Газы артериальной крови: метаболический, респираторный ацидоз, алкалоз

На любых коммунальных объектах, в индустриальных производствах, на шахтах и даже в домах могут существовать повышенные риски получения отравления вредными газообразными веществами. Подобная ситуация довольно обычна, поэтому необходимо постоянно следить за качеством вдыхаемого людьми воздуха и проверять наличие в нем вредных газов.

Парциальное давление и коэффициент растворимости

Переход газов из окружающей среды в жидкость и из жидкости в воздух подчиняется определенным физическим законам.

Каждый газ растворяется в жидкости в зависимости от своего парциального давления. Что же называется парциальным давлением газа? Если имеется смесь газов, то парциальное давление каждого газа определяется процентным содержанием данного газа в смеси газов.

Таким образом, парциальным давлением называется та часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси. Поясним это примером.

В состав атмосферного воздуха входит кислород, углекислый газ и азот, причем, как нам известно, кислорода содержится 20,94%, углекислого газа 0,03% И азота 79,03%. Каково же будет парциальное давление каждого из этих газов?

Атмосферное давление равно 760 мм рт. ст. Следовательно, ели воздух оказывает давление, равное 760 мм, то парциальное давление кислорода будет равняться 20,94% от общего давления, т. е. от 760 мм, и будет равно 159 мм рт. ст. Парциальное давление азота составит 79,03% атмосферного давления и будет равно 600,8 мм рт. ст. Углекислого газа содержится очень мало — всего 0,03%. Поэтому и парциальное давление углекислого газа будет составлять приблизительно 0,2 мм рт. ст. Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем давление (напряжение) этого же газа в жидкости, то газ растворяется в жидкости, и между жидкостью и окружающим ее газом устанавливается определенное равновесие. Напряжение газа измеряют парциальным давлением газа над жидкостью, с которой он находится в равновесии.

Если, например, парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе будет выше, чем в притекающей венозной крови, то кислород из альвеолярного воздуха будет переходить в кровь.

Но в силу той же разницы газ из жидкости будет выходить в окружающий воздух, когда напряжение газа в жидкости выше, чем его парциальное давление в окружающей среде. Если напряжение углекислого газа в венозной крови будет выше, чем его парциальное давление в альвеолярном воздухе, то этот газ будет выходить из венозной крови в альвеолярный воздух. Переход газа из жидкости в окружающую смесь газов будет продолжаться до тех пор, пока не установится равновесие.

Таким образом, газ растворяется в жидкости или выходит из жидкости в окружающую среду в зависимости от величины парциального давления этого же газа в воздухе и его напряжения в жидкости, причем газ переходит из среды, где имеется высокое давление, в среду с меньшим давлением. Этот переход продолжается до тех пор, пока не установится равновесие.

Кроме парциального давления, при растворении газов в жидкости большое значение имеют температура жидкости и коэффициент растворимости газа в жидкости.

Между температурой жидкости и количеством растворенного в ней газа существует определенная зависимость: чем выше температура жидкости, тем меньше газа в ней растворяется. Общеизвестно, что при кипячении воды из нее выделяются пузырьки растворенного в ней воздуха.

Коэффициентом растворимости называется то количество газа, которое может быть растворено в 1 мл воды при давлении 760 мм рт. ст. при данной температуре.

Коэффициент растворимости меняется в зависимости от температуры раствора. Разные газы имеют разный коэффициент растворимости, так же как и в разных растворителях может раствориться разное количество одного и того же газа.

Статья на тему Обмен альвеолярным воздухом и кровью

Как кислород циркулирует в нашем теле

Атмосферный кислород попадает в наш организм через легкие благодаря дыханию. Каждое легкое содержит около трехсот миллионов альвеол, которые окружены кровеносными капиллярами. Стенки альвеол очень тонкие и пронизаны кровеносными сосудами.

Читайте также:  Доврачебная помощь при стенозированном ларинготрахеите у детей

Кислород поглощается из альвеол через капилляры альвеолярной мембраны, в то время как углекислый газ переходит из капилляров в альвеолы и выводится из легких в атмосферу. (У взрослых этот процесс обычно занимает 1/4 секунды во время вдоха).

Значительная часть кислорода попавшего в кровь, связывается с гемоглобином в красных кровяных клетках, другая часть растворяется в плазме кислород транспортируется артериальной кровью по всему организму.

Кровь насыщенная кислородом попадает в левое предсердие и левый желудочек, и затем кровотоком поступает ко во всем органам тела, и их клеткам. Количество кислорода, поступающего в кровь, определяется, главным образом, в какой степени гемоглобин связывается с кислородом (легочный фактор), концентрацией гемоглобина в крови (фактор анемии), и сердечным выбросом (сердечный фактор).

