Өкпедегі газ алмасудың физикалық негіздері

Өкпедегі газ алмасудың физикалық негіздері

Өкпедегі газ алмасу ағзада өмір сүруге қажетті оттегі мен көмірқышқыл газын өзара алмасуын қамтамасыз ететін маңызды процесс болып табылады. Бұл процесс газдардың өкпе альвеолаларынан қанға өтуі мен керісінше көмірқышқыл газының қандағы жоғары концентрациясынан альвеолаларға өтуін қамтамасыз етеді.

[pic 1] [pic 2]

Газдардың бұл алмасуы диффузия арқылы жүзеге асады, яғни олар жоғары концентрация аймағынан төмен концентрация аймағына жылжиды. Өкпедегі газ алмасудың тиімділігі көптеген физиологиялық және физикалық факторларға байланысты болады, олар әртүрлі жағдайларда өзгеріп отырады.

Газ алмасудың диффузия заңдарына сәйкес жүргізілуі.

Диффузия – молекулалардың немесе атомдардың өздігінен жоғары концентрация аймағынан төмен концентрация аймағына жылжу процесі.

(2- сүрет). [pic 3] 

Бұл процес табиғи физикалық заңдарға сәйкес жүзеге асады, және өкпеде оттегінің альвеолалардан қанға, ал көмірқышқыл газының қандағы жоғары концентрациядан альвеолаға өтуі дәл осы диффузия арқылы орындалады. Диффузияның тиімділігі бірнеше негізгі факторларға байланысты болады:

Концентрация градиенті: Концентрация айырмашылығы үлкен болған сайын, диффузия жылдамдығы жоғарылайды. Оттегі альвеолаларда жоғары концентрацияда, ал көмірқышқыл газы қанда жоғары концентрацияда болғандықтан, бұл газдардың алмасуы тиімді өтеді.

Қашықтық (Диффузия қашықтығы): Газдардың қанға өтуі үшін альвеола мен капилляр қабырғалары арасындағы қашықтық минималды болуы тиіс. Бұл қашықтықтың қысқаруы диффузия жылдамдығын арттырады.

Газдардың диффузиялық коэффициенті: Әр газдың диффузиялық коэффициенті оның ұлпалар немесе сұйықтық арқылы өту қабілетін анықтайды. Мысалы, көмірқышқыл газының диффузиялық коэффициенті оттегіге қарағанда жоғары, сондықтан ол өкпеден қанға тезірек өтеді.

Фиктің бірінші заңына сәйкес диффузия жылдамдығына әсер ететін факторлар.

Фиктің бірінші заңының негізінде, диффузия жылдамдығы төмендегі формуламен сипатталады:

[pic 4]

мұндағы:

J – диффузиялық ағынның тығыздығы, яғни заттың бірлік ауданы арқылы уақыт бірлігіне өтетін мөлшері, диффузия ағымы(жылдамдығы);

D – диффузия коэффициенті, бұл заттың ортадағы таралу жылдамдығын сипаттайтын шама (м²/с);

Δn – концентрация градиенті,

Dx – қашықтық.

Фиктің заңына сәйкес, диффузия жылдамдығына әсер ететін негізгі факторлар:

1. Концентрация градиенті (ΔC): Газдар арасындағы концентрация айырмашылығы. Оттегі альвеолаларда жоғары концентрацияда болғандықтан, ол қанға тез өтеді. Керісінше, көмірқышқыл газы қанда көп болғандықтан, ол альвеолаға өтеді.

2. Диффузия бетінің ауданы (A): Өкпе альвеолаларының жалпы бетінің ауданы газ алмасудың тиімділігіне тікелей әсер етеді. Егер альвеолалардың беті азайса немесе олардың саны кем болса, газ алмасу тиімділігі төмендейді. Өкпедегі альвеолалардың бетінің ауданы шамамен 70 м²-ге жетеді, бұл газдардың тез және тиімді алмасуына мүмкіндік береді.

3. Диффузия қашықтығы (dх): Альвеола мен капилляр қабырғалары арасындағы қашықтық минималды болуы тиіс. Бұл қашықтықтың қысқаруы газдардың қанға өтуін жеделдетеді.

4. Газдардың диффузиялық коэффициенті (D): Газдың диффузиялық коэффициенті оның өтімділік қабілетін көрсетеді. Әр газдың диффузиялық коэффициенті әртүрлі болады. Мысалы, көмірқышқыл газының диффузиялық коэффициенті оттегіден жоғары, сондықтан ол өкпеден қанға тезірек өтеді.

3. Өкпедегі газ алмасудың физиологиялық өзгерістері.

Қалыпты жағдайда: Оттегінің концентрациясы өкпе альвеолаларында жоғары, ал көмірқышқыл газы қанда жоғары болады. Бұл газдардың алмасуы тиімді жүреді, өйткені концентрация градиенті үлкен. Оттегі қанға өтіп, көмірқышқыл газы өкпеге өтеді. Өкпедегі газдардың мөлшері мен қанның көмірқышқыл газымен қанығуы ағзаның қажеттіліктеріне сәйкес реттеледі.