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

Phân ly oxy - hemoglobin: các yếu tố thay đổi và tầm quan trọng tới sự vận chuyển ô xy

pH giảm hơn giá trị bình thường từ 7,4 xuống tới 7,2; đồ thị phân ly Oxy- hemoglobin chuyển sang phải trung bình khoảng 15 %. Ngược lại, sự gia tăng pH từ bình thường 7,4 lên tới7,6 đường cong cũng chuyển sang trái một lượng tương tự.

Đo điện thế màng tế bào

Để tạo ra một điện thế âm bên trong màng, chính các ion dương chỉ đủ phát triển lớp điện thế lưỡng cực ở màng phải được vận chuyển ra phía ngoài.

Những emzym tiêu hóa của tuyến tụy

Khi ban đầu được tổng hợp trong các tế bào tụy, những enzyme phân giải protein tồn tại ở trạng thái không hoạt động gồm trypsinogen, chymotrypsinogen và procarboxypolypeptidase.

Đường cong hoạt động của tâm thất

Khi tâm thất được làm đầy đáp ứng với sự tăng cao áp suất tâm nhĩ, mỗi thể tích tâm thất và sức co cơ tim tăng lên, làm cho tim tăng bơm máu vào động mạch.

Hệ thống Purkinje: vai trò gây ra co bóp đồng bộ của cơ tâm thất

Khi xung động đi đến tận cùng của các sợi Purkinje, nó được truyền qua khối cơ của tâm thất bởi chính các sợi cơ của tâm thất. Vận tốc dẫn truyền bây giờ chỉ 0,3 - 0,5m/s, bằng 1/6 trong các sợi Purkinje.

Kênh cổng điện thế natri và kali

Khi các kênh kali mở, chúng vẫn mở cho toàn bộ thời gian điện thế màng hoạt động và không đóng lại cho đến khi điện thế màng được giảm trở lại một giá trị âm.

Chức năng dự trữ máu của các tĩnh mạch

Các tĩnh mạch ngoại vi cũng có thể đẩy máu đi bằng cách cũng được gọi là “bơm tĩnh mạch” và chúng thậm chí cũng giúp điều hoà lượng máu ra từ tim.

Say độ cao: phù phổi và phù não

Thi thoảng, một người ở độ cao quá lâu sẽ bị say núi mạn, thường sẽ xảy ra các hiện tượng: (1) Khối lượng hồng cầu và hematocrit tăng cao đặc biệt. (2) áp lực động mạch phổi tăng cao thậm chí cao hơn mức tăng bình thường do quen khí hậu.

Block nhĩ thất hoàn toàn (block độ III): chặn đường truyền tín hiệu điện tim

Trong block độ III, không có mối liên quan giữa sóng P với phức bộ QRS vì thất đã “thoát” khỏi sự điển khiển của nhĩ và đang đập theo nhịp của chính nó.

Glycogen được dự trữ tại gan và cơ trong cơ thể

Tất cả các tế bào đều có khả năng dự trữ glycogen, một số tế bào có khả năng dự trữ số lượng lớn hơn, tế bào gan dự trữ 5 đến 8% khối lượng dưới dạng glycogen, và tế bào cơ, có thể dự trữ 1 đến 3% glycogen.

Sóng hô hấp trong áp suất động mạch

Tăng huyết áp trong giai đoạn sớm của thì thở ra và giảm trong phần còn lại của chu kỳ hô hấp. Khi thở sâu, huyết áp có thể tăng 20mmHg với mỗi chu kỳ hô hấp.

Cấu trúc hóa học và sự tổng hợp insulin

Khi insulin được bài tiết vào máu, nó hầu như lưu thông ở dạng tự do. Bởi vì nó có thời gian bán hủy trung bình chỉ khoảng 6 phút nên phần lớn chúng bị loại bỏ khỏi tuần hoàn.

Ảnh hưởng của tập luyện thể thao trên cơ và hiệu suất cơ

Ở tuổi già, nhiều người trở nên ít vận động do đó cơ của họ teo rất nhiều. Trong những trường hợp này, tuy nhiên, tập luyện cho cơ có thể tăng sức mạnh cơ bắp hơn 100 %.

