Alveolaire gasuitwisseling

Alveolaire gasuitwisseling is de overdracht van zuurstof en koolstofdioxide tussen het gas in de alveoli en het bloed in de omringende longhaarvaten. De alveolus vormt de functionele eenheid waar ingeademde lucht in contact komt met veneus bloed, en de partiaaldrukken van gassen daarbinnen bepalen de gradiënten die de uitwisseling aandrijven.

Definition

Alveolaire gasuitwisseling is de diffusieve overdracht van zuurstof vanuit alveolaire gas naar het longcapillaire bloed en van koolstofdioxide vanuit het bloed naar alveolaire gas, gestuurd door de alveolaire partiaaldrukken van deze gassen.

Scope

Dit onderwerp behandelt de wijze waarop de alveolaire gassamenstelling tot stand komt, de alveolaire gasvergelijking als verbinding tussen geïnspireerde zuurstof, koolstofdioxideeliminatie en alveolaire zuurstofspanning, alsmede de concepten alveolaire ventilatie, dode ruimte en shunt die bepalen in hoeverre capillair bloed evenwicht bereikt met alveolaire gas. Het betreft fysiologisch referentiemateriaal, geen klinische richtlijnen.

Core questions

• Wat bepaalt de partiaaldruk van zuurstof in alveolaire gas?
• Hoe bepaalt alveolaire ventilatie de arteriële koolstofdioxidespanning?
• Waarom gaat een deel van de ingeademde lucht 'verloren' als dode ruimte, en hoe beïnvloedt dat de uitwisseling?
• Hoe verlagen shunt en veneuze bijmenging het zuurstofgehalte van bloed dat de long verlaat?

Key concepts

• Alveolaire partiaaldrukken (PaO2, PaCO2 van alveolaire gas)
• Alveolaire gasvergelijking
• Alveolaire ventilatie
• Anatomische en fysiologische dode ruimte
• Shunt en veneuze bijmenging
• Respiratoire uitwisselingsverhouding

Key theories

Alveolaire gasvergelijking

De alveolaire partiaaldruk van zuurstof wordt afgeleid van de geïnspireerde zuurstofspanning verminderd met de koolstofdioxideeliminatie, geschaald naar de respiratoire uitwisselingsverhouding; deze relatie, geformaliseerd in de analyse van ideale alveolaire lucht, maakt het mogelijk de alveolaire zuurstofspanning te schatten op basis van meetbare grootheden.

Mechanisms

Met elke ademhaling wordt ingeademde lucht verwarmd, bevochtigd en verdund door het aanwezige alveolaire gas, waardoor de alveolaire zuurstofspanning lager is dan de geïnspireerde waarde en de alveolaire koolstofdioxidespanning het evenwicht weerspiegelt tussen metabole koolstofdioxideproductie en alveolaire ventilatie. Zuurstof en koolstofdioxide diffunderen vervolgens over de dunne alveolaire-capillaire barrière langs hun partiaaldrukgradiënten totdat het capillaire bloed evenwicht benadert met het alveolaire gas. Gebieden die worden geventileerd maar niet geperfundeerd, dragen bij aan de dode ruimte; gebieden die geperfundeerd maar niet geventileerd worden, dragen bij aan de shunt. De alveolaire gasvergelijking drukt de afhankelijkheid uit van de alveolaire zuurstofspanning van geïnspireerde zuurstof, koolstofdioxideeliminatie en de respiratoire uitwisselingsverhouding.

Clinical relevance

Het alveolaire gaskader vormt de basis voor de interpretatie van arteriële bloedgassen en het alveolaire-arteriële zuurstofverschil dat wordt gebruikt om stoornissen in de gasuitwisseling te karakteriseren. Dit artikel beschrijft die fysiologie ter referentie en verstrekt geen diagnostische drempelwaarden of behandelaanbevelingen.

Evidence & guidelines

De hier beschreven concepten vormen standaard respiratoire fysiologie, onderbouwd door de fundamentele analyse van ideale alveolaire lucht en door integratieve overzichten van pulmonaire gasuitwisseling. Het materiaal betreft beschrijvende fysiologie en is niet richtlijngestuurd.

History

De kwantitatieve behandeling van alveolaire gas dateert van het midden van de twintigste eeuw, toen Riley en Cournand een 'ideaal' alveolaire compartiment definieerden waartegen echte longen konden worden vergeleken, waardoor dode ruimte en shunt konden worden geschat op basis van bloed- en gasmetingen. Latere overzichten integreerden deze ideeën met continue V/Q-distributies en regionale beeldvorming.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

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

Frequently asked questions

Waarom is de alveolaire zuurstofspanning lager dan die in de lucht die we inademen?

Ingeademde lucht wordt bevochtigd, waardoor waterdamp wordt toegevoegd die de lucht verdunt; bovendien wordt zuurstof voortdurend door het bloed opgenomen terwijl koolstofdioxide wordt afgegeven, waardoor de alveolaire zuurstofspanning zich instelt op een waarde onder de geïnspireerde waarde.

Wat is dode ruimte?

Dode ruimte is het gedeelte van elke ademteug dat niet deelneemt aan gasuitwisseling, hetzij omdat het in de geleidende luchtwegen blijft (anatomisch), hetzij omdat het alveoli bereikt die geventileerd maar slecht geperfundeerd zijn (fysiologisch).