Thành phần các khí phế nang: sự khác nhau giữa phế nang và khí quyển

2021-01-04 08:29 PM

Ngay sau như không khí trong khí quyển đi vào đường hô hấp, nó được tiếp xúc với các dịch bao phủ bề mặt hô hấp. Ngay cả trước khi không khí đi vào các phế nang, nó trở nên gần hoàn toàn ẩm.

Biên tập viên: Trần Tiến Phong

Đánh giá: Trần Trà My, Trần Phương Phương

Sau khi các phế nang (alveoli) được thông khí phổi, bước tiếp theo của quá trình hô hấp là sự trao đổi (khuếch tán) khí O2 từ phế nang vào trong máu phổi và sự khuếch tán khí CO2 theo hướng ngước lại là đi từ máu tới các phế nang. Quá trình khuếch tán chỉ đơn giản là sự khuếch tán qua lại 1 cách ngẫu nhiên giữa các phân tử khí khi qua màng hô hấp và dịch liền kề. Tuy nhiên trong sinh lý hô hấp ta không những quan tâm tới cơ chế cơ bản của sự khuếch tán mà còn là tốc độ nó xảy ra, đòi hỏi cần sự hiểu biết rất nhiều về vật lý của sự khuếch tán trao đổi khí.

Không khí phế nang không có cùng nồng độ của khí như không khí trong khí quyển.

Chúng có sự khác biệt rõ rệt:

Đầu tiên, không khí phế nang là chỉ thay thế một phần bởi không khí trong khí quyển với mỗi hơi thở.

Thứ hai, O2 liên tục được hấp thu vào máu phổi từ không khí phế nang.

Thứ ba, CO2 liên tục khuếch tán từ máu phổi vào phế nang.

Thứ tư, không khí trong khí quyển khô xâm nhập vào đường hô hấp đoạn được làm ẩm ngay cả trước khi nó đạt đến các phế nang.

Sự làm ẩm của không khí trong đường hô hấp

Khí quyển gần như là N2 và O2, nó thường chứa một lượng nhỏ hơi nước và hầu như không có CO2. Tuy nhiên, ngay sau như không khí trong khí quyển đi vào đường hô hấp, nó được tiếp xúc với các dịch bao phủ bề mặt hô hấp. Ngay cả trước khi không khí đi vào các phế nang, nó trở nên gần hoàn toàn ẩm.

Áp suất riêng phần của hơi nước bình thường ở nhiệt độ cơ thể của 37°C là 47 mm Hg, do đó là áp suất riêng phần của hơi nước trong các phế nang không khí. Bởi vì áp suất trong các phế nang không thể tăng hơn áp suất khí quyển (760mm Hg). Hơi nước này chỉ đơn giản là làm loãng tất cả các khí khác trong không khí hít vào.

Áp suất một phần của khí hô hấp

Bảng. Áp suất một phần của khí hô hấp (tính bằng mmHg) khi chúng đi vào và rời khỏi phổi (ở mực nước biển)

Khí phế nang đang từ từ đổi mới nhờ khí trong khí quyển

FRC (dung tích cặn chức năng) của nam giới có giá trị trung bình là 2.3 lít. Tuy nhiên chỉ có 350ml khí mới được đưa vào các phế nang khi hít vào bình thường nên cũng có 350ml khí phế nang được đi ra ngoài khi ta thở ra.

Nên thể tích khí phế nang được thay thế với khí của khí quyển ở mỗi hơi thở chỉ bằng 1/7 so với FRC.

Hình cho thấy sự chậm đổi mới của khí phế nang, và sau 16 lần thở (breaths) thì khí dư thừa vẫn chưa được loại bỏ hoàn toàn từ các phế nang.

Khí thở ra từ phế nang với các nhịp thở liên tiếp

Hình. Khí thở ra từ phế nang với các nhịp thở liên tiếp

Tốc độ loại bỏ khí thừa từ phế nang

Hình. Tốc độ loại bỏ khí thừa từ phế nang

Hình cho thấy tốc độ khí phế nang được loại bỏ, cho thấy 1 nửa lượng khí được loại bỏ trong 17s đầu tiên với thông khí phổi ở người bình thường, khi tốc độ thông khí phổi ở người mà bằng ½ so với người bình thường thì phải mất 34s để loại bỏ được ½ lượng khí phế nang, khi tốc độ thông khí phổi ở người mà bằng 2 lần so với người bình thường thì mất 8s.