Hệ thống thần kinh của ruột: chi phối thần kinh đường tiêu hóa

Mặc dù hệ thần kinh ruột có chức năng độc lập với hệ thần kinh ở bên ngoài, nhưng khi bị kích thích bởi hệ giao cảm và phó giao cảm có thể làm tăng hoặc giảm chức năng của ruột, điều này chúng ta sẽ thảo luận sau.

Hormone tăng trưởng (GH) điều khiển sự phát triển các mô cơ thể

Hormone tăng trưởng GH điều khiển làm tăng kích thước tế bào và tăng nguyên phân, cùng sự tăng sinh mạnh số lượng tế bào của các loại tế bào khác nhau như tạo cốt bào và các tế bào cơ còn non.

Hệ thống chuyển hóa cơ trong tập luyện thể thao

Một đặc điểm đặc biệt của sự chuyển đổi năng lượng từ phosphocreatine thành ATP là nó xảy ra trong vòng một phần nhỏ của một giây. Do đó, tất cả năng lượng gần như ngay lập tức có sẵn cho sự co cơ, cũng như là năng lượng được lưu trữ trong ATP.

Rung thất: điện tâm đồ điển hình

Vì không có bơm máu trong khi rung thất nên tình trạng này sẽ dẫn đến tử vong nếu không có những liệu pháp mạnh như shock điện ngay lập tức.

Các bất thường của áp lực đẩy máu động mạch

Ở người hẹp van động mạch chủ, đường kính của van động mạch chủ khi mở bị hạn chế rõ ràng và áp lực mạch chủ đập cũng giảm rõ bởi vì dòng máu đi ra bị giảm khi qua van bị hẹp đó.

Giải phẫu và sinh lý cơ quan sinh dục nam

Hai túi tinh nằm ở 2 bên tuyến tiền liệt, dẫn tinh trùng vào tuyến tiền liệt và tận cùng ở bóng tinh. Niệu quản là nơi cuối cùng dẫn tinh trùng từ tinh hoàn ra bên ngoài.

Cơ chế kích thích cơ bản các tuyến tiêu hóa

Điều hòa sự bài tiết của các tuyến bằng các hormone. Tại dạ dày và ruột, một vài hormone tiêu hóa khác nhau giúp điều hòa thể tích và đặc tính của các dịch bài tiết.

Đặc điểm sinh lý cấu tạo bộ máy tiêu hóa

Thiết đồ cắt ngang, ống tiêu hóa cấu tạo gồm 8 lớp từ trong ra ngoài: niêm mạc, cơ niêm, lớp dưới niêm mạc, đám rối Meissner, cơ vòng

Các hệ thống điều hòa huyết áp

Hệ thống đàu tiên đáp ứng lại những thay đổi cấp tính ở huyết áp động mạch là hệ thống thần kinh. Cơ chế thận để kiểm soát lâu dài của huyết áp. Tuy nhiên, có những mảnh khác nhau của vấn để.

Điều hòa vận động: vai trò của suốt cơ

Mỗi suốt cơ dài từ 3-10 mm. Chúng được tạo thành từ khoảng 3-12 các sợi cơ vẫn rất mảnh gọi là sợi nội suốt, nhọn ở 2 đầu và được gắn vào lưới polysaccarid ở quanh các sợi lớn hơn gọi là sợi ngoại suốt.

Báo động hoặc phản ứng stress của hệ thần kinh giao cảm

Hệ giao cảm cũng đặc biệt được kích hoạt mạnh mẽ trong nhiều trạng thái cảm xúc. Ví dụ, trong trạng thái giận dữ, vùng dưới đồi sẽ bị kích thích, các tín hiệu sẽ được truyền xuống qua hệ thống lưới của thân não.

Kiểm soát hoạt động của trung tâm hô hấp và các tín hiệu ức chế hít vào

Tính tới thời điểm này, đã biết về các cơ chế cơ bản tạo ra hiện tượng hít vào và thở ra, nhưng cũng rất cần tìm hiểu xem làm thế nào cường độ tín hiệu điều hòa có thể làm tăng hoặc giảm thông khí theo như cầu của cơ thể.