Алвеоларен газообмен

Алвеоларният газообмен представлява пренос на кислород и въглероден диоксид между газа в алвеолите и кръвта в обграждащите ги белодробни капиляри. Алвеолата е функционалната единица, в която вдишаният въздух се среща с венозната кръв, а парциалните налягания на газовете в нея установяват градиентите, движещи обмена.

Definition

Алвеоларният газообмен е дифузионен пренос на кислород от алвеоларния газ към кръвта в белодробните капиляри и на въглероден диоксид от кръвта към алвеоларния газ, управляван от алвеоларните парциални налягания на тези газове.

Scope

Темата обхваща начина, по който се формира алвеоларният газов състав, алвеоларното газово уравнение като връзка между вдишания кислород, елиминирането на въглеродния диоксид и алвеоларното кислородно напрежение, както и понятията за алвеоларна вентилация, мъртво пространство и шунт, определящи степента на уравновесяване на капилярната кръв с алвеоларния газ. Това е физиологичен справочен материал, а не клинично ръководство.

Core questions

• Какво определя парциалното налягане на кислорода в алвеоларния газ?
• Как алвеоларната вентилация задава артериалното напрежение на въглеродния диоксид?
• Защо част от вдишания въздух се «губи» като мъртво пространство и как това влияе на газообмена?
• Как шунтът и венозната примес намаляват кислородното съдържание на кръвта, напускаща белия дроб?

Key concepts

• Алвеоларни парциални налягания (PaO2, PaCO2 на алвеоларния газ)
• Алвеоларно газово уравнение
• Алвеоларна вентилация
• Анатомично и физиологично мъртво пространство
• Шунт и венозна примес
• Дихателен коефициент на обмен

Key theories

Алвеоларно газово уравнение

Алвеоларното парциално налягане на кислорода се извежда от вдишаното кислородно напрежение минус елиминирането на въглеродния диоксид, мащабирано чрез дихателния коефициент на обмен; тази зависимост, формализирана в анализа на идеалния алвеоларен въздух, позволява алвеоларният кислород да бъде изчислен от измерими величини.

Mechanisms

При всяко вдишване вдишаният въздух се затопля, овлажнява и се разрежда от пребиваващия алвеоларен газ, поради което алвеоларното кислородно напрежение е по-ниско от вдишаното, а алвеоларното напрежение на въглеродния диоксид отразява баланса между метаболитното му производство и алвеоларната вентилация. Кислородът и въглеродният диоксид след това дифундират през тънката алвеолярно-капилярна бариера по техните градиенти на парциалното налягане, докато капилярната кръв се доближи до равновесие с алвеоларния газ. Зоните, които са вентилирани, но не перфузирани, допринасят за мъртвото пространство; зоните, перфузирани без вентилация, допринасят за шунта. Алвеоларното газово уравнение изразява зависимостта на алвеоларното кислородно напрежение от вдишания кислород, елиминирането на въглеродния диоксид и дихателния коефициент на обмен.

Clinical relevance

Алвеоларната газова рамка залага в основата на интерпретацията на артериалните кръвни газове и алвеолярно-артериалната кислородна разлика, използвана за характеризиране на нарушенията в газообмена. Тази статия описва съответната физиология за справочни цели и не предоставя диагностични прагове или препоръки за лечение.

Evidence & guidelines

Представените тук концепции са стандартна дихателна физиология, подкрепена от основополагащия анализ на идеалния алвеоларен въздух и от обобщаващи прегледи на белодробния газообмен. Материалът представлява описателна физиология, а не ръководена от насоки практика.

History

Количественото изследване на алвеоларния газ датира от работата на Riley и Cournand от средата на ХХ век, в която е дефиниран «идеален» алвеоларен отдел, с който реалните бели дробове могат да бъдат сравнени, което позволява мъртвото пространство и шунтът да бъдат изчислени от измервания на кръвта и газа. Последващи прегледи интегрират тези идеи с непрекъснати разпределения на V/Q и с регионално изображение.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

• riley-cournand-1949
• petersson-glenny-2014

Frequently asked questions

Защо алвеоларният кислород е по-нисък от кислорода във вдишания въздух?

Вдишаният въздух се овлажнява, като добавените водни пари го разреждат, а кислородът непрекъснато се поема от кръвта, докато въглеродният диоксид се добавя, поради което алвеоларното кислородно напрежение се установява под вдишаната стойност.

Какво е мъртво пространство?

Мъртвото пространство е тази част от всеки дъх, която не участва в газообмена — или защото остава в проводните дихателни пътища (анатомично), или защото достига до алвеоли, вентилирани, но слабо перфузирани (физиологично).