Кіріспе
Газ алмасуға қатыспайтын жұтылған ауа. Өлі кеңістік – газ алмасу процесіне қатыспайтын, тыныс алған ауаның көлемі, себебі ол өткізуші тыныс жолдарында қалады немесе қанмен жеткіліксіз қамтылған немесе нашар қамтылған альвеолаларға жетеді. Яғни, әрбір тыныс алған ауаның барлығы оттегі мен көмірқышқыл газын алмастыруға қолжетімді емес. Сүтқоректілер өкпе арқылы тыныс алып, газ алмасуы жүрмейтін өткізуші тыныс жолдарында қалған тыныс бөлігін босқа жұмсайды.
Dead space is the volume of air that is inhaled that does not take part in the gas exchange, because it either remains in the conducting airways or reaches alveoli that are not perfused or poorly perfused. It means that not all the air in each breath is available for the exchange of oxygen and carbon dioxide. Mammals breathe in and out of their lungs, wasting that part of the inhalation which remains in the conducting airways where no gas exchange can occur.
Құралымдары
Жалпы өлі кеңістік (физиологиялық өлі кеңістік деп те аталады) – анатомиялық өлі кеңістік пен альвеолалық өлі кеңістіктің қосындысы. Өлі кеңістік бар желдету дизайны көрінеу пайдасыз болғанымен, пайдалы екені дәлелденген. Көмірқышқыл газы сақталып, бикарбонат буферленген қан мен интерстицийдің пайда болуына жағдай жасайды. Желдетілетін ауа дене температурасына дейін жылытылып, гемоглобиннің оттегіге деген туыстығын арттырады, О2 сіңіруді жақсартады. Ауадағы бөлшектер тыныс жолдарының шырыш қабығында тұрып қалады, оларды кірпікшелер арқылы шығарып тастауға мүмкіндік береді. Желдетілетін ауа ылғалдандырылып, тыныс жолының шырыш қабығының сапасын жақсартады. Өлі кеңістік, мысалы, шнорхел сияқты ұзын түтік арқылы тыныс алғанда ұлғаюы мүмкін (және оны жақсырақ көзге елестете аласыз). Шнорхелдің бір жағы ауаға ашық болғанымен, оны киген адам дем алғанда, бұрынғы тыныс шығарудан шнорхельде қалған ауаның бір бөлігін қайтадан тыныс алады. Сондықтан, шнорхел газ алмасуға қатыспайтын тыныс жолдарының көлемін арттырып, адамның өлі кеңістігін ұлғайтады.
Анатомиялық өлі кеңістік
Анатомиялық өлі кеңістік – өткізгіш тыныс жолдарының көлемі (мұрын, ауыз және трахеядан бастап соңғы бронхиолаларға дейін). Бұл жолдар газды альвеолаларға жеткізеді, бірақ газ алмасу осы жерде жүрмейді. Сау өкпелерде, альвеолалық өлі кеңістік аз болған жағдайда, Фаулер әдісі бір демдік азотты шаю арқылы анатомиялық өлі кеңістікті дәл өлшейді. Өлі кеңістіктің көлемі (мл) үшін қалыпты мән шамамен дене салмағының (фунтпен) жұқа массасына тең келеді және тынығудағы (450-500 мл) дем көлемінің үштен біріне жуық болады. Фаулердің бастапқы зерттеуінде анатомиялық өлі кеңістік 156 ± 28 мл (n=45 еркек) немесе олардың дем көлемінің 26% құрады. Құстардың трахеясы дене мөлшері бірдей сүтқоректілерге қарағанда ұзын және кең болғандықтан, оларда анатомиялық өлі кеңістік пропорционалды түрде үлкен, бұл тыныс жолдарының қарсылығын азайтады. Бұл бейімделу газ алмасуға әсер етпейді, себебі құстар өкпелері арқылы ауа ағынын қамтамасыз етеді, сүтқоректілер сияқты дем алмайды және шығарады.
Альвеолалық өлі кеңістік
Альвеолалық өлі кеңістік – физиологиялық өлі кеңістік пен анатомиялық өлі кеңістік арасындағы айырмашылық ретінде анықталады. Оған перфузиясына шамадан артық желдетілетін барлық соңғы тыныс алу бөлімшелері себеп болады. Сондықтан, ол ең алдымен желдетілетін, бірақ перфузияланбаған бөлімшелерді, екінші жағынан, желдету-перфузия қатынасы бірден асатын бөлімшелерді қамтиды. Сау адамдарда альвеолалық өлі кеңістік көріне алмайды, бірақ желдету-перфузия арақатынасының бұзылуына байланысты кейбір өкпе ауруларында ол күрт өсуі мүмкін.
