שחלוף הגזים ונשיאת החמצן

1

שחלוף ה גזי ם בר יאותGas Diffusion in the Lung

היחידה ה רספירטורית The Respiratory Unit

אשר האוירהיחידה הרספירטורית כוללת את דרכי •.מתוכם יוצאות בועיות ומתאפשר בהן שחלוף גזים

, )כ" בד19דור ( הנשימתית הברונכיולהכוללת את •: המעברים בין הבועיות ואת הבועיות עצמן

• respiratory bronchioles, alveolar ducts, and alveolar sacs


2


-נולדים עם כ. ( מיליון בועיות300-לאדם מבוגר יש כ•). לערך8 מיליון ואלה משתכפלים עד גיל 20

. מיקרון0.2: הקוטר הממוצע של בועית•ר " מ70-120: שטח הפנים הכולל של הבועיות•

).כשטחו של מגרש טניס(דפנות הבועית דקות ביותר ודרכן מסתעפת רשת •

. צפופה של נימי דם



3

הממברנה הר ספירטורית The Respiratory Membrane

בבועית לב ין הדם הזורם האוירשחלוף הגזים בין •בריאה מתרחש דרך הקרומים של כל החלקים

ובצורה קולקטיבית נתייחס , הסופיים בעץ הסמפונות.אליהם כממברנה הרספירטורית


:שכבות הממברנה הרספירטורית•.סורפקטנטשכבת הנוזל המצפה את פנים הבועית הכוללת 1..הכוללת תאי אפיתל דקים, הבועישכבת האפיתל 2..שכבת קרום הבסיס של האפיתל3. שכבה דקה מ אד בין האפיתל – האינטרסטיציאליהמרווח 4.

. לבין קרום הניםהבועי. שכבת קרום הבסיס של הנים5.. של הניםהאנדותלשכבת קרום 6.


העוב י הכולל של –למרות מספר השכבות הרב • מיקרון 0.63הממברנה הרספירטורית בממוצע הוא

. מיקרון1.5 - מיקרון ל0.2כשהטווח נע בין דק ועוביהמכיוון ששטח הממברנה הנשימתית גדול •

.מאד מתאפשר מעבר מהיר של הגזים דרכה

4


עם קוטר ממוצע , הנים הראתי גם הוא צר במיוחד•כקוטרן של כדוריות הדם , מיקרון8 -של פחות מ

כך לא נותר נפח פנוי . האדומות שצריכות לעבור בהןשעלול לעקב גם כן את ) פלזמה(בנים לנוזל הדם

. מעבר הגזים

דיפוזיה של גזים דרך הממברנה הרספירטורית

הגורמים המשפיעים על מהירות מעבר הגזים דרך •:הממברנה הרספירטורית

.עובי הממברנה1.

.שטח פני הממברנה2.

.קבוע הדיפוזיה של הגז 3.

. הפרש הלחצים4.



: עובי הממברנה1.קצב הדיפוזיה של גז דרך ממברנה הוא ביחס הפוך

. לעובי הכמו (כגון נוזלים , כל גורם שיגדיל את העובי

האינטרסטיציום של פיברוזיסאו ) בבצקת ריאות. יעכב את מעבר הגזים–) מחלות ריאה(

5



: שטח פני הממברנה2.. קצב מעבר הגז הוא ביחס ישר לשטח פני הממברנה

כגון , מצבים הגורמים להפחתת שטח פני הממברנהאו מחלה כגון נפחת , כריתת ריאה או חלקה

. יגרמו לירידת קצב הדיפוזיה, )אמפיזמה(



: קבוע הדיפוזיה של הגז 3.לכל גז יש . diffusion coefficient: באנגלית

קבוע דיפוזיה שתלוי במסיסותו בתווך שדרכו צריך על ] MW[ובמשקל המולקולרי של הגז ] S[לעבור

S / √MW: פי הנוסחה



)המשך (:קבוע הדיפוזיה של הגז 3.S = SOLUBILITY.

MW = MOLECULAR WEIGHT. קצב הדיפוזיה של הגזים דרך הממברנה הנשימתית

בתנאים . תווך מימיקרובה מאד לקצב הדיפוזיה דרך מקצב 20פי גבוה CO2קצב הדיפוזיה של , אלו

.הדיפוזיה של חמצן

6



:הפרש הלחצים4.מדובר בהפרש הלחצים החלקיים של כל גז משני צידי

כלומר בהפרש בין הלחץ החלקי של הגז בבועית , הממברנהמכיוון שהלחץ . לעומת הלחץ החלקי של אותו גז בדם

תהיה -החלקי של החמצן בבועית גדול מלחצו החלקי בדם , תנועה נטו של מולקולות החמצן מהבועית לתוך הדם

.CO2ולהיפך לגבי

הממברנה הר ספירטורית

7

כושר הדיפוזיה של הממברנה הרספירטורית

כושר הדיפוזיה מתאר במונחים כמותיים את יכולתה •של הממברנה הרספירטורית לבצע שחלוף גזים בין

