Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

attachment  βλέπε: Ανταλλαγή αερίων ανεπάρκεια / Ανταλλαγή αερίων, διαταραχές /Ανταλλαγή αερίων στην άσκηση / Ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες / πνευμονικός αερισμός / σχέση αερισμού προς αιμάτωση / &

ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες  λαμβάνει χώρα με τη διεπαφή της αερίου και υγράς φάσεως από τις δύο όψεις της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, που αποτελεί διάφραγμα ανάμεσα στο εξωτερικό και εσωτερικό περιβάλλον. Για ακύτταρους οργανισμούς, η αναπνευστική επιφάνεια περιγράφεται από το νόμο Fick (&) που ορίζει ότι οι αναπνευστικές επιφάνειες πρέπει [α] να είναι πολύ εκτεταμένες· [β] να είναι λεπτές, διαπερατές· [γ] να είναι υγρές. εισαγωγή. H κύρια λειτουργία των πνευμόνων είναι .... (βλ.: ανατομία)
μερικές πιέσεις αέρος περιβάλλοντος. Η ατμοσφαιρική ή βαρομετρική πίεση είναι η συνολική πίεση που ασκείται ....(βλ. ατμοσφαιρική πίεση)
μερική πίεση).
Η ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες. Η ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες αναγνωρίζεται ως μια αδιάλειπτη διαδικασία, στην οποία κρίσιμο ρόλο διαδραματίζουν 1. ο αερισμός των πνευμόνων, 2. η διάχυση (τόσο η φυσική, μέσω κατά μήκος της κυψλιδοτριχοειδικής μεμβράνης, όσο και οι επακόλουθες χημικές αντιδράσεις α] του Ο2 με την Hb και η μετατροπή του CO2 σε HCO₃̄ ) και 3] η αιμάτωση. Οι τρείς αυτές λειτουργίες βασίζονται στο νόμο διατηρήσεως της ύλης, που σημαίνει ότι στους πνεύμονες κάθε μόριο Ο2, που εισπνέεται, αλλά δεν εκπνέεται  διαχέεται στους πνεύμονες από τον κυψελιδικό αέρα στο αίμα  και, επομένως, μπορεί να ανιχνευθεί σ΄αυτό. Με ποσοτικούς όρους οι συγκεντρώσεις FiO2 και FEO2 καθορίζουν το ποσό του οξυγόνου που διαχέεται στο αίμα ( V̇Ο2) εγκαταλείποντας  
υδρατμοί. Η παρουσία υδρατμών χρειάζεται ειδική αναφορά (βλ. υδρατμοί).
αερισμός. Ο κατά λεπτό αερισμός (V̇_E = είναι ο όγκος αέρος που εκπνέεται σε διάστημα 1 λεπτού) μπορεί να μετρηθεί με την συλλογή ολόκληρης της εκπνεόμενης ποσότητας σ΄ένα σπιρόμετρο Tissot, για ένα συγκεκριμένο διάστημα. Ο όγκος αέρος που εκπνέεται κατά έναν φυσιολογικό αναπνευστικό κύκλο είναι ο αναπνεόμενος όγκος (V_T). O ολικός αερισμός, επομένως, είναι ο VT X f . όπου f, η αναπνευστική συχνότητα. 
κυψελιδικός αερισμός. Ανταλλαγή αερίων συμβαίνει μόνο στις κυψελίδες, όπου φρέσκος εισπνεόμενος αέρας εισέρχεται και διαμετωπίζεται με το τριχοειδές αίμα, μέσω της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης.  [βλ.: κυψελιδικός αερισμός]. Εάν ο αναπνεόμενος όγκος μειώθεί, σημαντικά, πλησιάζοντας τον ανατομικό νεκρό χώρο, ο κυψελιδικός αερισμός τείνει στο 0, με αποτέλεσμα η ανταλλαγή αερίων καθίσταται αδύνατη. Εν τούτοις, με εφρμογή μηχανικού αερισμού υψηλής συχνότητας έχει δειχθεί ότι συντηρείται ικανοποιητική ανταλλαγή αερίων με αναπνεόμενο όγκο ίσο ή ακόμη και μικρότερο του ανατομικού νεκρού χώρου. Ποσοστό φρέσκου αέρα πλησιάζει στις κυψελίδες επειδή μερικές διαδρομές προς τις κυψελίδες είναι μικρότερες φτάνουν με λιγότερες γενεές βρόγχων) κι επειδή ο αέρα των αεραγωγών θα ανταλλαγεί με κυψελιδικό αέρα μέσω μηχανισμών διαχύσεως, και μλεσω φυσικής μίξεως, επαγομένης με τις δονήσεις που προκαλεί η καρδιά. 
