Здатність дихальної мембрани брати участь в газообміні між альвеолярним повітрям і кров'ю в легенях виражається в кількісному відношенні як дифузійна ємність дихальної мембрани, яку визначають як обсяг газу, дифундує черезмембрану при різниці в парціальному тиску в 1 мм рт. ст. за 1 хв. Всі наведені раніше чинники, здатні вплинути на дифузію через дихальну мембрану, впливають і на дифузійну ємність.
Дифузійна ємність для кисню. В середньому у молодого чоловіка в умовах спокою дифузійна ємність для кисню дорівнює 21 мл /хв /мм рт. ст. Що це означає в функціональному сенсі? Середня величина градієнта тиску кисню надихальної мембрані під час нормального спокійного дихання становить близько 11 мм рт. ст. Помноживши градієнт тиску на дифузійну ємність мембрани (11х21), дізнаємося, що через дихальну мембрану в кожну хвилину дифундують близько 230 мл кисню; це дорівнює швидкості споживання кисню людини в стані спокою.
Зміна дифузійної ємності для кисню під час фізичного навантаження. Під час напруженої фізичної роботи або в інших умовах, значно збільшують кровоток у легенях і альвеолярну вентиляцію, дифузійна ємність для кисню у молодих чоловіків може максимально піднятися до 65 мл /хв, що в 3 рази перевищує дифузійну ємність в спокої.
Такий підйом викликається декількома факторами. Серед них: (1) включення багатьох раніше закритих легеневих капілярів або додаткове розширення вже працюючих, що збільшує площу поверхні, що контактує з кров'ю, куди може дифундувати кисень, (2) поліпшення співвідношення вентиляції альвеол і перфузії альвеолярних капілярів кров'ю, тобто вентиляційно-перфузійні коефіцієнт, який буде докладно розглянуто далі в цій главі. Таким чином, під час фізичної роботи оксигенація крові підвищується за рахунок не тільки збільшення альвеолярної вентиляції, а й більш високої дифузійної ємності дихальної мембрани, поліпшує транспорт кисню в кров.
Дифузійна ємність для двоокису вуглецю. Дифузійна ємність для двоокису вуглецю ще ніколи не була виміряна безпосередньо через технічної складності: двоокис вуглецю дифундує через дихальну мембрану настільки швидко, що Рсо2 в крові і Рсо2 в альвеолярному повітрі розрізняються мізерно мало (в середньому менш ніж на 1 мм рт. Ст. ) та наявні технічні засоби не здатні до вимірювання таких малих величин.
Однак вивчення дифузії інших газів показало, що дифузійна ємність змінюється у зв'язку з дифузійним коефіцієнтом даного газу. Коефіцієнт дифузії двоокису вуглецю перевищує дифузійний коефіцієнт кисню більш ніж в 20 разів, тому можна очікувати, що дифузійна ємність двоокису вуглецю в умовах спокою складе близько 400-450 мл /хв /мм рт. ст. і під час фізичного навантаження - близько 1200-1300 мл /хв /мм рт. ст. На рис. 39-10 порівнюються отримані шляхом вимірювання або розрахунку дифузійні ємності моноксиду вуглецю, кисню і двоокису вуглецю в умовах спокою та фізичного навантаження, видно дуже велика дифузійна ємність двоокису вуглецю та вплив фізичного навантаження на дифузійну ємність кожного з цих газів.
Вимірювання дифузійної ємності. Метод моноксиду вуглецю. Дифузійна ємність кисню може бути розрахована на основі вимірювання наступних показників: (1) РO2 в альвеолярному повітрі, (2) РO2 в крові легеневих капілярів, (3) кількості поглиненого кров'ю кисню. Однак вимір РO2 в капілярної крові легень настільки складно і неточно, що на практиці дифузійну ємність кисню прямим способом не вимірюють, хоча це роблять в експериментах.
Для виключення труднощів прямого вимірювання дифузійної ємності кисню фізіологи зазвичай замість цього вимірюють дифузійну ємність моноксиду вуглецю і на основі отриманих даних розраховують дифузійну ємність кисню. Принцип цього методу полягає в наступному. В альвеоли вводять невелику кількість моноксиду вуглецю і вимірюють парціальний тиск моноксиду вуглецю у відповідних порціях. Тиск моноксиду вуглецю в крові близько до нуля, тому що гемоглобін з'єднується з цим газом з такою високою швидкістю, що тиск просто не встигає розвиватися, тому градієнт тиску моноксиду вуглецю на дихальної мембрані дорівнює його парціальному тиску в пробі альвеолярного повітря.
Далі, вимірявши об'єм поглиненого за короткий період моноксиду вуглецю і розділивши отриману величину на парціальний тиск моноксиду вуглецю в альвеолярному повітрі, отримують точну величину дифузійної ємності моноксиду вуглецю.
Оскільки дифузійний коефіцієнт кисню в 123 рази більше, ніж дифузійний коефіцієнт моноксиду вуглецю, отриману величину дифузійної ємності моноксиду вуглецю множать на 123. Таким чином, якщо середня величина дифузійної ємності моноксиду вуглецю у молодих чоловіків в умовах спокою становить 17 мл /хв /мм рт. ст., то дифузійна ємність кисню більше в 123 разів, тобто 21 мл /хв /мм рт. ст.