Вентиляционная функция легких

Морфологические изменения дыхательного аппарата при старении существенно сказываются на функциональных особенностях внешнего дыхания. Возрастная характеристика общей емкости легких (ОЕЛ) и вентиляционной функции легких представлена в табл.1, 2. Так, при старении несколько уменьшается дыхательный объем (ДО). Более значительно снижаются резервный объем вдоха и резервный объем выдоха. Изменения ДО, резервного объема вдоха, резервного объема выдоха обусловливают уменьшение жизненной емкости легких (ЖЕЛ). Отрицательная корреляция этого показателя с возрастом отражена в формулах ЖЕЛ. Понижение с возрастом ЖЕЛ в основном связано с ригидностью грудной клетки, снижением силы дыхательных мышц, уменьшением эластичности легких, бронхиальной проходимости и отражает ограничение потенциальных возможностей внешнего дыхания. У пожилых и старых людей уменьшается также общая емкость легких (ОЕЛ), однако возрастное уменьшение ОЕЛ выражено в меньшей степени, чем снижение ЖЕЛ. Такая зависимость объясняется увеличением остаточного объема легких (ООЛ) по мере старения. Таким образом, при старении изменяется структура ОЕЛ — возрастает ООЛ и уменьшается ЖЕЛ. Увеличение ООЛ и его доли в ОЕЛ связано с потерей эластичности легочной ткани и неблагоприятно сказывается на функциональных возможностях внешнего дыхания. Так, вследствие увеличения количества воздуха, не участвующего в вентиляции, может нарушиться ее эффективность, что особенно выявляется при предъявлении повышенных требований к аппарату

внешнего дыхания (физические нагрузки, разрежение атмосферы и т.д.). Кроме того, увеличение ООЛ, наряду с другими факторами, способствует нарушению газообмена в легких. Показателем, наиболее полно характеризующим механическую вентиляционную функцию легких, является максимальная вентиляция легких (МВЛ). Снижение МВЛ в старости достигает значительной степени и связано в основном с уменьшением эластичности легкого, старческой ригидностью грудной клетки, ослаблением дыхательных мышц, нарушением бронхиальной проходимости. Отмечено и значительное снижение в старости вентиляционного резерва легких, что объясняет легкость возникновения одышки в условиях напряженной деятельности. Ухудшение бронхиальной проходимости проявляется снижением индекса Тиффно — отношения односекундного объема форсированного выдоха к ЖЕЛ. В связи с нарушением бронхиальной проходимости у пожилых и стариков снижается объемная скорость вдоха и выдоха. При этом следует отметить, что в старших возрастах более выражено снижается объемная скорость выдоха. Укорочение вдоха и удлинение выдоха приводят к увеличению с возрастом дыхательного коэффициента времени, представляющего соотношение продолжительности выдоха и вдоха. Уменьшение бронхиальной проходимости отчетливо выявляется при анализе кривых "поток — объем", широко применяющихся в настоящее время для характеристики механики дыхания. В пожилом и старческом возрасте уменьшаются величины максимального выдыхательного потока, дыхательного потока при выдохе 25 % ЖЕЛ, что отражает уменьшение эффективности мышечного усилия, ограничение проходимости крупных дыхательных путей. Отчетливо уменьшаются в пожилом и старческом возрасте величины дыхательных потоков, соответствующих выдоху 50, 62,5, 75 и 87,5 % от ЖЕЛ, что обусловлено нарушением проходимости периферических бронхов. При старении увеличивается бронхиальное сопротивление, причем его возрастные различия увеличиваются при переходе от спокойного дыхания к глубокому и форсированному. Другая особенность бронхиального сопротивления заключается в том, что возрастное увеличение его больше выражено на выдохе, чем на вдохе. Указанные особенности объясняются тем, что при переходе от спокойного дыхания к глубокому и особенно к форсированному в связи со значительным ускорением дыхательного потока он приобретает турбулентный характер. Между тем, согласно закону Пуазейля, движущее поток давление обратно пропорционально при турбулентном потоке уже не четвертой, а пятой степени поперечного размера путей. Поэтому становятся более отчетливыми влияния на бронхиальное сопротивление как уменьшения этого размера в фазе выдоха так и возрастного ухудшения бронхиальной проходимости. При форсированном дыхании присоединяется влияние динамической компрессии дыхательных путей вследствие увеличения внутригрудного давления. Уменьшение структурной устойчивости бронхиальной стенки у пожилых и старых людей способствует более легкому с падению дыхательных путей у них и тем самым усугублению возрастных различий бронхиальной проходимости при форсированном дыхании. Существенным фактором, определяющим старческие изменения функции внешнего дыхания, является снижение эластичности легких. На это указывает увеличение у пожилых статической растяжимости показателя, обратного эластичности. Согласно нашим данным, статическая растяжимость у пожилых и старых людей составляет (274.2±42,2) мл/см вод. ст., при (172,8±30,9) мл/см вод. ст., у молодых. Несмотря на указанные нарушения аппарата внешнего дыхания, газообмен между легкими и внешней средой в пожилом и старческом возрасте в условиях покоя поддерживается на достаточном уровне, о чем свидетельствует практически нормальная величина парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. Отсутствие возрастных различий в РАО 2 обусловлено в определенной мере компенсаторными механизмами, развивающимися у пожилых и старых людей. К ним следует отнести учащение дыхания. Благодаря учащению дыхания МОД у пожилых и стариков поддерживается практически на том же