νεκρός χώρος. Στην ανταλλαγή αερίων μέσω της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης δεν συμμετέχει ολόκληρη η ποσότητα του εισπνεόμενου αέρος. [βλέπε: κυψελιδικός αερισμός, ανατομικός νεκρός χώρος, &]. Ο φυσιολογικός νεκρός χώρος δεν μπορεί να μετρηθεί, επειδή δεν πρόκειται περί ;ανατομικά ταυτοποιήσιμου χώρου, αλλά μπορεί να υπολογιστεί με βάση την εξίσωση Bohr. 
αποβολή διοξειδίου του άνθρακος. Επειδή η παραγωγή διοξειδίου αποβάλλεται εξ ολοκλήρου από το αναπνευστικό, πρέπει να ισούται με το εκπνεόμενο CO2, μείον εκείνο το  ποσόν που εισπνέεται και, που σε καθαρή ατμόσφαιρα, είναι ελάχιστο και μπορεί να αγνοηθεί [βλ.: αποβολή διοξειδίου του άνθρακος].
κυψελιδικό οξυγόνο. Η συγκέντρωση του οξυγόνου στις κυψελίδες καθορίζεται από συνδυασμό δύο παραγόντων: .... [βλ.: κυψελιδικό οξυγόνο]
μερική πίεση κυψελιδικού οξυγόνου. Οι διαταραχές της οξυγονώσεως συχνά απολήγουν σε ευρεία διακύμανση μεταξύ των συγκλεντρώσεων του κυψελιδικού οξυγόνου κια εκείνου που μετριέται στο αρτηριακό αίμα. [βλ.: μερική πίεση κυψελιδικού οξυγόνου].
μεταβολισμός και αναπνευστικό πηλίκο. H ενέργεια που απαιτείται για τη διατήρηση της ζωής παράγεται από την οξείδωση των υδατανθράκων, των πρωτεϊνών και των λιπών που ως κύρια παραπροϊόντά τους παράγουν CO2 και H2O. Το αναπνευστικό πηλίκο είναι ο λόγος του παραχθέντος CO2 προς το καταναλωθέν στους ιστούς Ο2 (RQ=V̇CO2/V̇O2)    {1}. Όταν μεταβολίζονται υδατάνθρακες.... [βλ.: μεταβολισμός και RQ].
μεταφορά οξυγόνου. Όπως είναι γνωστό, τα αέρια μεταφέρονται με το αίμα, είτε φυσικώς διαλυμένα ή δεσμευμένα σε πρωτεΐνες ή, τέλος, μόνο για το CO2, με χημική μετατροπή.... [βλ.: μεταφορά οξυγόνου]
αιμοσφαιρίνη. [βλ.: αιμοσφαιρίνη]
μονοξείδιο του άνθρακος. [βλ.: μονοξείδιο του άνθρακος]
περιεκτικότητα οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα. Η εξισορρόπηση του του αίματος στα πνευμονικά τριχοειδή με τα αέρια στον κυψελιδικό χώρο καθοίζει τη μερική πίεση του οξυγόνου στο πλάσμα και αυτό επιτελείται, ακόμη και ένα η Hb απουσίαζε εντελώς [β.: περιεκτικότητα Ο2 στο αίμα]
περιεκτικότητα οξυγόνου στο φλεβικό αίμα. [βλ.: περιεκτικότητα Ο2 στο φλεβικό αίμα]
διοξείδιο του άνθρακος. [βλέπε: μεταφορά διοξειδίου του άνθρακος]
καμπύλη αποδεσμεύσεως διοξειδίου του άνθρακος. Η εν γένει σχέση της περιεκτικότηtας του CO2 (C_CO2) και της PCO2 είναι μη γραμμική ...[βλ: καμπύλη αποδεσμεύσεως CO2]  .
μεταφορά διοξειδίου του άνθρακος. Το διοεξείδιο του άνθρακος μεταφέρεται με το αίμα, ως φυσικώς διαλυμένο, χημικώς συνδεδμένο μς την HB και ως διττανθρακικό ανιόν (HCO₃̄) [βλ.: μεταφορά CO2] 
κυψελιδιοαρτηριακή ισορροπία οξυγόνου. Οι παράγοντες που καθορίζουν τη μέση κυψελιδική ΡΟ2 είναι η PiO2, και η σχέση του κυψελιδικού αερισμού, V̇Ε, με την κατανάλωση Ο2, V̇Ο2. [βλ.: κυψελιδικός αερισμός]. Στο ιδανικό καρδιοπνευμονικό σύστημα, το αρητριακό αίμα θα έπρεπε να εξισορροπείται πλήρως.... [βλ.: κυψελιδοαρτηριακή ισορροπία Ο2].  
