Sinh lý hô hấp trao đổi và vận chuyển khí

Chức năng trao đổi và vận chuyển khí Sau khi phế nang đã được thông khí, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự khuyếch tán O2 từ phế nang vào mao mạch phổi và CO2 theo chiều ngược lại. Sau khi trao đổi, máu tĩnh mạch trở thành máu động mạch có phân áp O2 cao, CO2 thấp so với tổ chức, đó là động lực cho sự trao đổi khí ở tổ chức.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sinh lý hô hấp trao đổi và vận chuyển khí Sinh lý hô hấptrao đổi và vận chuyển khíII. Chức năng trao đổi và vậnchuyển khíSau khi phế nang đã được thôngkhí, bước tiếp theo của quá trình hôhấp là sự khuyếch tán O2 từ phếnang vào mao mạch phổi vàCO2 theo chiều ngược lại. Sau khitrao đổi, máu tĩnh mạch trở thànhmáu động mạch có phân áp O2 cao,CO2 thấp so với tổ chức, đó là độnglực cho sự trao đổi khí ở tổ chức.1. Nguyên tắc vật lý của khuyếchtán khí qua màng hô hấp1.1. Cơ sở vật lý của khuếch tánkhíCác khí hô hấp là những phân tửđơn giản, di chuyển tự do, do đó sựkhuếch tán chính là sự vận độngcủa các phân tử khí hoà tan trongdịch và tổ chức của cơ thể.Sự khuyếch tán được thực hiện đòihỏi năng lượng, nguồn năng lượngđể vận động khuếch tán chính là sựvận động học. Các phân tử đềuluôn ở trạng thái vận động trừ khi ởnhiệt độ Oo tuyệt đối. Các phân tửtự do vận động với tốc độ nhanhtheo đường thẳng rồi va vào phântử khác và tiếp tục như thế mãi.Các chất khí hô hấp khuếch tántheo bậc thang nồng độ, tức đi từnơi nồmg độ cao đến nơi nồng độthấp.1.2. Định luật khuếch tánSự khuếch tán qua tổ chức theođịnh luật Fick. Định luật này xácđịnh rằng : vận tốc di chuyển củamột chất khí qua tổ chức tỉ lệ thuậnvới bề mặt tổ chức, với sự chênhlệch nồng độ khí và tỉ lệ nghịch vớibề dày tổ chức. Nồng độ khí càngcao càng có nhiều phân tử đập vàobề mặt giáp khí và càng tạo áp suấtcao hơn.Ngoài ra khi các chất khí ở dạnghoà tan trong các dịch thì sựkhuếch tán qua tổ chức còn theođịnh luật Henry với công thức :Chẳng hạn các phân tử CO2 đượcphân tử nước hấp dẫn nên phân tửnày hoà tan dễ dàng. Khi áp suấtbiểu thị bằng átmotphe và nồng độbằng thể tích khí hoà tan trong mộtđơn vị thể tích nước, thì hệ số hoàtan các khí hô hấp là : Oxy 0,024 Carbon dioxid 0,57 Carbon monoxid 0,018 Nitơ 0,012 Heli 0,0081.3. Khuếch tán khí qua màng hôhấpSau khi hệ thống cơ học hô hấp đãthực hiện sự thông khí phế nang,bước tiếp theo sẽ là sự vận chuyểnkhí qua màng hô hấp, đây là quátrình khuếch tán và là giai đoạnquan trọng nhất của thông khí tạiphổi.Vùng trao đổi khí ở phổi hay còngọi là vùng hô hấp bao gồm tiểuphế quản hô hấp chia thành các ốngphế nang và đến các túi phế nang.1.3.1. Sự trao đổi khí qua màngphế nang-mao mạchKhí muốn qua màng phế nang- maomạch thì phải qua màng hô hấp nhưđã trình bày và còn phải qua màngtế bào hồng cầu cũng như lớp tếbào chất trong hồng cầu mà oxyphải vượt qua để kết hợp với Hb.Thành phần khí vào đến phế nangnhư sau :PO2 = 100 mmHg; PCO2 = 40mmHg; PN2 = 573 mmHg; PH20 =47 mmHgMáu ở phần đầu mao mạch phổi cócác phân áp :PO2 = 40 mmHg; PCO2 = 46 mmHg;PN2 = 573 mmHg; PH20 = 47 mmHgDo có sự chênh lệch phân áp củacác loại khí hai bên mao mạch phếnang mà sự khuếch tán qua mànghô hấp sẽ xảy ra hoàn toàn thụđộng từ nơi áp suất cao đến nơi ápsuất thấp. Sự khuếch tán khí quamàng hô hấp đạt được sự cân bằngrất nhanh và gần 100%.