Prima, oggi, vi ho dato un’equazione molto bella che era, purtroppo, un’equazione ‘irrisolvibile’:
O2 alveolare (PAO2) = Ossigeno inspirato – Ossigeno consumato
Questa equazione ha senso – la quantità di ossigeno che è negli alveoli è determinata da quanto ossigeno assumo meno la quantità di ossigeno consumato dai miei tessuti. Questa equazione, infatti, ha così tanto senso che clinicamente ci sono momenti in cui è necessario risolvere l’equazione per capire cosa sta succedendo nei polmoni. Dopo tutto, le radiografie e le TAC mi dicono molto sulla struttura dei polmoni, ma possiamo solo dedurre ciò che sta succedendo a livello funzionale. Partendo da questa equazione (e usando numeri facilmente disponibili e relativamente facili da ottenere anche da un paziente molto malato), si può cominciare a fare alcune deduzioni sulla funzione polmonare. L’animazione seguente lavora attraverso lo stesso materiale che fa il testo.
Prima, devo fare qualcosa per rendere l’equazione risolvibile – dopo tutto, ho iniziato il paragrafo dicendovi che era irrisolvibile!
O2 alveolare (PAO2) = Ossigeno inspirato – Ossigeno consumato
Iniziamo con i livelli di ossigeno ispirato – la prima cosa che ti dirò è che il termine “corretto” per questa variabile è “pressione parziale di ossigeno ispirato” e lo abbreviamo come PiO2:
PAO2 = PIO2 – Ossigeno consumato
Ora – come facciamo a calcolare il PiO2? Dato che stiamo prendendo l’aria dall’atmostfera, dobbiamo usare il numero atmosferico – quindi iniziamo con la pressione atmosferica (che è 760 mm Hg a livello del mare). Tuttavia, quando inaliamo l’aria, l’acqua viene aggiunta all’aria prima che raggiunga gli alveoli – quindi dobbiamo tenere conto del vapore acqueo che è stato aggiunto dalle vie respiratorie. Lo teniamo in conto sottraendo la pressione del vapore acqueo (la pressione parziale dell’acqua che è stata aggiunta) dalla pressione atmosferica totale. Fortunatamente, è necessario conoscere solo un numero per questo: alla temperatura corporea, la pressione del vapore acqueo è 47 mm Hg, quindi il nostro calcolo (che non è ancora completo) diventa:
P(atm) – PH20
(760 mm Hg – 47 mmHg)
713 mm Hg
Ora – l’ossigeno non costituisce tutta l’aria a parte la pressione del vapore acqueo – è solo il 21% dell’aria che respiriamo, quindi a questo punto abbiamo un altro passo da fare – dobbiamo capire quanto ossigeno c’è:
PiO2= (Patm – 47 mm Hg)x FiO2
(traduzione: FiO2 è la frazione di ossigeno ispirata (che è il 21% o 0,21 se stiamo respirando aria ambiente)
PiO2= (Patm – 47 mm Hg)0,21
= 713 x 0,21
= 149,7 mm Hg
Allora abbiamo identificato quanto ossigeno viene ispirato – la seconda metà dell’equazione ci chiede di identificare quanto ossigeno viene portato via, ma lo fa in modo indiretto. In effetti, è così indiretto che useremo la CO2 facilmente misurabile (non è un errore di battitura !!!!) per stimare il consumo di ossigeno. Se vi ricordate dalla lezione sugli scambi gassosi, vi ho detto che gli scambi di ossigeno e di anidride carbonica erano indipendenti l’uno dall’altro nei polmoni. Ora, c’è un posto dove sono legati insieme – ed è nel tessuto dove l’ossigeno viene consumato e l’anidride carbonica prodotta dal metabolismo. Infatti, sono così legati insieme nel tessuto che c’è una relazione matematica molto bella tra ossigeno e anidride carbonica. Questa relazione matematica si chiama quoziente respiratorio (RQ) ed è definita come la quantità di CO2 prodotta divisa per il consumo di ossigeno:
RQ = V(dot)CO2/V(dot)O2
La cosa bella di questo rapporto matematico è che non è necessario fare alcuna operazione matematica per risolverlo (il miglior tipo di equazione matematica!). Questo perché, come esseri umani, ci sono solo tre opzioni per le risposte, perché ci sono solo un paio di diverse fonti di carburante che stiamo per utilizzare (e quindi solo tre possibili risposte, che si possono memorizzare facilmente). Le nostre due opzioni per il carburante sono il glucosio e gli acidi grassi. Se le nostre cellule usano esclusivamente il glucosio per la produzione di energia, viene creata 1 molecola di anidride carbonica per ogni ossigeno bruciato, quindi il QR è 1. In realtà siamo più efficienti nell’usare gli acidi grassi liberi per la produzione di energia – per ogni 10 ossigeni consumati, facciamo solo 7 anidride carbonica, portando ad un QR di 0,7.
