно имеет достаточно выраженные отклонения V/Q, что говорит о необходимости агрессивных методов вентиляции с использованием положительного давления в конце выдоха.
Насыщение оксигемоглобина
Нормальные отношения
По кривым диссоциации кислород — гемоглобин можно увидеть, что даже при снижении PaO2до 58 мм рт.ст. гемоглобин в артериальной крови остается насыщенным кислородом до 90%. Более того, если уровень гемоглобина составляет 15,0 г/дл, а ткани захватывают 5,0 мл кислорода из каждых 100 мл крови, то PO2венозной крови снижается до 36 мм рт.ст., что только на 4 мм рт.ст. ниже нормальной величины. Таким образом, изменения PO2тканевого POlчасто бывают минимальными, несмотря на значительное снижение PaO2.
С другой стороны, если РаОгвозрастает до уровня выше верхней границы нормы (90—100 мм рт.ст.), то максимальное насыщение гемоглобина кислородом может никогда не превысить 100 %. Следовательно, даже если РА01повысится до 600 мм рт.ст. или более, насыщение гемоглобина увеличится лишь на 2—3 %, так как при ЯаО; в 100 мм рт.ст. артериальное насыщение кислородом составляет 97—98 %. При нормальной температуре тела [37 °С (98,6 °F)] и рН 7,4 существуют определенные стандартные отношения между кислородным насыщением гемоглобина и плазменным Р02.
Следовательно, отношение между артериальным насыщением кислородом (РаО2) и плазменным PO2является почти линейным при РaO2 в 60—90 %. Но как только SaO2 превысит 90 %, PO2начинает возрастать быстрее, чем насыщение.
Факторы, влияющие на диссоциацию оксигемоглобина. Наиболее хорошо изученными факторами, влияющими на кривую диссоциации оксигемоглобина, являются рН, температура и количество 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) в эритроцитах.
Значения рН
Чем "кислее" кровь, тем легче гемоглобин отдает кислород и тем выше показатель PaOlименно для насыщения оксигемоглобина. И наоборот, при алкалозе гемоглобин прочно удерживаеткислород, снижая тем самым PaOl, что наблюдается, в частности, при насыщении гемоглобина кислородом. Как правило, повышение или понижение рН на 0,1 вызывает уменьшение или увеличение (т. е. противоположное изменение) Ра02примерно на 10 %.
Значения PCOj
Сдвиг кривой диссоциации кислород — гемоглобин при изменениях концентрации ионов двуокиси углерода и водорода в крови имеет важное значение для увеличения оксигенации крови в легких, а также для стимуляции высвобождения кислорода из крови в тканях. Это называют эффектом Бора. При прохождении крови через легкие двуокись углерода диффундирует из крови в альвеолы, что снижает PCO2в крови, а также концентрацию водородных ионов в связи с уменьшением содержания углекислоты в крови. Оба названных эффекта сдвигают кривую диссоциации оксигемоглобина влево. А при ее сдвиге влево количество кислорода, связанного с гемоглобином при данном PAO, возрастает, обеспечивая тем самым увеличение транспорта кислорода к тканям. Затем, когда кровь достигает тканевых капилляров, наблюдается точно противоположный эффект. Двуокись углерода, поступая из тканей в кровь, сдвигает кривую диссоциации вправо. Это обусловливает вытеснение кислорода из гемоглобина и его доставку к тканям при более высоком PO2, чем это могло бы иметь место при других условиях.
Температура
С повышением температуры крови гемоглобин легче отдает кислород, увеличивая тем самым POlв плазме. При охлаждении крови наблюдается обратное. При повышении температуры на 1˚С PаO2возрастает примерно на 4—6 %. При гипотермии PCOlпадает приблизительно на 4 % с каждым понижением на 1 °С.
Физическая нагрузка
При физической нагрузке ряд факторов обусловливает значительный сдвиг кривой диссоциации вправо. В работающих мышцах выделяется большое количество углекислоты и других кислот. Это приводит к увеличению концентрации водородных ионов в крови мышечных капилляров. Кроме того, температура работающей мышцы часто возрастает на 3—4 °С, при этом высвобождаются и соединения фосфата. Все эти факторы в совокупности существенно сдвигают кривую диссоциации в крови мышечных капилляров вправо. Следовательно, кислород может иногда высвобождаться в мышце даже при РОгв 40 мм рт.ст., причем из гемоглобина уходит до 75 % кислорода. В легких же сдвиг происходит в противоположном направлении, что позволяет забирать из альвеол дополнительное количество кислорода.