Ở cuối mao mạch phổi máu thayđổi như sau :PO2 = 99,9 mmHg; PCO2 = 40mmHg; PN2 = 573 mmHg; PH20 =47 mmHg.Tuy nhiên máu đổ vào tĩnh mạchphổi còn có máu đến từ các maomạch nuôi rốn phổi và tổ chứcphổi, máu từ tĩnh mạch vành đổthẳng vào thất trái nên máu độngmạch đến mô PO2 còn 95mmHg.1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đếntốc độ khuếch tán khí (D) quamàng hô hấpCông thức về sự khuếch tán khí quamàng hô hấp với bề dày của mànghô hấp là khoảng cách d giữa hainơi khuếch tán :ΔP : sự chênh áp càng lớn thì tốcđộ khuếch tán càng nhanh.A : diện khuếch tán càng lớn, vậntốc khuếch tán càng nhanh. Khidiện tích màng giảm như trong cắtphổi, khí phế thủng thì cường độtrao đổi giảm gây thiếu oxy máu.S : là độ tan của khí trong dịch, cáckhí hô hấp rất dễ tan trong mỡ nênqua các lớp của màng hô hấp dễdàng, tuy nhiên màng trao đổi còncó các lớp dịch nên chất khí nàohoà tan trong nước càng dễ thì vậntốc khuếch tán càng lớn.D : là bề dày của màng hô hấp cànglớn thì vận tốc khuếch tán cànggiảm.PTL : phân tử lượng của khí cànglớn thì càng chậm khuếch tán, dóđó với một sự chênh áp khoảng 1mmHg thì độ khuếch tán của mộtloại khí qua phổi sẽ tuỳ thuộc vào tỉlệ S/PTL còn gọi là hệ số khuếchtán. Hệ số khuếch tán của CO2 làlớn nhất, gấp 20,7 lần O2 do đó vấnđề khuếch tán thường chỉ đặt ra đốivới O2 mà thôi.1.3.3. Khả năng khuếch tán quamàng hô hấpKhả năng khuếch tán của màng hôhấp là số mililít khí đi qua màngtrong một phút, dưới tác dụngchệnh lệch phân áp 1 mmHg.Khả năng khuếch tán quan trọngnhất là đối với oxy (CO2 khôngthành vấn đề), thường được đo giántiếp qua carbon monoxid, lấy kếtquả rồi nhân với hệ số 1,23 ngườita có trị số khả năng khuếch tánoxy.Khả năng khuếch tán oxy lúc nghỉlà 20 ml/phút/mmHg. Khi thở bìnhthường, chênh áp hai bên màng hôhấp là 11 mmHg thì lực khuếch tán20 ( 11 = 220 ml oxy qua màngmỗi phút, đây là nhu cầu oxy cơ thểlúc nghỉ.Khi vận cơ mạnh, khả năng khuếchtán oxy qua màng tăng nhiều, ở cácvận động viên trẻ có thể đạt tới 65ml/phút/mmHg.1.3.4. Tỉ lệ thông khí- tưới máu(VA / Q)Bình thường, lưu lượng khí vàophổi tức thông khí phổi hay thôngkhí phế nang (VA) khoảng 4lít/phút, còn lượng máu lên phổitức tưới máu phổi ( Q ) là 5 lít/phút.Tỉ lệ VA / Q = 0,8 là tỉ lệ thôngkhí - tưới máu bình thường.Trong điều kiện sinh lý, ở đỉnhphổi áp suất máu rất thấp, thấp hơnáp suất khí trong phế nang, maomạch xẹp, tưới máu Q giảm nhiềuso với thông khí VA do đó vùngnày có khoảng chết sinh lý. Ngượclại ở đáy phổi, thông khí ít hơnbình thường, đó là shunt sinh lý.Trong trường hợp bệnh lý như bệnhphổi-phế quản tắt nghẽn mãn tính,sự giãn phế nang và huỷ hoại váchphế nang dẫn đến hậu quả : (1) cácphế nang không được thông khí dotắt nghẽîn các tiểu phế quản, VA /Q gần bằng 0, đó là các mạch shuntsinh ly (2) tăng khoảng chết sinhlý vì vách phế nang bị huỷ máukhông đến mà các túi phế nangkhông vách vẫn đuợc t ...