Διαμετώπιση αίματος-αέρος στις κυψελίδες (κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη)

 Τα μόρια των αερίων διαχέονται ευχερώς δια της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, πάχους 0.5 μ., μέσω της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης. Σύμφωνα με το νόμο Fick, περισσότερα μόρια διαχέονται σε μεγαλύτερη και λεπτότερη επιφάνεια διαχύσεως ή επί ευρύτερης διαφοράς μερικών πιέσεων από τις δύο όψεις της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης. Ο νόμος Graham (και) ουσιωδώς διαπιστώνει ότι μεγαλύτερα και λιγότερο ευδιάλυτα μόρια διαχέονται δυσκολότερα.

Οι συνέπειες των προαναφερομένων νόμων είναι:

  • Διαφορετικά αέρια θα έχουν διαφορετική συμπεριφορά. Έτσι, καθώς το N2O διαχέεται ευχερώς κατά μήκος της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, μόνο η μερική πίεση του N2O -που αυξάνεται ταχέως στο αίμα- καθορίζει την περαιτέρω διάχυσή του. Έτσι, η ροή του αίματος δια της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης είναι η μόνη εκτιμήτρια της διαχύσεως N2O. Αντίθετα, η διάχυση του CO είναι ευχερής, επειδή αμέσως συνδέεται με την Hb και αφήνει πολύ χαμηλή μερική πίεση στο αίμα, όπισθεν της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης. Επομένως, υπάρχει διαρκής ροή CO. Έτσι, η διάχυση του CO είναι συνάρτηση της επιφάνειας διαχύσεως και όχι της ροής αίματος.
  •  Το αέριο που κυρίως ενδιαφέρει τη φυσιολογία της αναπνοής είναι το οξυγόνο, Ο2. Η συμπεριφορά του Ο2 αναγνωρίζεται ανάμεσα στις συμπεριφορές του Ν2Ο και του CO. Στην ανάπαυση, η μέση διάρκεια διελεύσεως κάθε αιμοσφαιρίου δια των τρχοειδών  είναι, περίπου 0.75 sec. Το διερχόμενο από την κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη αίμα οξυγονούται πλήρως στο 1/3 του χρόνου αυτού. Επί ασκήσεως, η διέλευση του αίματος επιταχύνεται και το αιμοσφαίριο ολοκληρώνει τη διέλευσή του σε διάστημα 0.35 secs. Επομένως, εάν υπάρχει ”καθυστέρηση” διαχύσεως του Ο2 (επειδή, π.χ., η κυψελιδοτριχοειδική μεμβράνη έχει μεγαλύτερο πάχος, λόγω ινώσεως ή οιδήματος) και η διέλευση του Ο2 θα καθυστερήσει, με απ[οτελέσμα να παρατηρηθεί υποξαιμία, στις περιπτώσεις αιμοδυναμικής επιταχύνσεως ή και κατά την ανάπαυση, ανάλογα με την έκταση της βλάβης. Αυτό μπορεί να εκτιμηθεί με μέτρηση της PAO2 πριν και μετά την άσκηση.
  • Η διάχυση του Ο2 μπορεί να επηρεάζεται από το πάχος της μεβράνης που, τα μόριά του πρέπει να διατρέξουν πριν συναντήσουν μόρια Hb με την οποία ενώνονται. Ο ρυθμός ενώσεως με την Hb δεν είναι αόριστος, γεγονός που εγείρει καθυστέρηση στην πρόσληψη Ο2 από τα ερυθροκύτταρα.
  • μεταφορά Ο2
  • Η συμπεριφορά του CO2 έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον, επίσης. Η διάχυση του CO2  δια των ιστών είναι ταχεία, περίπου 20 φορές ταχύτερη του Ο2, αλλά σε σοβαρές πνευμονοπάθειες, ακόμη και η διάχυση του CO2 ,μπορεί να έχει προβλήματα, καθ΄λως περιρίζεται από διαταραχές διαχύσεως.
  • μεταφορά CO2

 Έτσι, η διάχυση αερίων εξαρτάται επίσης, από από τον όγκο των τριχοειδών στους πνεύμονες. Η μείωση της ικανόττηας διχύσεως στους πνεύμονες μπορεί, επομένως, να οφείλεται σε δομικές αλλοιώσεις στα πνευμονικά τριχοειδή, και όχι μόνο στην πάχυνση της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης.

Με βάση όλα τα προηγούμενα, ως ικανότητα διχύσεως τους πνεύμονες, Diffusing capacity, DL, GAS  ορίζεται:

DLgas = ΔVgas / ΔPgas   {1}

Π.χ., η ικανότητα διαχύσεως για το CODLCO , είναι ο όγκος του CO που διαχέεται δια τη διαφοράς μερικών πι΄σεων στις κυψελίδες και στο αίμα του CO. Επειδή, λόγω της μεγάλης συγγένειας του CO με την Hb, η PaCO είναι πάντα αμελητέα, η μέτρση της ικανόττηας διαχύσεως για το CO είναι ευχερής και αποκαλύπετι μόνο προβλήματα μεμβράνης και κυψελιδικού όγκου.

Σε σχέση με την εξίσωση {1} η διάχυση αναφορικά με το CO καθίσταται:

DLCO = ΔVCO / PACO  {2}

 Λόγω της επιδράσεως το τριχοειδικου όγκου και άλλων παραγόντων, μερικοί, κυρίως οι Ευρωπαίοι φυσιολόγοι, δεν αρέσκονται στον όρο διαχυτική ικανότητα, και προτιμούν τον όρο ”παράγων μεταφοράς”.

Μέτρηση
Μέθοδος μιας αναπνοής

Πρακτικά, μπορούμε να μετρήσουμε την DLCO   με τη μέθοδο της ”μιας αναπνοής”, κατά την οποία λαμβάνεται μιας βαθειά εισπνοή εκ μμίγμετος που εμπειρίεχει μικρή συγκέντρωση CO και εκτιμάται ο χρόνος εξαφανίσεως του CO μετά 10 sec διαστήματος κρατήματος της αναπνοής. η ικανότητα διαχύσεως είναι, πεομ΄νως, η διαφορά των συγκεντρώσεων του CO στον εισπνόενο και εκπνεόμενο αέρα. Εάν στο εισπνεόμενο μίγμα αερίων δεικτών προστεθεί He, μπορύμε, ταυτόχρονα να εφαρμόσουμε τη μέθοδο αραιώσεως He για την εκτίμηση του VA.

Μέθοδος σταθερών συνθηκών

Είναι μέθοδος, εναλλακτή της προηγούμενης, όπου ελάχιστη ποσότητα CO χορηγείται με εισπνοές, μέχρις επιτεύξεως ισορροπίας, και, ακολούθως, μετριέται ο ρυθμός εξαφανίσεως για μια περιατέρω μικρή περίοδο, ομού με τη μέτρηση της  κυψελιδικής συγκεντρώσεως. Η μέθοδος αυτή αντιρροπεί την ατελή κατανομή του CO  που μπορεί να παρατηρηθεί με τη ”μέθοδο της μιας αναπνοής”.