Физиологиялық өлі кеңістік
Бор теңдеуі физиологиялық өлі кеңістікті өлшеу үшін қолданылады. Өкінішке орай, теңдеуді қолдану үшін альвеолалардағы көмірқышқыл газының (CO2) концентрациясы қажет, бірақ бұл бір мән емес, себебі денсаулықта да, ауруда да әртүрлі өкпелік бөлікшелерде желдету-перфузия қатынасы әртүрлі болады. Практикада, CO2 артериялық жартылай қысымы альвеолалық CO2 жартылай қысымының орташа шамасы ретінде қолданылады, бұл өзгерісті 1938 жылы Хенрик Энгофф енгізді (Enghoff H. Volumen inefficax. "Зарсыздандырылған көлем" мәселесі бойынша ескертулер. Үпсала Лаккарефьорен Форхандл., 44:191-218, 1938). Ақиқатында, бір артериялық pCO2 мәні әртүрлі альвеолалардағы әртүрлі pCO2 мәндерін орташалайды, осылайша Бор теңдеуін қолдануға мүмкіндік береді. Сау альвеолалардан шығарылатын CO2 мөлшері өткізуші тыныс жолдарындағы ауамен (анатомиялық өлі кеңістік) және перфузиясына қатысты артық желдетілген альвеолалардан шыққан газбен сұйытылады. Бұл сұйыту коэффициентін шығарылған тыныс ауасындағы аралас pCO2 анықталғаннан кейін есептеуге болады (электронды түрде тыныс ауасын бақылау арқылы немесе газ өткізбейтін қапқа (Дуглас қабына) тыныс ауасын жинау арқылы, содан кейін жиналған газдың аралас pCO2 мөлшерін өлшеу арқылы). Алгебралық тұрғыдан, бұл сұйыту коэффициенті Бор теңдеуімен есептелген физиологиялық өлі кеңістікті береді.
Альвеолалық өлі кеңістік
Альвеолалық өлі кеңістік физиологиялық өлі кеңістік (Бор теңдеуінің Энгофф модификациясымен өлшенген) мен анатомиялық өлі кеңістік (Фаулердің бір демдік әдісімен өлшенген) арасындағы айырмашылық ретінде анықталады. Альвеолалық өлі кеңістіктің клиникалық көрсеткіші – CO2 артериялық парциалдық қысымы мен CO2 соңғы тыныстық парциалдық қысымы арасындағы айырмашылық.
Анатомиялық өлі кеңістік
Анатомиялық өлі кеңістікті өлшеу үшін басқа тәсіл қолданылады: сынаққа тартылған адам толық дем шығарып, 0% азот газының қоспасынан (әдетте 100% оттегі) терең дем алады, содан кейін азот пен газ көлемін өлшейтін құралға дем шығарады. Бұл соңғы дем шығару үш кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде (1-кезең) азот болмайды, себебі ол анатомиялық өлі кеңістіктегі 100% оттегі. Азоттың концентрациясы екінші қысқа кезеңде (2-кезең) жылдам өседі, ал үшінші кезеңде (3-кезең) тұрақтанады. Анатомиялық өлі кеңістік – бірінші кезеңде шығарылған көлемге және 1-кезеңнен 3-кезеңге өтудің орташа нүктесіне дейінгі көлемге тең.
Желдету жүйесі бар науқас
Біздің тыныс алудың тереңдігі мен жиілігі химиялық рецепторлар және ми сабасымен анықталады, сондай-ақ бірқатар жеке сезімдермен өзгереді. Науқас міндетті режимде жасанды тыныс алғыш аппаратқа қосылғанда, тыныс алу жылдамдығы мен көлемі аппаратпен белгіленеді. Өлі кеңістік болғандықтан, терең тыныстарды баяу жасау (мысалы, минутына он рет 500 мл) тез және беткей тыныстар жасаудан (мысалы, минутына жиырма рет 250 мл) тиімді. Бір минуттағы газ көлемі бірдей болса да (5 л/мин), беткей тыныстардың үлкен бөлігі өлі кеңістік құрайды, ол қанға оттегінің сіңуіне көмектеспейді.
Әсерлер
Өлі кеңістік әрбір тыныс алу кезінде альвеолаларға жететін жаңа тыныс газының мөлшерін азайтады. Бұл газ алмасу үшін қолжетімді оттегінің мөлшерін және шығарыла алатын көмірқышқыл газының көлемін кемітеді. Көмірқышқыл газының жиналуы көбінесе жақсы байқалады, егер тыныс газы гипоксиялық болмаса, мысалы, биік тауларда. Дене тыныс алған газдың көлемін арттыру арқылы белгілі бір деңгейде өтеуге тырысады, бірақ бұл тыныс алу жұмысын күшейтеді және тек өлі кеңістіктің және тыныс көлемінің арақатынасы тыныс алу жұмысының артуынан туындайтын қосымша көмірқышқыл газ жүктемесін өтеу үшін жеткілікті түрде төмендетілгенде ғана тиімді болады. Көмірқышқыл газының үнемі жиналуы гиперкапнияға және тыныс алу қиындықтарына алып келеді.
Жаттығумен байланысты өзгерістер
Дені сау адамдарда Vd тынысталған кезде Vt-ның шамамен үштен бірін құрайды және физикалық жаттығулар кезінде шамамен бестен бірге төмендейді, негізінен Vt-ның артуына байланысты, себебі анатомиялық өлі кеңістік көп өзгермейді және альвеолалық өлі кеңістік мардымсыз немесе өте кішкентай болуы тиіс. Белгілі бір тыныс алу аппаратының сыртқы өлі кеңістігі әдетте тұрақты болады, және бұл көлемді кез келген күш деңгейінде тиімді желдетуді қамтамасыз ету үшін тыныс көлеміне қосу қажет.