Gradient pęcherzykowo-tętniczy - Alveolar–arterial gradient

Gradientu pęcherzykowa tętnicy (A AO
₂ lub A – gradient ) jest miarą różnicy między stężeniem tlenu w pęcherzykach płucnych ( A ) a stężeniem tlenu we krwi tętniczej ( a ). Jest to przydatny parametr do zawężenia diagnostyki różnicowej hipoksemii .

Gradient A – a pomaga ocenić integralność zespołu naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych. Na przykład na dużych wysokościach tlen tętniczy PaO
₂ jest niski, ale tylko dlatego, że tlen pęcherzykowy ( PAO
₂ ) jest również niska. Jednak w stanach niedopasowania perfuzji wentylacji , takich jak zator tętnicy płucnej lub przeciek od prawej do lewej strony , tlen nie jest skutecznie przenoszony z pęcherzyków płucnych do krwi, co skutkuje podwyższonym gradientem Aa.

W idealnym systemie nie istniałby żaden gradient Aa: tlen dyfundowałby i wyrównywałby się przez błonę kapilarną, a ciśnienia w układzie tętniczym i pęcherzykach byłyby równe (co skutkowałoby zerowym gradientem Aa). Jednak nawet jeśli ciśnienie parcjalne tlenu jest w przybliżeniu zrównoważone między naczyniami włosowatymi płuc a gazem pęcherzykowym, równowaga ta nie jest utrzymywana, gdy krew przemieszcza się dalej przez krążenie płucne. Z reguły PAO
₂ jest zawsze wyższa niż P.
_za O
₂ o co najmniej 5–10 mmHg, nawet u zdrowej osoby z normalną wentylacją i perfuzją. Ten gradient istnieje z powodu fizjologicznego przecieku od prawej do lewej i fizjologicznego niedopasowania V / Q spowodowanego zależnymi od grawitacji różnicami w perfuzji do różnych stref płuc . Do naczynia oskrzeli dostarczają składniki odżywcze i tlen do niektórych tkanek płucnych, a niektóre z tych wydawane, odtlenionym żylnych kanalizacji krwi do wysoce utlenionych żył płucnych , przez co bocznik od prawej do lewej. Co więcej, działanie grawitacji zmienia przepływ krwi i powietrza przez różne wysokości płuc. W płucu wyprostowanym zarówno perfuzja, jak i wentylacja są największe u podstawy, ale gradient perfuzji jest bardziej stromy niż w przypadku wentylacji, więc stosunek V / Q jest wyższy na wierzchołku niż u podstawy. Oznacza to, że krew przepływająca przez naczynia włosowate u podstawy płuc nie jest w pełni natleniona.

Równanie

Równanie do obliczania gradientu A – a wygląda następująco:

${\ displaystyle {\ text {A – a Gradient}} = P_ {A} {\ ce {O2}} - P_ {a} {\ ce {O2}}}$

Gdzie:

• PAO
  ₂ = pęcherzykowe PO
  ₂ (obliczone z równania pęcherzykowego gazu )

${\ Displaystyle P_ {A} {\ ce {O2}} = F_ {i} {\ ce {O2}} (P _ {{\ ce {atm}}} - P _ {{\ ce {H2O}}}) - {\ frac {P_ {a} {\ ce {CO2}}} {0.8}}}$

• P.
  _za O
  ₂ = tętnicze PO
  ₂ (mierzone w krwi tętniczej)

W rozszerzonej postaci gradient A – a można obliczyć w następujący sposób:

${\ Displaystyle {\ tekst {A – a Gradient}} = \ lewo (F_ {i} {\ ce {O2}} (P _ {\ tekst {atm}} - P _ {{\ ce {H2O}}}) - {\ frac {P_ {a} {\ ce {CO2}}} {0.8}} \ right) -P_ {a} {\ ce {O2}}}$

Na powietrzu w pomieszczeniu ( F.
_ja O
₂ = 0,21, czyli 21%), na poziomie morza (P _atm = 760 mmHg) przy założeniu 100% wilgotności w pęcherzykach (P _H2O = 47 mmHg), uproszczona wersja równania to:

${\ Displaystyle {\ tekst {A – a Gradient}} = {\ rozpocząć {przypadków} \ lewo (150 {\ tekst {mm}} {\ ce {Hg}} - {\ Frac {5} {4}} ( P_ {a} {\ ce {CO2}}) \ right) -P_ {a} {\ ce {O2}} \ quad {\ text {lub}} \\\ left (20 {\ text {kPa}} - {\ frac {5} {4}} (P_ {a} {\ ce {CO2}}) \ right) -P_ {a} {\ ce {O2}} \ end {sprawy}}}$

Wartości i znaczenie kliniczne

Gradient A – a jest przydatny w określaniu źródła hipoksemii . Pomiar pomaga wyodrębnić lokalizację problemu jako wewnątrzpłucną (w płucach) lub pozapłucną (w innym miejscu ciała).

Normalny gradient A – gradient dla powietrza do oddychania młodej dorosłej osoby niepalącej wynosi 5–10 mmHg. Zwykle gradient A – a zwiększa się wraz z wiekiem. Oczekuje się, że na każdą dekadę życia człowieka gradient A – a wzrośnie o 1 mmHg. Konserwatywne oszacowanie normalnego gradientu A – a wynosi [wiek w latach + 10] / 4 . Zatem 40-latek powinien mieć gradient A – a około 12,5 mmHg. Wartość obliczona dla gradientu Aa pacjenta pozwala ocenić, czy jego niedotlenienie jest spowodowane dysfunkcją jednostki pęcherzykowo-włośniczkowej, dla której się podniesie, czy z innego powodu, w którym gradient Aa będzie równy lub niższy od obliczonego wartość przy użyciu powyższego równania.