уровне, что и в молодом возрасте, несмотря на снижение ДО. О том, что поддержание МОД на высоком уровне у пожилых и стариков имеет приспособительное значение, свидетельствует обнаруженное уменьшение частоты и МОД у большинства больных при ингаляции кислорода. Парциальное давление углекислоты в альвеолярном воздухе при старении снижается. Это связано с учащением дыхания, вследствие чего больше углекислоты удаляется из легких. Другим механизмом, направленным на компенсацию нарушений вентиляции у пожилых и стариков, является преимущественное уменьшение резервного объема выдоха по сравнению с резервным объемом вдоха (см. табл. 1). Это приводит к созданию более оптимальных соотношений между вентилирующей емкостью, т.е. емкостью вдоха, и вентилируемой емкостью, т. е. емкостью выдоха, в условиях увеличения ООЛ.

Однако приспособительные механизмы вентиляции при старении несовершенны, о чем свидетельствует увеличение вентиляционного эквивалента (ВЭ), характеризующего количество литров вентилируемого воздуха, из которых поглощается 100 мл

кислорода (см. табл. 2). Одной из причин роста ВЭ является увеличение анатомического мертвого пространства, т. е. внутреннего объема воздухоносных путей от носа и рта до альвеол. Анатомическое мертвое пространство в сумме с объемом воздуха вентилирующего альвеолы в которых нет кровотока, или вентилирующего некоторые альвеолы в большей мере, чем требуется для артериализации омывающей их крови, образует физиологическое мертвое пространство. У здоровых людей объем физиологического и анатомического мертвого пространства практически совпадает. У пожилых и стариков физиологическое мертвое пространство увеличивается, превышая объем анатомического. Естественным следствием увеличения мертвого пространства является уменьшение доли альвеолярной вентиляции в МОД. Альвеолярная вентиляция составляет 3/4 МОД в молодом и 1/2 —в пожилом возрасте. Другим фактором, существенно сказывающимся на снижении эффективности вентиляции в старости, является нарушение равномерности распределения вдыхаемого воздуха (рис. 1). Неравномерность вентиляции при старении обусловлена неодинаковым повышением сопротивления в воздухоносных путях, различной степенью потери эластичности легочной ткани, наличием ателектатических участков в легких. Имеет место также пространственная неравномерность вентиляции в пожилом и старческом возрасте. Если в молодом возрасте вентилируются в большей степени нижние отделы легких, то в старости снижается и вентиляция базальных зон.

