Trao đổi khí ở phế nang

Trao đổi khí ở phế nang là sự chuyển giao oxy và carbon dioxide giữa khí trong phế nang và máu trong các mao mạch phổi xung quanh. Phế nang là đơn vị chức năng nơi không khí hít vào gặp máu tĩnh mạch, và áp suất riêng phần của các khí bên trong nó tạo ra các gradient thúc đẩy sự trao đổi.

Definition

Trao đổi khí ở phế nang là sự chuyển giao khuếch tán oxy từ khí phế nang vào máu mao mạch phổi và carbon dioxide từ máu vào khí phế nang, được điều chỉnh bởi áp suất riêng phần phế nang của các khí đó.

Scope

Chủ đề này bao gồm cách thành phần khí phế nang được thiết lập, phương trình khí phế nang như một liên kết giữa oxy hít vào, loại bỏ carbon dioxide và áp suất riêng phần oxy phế nang, và các khái niệm về thông khí phế nang, khoảng chết và shunt xác định mức độ máu mao mạch cân bằng hoàn toàn với khí phế nang. Đây là tài liệu tham khảo sinh lý học, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Điều gì xác định áp suất riêng phần của oxy trong khí phế nang?
• Thông khí phế nang thiết lập áp suất riêng phần carbon dioxide động mạch như thế nào?
• Tại sao một phần không khí hít vào bị 'lãng phí' dưới dạng khoảng chết, và điều đó ảnh hưởng đến sự trao đổi như thế nào?
• Shunt và hỗn hợp tĩnh mạch làm giảm hàm lượng oxy của máu rời phổi như thế nào?

Key concepts

• Áp suất riêng phần phế nang (PaO2, PaCO2 của khí phế nang)
• Phương trình khí phế nang
• Thông khí phế nang
• Khoảng chết giải phẫu và sinh lý
• Shunt và hỗn hợp tĩnh mạch
• Tỷ số trao đổi hô hấp

Key theories

Phương trình khí phế nang

Áp suất riêng phần oxy phế nang được suy ra từ áp suất riêng phần oxy hít vào trừ đi lượng carbon dioxide được loại bỏ được chia tỷ lệ theo tỷ số trao đổi hô hấp; mối quan hệ này, được chính thức hóa trong phân tích khí phế nang lý tưởng, cho phép ước tính oxy phế nang từ các đại lượng có thể đo được.

Mechanisms

Với mỗi nhịp thở, không khí hít vào được làm ấm, làm ẩm và pha loãng bởi khí phế nang thường trú, do đó áp suất riêng phần oxy phế nang thấp hơn so với không khí hít vào và áp suất riêng phần carbon dioxide phế nang phản ánh sự cân bằng giữa sản xuất carbon dioxide chuyển hóa và thông khí phế nang. Oxy và carbon dioxide sau đó khuếch tán qua hàng rào phế nang-mao mạch mỏng theo gradient áp suất riêng phần của chúng cho đến khi máu mao mạch đạt gần trạng thái cân bằng với khí phế nang. Các vùng được thông khí nhưng không được tưới máu tạo thành khoảng chết; các vùng được tưới máu nhưng không được thông khí tạo thành shunt. Phương trình khí phế nang thể hiện sự phụ thuộc của áp suất riêng phần oxy phế nang vào oxy hít vào, loại bỏ carbon dioxide và tỷ số trao đổi hô hấp.

Clinical relevance

Khung khí phế nang là cơ sở để giải thích khí máu động mạch và sự chênh lệch oxy phế nang-động mạch được sử dụng để mô tả sự suy giảm trao đổi khí. Mục này mô tả sinh lý học đó để tham khảo và không cung cấp ngưỡng chẩn đoán hoặc khuyến nghị điều trị.

Evidence & guidelines

Các khái niệm ở đây là sinh lý hô hấp tiêu chuẩn, được hỗ trợ bởi phân tích khí phế nang lý tưởng cơ bản và bởi các đánh giá tổng hợp về trao đổi khí phổi. Tài liệu này là sinh lý học mô tả hơn là thực hành theo hướng dẫn.

History

Việc xử lý định lượng khí phế nang bắt nguồn từ công trình giữa thế kỷ của Riley và Cournand, đã định nghĩa một khoang phế nang 'lý tưởng' mà phổi thực có thể được so sánh, cho phép ước tính khoảng chết và shunt từ các phép đo máu và khí. Các đánh giá sau đó đã tích hợp những ý tưởng này với phân bố V/Q liên tục và hình ảnh khu vực.

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

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

Frequently asked questions

Tại sao oxy phế nang thấp hơn oxy trong không khí chúng ta hít thở?

Không khí hít vào được làm ẩm, thêm hơi nước làm loãng nó, và oxy liên tục được máu hấp thụ trong khi carbon dioxide được thêm vào, do đó áp suất riêng phần oxy phế nang ổn định dưới giá trị hít vào.

Khoảng chết là gì?

Khoảng chết là phần của mỗi nhịp thở không tham gia vào quá trình trao đổi khí, hoặc vì nó nằm trong đường dẫn khí (giải phẫu) hoặc vì nó đến các phế nang được thông khí nhưng tưới máu kém (sinh lý).