Рафт за книги на NCBI. Услуга на Националната медицинска библиотека, Национални здравни институти.

ncbi

StatPearls [Интернет]. Островът на съкровищата (Флорида): публикуване на StatPearls; 2020 януари-.

StatPearls [Интернет].

Сандип Шарма; Мохамед Ф. Хашми; Бракен Бърнс .

Автори

Принадлежности

Последна актуализация: 2 септември 2020 г. .

Въведение

Уравнението на алвеоларния газ се използва за изчисляване на парциалното налягане на алвеоларния кислород, тъй като не е възможно да се събират газове директно от алвеолите. Уравнението е полезно при изчисляването и внимателната оценка на PaO2 вътре в алвеолите. Променливите в уравнението могат да повлияят на PaO2 вътре в алвеолите в различни физиологични и патофизиологични състояния.

Уравнение на алвеоларен газ

Patm е атмосферното налягане (на морското равнище 760 mm Hg), PH2O е парциалното налягане на водата (приблизително 45 mm Hg). FiO2 е фракцията на вдъхновен кислород. PaCO2 е парциално налягане на въглеродния диоксид в алвеолите (при нормални физиологични условия около 40 до 45 mmHg). RQ е коефициент на дишане. Стойността на RQ може да варира в зависимост от вида на диетата и метаболитното състояние. RQ е различен за въглехидратите, мазнините и протеините (средната стойност е около 0.82 за човешката диета). Непряката калориметрия може да осигури по-добри измервания на RQ чрез измерване на VO2 (поглъщане на кислород) и VCo2 (производство на въглероден диоксид).

RQ = количество произведен CO2/количество консумиран кислород

На морското равнище алвеоларният PAO2 е:

Трите основни променливи на уравнението са атмосферното налягане, количеството вдъхновен кислород и нивата на въглероден диоксид. Всеки от тях има важно клинично значение и може да помогне за обяснението на различни физиологични и патофизиологични състояния. [1]

Функция

Функцията на уравнението на алвеоларния газ е в изчисляването на алвеоларно-артериалния градиент на O2 (A-a градиент).

Оценка на A-градиент:

A-градиентът се увеличава с 5 до 7 за всеки 10% увеличение на FiO2.

Артериалният PO2 може да бъде определен чрез получаване на артериален кръвен газ. С помощта на уравнението на алвеоларния газ може да се изчисли парциалното налягане вътре в алвеолите.

Въглеродният диоксид е много важна променлива в уравнението. PO2 в алвеолите може да се промени значително с вариации в нивата на кръвта и алвеоларния въглероден диоксид. Ако повишението на CO2 е значително, това може да измести молекулите на кислород, което ще доведе до хипоксемия.

Тъй като атмосферното налягане намалява с повишена надморска височина, уравнението на алвеоларния газ помага да се изчисли PAO2 в алвеолите. Това е важно за подходящо идентифициране на развитата хипоксемия от понижено атмосферно налягане и впоследствие лечение с подходящи допълнителни нива на кислород. [2]

Проблемни въпроси

Полученото уравнение на алвеоларен газ се основава на предположението за състояние на стабилно състояние. Уравнението ще бъде валидно само ако предположенията, на които е построено, останат верни. Ниските условия на FiO2 могат да нарушат стабилното състояние. По този начин някои лекари и учени предлагат да се използва подробната форма на уравнението. В клиничната практика уравнението за пълния алвеоларен газ не показва съответно повишена точност и разгледаното по-горе съкратено уравнение е достатъчно при изчисляването на PO2 в алвеолите.

Клинично значение

Атмосферно налягане

Увеличаването на надморската височина намалява атмосферното налягане; по този начин за всеки даден FiO2 има по-нисък PO2 в атмосферата и по-нисък PAO2 в алвеолите. Например, дишането на 21% кислород на морското равнище би довело до алвеоларен PO2 близо до 100 mm Hg, докато дишането на същия% кислород на връх Еверест (при атмосферно налягане 263 mm Hg) би довело до алвеоларен PO2 близо до 0 mm Hg.

Докато се изкачваме, барометричното налягане спада. Това може да доведе до хипоксемия и да предизвика много физиологични промени. [1] [2] [3]

Симптомите (в низходящ ред на честота) включват:

Настъпват редица физиологични промени, които позволяват на тялото да функционира в среда с ниско съдържание на кислород. Този процес на постепенно адаптиране е известен като аклиматизация. Това увеличава честотата и дълбочината на дишане, сърдечния дебит, кръвното налягане и производството на еритропоетин и 2,3-дифосфоглицерат (2,3 DPG). Без подходяща аклиматизация и/или допълнителен кислород човек може да има мозъчен оток на голяма надморска височина, остра планинска болест и белодробен оток на голяма надморска височина.