Tầm quan trọng của việc thay thế chậm khí phế nang

Sự thay đổi chậm khí phế nang có tầm quan trọng để ngăn ngừa sự thay đổi đột ngột của nồng độ các khí trong máu và cũng giúp cho sự hô hấp ổn định hơn, ngăn ngừa sự tăng hay giảm quá mức của khí oxi ở các mô, nồng độ CO2 ở mô, pH ở mô khi hô hấp bị gián đoạn.

Nồng độ O2 và áp xuất riêng phần ở các phế nang

O2 liên tục được hấp thu từ các phế nang vào máu phổi thông qua quá trình hít vào. Vì thế nồng độ khí O2 cũng như áp xuất riêng phần của nó được phụ thuộc bởi:

(1) tốc độ hấp thu O2  vào máu.

(2) tỷ lệ thâm nhập của khí O2 mới vào phổi bởi quá trình thông khí.

Ảnh hưởng của thông khí phế nang lên áp suất riêng phần của oxy

Hình. Ảnh hưởng của thông khí phế nang lên áp suất riêng phần của oxy (PO2) trong phế nang ở hai tốc độ hấp thụ oxy từ phế nang - 250 ml / phút và 1000 ml / phút. Điểm A là điểm hoạt động bình thường.

Hình cho thấy tác dụng của thông khí ở phổi và tỷ lệ hấp thụ O2 vào máu phế nang và áp xuất riêng phần của O2 tại phế nang (PO2). Với 1 đường cong đại diện cho sự hấp thu O2 với tốc độ 250ml O2/phút (đường nét liền) và 1000ml O2/phút (đường nét đứt). Khi thông khí bình thường với tỷ lệ 4.2l/phút và với tỷ lệ O2 hấp thu với tốc độ 250ml/phút thì điểm A là điểm hoạt động bình thường với PO2 tại điểm A là 104mmHg nhưng khi tốc độ hấp thu O2 là 1000ml O2/phút thì cần tăng tỷ lệ thông khí ở phổi lên 4 lần mới duy trì được PO2 về bình thường. Khi 1 người hít thở trong khí quyển bình thường ở áp xuất mực nước biển thì PO2 không bao giờ quá được 149 mmHg.

Nồng độ CO2 và áp xuất riêng phần tại các phế nang

CO2 liên tục được hình thành trong cơ thể và sau đó vào máu tĩnh mạch và được đưa tới các phế nang, và sau đó nó tiếp tục được đẩy ra ngoài phế nang thông qua hô hấp.

 Ảnh hưởng của thông khí phế nang lên áp suất riêng phần phế nang của carbon dioxide

Hình. Ảnh hưởng của thông khí phế nang lên áp suất riêng phần phế nang của carbon dioxide (PCO2) ở hai tốc độ bài tiết carbon dioxide từ máu - 800 ml / phút và 200 ml / phút. Điểm A là điểm hoạt động bình thường.

Hình cho thấy mối quan hệ tác động áp xuất riêng phần tại phế nang (alveolar partial pressure) của CO2 (PCO2) và thông khí ở phổi (Alveolar ventilation) của CO2 với 2 tốc độ bài tiết CO2 là 200ml CO2/phút và 800ml CO2/phút. Từ hình vẽ trên ta thấy tại điểm A điểm mà hoạt động hô hấp bình thường thì với tốc độ bài tiết CO2 là 200ml CO2/phút thì tỷ lệ thông khí phổi là 4.2l và PCO2 = 40mmHg.

Thứ nhất: PCO2 tại các phế nang sẽ tăng trực tiếp cân xứng với tốc độ CO2 bài tiết.

Thứ hai:Lượng CO2 ở phế nang sẽ tỷ lệ nghịch với tỷ lệ thông khí ở phổi tức là khi thông khí phổi tăng CO2 sẽ ra ngoài nhiều và lúc này CO2 phế nang sẽ có ít.

Khí thở ra là 1 hỗn hợp gồm không gian chết và khí phế nang

Không gian chết là khối lượng của không khí được hít vào mà không tham gia vào việc trao đổi khí.

Các thành phần trong khí thở ra được xác định bởi:

(1) thể tích khí của không gian chết.

(2) thể tích khí được trao đổi ở các phế nang.

 Áp suất riêng phần oxy và carbon dioxide

Hình. Áp suất riêng phần oxy và carbon dioxide (PO2 và PCO2) trong các phần khác nhau của không khí hết hạn thông thường.

Hình cho thấy quá trình thay đổi áp xuất riêng phần của CO2 và O2 trong quá trình thở ra bình thường. Đầu tiên, trong không khí này là không gian chết, đây là 1 khí ẩm điển hình. Sau đó dần dần không khí phế nang trộn với khí trong không gian chết, và lúc này khí thở ra là các khí phế nang.