2,3-ДФГ
Данное соединение (2,3-дифосфоглицерат) по своему содержанию в эритроцитах стоит на втором месте после гемоглобина. Нормальная концентрация 2,3-ДФГ в эритроцитах постоянно поддерживает небольшой сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо. Кроме того, при гипоксических состояниях, сохраняющихся более нескольких часов, количество 2,3-ДФГ существенно возрастает, что сдвигает кривую диссоциации ок-сигемоглобина еще больше вправо.
Это обусловливает высвобождение кислорода в ткани при очень высоком PO2на 10 мм рт.ст. выше, чем при каких-либо других условиях. Следовательно, как справедливо предполагалось в последние годы, это может быть важным механизмом адаптации к гипоксии.
Если концентрация 2,3-ДФГ уменьшается, как это происходит в депонированной крови или при сепсисе, гемоглобин удерживает кислород более прочно и РаОгпроявляет тенденцию к снижению.
Доступность кислорода
Доступность кислорода определяется его поступлением в ткани (РO2) и диссоциацией оксигемоглобина в тканях. Хорошее сердце, способное соответствующим образом увеличить минутный объем, может в определенной степени компенсировать недостаточное кровоснабжение легких и низкое содержание гемоглобина. Но возможно и обратное. Однако сочетание плохой оксигенации, низкого уровня гемоглобина и слабого сердечного выброса может быстро оказаться фатальным.
Содержание кислорода в крови
Содержание кислорода в крови определяется прежде всего уровнем гемоглобина и насыщением оксигемоглобина. Каждый 1 г гемоглобина при полном его насыщении может переносить 1,34 мл кислорода. "Чистый" гемоглобин может переносить 1,39 мл кислорода на 1 г, однако клинически определяемый гемоглобин включает в себя около 4 % других компонентов, не переносящих кислород. Таким образом, у пациента с концентрацией гемоглобина в 15,0 г/дл может переноситься около 20,1 мл кислорода на 100 мл эритроцитов при условии, что гемоглобин полностью насыщен. Хотя РаОгопределяет скорость поступления кислорода в ткани, его вклад в изменение содержания кислорода в крови очень мал. Каждый мм рт.ст. PaOl2 репрезентативен лишь для 0,0031 мл кислорода в 100 мл крови. Таким образом, пациент с нормальным PaOlв 100 мм рт.ст. имеет только 0,31 мл кислорода, растворенного в плазме.
Следовательно, пациент с концентрацией гемоглобина 15,0 г/дл, Sa^ в 98 % и Рао2в 100 мм рт.ст. имеет:
Сао, = (15)( 1,34)(98/100) + (100)/(0,003) = 20,0 мл О2 на 1 дл крови.
При снижении концентрации гемоглобина до 10,0 г/дл, даже если РО2; и PaO2остаются без изменений, Sа0; уменьшается примерно на треть. Например:
Сао, = (10)(1,34)(98/100) + (100)/(0,003) = 13,4 мл О2 на 1 дл крови.
Сердечный выброс
Содержание кислорода (в миллилитрах на 1 л крови), умноженное на минутный объем сердца (в л/мин), равно доставке кислорода (РO2), или количеству кислорода, поступающего в капилляры.
Поскольку нормальное поглощение кислорода у молодого мужчины в состоянии покоя составляет в среднем приблизительно 250—300 мл/мин, ткани в норме захватывают около 25 % поступающего к ним кислорода, при этом SOlснижается примерно с 97 до 72 %. Если изменения в поглощении кислорода отсутствуют, но минутный объем удваивается до 10 л/мин, то количество кислорода, извлекаемого из каждого литра крови, уменьшится наполовину, aSOlвенозной крови составит примерно 84 %. С другой стороны, если минутный объем снижается до 2,5 л/мин, .So, падает до 47 %.
Диссоциация кислорода в тканях
Способность крови отдавать больше кислорода (увеличение артериовенозной разницы по кислороду) по мере уменьшения минутного объема является важным защитным механизмом, который иногда называют кислородным резервом. К сожалению, для этого так называемого кислородного резерва существует ограничение, так как PO2в большинстве тканей редко падает ниже 26 мм рт.ст. (при насыщении оксигемоглобина в 50 %). Наименьшее значение, до которого может снизиться Рщ в капиллярах, составляет около 20 мм рт.ст., так как это является обычным капиллярно-митохондриальным градиентом для кислорода. Насыщение при этом значении PO2обозначается как SО2и в норме составляет 33 %. Единственное место, где PO2 венозной крови в норме снижено до 20 мм рт.ст., — это коронарный синус. Относительно небольшая степень алкалоза может повысить SO2на 4—5 %, существенно уменьшив тем самым доступность кислорода для миокарда.