 Die
alveolären O2- bzw. CO2-Fraktionen sind vom Verhältnis der O2-Aufnahme
bzw. CO2-Abgabe zur alveolären Ventilation abhängig. Bei der Berechnung
der Atemgasfraktionen müssen die entsprechenden Messwerte für
gleiche Volumenmessbedingungen angegeben werden. Das bedeutet, dass Werte, die unter
Körperbedingungen (BTPS) gemessen wurden, mit Hilfe der allgemeinen
Gasgleichung auf Standardbedingungen (STPD) umzurechnen sind. Bei Ruheatmung
betragt die alveolare O2- Fraktion 14 Vol.% und die alveoläre CO2-Fraktion
5,6 Vol.%. Die Atemgasfraktionen können fortlaufend registriert werden,
wobei für die Messung der paramagnetischen Eigenschaften und
von CO2 ihre Infrarotabsorption genutzt werden.
Für die Beschreibung des pulmonalen Gasaustausches ist es zweckmäßig,
anstelle der Fraktionen die Partialdrücke der Atemgase nach dem Dalton-Gesetz
(Gesammtdruck der Luft minus Druck von Wasser = 863xGasfraktion) einzuführen.
Die alveolären Partialdrücke, die mit Hilfe der sog. Alveolarformel
berechnet werden können, betragen unter Ruhebedingungen im Mittel 100
mm Hg 113,3 kPa) für O2 und 40 mm Hg (5,3 kPa) für CO2.
Aus der
Alveolarformel folgt, dass die alveolären Atemgaspartialdrücke
vom Verhältnis der alveolären Ventilation zur Lungenperfusion
abhängig sind. Wird die Ventilation über die Stoffwechselbedürfnisse
hinaus gesteigert, so kommt es zum Anstieg des O2- und zum Abfall des CO2-
Partialdrucks in den Alveolen (Hyperventilation); eine Minderurg der Ventilation
hat den gegenteiligen Effekt (Hypoventilation). Für die Kennzeichnung
der Atmung unter pathologischen Bedingungen sind die Begriffe Apnoe, Dyspnoe,
Orthopnoe und Asphyxie von Bedeutung.
Der pulmonale Gasaustausch laßt sich mit Hilfe des 1.Fickschen Diffusionsgesetzes
beschreiben:
Danach ist der Diffusionsstrom der jeweiligen Partialdruckdifferenz und
der Fläche proportional sowie der Schichtdicke umgekehrt proportional.
Der Proportionalitätsfaktor, der Krogh-Diffusionskoeffizient, hat für
CO2 einen etwa 23mal größeren Wert als für O2. Der längste
Diffusionsweg ist im Inneren der Erythrozyten zu überwinden, wo jedoch
der Diffusionsprozess durch "facilitated diffusion" beschleunigt
wird. Während der Kontaktzeit von etwa 0,35 kommt es zum vollständigen
Angleich der Partialdrücke im Blut an die Werte der Alveolarluft. Dabei
werden in Ruhe etwa 300 ml O2 aufgenommen. Ein Maß für die Diffusionverhältnisse
in der gesamten Lunge ist die Diffusionskapazität, die für
einen Erwachsenen in Ruhe normalerweise 30 ml min-1 mm Hg-1 beträgt. Die Abnahme des
Verhältnisses der O2-Diffusionskapazität zur Lungenperfusion kennzeichnet
eine Diffusionsstörung.
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