Легочный газообмен

Важнейшим параметром, отражающим состояние оксигенации крови в легких, является кислородное насыщение артериальной крови. У пожилых и стариков кислородное насыщение артериальной крови снижается — развивается артериальная гипоксемия. Зависимость напряжения кислорода в артериальной крови от возраста выражается формулой РаО2=103,5–0,42 Ч возраст [20]. В связи с нормальным парциальным давлением кислорода в альвеолярном воздухе и снижением напряжения кислорода в плазме артериальной крови увеличивается альвеоло-артериальный градиент парциального давления кислорода (рис. 2). При определении причин нарушения оксигенации крови в легких, артериальной гипоксемии и увеличения альвеоло-артериального градиента кислорода у пожилых и стариков необходимо выделить следующие. Неравномерность вентиляции легких. О значении состояния равномерности вентиляции для оксигенации крови в легких свидетельствует корреляция времени вымывания азота из легких и времени достижения максимального кислородного насыщения артериальной крови при пробе с ингаляцией кислорода у пожилых и стариков (см. рис. 1). Следует учесть, что при нарушении равномерности распределения воздуха в легких гипервентиляция одних участков не может компенсировать гиповентиляцию других. Вследствие особенностей кривой диссоциации оксигемоглобина

при высоком парциальном давлении кислорода в избыточно вентилируемых альвеолах насыщение артериальной крови повышается весьма незначительно, а при низких РО2 в участках гиповентиляции отмечается значительное недонасыщение контактирующей с ними крови, что отражается на кислородном насыщении и РО2 в смешанной артериальной крови, оттекающей от легких. Дискоординация вентиляции и кровотока в легких. При

этом могут возникать ситуации, обозначаемые или как функциональное шунтирование при васкуляризации участков с пониженной вентиляцией, когда отмечается значительное недонасыщение кислородом контактирующей с ними крови, или как вентиляция мертвого пространства, когда недостаточно кровоснабжаются нормально вентилируемые участки легких. Исследование регионарного распределения вентиляции и кровотока в легких, проведенное нами, показало, что в пожилом и

старческом возрасте вентиляционно перфузионные соотношения неодинаково изменяются в различных зонах легких. В верхней зоне правого легкого и в средних зонах обоих легких соотношение вентиляция/кровоток снижено. В нижних зонах обоих легких это соотношение, наоборот, повышено вследствие уменьшения перфузии этих отделов. Авторы показали, что имеет место также неравномерность капиллярного кровотока в пределах функциональной единицы легких — альвеолы, и обозначили это состояние как неравномерность диффузии по отношению к кровотоку. Все это обусловливает недостаточное приспособление кровотока к неравномерной вентиляции у стариков. О несоответствии вентиляции и перфузии при старении свидетельствует градиент парциального давления CO2 артериальной крови и альвеолярного воздуха. Артериальная гипоксемия при старении отчасти связана с увеличением анатомического шунтирования в связи с образованием обширных связей между ветвями бронхиальных артерий и разветвлениями легочной артерии. С возрастом снижается диффузионная способность легких. Особенно это отчетливо видно при физической нагрузке (рис. 3). Диффузионная способность легких определяется поверхностью и расстоянием диффузии, а также характеристикой тканей. В старости уменьшается поверхность функционирующего альвеолярного эпителия, характеризующаяся количеством альвеол и капилляров, функционально связанных друг с другом. Общее количество альвеол в 70 лет снижается на 40 % по сравнению с 40 годами. Наряду с этим происходит облитерация капилляров малого круга. Отсюда уменьшение поверхности диффузии и является одной из причин снижения диффузионной способности старческих легких.

Кислородная недостаточность при старении носит сложный характер. С одной стороны, снижается кислородное снабжение тканей, что связано с изменениями дыхательной и сердечно-сосудистой систем, с другой — нарушается использование поступающего в ткани кислорода т. е. сочетаются элементы гипоксической, циркуляторной и тканевой гипоксии. Указанное обстоятельство имеет существенное значение для гериатрической практики, поскольку обосновывает необходимость назначения в целях устранения гипоксических нарушений в пожилом и старческом возрасте наряду со средствами, улучшающими кислородное снабжение тканей, препаратов, направленных на стимуляцию тканевого дыхания. Важным показателем легочного газообмена является поглощение кислорода. Оно уменьшается с возрастом. Соответственно снижается величина основного обмена, рассчитываемого по поглощению кислорода. Показателем, отражающим условия диффузии кислорода в легких, эффективность вентиляции, совершенство координации вентиляции и перфузии, является коэффициент использования кислорода. В старости этот коэффициент снижается, что отражает ухудшение условий легочного газообмена.