. הדם לבין הבועיתכושר הדיפוזיה לגז נתון מוגדר כנפח הגז העובר •

בלחץ כ"ממ 1דיפוזיה בדקה אחת עבור הפרש של . החלקי של אותו גז


כושר הדיפוזיה בתנאי מנוחה באדם בריא : לגבי חמצן•כ הפרש בלחץ " ממ1ל חמצן עבור כל " מ21-הוא ככ בין הלחץ " ממ11כאשר ההפרש הוא . החלקי

לבין הלחץ החלקי הבועיהחלקי בדם המגיע לנים ל וזו גם תצרוכת החמצן " מ230 ביאבבועית המכפלה . בדקה על ידי הגוף


: בזמן מאמץ גופני•כושר הדיפוזיה של החמצן בזמן מאמץ או במצבים אחרים •

עולה הראתייםהמגדילים את זרימת הדם דרך כלי הדם הדבר מתאפשר הודות . מערכו במנוחה3עד פי , בצורה ניכרת היתה נוספים שדרכם במצב המנוחה לא ראתייםלגיוס נימים

וגם על ידי התרחבות נוספת של הנימים שכבר היו , זרימה הדם במאמץ גם חימצוןכך עולה יכולת . פתוחים במנוחה

בכושר העליההודות לעליה באוורור הראתי וגם בעזרת . הדיפוזיה של החמצן

8


: CO2דיפוזיה של • למעשה לא ניתן למדידה CO2כושר הדיפוזיה של •

מכיוון שעובר דיפוזיה כל כך מהירה שהבדלי הלחצים החלקיים בין הדם לבועית משתווים כמעט וההפרש

. איננו ניתן למדידה באופן מעשי 20 שהוא פי CO2 -ס ידיעת מקדם הדיפוזיה של ה"ע•

גדול מזה של החמצן ניתן לחשב שכושר הדיפוזיה . כ"ל לדקה לכל ממ" מ450 עד 400-שלו כ


: CO2דיפוזיה של •המשמעות היא שבמחלות ריאה שונות המלוות בנזק

מתקדם לממברנה הרספירטורית עם ירידת כושר עדיין קיימת , הדיפוזיה לחמצן עד כדי סכנת מוות

אך במידה שהחולה יקבל . CO2דיפוזיה מספקת של , תוספת של חמצן בריכוז גבוה אשר תאפשר את קיומו

CO2 -עדיין יתכן מצב שיעלה הלחץ הח לקי של ההרי טיפול בחמצן לא ישפר (בדם לערכים מסוכנים

). CO2את הדיפוזיה של

9

בדםCO2 -והנשיאת החמצן

בדםCO2 -וה נשיאת ה חמצ ן

הוא ברובו , לאחר שהחמצן עבר דיפוזיה לתוך הדם•הגדול נקשר להמוגלובין שבתוך כדורית הדם האדומה

ועימו נישא בזרם הדם עד לנימי הרקמות שם הוא . משוחרר לשימוש על ידי התאים

קושר חמצן ביעילות )(HEMOGLOBIN המוגלובין• יותר חמצן 100 עד פי 30רבה ומאפשר נשיאת פי

. בדם מאשר מתאפשר במצב מומס בפלזמה בלבד

בדםCO2 -וה נשיאת ה חמצ ן בתאי הרקמות מגיב החמצן עם מרכיבי מזונות שונים •

. CO2והתוצאה היא יצירה של כמויות גדולות של אולם אחרי שיצא מתאי , נישא בדםCO2 -גם ה•

הרקמות לזרם הדם בצורת גז מומס הוא עובר מיידית :תגובות כימיות אשר הופכות את רובו לצורות אחרות

HCO3 - נישא כ70%•-.

).המוגלובין-קרבאמינו (Hb•CO2 - נישא כ23%• . CO2 - נישא כ7%•

10

נשיאת ה חמצ ן בדם השמאלית של הלב דרך ורידי העליההדם שחזר אל •

דרך נימי הבועית ) 98%(הריאה עבר ברובו הגדול ממנו למעשה הגיע ממחזור הדם 2%כאשר , והתחמצן

הסיסטמי ישירות לרקמות העמוקות של הריאה ומבלי מסלול זה . לעבור דרך נימי הבועית חזר לורידי הריאה

והוא מהווה זרימת , הברונכיאלינקרא מחזור הדם שעוקף את נימי הריאה וגורם לכך שמתקיים " שאנט"

- בל ב השמאלי לPaO2 - ורידי שמוריד את העירבוב). 100במקום (כ " ממ95

11

נשיאת ה חמצ ן בדם מהחמצן המובל מהריאות אל 97%, בתנאים רגילים•

הרקמות נישא בתרכובת כימית עם המוגלובין בתוך שלושת האחוזים הנותרים נישאים . תאי הדם האדומים

ניתן לומר . במצב מומס בפאזה המימית של הפלזמה כמעט כל החמצן המובל לרקמות שבתנאים רגילים