Ora, i più veloci tra voi stanno notando che vi ho dato solo due possibili risposte. La terza risposta possibile è dovuta al fatto che, salvo circostanze molto specifiche (di cui dovrei parlarvi), le nostre cellule stanno usando un mix di gluosio e acidi grassi liberi in quel momento. Quando lo facciamo, l’RQ è stato determinato a 0,8 (8 anidride carbonica prodotta per ogni ossigeno consumato).
Per riassumere gli ultimi due paragrafi:
Se bruciassimo principalmente glucosio, l’RQ sarebbe 1,0
mentre se bruciassimo grassi, l’RQ sarebbe 0,7
Siccome di solito bruciamo un mix di combustibili, l’RQ misurato è solitamente vicino allo 0.8
Per quelli di voi che si stanno chiedendo come vi indicherei quale RQ usare, posso riassumerlo facilmente:
Se non dico nulla, assumete che l’RQ sia 0.8 (il paziente sta usando un mix di carburanti)
Se voglio che usi un RQ di 1,0, specificherei che il paziente sta ricevendo una soluzione di glucosio per via endovenosa
Se voglio che usi un RQ di 0,7, il paziente è ipoglicemico o diabetico e fa affidamento sul metabolismo degli acidi grassi.
Torniamo alla nostra equazione: Possiamo infatti misurare il consumo di O2 (il V(dot)O2), ma in un paziente gravemente malato, non è auspicabile farlo. Invece, useremo il quoziente respiratorio, un po’ di matematica semplice e un dettaglio importante sull’anidride carbonica per aiutarci a capire questo. Il dettaglio principale sull’anidride carbonica che è importante per noi proprio qui è il fatto che tutta la CO2 disciolta nel nostro sangue è il risultato del metabolismo cellulare – non ne respiriamo (o abbastanza per noi da preoccuparci in questa impostazione). Pertanto, possiamo misurare la PaCO2 (la concentrazione arteriosa di anidride carbonica) e inserirla nell’equazione del RQ come stima della produzione di anidride carbonica. Poi riorganizziamo l’equazione per scoprire quale deve essere il nostro consumo di ossigeno per produrre tanta anidride carbonica:
RQ = /
Step 1: Sostituiamo la PaCO2 con V(dot)CO2:
RQ = PaCO2/
Step 2: Riorganizziamo l’equazione per ottenere V(dot)O2 dove vogliamo:
V(dot)O2 (ossigeno consumato) = PaCO2/RQ
Step 3: Sostituiamo questo nell’equazione dei gas alveolari:
PAO2 = PIO2 – Ossigeno consumato
PAO2 = PIO2 –
Utilizzando i seguenti valori:
PaCO2 = 40 mm Hg (il valore normale)
RQ = 0,8 (in base al presupposto che stiamo usando un mix di combustibili metabolici)
Questo diventa:
PAO2 = PIO2 –
= PIO2 –
Abbiamo precedentemente scoperto che la PIO2 era 149,7 mm Hg, quindi l’equazione ora diventa:
PAO2 = 149,7-
PAO2 = 99,7 mm Hg
Il gradiente di O2 alveolare-arterioso (A-a O2 gradient)
Ora, se siete ragionevoli, vi state chiedendo perché vi ho trascinato in questo lungo calcolo… dopo tutto, anche se è bello sapere qual è la pressione parziale alveolare dell’ossigeno, probabilmente non sembra molto utile ora.
Come abbiamo detto nella lezione sugli scambi gassosi, lo scopo dell’alveolo è quello di riunire il sangue e l’aria in modo tale che l’ossigeno alveolare e quello arterioso siano in equilibrio tra loro. In altre parole, in un mondo ideale, la PAO2 dovrebbe essere uguale alla PaO2. Se c’è una grande differenza tra la PAO2 e la PaO2, c’è un problema di scambio di gas.
Ora un po’ di semplice matematica:
A-a gradiente O2 = PAO2 – PaO2
Passo 1: Ricavare la PAO2 dall’equazione dei gas alveolari:
A-a gradiente O2 = 99.7 mm Hg – PaO2
Step 2: Ottenere la PaO2 dai gas del sangue arterioso:
A-a gradiente O2 = 99,7 mm Hg- 96 mmHg
= 3,7 mm Hg
Ci sono diversi modi per arrivare a un valore normale per il gradiente A-a O2. Per un fisiologo, ci piace un valore normale A-a di 0 mm Hg, ma dobbiamo fare cose che sono VERAMENTE invasive per ottenere quel valore, quindi clinicamente NON è il valore normale. Un range normale comune è 8 + (20% dell’età del paziente). Altri clinici usano considerare <12 mm Hg normale. In ogni caso, il numero che abbiamo appena calcolato indica che lo scambio di gas avviene normalmente.
Se il numero fosse stato alto, avrebbe indicato che il processo di scambio gassoso è stato compromesso da qualche processo patologico. Questa serie di calcoli è molto utile per distinguere tra l’ipossia dovuta a un processo alveolare e l’ipossia prodotta dall’ipoventilazione (sforzi respiratori inadeguati) – in quest’ultimo caso, il gradiente è nella norma. Poiché il valore fisiologico normale è 0, non esiste un’entità clinica associata a un valore A-a O2 BASSO.
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