Alveolární výměna plynů

Alveolární výměna plynů je přestup kyslíku a oxidu uhličitého mezi plynnou náplní alveolů a krví v okolních plicních kapilárách. Alveolus tvoří funkční jednotku, v níž se vdechovaný vzduch setkává s venózní krví; parciální tlaky plynů v něm nastavují gradienty pohánějící výměnu.

Definition

Alveolární výměna plynů je difuzní přestup kyslíku z alveolárního plynu do plicní kapilární krve a oxidu uhličitého z krve do alveolárního plynu; tento děj je řízen alveolárními parciálními tlaky obou plynů.

Scope

Toto téma se věnuje způsobu, jakým se ustavuje složení alveolárního plynu, alveolární plynové rovnici jako vazbě mezi vdechovaným kyslíkem, eliminací oxidu uhličitého a alveolárním parciálním tlakem kyslíku, a dále konceptům alveolární ventilace, mrtvého prostoru a zkratu (shuntu), jež určují, nakolik se kapilární krev vyrovná s alveolárním plynem. Jde o fyziologický referenční materiál, nikoli o klinická doporučení.

Core questions

• Co určuje parciální tlak kyslíku v alveolárním plynu?
• Jak alveolární ventilace ovlivňuje arteriální parciální tlak oxidu uhličitého?
• Proč je část vdechovaného vzduchu "promarněna" jako mrtvý prostor a jaký to má dopad na výměnu plynů?
• Jak zkrat a venózní příměs snižují obsah kyslíku v krvi opouštějící plíce?

Key concepts

• Alveolární parciální tlaky (PaO2, PaCO2 alveolárního plynu)
• Alveolární plynová rovnice
• Alveolární ventilace
• Anatomický a fyziologický mrtvý prostor
• Zkrat (shunt) a venózní příměs
• Respirační výměnný poměr

Key theories

Alveolární plynová rovnice

Alveolární parciální tlak kyslíku se odvozuje z inspiračního parciálního tlaku kyslíku zmenšeného o eliminaci oxidu uhličitého škálovanou respiračním výměnným poměrem; tento vztah, formalizovaný v analýze ideálního alveolárního vzduchu, umožňuje odhadnout alveolární kyslík z měřitelných veličin.

Mechanisms

S každým nádechem je vdechovaný vzduch zahříván, zvlhčován a ředěn rezidentním alveolárním plynem, takže alveolární parciální tlak kyslíku je nižší než vdechovaný a alveolární parciální tlak oxidu uhličitého odráží rovnováhu mezi metabolickou produkcí CO2 a alveolární ventilací. Kyslík a oxid uhličitý poté difundují přes tenkou alveolárně-kapilární bariéru po svých gradientech parciálního tlaku, dokud se kapilární krev přibližně nevyrovná s alveolárním plynem. Oblasti ventilované, avšak neperfundované, přispívají mrtvým prostorem; oblasti perfundované, avšak neventilované, přispívají zkratem. Alveolární plynová rovnice vyjadřuje závislost alveolárního parciálního tlaku kyslíku na vdechovaném kyslíku, eliminaci oxidu uhličitého a respiračním výměnném poměru.

Clinical relevance

Alveolární plynový rámec je základem pro interpretaci arteriálních krevních plynů a alveolárně-arteriálního rozdílu kyslíku používaného k charakterizaci poruch výměny plynů. Tato položka popisuje příslušnou fyziologii pro referenční účely a neposkytuje diagnostické prahové hodnoty ani terapeutická doporučení.

Evidence & guidelines

Zde uvedené pojmy představují standardní respirační fyziologii opřenou o základní analýzu ideálního alveolárního vzduchu a o přehledné práce věnované plicní výměně plynů. Jde o deskriptivní fyziologii, nikoli o problematiku řízenou klinickými doporučeními.

History

Kvantitativní pojetí alveolárního plynu sahá k pracím Rileyho a Courkanda z poloviny dvacátého století, kteří definovali "ideální" alveolární oddíl, s nímž mohla být skutečná plíce srovnávána, a umožnili tak odhadnout mrtvý prostor a zkrat z krevních a plynových měření. Pozdější přehledné práce tyto myšlenky integrovaly s kontinuálními rozloženími V/Q a s regionálním zobrazením.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

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

Frequently asked questions

Proč je alveolární kyslík nižší než kyslík ve vzduchu, který dýcháme?

Vdechovaný vzduch je zvlhčován, což přidává vodní páru a vzduch tak ředí; kyslík je zároveň průběžně odebírán krví, zatímco je přidáván oxid uhličitý, takže se alveolární parciální tlak kyslíku ustaluje pod hodnotou vdechovanou.

Co je mrtvý prostor?

Mrtvý prostor je ta část každého nádechu, která se neúčastní výměny plynů — buď proto, že zůstává ve vodivých dýchacích cestách (anatomický mrtvý prostor), nebo proto, že dosáhne alveolů, které jsou ventilované, ale nedostatečně perfundované (fyziologický mrtvý prostor).