От друга страна, повишаването на атмосферното налягане може да има значителни ефекти върху тялото чрез увеличаване на количеството разтворен кислород в кръвта. Хипербарна кислородна камера се използва като лечение за голямо отравяне с въглероден окис, декомпресионна болест и незарастващи язви.

Вдъхновен кислород

Кислородът се използва в човешкото тяло за извършване на окислително фосфорилиране и за получаване на аденозин трифосфат (АТФ), който впоследствие се използва при ензимни реакции като основна форма на енергия. Кислородът има висок редокс потенциал и е последният акцептор на електрони в електронната транспортна верига. Пациентите с хипоксемия обикновено имат задух и диспнея. Ако хипоксията е тежка, те могат да развият тежка лактатна ацидоза, цианоза, синкоп и аритмии. [4] [5]

Уравнението на алвеоларния газ ни помага при изчисляването на разликата в градиента на алвеоларен и артериален PO2 (A-a).

На всеки 10% повишаване на вдъхновената фракция кислород увеличава парциалното налягане на наличния кислород в алвеолите с приблизително 60 до 70 mm Hg. [6]

Ако се даде повече от необходимото FiO2, това може да доведе до увеличаване на PO2 в алвеолите и ако се дава за дълги периоди от време, това може да доведе до нараняване на белите дробове. По-високите нива на кислород могат да бъдат опасни при пациенти в краен стадий на хронична обструктивна белодробна болест, тъй като дихателното им влечение зависи от хипоксия (с PO2 около 60 mm Hg).

Хипероксигенирането, чрез увеличаване на PO2 в алвеолите и плазмата по време на процеса на интубация или процедурна съзнателна седация, е много полезно и може лесно да бъде разбрано с помощта на уравнението на алвеоларния газ. Например, на морското равнище без допълнителен допълнителен кислород и нормално физиологично състояние, PO2 вътре в алвеолите се изчислява при приблизително 100 mm Hg.

PAO2 = (760 - 47) x 1 - (40/0.8)

(713) x 1 - 50 = 663 mm Hg

Но ако на пациента се дава 100% кислород в същата ситуация, PO2 може да достигне до 663 mm Hg. При нормални физиологични условия това ще даде на клинициста 8 до 9 минути, за да интубира успешно, преди парциалното налягане на кислорода на пациента да падне под 60 mm Hg и десатурацията на пулсовата оксиметрия стане очевидна.

При патологични състояния, при които дифузията е нарушена (застойна сърдечна недостатъчност, пневмония, алвеоларен кръвоизлив), без предварителна оксигенация, клиницистът може да има няколко секунди до няколко минути, преди пациентът да десатурира. При тези тежки патологични състояния се препоръчва опитен клиницист да направи опит за интубация. При тези условия двустранното положително налягане в дихателните пътища (BIPAP) може да се използва за предварително оксигениране и дори хипервентилация на пациента, стига да е хемодинамично стабилен, буден, буден и способен да защити дихателните пътища.

Въглероден двуокис

Въглеродният диоксид е крайният продукт на въглехидратния метаболизъм. Той се транспортира от червените кръвни клетки, свързани предимно с хемоглобина до белите дробове от периферните тъкани, където се дифузира и позволява на хемоглобина да свързва кислорода (ефекти на Bohr и Haldane).

Важно е да се отбележи, че всяко повишаване на въглеродния диоксид трябва да доведе до намаляване на PO2. Например, ако пациентът е в стаен въздух с 0,21 FiO2 и е на морско равнище, тъй като PaCO2 се повишава от 40 на 80, PAO2 намалява от 100 на приблизително 60 и пациентът ще стане хипоксемичен. Това подчертава значението на непрекъснатата капнография и пулсовата оксиметрия, особено по време на процедури, при които се използва съзнателна седация.

При хипоксични условия нормалната реакция е хипервентилация и увеличаване на минутната вентилация за издишване на повече въглероден диоксид, което намалява парциалното налягане на въглеродния диоксид и увеличава PO2 до известна степен. Например, намаляване с 10 mm Hg PCO2 в алвеолите ще увеличи PO2 с приблизително 10 до 12 mm Hg, което може да бъде много важно при остри и хронични болестни процеси. Това е много важно като адаптация за оцеляване. [7]

Други въпроси

Уравнението на алвеоларния газ има някои ограничения, особено при ниско атмосферно налягане и ниско вдъхновен FiO2. С процеса на аклиматизация, тежка ацидоза и отравяне с въглероден окис физиологията и патофизиологията на тялото се променят значително и уравнението не може да се използва надеждно.

Подобряване на резултатите на здравния екип

Уравнението на алвеоларния газ се използва за изчисляване на парциалното налягане на алвеоларния кислород, тъй като не е възможно да се събират газове директно от алвеолите. Уравнението е полезно при изчисляването и внимателната оценка на PaO2 вътре в алвеолите.