Классификация по принципу действия

И бытовые и профессиональные модели газоанализаторов могут быть как ручными, так и автоматическими. Среди первых большее распространение получили абсорбционные химические  — в них компоненты газо-воздушной смеси  поглощаются с помощью особых реагентов поочередно. Автоматические – способны измерять физико-химические или физические показатели газовой субстанции (ее отдельных компонентов) в одновременном порядке.

Ручные модели уже давно не применяются массовым пользователем, рынок практически полностью завоеван автоматическими аппаратами, которые можно подразделить на три группы по механизму работы:

  • Действие основано на методах физического анализа и включает в себя дополнительные химические реакции. Эти модели способны определять изменение давления или объема газовой субстанции на основе химических реакций с ее отдельными компонентами.
  • Действие основано на методах физического анализа и включает в себя дополнительные термохимические, фотоколориметрические, электрохимические процессы. Термохимические базируются на измерениях эффективности тепловой реакции горения (каталитического окисления). Электрохимические могут определять концентрацию веществ в субстанции, основываясь на значениях проводимости, выдаваемых электрическим электролитом, который поглотил субстанцию. Фотоколориметрические основаны на смене цветового спектра некоторых веществ в процессе их взаимодействия с анализируемыми элементами.
  • Действие основано на исключительно физических методах определения (оптические, термокондуктометрические, термомагнитные). Термокондуктометрические замеряют теплопроводность газовой субстанции. Термомагнитные способны определять кислородную концентрацию, где кислород будет обладать повышенной восприимчивостью к магнитным полям. Оптические основаны на замерах оптической плотности, спектров испускания/поглощения газо-воздушной смеси.

Каждый из вышеописанных методов имеет свои преимущества и недостатки, однако, современные изготовители приборов газоанализа чаще всего в своих конструкциях используют электрохимический принцип действия, как самый простой, дешевый и многофункциональный. Но и у этого способа найдутся своими минусы, а именно:

  • Малая избирательность и верность получаемых результатов;
  • Небольшой эксплуатационный срок чувствительных элементов;
  • Большая подверженность негативному воздействию со стороны анализируемых примесей.

Показания к анализу

Первая и самая важная причина — это постановка диагноза дыхательной недостаточности, которая позволяет выявить нарушения кислотно-основного состояния крови, такие как закисление — ацидоз или защелачивание, или алкалоз. Необходим мониторинг газового состава крови при различных тяжелых заболеваниях, например, при тяжёлых обструктивных поражениях лёгких, идиопатическом фиброзирующем альвеолите, при хронической почечной недостаточности. Также необходим газовый анализ крови для:

  • наблюдения за пациентами в динамике с отравлением угарным газом;
  • мониторинга при развитии метгемоглобинемии;
  • у лиц с пониженной сатурацией.

Этот анализ берется у пациентов на ИВЛ в отделениях реанимации, а перед операцией это исследование необходимо, чтобы оценивать риск оперативного вмешательства при торакальных операциях на легких, и на органах грудной полости, в том числе и на сердце.

Результаты теста

Нормативы показателей в результатах исследования, как правило, представлены в таблице. Точные данные зависят от лаборатории, набора применяемых реагентов и единиц измерения, а потому могут незначительно отличаться в разных учреждениях. Квалифицированный врач поможет определить нормы биохимического анализа и расшифровать полученные результаты. Существует большое количество веществ и соединений в крови, которые можно измерить с помощью лабораторных исследований. Основываясь на клинических показаниях, врач назначает анализ крови на биохимию на определенные вещества в биохимическом анализе крови, например на липиды или билирубин.

Таблица нормы для биохимического анализа крови бывает распечатана рядом с соответствующими показателями пациента. Таким образом, отклонения видны даже человеку, не имеющему медицинского образования. Но интерпретацию полученных показателей и последующую диагностику может осуществить только квалифицированный врач.