Vì vậy khí thở ra bình thường bao gồm khí phế nang và khí của không gian chết, và lúc này nồng độ khí và áp xuất riêng phần mỗi khí.

Bài viết cùng chuyên mục

Cấu tạo chung của hệ thần kinh: thần kinh trung ương và sự nhận cảm đáp ứng

Một đặc tính của hầu hết các sợi thần kinh là các tín hiệu dẫn truyền thường chỉ đi theo một hướng: từ sợi trục của sợi thần kinh phía trước tới sợi gai của sợi phía sau.

Tác dụng của Insulin lên chuyển hóa chất béo

Insulin có nhiều tác dụng dẫn đến dự trữ chất béo tại mô mỡ. Đầu tiên, insulin tăng sử dụng glucose ở hầu hết các mô, điều này tự động làm giảm sử dụng chất béo, do đó, chức năng này như là dự trữ chất béo.

Ảnh hưởng của gia tốc tuyến tính lên cơ thể

Vấn đề cũng xẩy ra trong quá trình giảm tốc, khi tàu không gian trở vào khí quyển. Một người di chuyển ở Mach 1 (tốc độ âm thanh và của máy bay nhanh) có thể giảm tốc an toàn trong khoảng cách tầm 0.12 dặm.

Tác dụng lên thận và tuần hoàn của Aldosterol

Aldosterol làm tăng tái hấp thu natri và đồng thời tăng bài tiết kali trong các tế bào chính của ống thận nhỏ nhưng cũng bài tiết ion hydro để trao đổi với kali vào trong tế bào vỏ ống góp.

Chức năng thưởng và phạt của hệ limbic

Hiện tượng kích động được kìm hãm bởi các xung động ức chế từ nhân bụng của vùng dưới đồi. Hơn nữa, hải mã và vùng vỏ limbic trước, đặc biệt là hồi đài và hồi dưới thể chai giúp kìm hãm hiện tượng kích động.

Giải phẫu sinh lý của hệ phó giao cảm: hệ thần kinh tự chủ

Những tín hiệu ly tâm của hệ thần kinh tự chủ được truyền tới nhiều cơ quan khác nhau của cơ thể thông qua hai con đường chủ yếu là hệ giao cảm và hệ phó giao cảm.

Loạn nhịp nút xoang: nhịp xoang không bình thường

Loạn nhịp nút xoang có thể do 1 trong nhiều trạng thái của hệ tuần hoàn biến đổi làm tăng tín hiệu của thần kinh giao cảm và hệ thần kinh phó giao cảm đến nút xoang.

Cơ chế của chất truyền tin thứ hai trong chức năng nội tiết trung gian nội bào

Một trong những cơ chế hormone tác động trong môi trường nội bào là kích thích sự hình thành chất truyền tin thứ hai cAMP phía trong màng tế bào.

Vùng chi phối vận động chuyên biệt trên vỏ não

Một số ít các vùng vận động được biệt hóa cao ở vỏ não chi phối những chức năng vận động đặc trưng. Những vùng này được định vị bằng kích thích điện hoặc bởi sự mất chức năng vận động nhất định.

Giải phẫu và sinh lý của cơ tim

Những cơ chế đặc biệt trong tim gây ra một chuỗi liên tục duy trì co bóp tim hay được gọi là nhịp tim, truyền điện thế hoạt động khắp cơ tim để tạo ra nhịp đập của tim.

Adenosine Triphosphate: chất mang năng lượng trong chuyển hoá

Carbohydrat, chất béo, and protein đều được tế bảo sử dụng để sản xuất ra một lượng lớn adenosine triphosphate, là nguồn năng lượng chính cho mọi hoạt động của tế bào. Vì vậy, ATP được gọi là “chất mang năng lượng” trong chuyển hoá tế bào.

Hệ thần kinh trung ương: mức tủy sống mức dưới vỏ và mức vỏ não

Hệ thống thần kinh của con người được thừa hưởng những khả năng đặc biệt sau mỗi giai đoạn tiến hóa. Từ sự thừa hưởng này, 3 mức chính của hệ thần kinh trung ương có đặc điểm chức năng cụ thể là: (1) mức tủy sống; (2) mức dưới vỏ; và (3) mức vỏ não.