. נישא על ידי המוגלובין

נשיאת ה חמצ ן בדם מולקולת החמצן מתחברת בקשר לא חזק עם מרכיב •

. של מולקולת ההמוגלוב יןHEME -הכפי שקיימים , בתנאים של לחץ חלקי גבוה של חמצן•

.החמצן נקשר להמוגלובין, בנימים בבועית, כגון בנימים ברקמות הפריפריות, נמוךPO2כאשר ה•

.משוחררת מולקולת החמצן מההמוגלובין. לרקמותמהריאתזהו הבסיס לנשיאת החמצן •

12

נשיאת ה חמצ ן בדם האאורטהדרך , הדם העורקי היוצא מהחדר השמאלי•

למחזור הדם הגדול ועד לרקמות בפריפריה מכיל .כ" ממ95-חמצן עם לחץ חלקי של כ

כ " ממ40-ברקמות קיים לחץ חלקי של חמצן של כ•דבר שיוצר מפל לחצים גדול בהגיע הדם , בל בד

המחומצן לרקמות וכתוצאה עוזב מרבית החמצן את .הדם ועובר דיפוזיה מהירה לרקמות

בהגיע הדם אל הורידים הסיסטמיים כבר ירד הלחץ •. כ" ממ40-החלקי של החמצן בו ל

נשיאת ה חמצ ן בדם יש לציין כי בתוך תאי הרקמות יכול להיות לחץ חלקי •

האינטרסטיציוםשל חמצן נמוך יותר מאשר באזור ).כ" ממ40 - הוא כאמור כPaO2-שם ה(סביב הנימים

כ " ממ40- ל5 התוך תאי הנורמלי נע בין PaO2 -ה•. כ" ממ23והממוצע סביב

PaO2נמצא שלצורך תהליכים ביול וגיים ב תא מספיק •תאי ממוצע של - תוךPaO2כ בלבד ולכן " ממ3של . כ עונה בהחלט על הדרישה" ממ23

13

נשיאת ה חמצ ן בדם : של ה חמצן מההמוגלוביןהדיסוסיאציהעקומת • ניתן לראות כיצד עולה אחוז PO2ככל שעולה ה•

רווי החמצן באחוזים "זהו . ההמוגלובין שקשור לחמצן". של ההמוגלובין

נשיאת ה חמצ ן בדם : של החמצן מההמוגלוביןהדיסוסיאציהעקומת • ניתן לראות כיצד עולה אחוז PO2ככל שעולה ה•


פ העקומה "כ וע" ממ95כ " בדPO2-ה, בדם העורקי•.97%-רווי ההמוגלובין כ

14

נשיאת ה חמצ ן בדם : של ה חמצן מההמוגלוביןהדיסוסיאציהעקומת • ניתן לראות כיצד עולה אחוז PO2ככל שעולה ה•


-כ ורווי ההמוגלובין כ" ממ40- כPO2בדם ורידי ה•75% .

15

נשיאת ה חמצ ן בדם גרם של המוגלובין בכל 15-בדם של אדם בריא יש כ•

. ל דם" מ100ל של " מ1.34 -כל גרם של המוגלובין יכול לשאת כ•

.חמצןל " מ20-ל דם קשור כ" מ100להמוגלובי ן של , לפיכך•

. חמצןאז כמות , 97%אם רווי החמצן של ההמוגלובין הוא •

. ל" מ19.4ל דם יהיה " מ100-החמצן ב

נשיאת ה חמצ ן בדם כאשר הדם עובר דרך הנימים ברקמות יורד רווי •

כלומר כמות החמצן ) כ" ממ40 (75%-ההמוגלובין ל Xל "מ19.4= ל דם " מ100הקשור להמוגלובי ן של

ל של דם " מ100כל כלומר , ל"מ14.4 = 75%. ל חמצן לרקמות" מ5שיחרר

בדםCO2נשיאת

ולעלית הריכוז CO2ניצול החמצן בתא גורם ליצירת •. תחמוצת הפחמן-התוך תאי של דו

בדיפוזיה החוצה מהתא אל CO2 -עובר ה, לפיכך•שם , הנימים ודרך הורידים אל מחזור הדם הראתי

. לבועיותהראתיים מהנימים CO2 -עובר הבכל נקודה בשרשרת שחלוף הגזים מתקיים דיפוזיה •

. רק בכיוונים הפוכים , CO2של חמצן ושל

16

בדםCO2נשיאת

20 גדולה פי CO2 -מכיוון שמהירות הדיפוזיה של ה•דרושים הפרשי לחצים , ממהירות הדיפוזיה של חמצן

לעומת CO2קטנים בהרבה כדי לאפשר דיפוזיה של :חמצן

.כ" ממ46תאי הוא - התוךPCO2 -ה•, כ" ממ45 מחוץ לתא וליד הנימים הוא PCO2 -ה•

.כ בלבד" ממ1כלומר קיים מפל לחצים של כ " ממ40 בדם העורקי המגיע לרקמה הוא PCO2 -ה•

45בעוד שבדם היוצא מהנימים אל הורידים הוא . כ"ממ

Documents

שחלוף הגזים ונשיאת החמצן