Показатель Нормы
мужчины женщины
Общий белок в г/л новорожденные 47-74
до 1 года 46-73
до 6 лет 60-76
6-18 лет 57-77
взрослые 64-86
Альбумин в г/л до 16 лет 38-54
16-60 лет 35-50
от 60 лет 34-48
Триглицерид в ммоль/л до 10 лет 0,33–1,14 0,39–1,25
10-15 лет 0,38–1,42 0,41–1,39
15-20 лет 0,44–1,82 0,39–1,54
20-25 лет 0,49–2,28 0,40–1,49
25-30 лет 0,53–2,80 0,41–1,62
30-35 лет 0,55–3,02 0,43–1,64
35-40 лет 0,60–3,63 0,43–1,69
40-45 лет 0,61–3,61 0,44–2,0
45-50 лет 0,64–3,7 0,50–2,17
Холестерин мужчин в ммоль/л
Возраст Общий ЛПНП ЛПВП
до 5 лет 2,95-5-25
5-10 лет 3,13-5,25 1,62-3,65 0,97-1,95
10-15 лет 3,05-5,23 1,65-3,45 0,95-1,92
15-20 лет 2,91-5,10 1,60-3,38 0,77-1,64
20-25 лет 3,16-5,59 1,70-3,82 0,77-1,63
25-30 лет 3,44-6,32 1,82-4,26 0,8-1,65
35-40 лет 3,63-6,99 2,0-5,0 0,74-1,61
45-50 лет 4,09-7,15 2,5-5,2 0,7-1,75
50-60 лет 4,04-7,17 2,30-5,20 0,72-1,85
60-70 лет 4,09-7,15 2,15-5,45 0,77-1,95
От 70 лет 3,73-6,86 2,48-5,35 0,7-1,95
Холестерин женщин в ммоль/л
Возраст Общий ЛПНП ЛПВП
до 5 лет 2,90-5,18
5-10 лет 2,26-5,30 1,75-3,64 0,92-1,9
10-15 лет 3,21-5,20 1,75-3,55 0,95-1,82
15-20 лет 3,08-5,18 1,52-3,56 0,9-1,9
20-25 лет 3,16-5,59 1,47-4,3 0,84-2,05
25-30 лет 3,32-5,75 1,82-4,25 0,9-2,15
35-40 лет 3,63-6,27 1,93-4,5 0,8-2,2
45-50 лет 3,94-6,86 2,0-4,9 0,8-2,3
50-60 лет 4,20-7,77 2,30-5,40 09-2,4
60-70 лет 4,43-7,85 2,4-5,8 0,9-2,5
от 70 лет 4,48-7,25 2,5-5,4 0,8-2,4
Мочевая кислота в мкмоль/л дети до 14 лет 120-320
взрослые 210-420 120-320
Мочевина в ммоль/л новорожденные 1,2-5,3
до 14 лет 1,8-6,6
до 60 лет 3,7-7,4 2,3-6,6
от 60 лет 2,8-7,5
Креатинин новорожденные 27-88
до 1 года 18-35 ммоль/л
1-12 лет 27-62 ммоль/л
12-17 лет 44-88 ммоль/л
17-50 лет 74-110 ммоль/л
от 50 лет 118-127 ммоль/л
новорожденные 0,78-1,57 мг/дл
1-10 лет 0,19-0,72 мг/дл
10-15 лет 0,72-1,0 мг/дл
16-19 лет 0,5-1,0 мг/дл
20-50 лет 0,5-1,11 мг/дл
50-60 лет 0,5-1,06 мг/дл
60-70 лет 0,5-0,98 мг/дл
Глюкоза в ммоль/л новорожденные 2,8-4,4
до 14 лет 3,3-5,6
14-60 лет 4,1-5,9
60-90 лет 4,6-6,4
от 90 лет 4,2-6,7
Фруктозамин в мкмоль/л новорожденные 161-285
1-8 лет 145-251
8-14 лет 146-258
14-18 лет 147-264
18-90 лет 161-285
Гемоглобин в г/л новорожденные 145-225
до полугода 109-135
дети в 1 год 105-145
для детей в 3 года 110-150
взрослые 130-175 120-150
Билирубин в мкмоль/л
Общий Непрямой Прямой
новорожденные 23,1-190 23,5-179,8 0,5-10,2
3–6 дней от роду 28-210 27-197,6 1-12,4
1-14 лет 3,5-20,4 до 16.5 до 5,1
взрослые 3,4-17,1 3,4-16,5 1,7-5,1
Фосфатаза щелочная в МЕ/л новорожденный 83-248
2 недели — 1 год 122-469
1-9 лет 145-420
10-11 лет 130-560
12-13 лет 200-495 105-420
14-15 лет 130-525 70-230
15-17 лет 82-331 50-117
17-19 55-149 45-87
после 19 лет 40-130 35-105
Холинэстераза в Ед/л 5800-14600 5860-11800
Лактатде- гидрогеназа в Ед/л до 1 года 210-610
1-18 лет 114-301
взрослые 125-226 125-211
Липаза в Ед/мл до 17 лет до 130
взрослые до 190
Креатинкиназа в Ед/л новорожденные до 652
5 дней — 6 мес до 295
6-12 мес до 203
1-3 лет до 228
3-6 лет до 149
6-12 лет до 247 до 154
12-17 лет до 270 до 123
старше 17 лет до 195 до 167
Гамма-глутамил- транспептидаза в Ед/л новорожденные до 185 до 185
до 6 мес до 202
6 мес – 1 год до 34
1-3 года до 18
3-6 лет до 22
6-12 лет до 16
12-17 лет до 45 до 33
взрослые 10-71 6-42
АлТ в Ед/л до 45 20-40
АсТ в Ед/л до 47 34-36
Читайте также:  2 самых действенных способа лечения туберкулёмы лёгких