διάχυση. [βλ.: διάχυση οξυγόνου / διαταραχές δαχύσεως]
κυψελιδοαρτηριακή διαφορά οξυγόνου. Επειδή οι πνεύμονες δεν είναι μια ενιαία μονάδα, αλλά αποτελούνται από ~300 εκατομμύρια κυψελίδες,μπορεί να υπάρξουν διακυμάνσεις από τη μια περιοχή στην άλλη. Οι σχετικές σταθερές χρόνου διαφέρουν από περιοχή σε περιοχή, ανάλογα με τις περιοχικές τιμές της ενδοτικότητασς και των αντιστάσεων. Κάθε κυψελίδα δεν λαμβάνει το ίδιο ποσό αερισμού, V'A, ή αιματώσεως, Q' και ούτε η περιοχική σχέση V'/Q' είναι ίδια από κυψελίδα σε κυψελίδα. [βλ. κυψελιδοαρτηριακή διαφορά Ο2].
διαφυγή. H διαφυγή (shunt) είναι όρος που καθορίζει την μετκίνηση αίματος από το φλεβικό σκέλος της κυκλοφορίας στο αρτηριακό, χωρίς να διέλθει από την περιοχή ανταλλαγής αερίων στους πνεύμονες. [βλ.: διαφυγή δεξιά-προς-αριστερά].  Πολλοί οργανισμοί διαθέτουν μηχανισμούς να μεγιστοποιούν μια κλίση πιέσεως από τις δύο όψεις της αναπνευστικής τους μεμβράνης, αναπληρώνοντας τις πηγές των χρήσιμων αερίων και αποκαθαίροντας τις συγκεντρώσεις των προϊόντων μεταβολισμού τους. Ο έλεγχος αναπνοής οφείλεται στις ρυθμικές ώσεις-σήματα που συγκεκριμένα κέντρα στέλνουν στα εκτελεστικά όργανα, μέσω του φρενικού νεύρου, προκειμένου να οδηγήσουν τη σύσπαση και τη χάλαση του διαφράγματος κατά τη διάρκεια της εισπνοής/εκπνοής. Ο αερισμός ελέγχεται από τη διαμόρφωση κλίσης πιέσεων Ο₂ και CO₂ και των συγκεντρώσεων των Η⁺_. Ο έλεγχος της αναπνοής ποικίλλει κάτω από ορισμένες συνθήκες, όπως κατά τη σωματική καταπόνιση. Στα ανθρώπινα όντα και υπόλοιπα θηλαστικά, η ανταλλαγή αερίων αναλαμβάνεται από τους πνεύμονες και το καρδιαγγειακό. Αφότου αέρας εισέλθει στις κυψελίδες διενεργείται παθητικά διάχυση Ο₂ και CO₂ στο μεγαλύτερο μέρος της κυψελιδικής επιφάνειας· εκείνο που οριοθετείται από πνευμονιοκύτταρα τύπου Ι. Το οξυγονωθέν αίμα, ακολούθως προωθείται σε ολόκληρο τον οργανισμό, όπου διενεργείται ανταλλαγή αερίων στην τριχοειδική κοίτη των οργάνων[i].  Το αίμα υπόκειται σ΄ένα παροδικό ηλεκτρικό πεδίο (κύματα QRS) στην καρδιά, ένεκα του οποίου διενεργείται διάσταση μορίων διαφορετικού φορτίου. Το αίμα, όντας πολωμένο υγρό, προσανατολίζει τα δίπολά του μέσα στο ηλεκτρικό πεδίο, εμφανίζει φθίνουσες ταλαντώσεις προς σχηματισμό κυμάτων Osborne, της μορφής Υ, U και V. Υπό την επιρροή του ηλεκτρικού πεδίου διευκολύνεται η διάσταση των αερίων, ιδίως του CO₂, από την Hb, αλλά κυριότερα του 2,3 διφωσφογλυκουρονικού οξέος (:2,3-bisphosphoglyceric, 2,3 BPG) που έχει μεγαλύτερη συγγένεια με την Hb, παρ΄ό,τι τo oοφειλόμενη, εν μέρει, στην αντίθετή του φόρτιση. Η διάσταση της Hb και η απελευθέρωση αερίων στο αίμα αποφεύγεται, ακόμη και επί πολύ ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, προκειμένου να αποφευχθεί αερώδης εμβολή που μπορεί να θρομβώσει τα αγγεία στους πνεύμονες, η Hb εισάγεται στους πνεύμονες μεταφερόμενη με τα ερυθρά αιμοσφαίρια, έτοιμη να δεσμεύσει ΟΗ βασική πίεση που εφαρμόζεται στους πνεύμονες είναι η ατμοσφαιρική, της οποίας το μέγεθος στην επιφάνεια της θάλασσας είναι 760 mmHg, με το Ο να συμμετέχει στο τελικό μέτρο της, ασκώντας μερική πίεση 160 mmHg, ή συγκέντρωση 21%, όπως και στην είσοδο της ρινικής κοιλότητας. Η μερική πίεση του Ο2 είναι 150 mmHg στην τραχεία, λόγω και της παρεισφρύσεως των υδρατμών, ενώ στους κυψελωτούς σάκκους, η PAO2<  (υπολογίζεται ότι) είναι 100 mmHg, λόγω και της απώλειας που η διαδικασία μεταγωγής του Ο₂ προς το τριχοειδικό αίμα προκαλεί.  