Difuzija gasova i alveolarna gasna jednačina

Difuzija povezuje alveolarni vazduh sa krvlju, ali ne stvara novi kiseonik. Ventilacija mora dovesti gas do površine, a perfuzija odnijeti preneseni gas. Zbog toga se nizak arterijski kiseonik ne može automatski pripisati zadebljanju membrane. Jednačina alveolarnog gasa procjenjuje šta je dostupno za razmjenu, dok Fickov princip difuzije opisuje koliko brzo gas može preći granicu.

Od gradijenta do prenosa

Molekuli se kreću u oba smjera, ali neto tok ide prema nižem parcijalnom pritisku. Za kiseonik je to obično smjer alveola prema venskoj krvi; za ugljen-dioksid smjer je obrnut. Parcijalni pritisak odgovara rastvorenom gasu. Kiseonik vezan za hemoglobin povećava sadržaj krvi, ali ne doprinosi neposredno pritisku koji pokreće difuziju.

Velika površina i kratka udaljenost ubrzavaju prenos. Koeficijent zavisi od osobina gasa, naročito rastvorljivosti. Ugljen-dioksid prolazi lakše od kiseonika uprkos manjem gradijentu pritiska. Alveolarni epitel, intersticijum i kapilarni endotel zajedno čine put, a eritrocit i reakcija sa hemoglobinom dodatno utiču na ukupno ponašanje sistema.

Difuziono i perfuziono ograničenje

Ako kapilarni parcijalni pritisak dostigne alveolarni, veći prenos zahtijeva dovođenje nove krvi. Tada je prenos ograničen perfuzijom. Ako ravnoteža nije postignuta do izlaska krvi iz kapilare, dodatna perfuzija ne otklanja osnovnu prepreku: difuzija i vezivanje ne mogu dovoljno brzo pratiti protok. To je difuziono ograničenje.

Kiseonik u zdravim plućima u mirovanju obično ima rezervu za brzo izjednačavanje. Fizički rad skraćuje vrijeme prolaska krvi, ali istovremeno uključuje dodatne kapilare i povećava funkcionalnu površinu. Zadebljana barijera ili nizak alveolarni pritisak kiseonika mogu iscrpiti tu rezervu. Isti plućni defekt zato može dati izraženiji problem pri naporu ili na visini nego u mirovanju.

Difuzioni kapacitet za ugljen-monoksid, DLCO, koristi gas čiji se kapilarni parcijalni pritisak održava veoma niskim vezivanjem za hemoglobin. Odnos prenosa i gradijenta tada daje zajedničku mjeru membrane i krvnog dijela prenosa. Smanjenje površine, veća debljina ili manje dostupnog hemoglobina mogu smanjiti rezultat. DLCO stoga ne opisuje samo jedan histološki sloj.

Šta predviđa alveolarna jednačina

Udahnuti gas se u disajnim putevima ovlaži. Dio ukupnog pritiska tada pripada vodenoj pari, pa se parcijalni pritisak udahnutog kiseonika računa iz preostalog pritiska i udjela kiseonika.

Alveolarni kiseonik je niži jer se kiseonik preuzima, a ugljen-dioksid dodaje. Respiratorni količnik R predstavlja odnos stvaranja CO2 i potrošnje O2. On nije ista veličina kao odnos ventilacije i perfuzije.

Pad barometarskog pritiska smanjuje PIO2 i PAO2. Porast PaCO2 zbog hipoventilacije takođe smanjuje PAO2. Nasuprot tome, povećana ventilacija spušta CO2 i povećava dostupni alveolarni kiseonik. Jednačina ne govori koliko će arterijska krv dostići taj nivo: neusklađenost ventilacije i perfuzije, šant i ograničena difuzija mogu ostaviti dodatnu razliku.

Alveolarno-arterijska razlika poredi procijenjeni alveolarni sa izmjerenim arterijskim pritiskom kiseonika. Ona zavisi od uslova mjerenja i udahnutog gasa. Sama razlika nije direktna mjera debljine membrane, jer i raspodjela protoka i prisustvo šanta mijenjaju arterijski rezultat.

Zapamti

Difuzija zavisi od površine, debljine, svojstava gasa i gradijenta. Alveolarna jednačina procjenjuje gas prije razmjene. Arterijski rezultat uključuje i protok, raspodjelu ventilacije i eventualni šant.