Sự khuếch tán chống lại quá trình vận chuyển tích cực

Mặc dù có nhiều sự khác biệt của những cơ chế cơ bản, khuếch tán có nghĩa là sự di chuyển ngẫu nhiên của phân tử chất, cũng có thể vượt qua khoảng giữa các phân tử hoặc kết hợp với protein mang.

Giám lưu lượng máu não: đáp ứng của trung tâm vận mạch thần kinh trung ương

Mức độ co mạch giao cảm gây ra bởi thiếu máu não thường rất lớn ở mạch ngoại vi làm cho tất cả hoặc gần như tất cả các mạch bị nghẽn.

Hoạt động tình dục của phụ nữ

Tính chất của sự kích thích tại chỗ diễn ra nhiều hoặc ít hơn so với nam giới bởi vì xoa bóp và những loại kích thích khác như âm hộ, âm đạo hay một số vùng ở đáy chậu có thể tạo ra khoái cảm tình dục. Vị trí đầu âm vật là nơi rất nhạy cảm với sự kích thích.

Hệ thần kinh trung ương: so sánh với máy tính

Trong các máy tính đơn giản, các tín hiệu đầu ra được điều khiển trực tiếp bởi các tín hiệu đầu vào, hoạt động theo cách tương tự như phản xạ đơn giản của tủy sống.

Sinh lý điều trị đái tháo đường

Insulin có một số dạng. Insulin "Thường xuyên" có thời gian tác dụng kéo dài 3-8 giờ, trong khi các hình thức khác của insulin được hấp thụ chậm từ chỗ tiêm và do đó có tác dụng kéo dài đến 10 đến 48 giờ.

Điều hòa lưu lượng máu bằng những thay đổi trong mạch máu mô

Sự tái tạo vật chất của mạch xảy ra để đáp ứng với nhu cầu của mô. Sự tái cấu trúc này xảy ra nhanh trong vòng vài ngày ở những động vật non. Nó cũng xảy ra nhanh ở những mô mới lớn như mô sẹo, mô ung thư.

Sự ảnh hưởng lẫn nhau của trục dưới đồi tuyến yên buồng trứng

Nếu nồng độ đỉnh LH không đạt đủ độ lớn, sự rụng trứng sẽ không xảy ra, và được gọi là chu kì không rụng trứng. Các giai đoạn của chu kì sinh dục vẫn tiếp tục, tuy nhiên trứng không rụng làm cho hoàng thể không phát triển.

Sinh lý điều hòa lưu lượng máu não

Lưu lượng máu não của một người trưởng thành trung bình là 50 đến 65 ml/100 gam nhu mô não mỗi phút. Với toàn bộ não là từ 750 đến 900 ml/ phút. Theo đó, não bộ chỉ chiếm 2% trọng lượng cơ thể nhưng nhận 15% cung lượng tim lúc nghỉ.

Chức năng của não và giao tiếp - ngôn ngữ vào và ngôn ngữ ra

Dưới sự hỗ trợ của bản đồ giải phẫu đường đi thần kinh, chức năng của vỏ não trong giao tiếp. Từ đây chúng ta sé thấy nguyên tắc của phân tích cảm giác và điều khiển vận động được thực hiện như thế nào.

Cân bằng dinh dưỡng trong cơ thể

Ngay lập tức sau một bữa ăn gồm cả carbohydrates, protein và chất béo, phần lớn thức ăn được chuyển hóa là carbohydrates, vì thế thương số hô hấp tại thời điểm đó tiệm cận một.

Bạch huyết: các kênh bạch huyết của cơ thể

Hầu như tất cả các mô của cơ thể có kênh bạch huyết đặc biệt dẫn dịch dư thừa trực tiếp từ khoảng kẽ. Các trường hợp ngoại lệ bao gồm các phần của bề mặt da, hệ thống thần kinh trung ương, các màng của cơ bắp và xương.

Tuần hoàn phổi: giải phẫu sinh lý tuần hoàn mạch máu và bạch huyết

Động mạch phổi có thành dày bằng 1/3 của động mạch chủ. Các nhánh động mạch phổi ngắn và tất cả các động mạch phổi, thậm chí nhỏ hơn động mạch nhánh và tiểu động mạch, có đường kính lớn hơn động mạch toàn thân tương ứng.

Sự lắng đọng và hấp thu canxi và phosphate ở xương cân bằng với dịch ngoại bào

Mặc dù cơ chế làm lắng đọng các muối canxi ở osteoid chưa được hiểu đầy đủ, sự kiểm soát của quá trình này dường như phụ thuộc phần lớn vào pyrophosphate, chất làm ức chế tạo thành tinh thể hydroxyapatite và lắng canxi của xương.