Nieprawidłowo podwyższone A – gradient sugeruje defekt w dyfuzji , niedopasowanie V / Q lub przeciek z prawej do lewej strony .

Gradient Aa ma zastosowanie kliniczne u pacjentów z hipoksemią o nieokreślonej etiologii. Gradient Aa można podzielić kategorycznie jako podwyższony lub normalny. Przyczyny hipoksemii należą do obu kategorii. Aby lepiej zrozumieć, które etiologie hipoksemii należą do którejkolwiek z kategorii, możemy posłużyć się prostą analogią. Pomyśl o podróży tlenu przez ciało jak o rzece. Układ oddechowy będzie służył jako pierwsza część rzeki. Następnie wyobraź sobie wodospad z tego miejsca prowadzący do drugiej części rzeki. Wodospad reprezentuje ściany pęcherzyków płucnych i naczyń włosowatych, a druga część rzeki to układ tętniczy. Rzeka wpada do jeziora, co może oznaczać perfuzję narządów końcowych. Gradient Aa pomaga określić, gdzie występuje przeszkoda w przepływie.

Na przykład rozważ hipowentylację. Pacjenci mogą wykazywać hipowentylację z różnych powodów; niektóre obejmują depresję ośrodkowego układu nerwowego, choroby nerwowo-mięśniowe, takie jak miastenia, słaba elastyczność klatki piersiowej, jak obserwuje się w kifoskoliozie lub pacjenci ze złamaniami kręgów i wiele innych. Pacjenci ze słabą wentylacją, oprócz układu oddechowego, nie mają naprężenia tlenu w całym układzie tętniczym. W ten sposób rzeka będzie miała zmniejszony przepływ w obu częściach. Ponieważ zarówno „A”, jak i „a” maleją wspólnie, gradient między nimi pozostanie w normalnych granicach (nawet jeśli obie wartości będą się zmniejszać). Zatem u pacjentów z hipoksemią spowodowaną hipowentylacją gradient Aa mieści się w normalnych granicach.

Rozważmy teraz zapalenie płuc. Pacjenci z zapaleniem płuc mają fizyczną barierę w pęcherzykach płucnych, która ogranicza dyfuzję tlenu do naczyń włosowatych. Jednak ci pacjenci mogą wentylować (w przeciwieństwie do pacjentów z hipowentylacją), co skutkuje dobrze natlenionymi drogami oddechowymi (A) ze słabą dyfuzją tlenu przez jednostkę pęcherzykowo-włośniczkową, a tym samym niższym poziomem tlenu we krwi tętniczej (a) . W tym przypadku przeszkoda wystąpiłaby w naszym przykładzie przy wodospadzie, ograniczając przepływ wody tylko przez drugą część rzeki. Zatem pacjenci z hipoksemią spowodowaną zapaleniem płuc będą mieli niewłaściwie podwyższony gradient Aa (z powodu normalnego „A” i niskiego „a”).

Zastosowanie tej analogii do różnych przyczyn hipoksemii powinno pomóc w ustaleniu, czy należy spodziewać się podwyższonego, czy normalnego gradientu Aa. Zgodnie z ogólną zasadą, każda patologia jednostki pęcherzykowo-włośniczkowej skutkuje wysokim gradientem Aa. Poniższa tabela przedstawia różne stany chorobowe, które powodują hipoksemię.

Ponieważ A – gradient jest aproksymowany jako: (150 - 5/4 ( P CO
2 )) - PaO
₂ na poziomie morza iw powietrzu w pomieszczeniu (0,21x (760-47) = 149,7 mmHg dla pęcherzykowego ciśnienia parcjalnego tlenu, po uwzględnieniu pary wodnej), bezpośrednią matematyczną przyczyną dużej wartości jest niski poziom PaO we krwi
₂ , niski Pa CO
2 , lub oba. WSPÓŁ
2 jest bardzo łatwo wymieniany w płucach i ma niski poziom Pa CO
2 bezpośrednio koreluje z wysoką wentylacją minutową ; w związku z tym niskie tętnicze Pa CO
2 wskazuje, że do dotlenienia krwi używany jest dodatkowy wysiłek oddechowy. Niski PaO
₂ wskazuje, że bieżąca wentylacja minutowa pacjenta (wysoka lub normalna) nie jest wystarczająca, aby umożliwić odpowiednią dyfuzję tlenu do krwi. Dlatego gradient A – a zasadniczo wskazuje na duży wysiłek oddechowy (niski tętniczy Pa CO
2 ) w stosunku do osiągniętego poziomu natlenienia (tętnicze PaO
₂ ). Wysokie A – gradient może wskazywać, że pacjent oddycha ciężko, aby osiągnąć normalne natlenienie, pacjent oddycha normalnie i osiąga niskie natlenienie lub pacjent oddycha ciężko i nadal nie osiąga normalnego natlenienia.

Jeśli brak natlenienia jest proporcjonalny do niskiego wysiłku oddechowego, to gradient A – a nie jest zwiększany; zdrowa osoba z hipowentylacją miałaby niedotlenienie, ale normalny gradient A – a. Ekstremalnie wysoki poziom CO
2 poziomy pochodzące z hipowentylacji mogą maskować istniejący wysoki gradient A – a. Ten matematyczny artefakt sprawia, że ​​gradient A – gradient jest bardziej klinicznie przydatny w przypadku hiperwentylacji.

Zobacz też

• Ciśnienie gazów w płucach

Bibliografia

Zewnętrzne linki

• Kalkulator online gradientu tlenu AA