Κατά παρόμοιο τρόπο, το CO₂, που παράγεται στους ιστούς, ως αποτέλεσμα της ιστικής-κυτταρικής αναπνοής, ανταλλάσσεται επίσης. Η PCO₂ μεταβάλλεται από 45 σε 40 mmHg στις κυψελίδες. Η συγκέντρωση του αερίου στο συμπύκνωμα της εκπνοής μπορεί να μετρηθεί μέσω ενός καπνογράφου. Ως δευτερεύουσα μέτρηση, ο αναπνευστικός ρυθμός μπορεί να υπολογισθεί από την καταγραφόμενη κυματομορφή. Ανταλλαγή αερίων  παρατηρείται μόνο στο επίπεδο των συστηματικών και πνευμονικών τριχοειδών. Βέβαια, η διενέργεια απλών πειραμάτων, με εμβαπτιζόμενα ηλεκτρόδια σε δείγμα αίματος  προκειμένου να παρατηρηθεί η κινητικότητα των μορίων που ανταλάσσονται σε ηλεκτρικό πεδίο έχει δείξει αποκλίσεις της αρχής αυτής. Ιχνοστοιχεία, παρόντα σε συγκεντρώσεις μικρότερες του 1 προς 1 εκατομμύριο, είναι η αμμωνία, η ακετόνη, το ισοπρένιο. Τα στοιχεία αυτά μπορούν να μετρηθούν με χρήση εκλεκτικής φασματομετρίας μάζας. Το αίμα μεταφέρει Ο₂, CO₂ και ιόντα Η⁺ μεταξύ των ιστών και των πνευμόνων. Οι τρόποι μεταφοράς του CO₂ περιγράφονται αλλού (à489, 491). Καθώς το CO₂ διαχέεται στο αίμα, απορροφάται από τα ερυθροκύτταρα πριν η πλειονότητα των μορίων του μετατραπεί σε διττανθρακικό ιόν, από την καρβονική ανυδράση, που φυσιολογικά δεν υπάρχει στο πλάσμα. Ακολούθως, το H₂CO₃ διΐσταται σε Η⁺ και HCO₃̄, το οποίο κινείται έξω από τα ερυθροκύτταρα με ανταλλαγή Cl^-. To H⁺ αποσύρεται από ρυθμιστικά συστήματα στο αίμα.
διαταραχές ανταλαγής αερίων στους πνεύμονες attachment
Σύμφωνα με όσα προαναφέρθηκαν, η κατά λεπτό απόδοση O₂ στους ιστούς είναι περίπου 1000 ml / min, θεωρώντας ότι η συγκέντρωση Hb είναι 15 gr/dl αίματος, η P_aO₂ περίπου 100 mmHg και η καρδιακή εξώθηση (Q_T), 5 l/min. Η κατανάλωση O₂ στους ιστούς είναι 250 ml/min, ώστε η συνολική ποσότητα αίματος που επιστρέφει ανά λεπτό (5 l) περιέχει 750 ml O₂ ή 15 ml O₂ / dl¹. O κορεσμός Hb στη φλεβική επιστροφή είναι 75% (15/20), ώστε, σύμφωνα με την ΚΚΑ, η Pv̄O₂ ισούται με 40 mmHg, υπό το pH, την P_ūCO₂, και τη θερμοκρασία του μεικτού φλεβικού αίματος. Προφανώς, μικρή, επιλέον, ποσότητα O₂ διαλύεται στο πλάσμα του μεικτού φλεβικού αίματος, αυξάνοντας κατά τι την Pv̄O₂, επειδή η αύξηση του CO₂ και των Η⁺ κατά τη διέλευση του αίματος από τους ιστούς, προκαλεί μείωση της χημικής συγγένειας της Hb με O₂ και αποδέσμευση στο πλάσμα περισσότερης ποσότητας O₂. Στην καθημερινή κλινική πράξη, η απόδοση O₂ στους ιστούς μπορεί να εμφανίζεται μειωμένη είτε λόγω μειώσεως του κορεσμού(διαταραχές αερισμού/αιματώσεως ή και –σπανιότερα- διαχύσεως) ή λόγω μειώσεως της καρδιακής παροχής, Q_T ή, τέλος, λόγω ελαττώσεως της διαθέσιμης προς οξυγόνωση Hb (ποσοτική ή ποιοτική διαταραχή).