Alveolaarinen kaasunvaihto

Alveolaarinen kaasunvaihto tarkoittaa hapen ja hiilidioksidin siirtymistä alveolien kaasun ja ympäröivien keuhkokapillaarien veren välillä. Alveoli on toiminnallinen yksikkö, jossa hengitetty ilma kohtaa laskimoveren, ja siellä vallitsevat kaasujentiosapaineet säätelevät vaihtoa ohjaavia gradientteja.

Definition

Alveolaarinen kaasunvaihto on hapen diffuusiota alveolaarisesta kaasusta keuhkokapillaarivereen ja hiilidioksidin diffuusiota verestä alveolaariseen kaasuun; prosessia ohjaavat näiden kaasujen alveolaaristen osapaineiden erot.

Scope

Aihe käsittelee alveolaarisen kaasun koostumuksen muodostumista, alveolaarista kaasuyhtälöä hengitetyn hapen, hiilidioksidieliminaation ja alveolaarisen happijännitteen välisenä linkkinä sekä alveolaarisen ventilaation, kuolleen tilan ja shuntin käsitteitä, jotka määrittävät, kuinka täydellisesti kapillaarienveri tasapainottuu alveolaarisen kaasun kanssa. Kyseessä on fysiologinen viitemateriaali, ei kliininen ohjeistus.

Core questions

• Mitkä tekijät määrittävät hapen osapaineen alveolaarisessa kaasussa?
• Miten alveolaarinen ventilaatio säätelee valtimoveren hiilidioksidijännitettä?
• Miksi osa hengitetystä ilmasta 'hukkuu' kuolleeseen tilaan, ja miten se vaikuttaa kaasunvaihtoon?
• Miten shuntti ja laskimoseos alentavat keuhkoista poistuvan veren happipitoisuutta?

Key concepts

• Alveolaarinen osapaine (alveolaarisen kaasun PaO2 ja PaCO2)
• Alveolaarinen kaasuyhtälö
• Alveolaarinen ventilaatio
• Anatominen ja fysiologinen kuollut tila
• Shuntti ja laskimoseos
• Respiratorinen vaihtokerroin

Key theories

Alveolaarinen kaasuyhtälö

Alveolaarinen happiosapaine johdetaan hengitetyn hapen jännitteestä vähentämällä respiratorisella vaihtokerroinsuhteella skaalattu hiilidioksidieliminaatio; tämä suhde, joka on formalisoitu ideaalisen alveolaarisen ilman analyysissä, mahdollistaa alveolaarisen happipitoisuuden arvioinnin mitattavissa olevista suuruuksista.

Mechanisms

Jokaisen hengityksen yhteydessä hengitetty ilma lämpenee, kostuu ja laimenee alveolien residuaalikaasun vaikutuksesta, jolloin alveolaarinen happijännite on alhaisempi kuin hengitetyssä ilmassa ja alveolaarinen hiilidioksidijännite heijastaa aineenvaihdunnallisen hiilidioksidituotannon ja alveolaarisen ventilaation tasapainoa. Happi ja hiilidioksidi diffundoivat ohuen alveolaariskapillaariväliseinän läpi osapainegradienttejaan pitkin, kunnes kapillaariveri lähestyy tasapainoa alveolaarisen kaasun kanssa. Alueet, jotka ventiloidaan mutta eivät perfusoidu, lisäävät kuollutta tilaa; alueet, jotka perfusoituvat mutta eivät ventiloidu, lisäävät shunttia. Alveolaarinen kaasuyhtälö kuvaa alveolaarisen happijännitteen riippuvuutta hengitetystä hapesta, hiilidioksidieliminaatiosta ja respiratorisesta vaihtokerroinsuhteesta.

Clinical relevance

Alveolaarinen kaasukehys on perustana valtimoverikaasumittausten tulkinnalle ja alveolaarisarteriaaliselle happierosta, jota käytetään kaasunvaihtohäiriöiden karakterisointiin. Tämä artikkeli kuvaa kyseisen fysiologian viiteaineistona eikä tarjoa diagnostisia kynnysarvoja tai hoitosuosituksia.

Evidence & guidelines

Tässä esitetyt käsitteet ovat vakiintunutta hengitysfysiologiaa, joita tukevat perustavanlaatuinen ideaalinen alveolaarinen ilma-analyysi sekä keuhkojen kaasunvaihtoa käsittelevät integroivat katsaukset. Materiaali on kuvailevaa fysiologiaa eikä perustu ohjeistuksiin.

History

Alveolaarisen kaasun kvantitatiivinen käsittely juontaa juurensa Rileyn ja Cournandin 1900-luvun puolivälin tutkimuksiin, joissa määriteltiin 'ideaalinen' alveolaarinen osasto, johon todellisia keuhkoja voitiin verrata, mahdollistaen kuolleen tilan ja shuntin arvioinnin veri- ja kaasumittausten avulla. Myöhemmissä katsauksissa nämä ideat integroitiin jatkuviin V/Q-jakaumiin ja alueelliseen kuvantamiseen.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

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

Frequently asked questions

Miksi alveolaarinen happipitoisuus on alhaisempi kuin hengittämässämme ilmassa?

Hengitetty ilma kostutetaan, mikä lisää vesihöyryä ja laimentaa sitä, ja happi otetaan jatkuvasti talteen vereen samalla kun hiilidioksidi lisääntyy, jolloin alveolaarinen happijännite asettuu hengitettyä arvoa alhaisemmaksi.

Mitä on kuollut tila?

Kuollut tila on se osa jokaisesta hengityksestä, joka ei osallistu kaasunvaihtoon joko siksi, että se jää johtaviin hengitysteihin (anatominen) tai siksi, että se saavuttaa alveoleja, jotka ventiloituvat mutta perfusoituvat heikosti (fysiologinen).