Ecuación de los gases alveolares

La principal función de los pulmones es el intercambio de gases, introduciendo oxígeno en el cuerpo y eliminando el dióxido de carbono.

Normalmente, durante la inspiración, el diafragma y los músculos del pecho se contraen para abrir el pecho y succionar el aire como una aspiradora, y luego, durante la espiración, los músculos se relajan, permitiendo que los pulmones vuelvan a su tamaño normal y expulsen el aire.

Cuando inspiramos, el aire lleno de oxígeno del entorno entra por las fosas nasales, pasa por las vías respiratorias y llega a los alvéolos, los diminutos sacos llenos de aire de los pulmones donde el oxígeno pasa finalmente a la sangre.

La cantidad de oxígeno en el alvéolo es igual a lo que entra por las vías respiratorias menos lo que pasa a la sangre, y esa relación es la ecuación de los gases alveolares.

La presión total del aire en los alvéolos es igual a la presión atmosférica exterior, Patm.

Pero, a diferencia del aire atmosférico, el aire del interior de los alvéolos se satura de vapor de agua tras recorrer las vías respiratorias húmedas.

La presión parcial del vapor de agua es Pvapor.

La presión total en los alvéolos, que es igual a la presión atmosférica, es igual a la presión del vapor de agua más la presión de la mezcla de gases.

Despejando, la presión alveolar total ejercida por todos los gases excepto el vapor de agua es igual a (Patm- Pvapor).

Tomemos ahora esta mezcla de partículas de gas, siendo el rojo el oxígeno y el azul el CO2, la presión parcial de uno de los gases es proporcional a la concentración fraccionaria del gas en esa mezcla, que es una forma elegante de decir la fracción de esa molécula de gas respecto a todas las moléculas de gas, así que en este caso el CO2 tendría una concentración fraccional de 0,3, ya que representa el 30% de las moléculas de gas, y el O2 sería de 0,7, ya que representa el 70% restante.

La razón por la que son proporcionales a la presión parcial es que, si hay más moléculas, hay más probabilidades de que reboten y golpeen el recipiente.

En nuestro ejemplo, vemos que hay muchas más bolas de O2 que rebotan en el contenedor que bolas de CO2, simplemente porque hay más de ellas, y cada vez que una de ellas rebota, ejerce presión.

Basándonos en estos conceptos, se esperaría que el O2 ejerciera más presión que el CO2, proporcional a sus concentraciones fraccionarias.

¿Cuánto? Digamos que la presión total en la caja era de 20 mmHg, entonces la presión parcial de oxígeno sería de 0,7 x 20 = 14 mmHg, y la de dióxido de carbono sería de 0,3 x 20 = 6 mmHg Solo estamos multiplicando la presión total por la concentración fraccionaria.

Por tanto, esta ecuación representa la concentración fraccionaria de oxígeno en el aire FO2 por la presión total de la mezcla de gases Pgases, y ya que estamos viendo el aire inspirado, digamos que la presión parcial del aire inspirado PiO2 y la concentración fraccionaria de oxígeno en el aire inspirado, FiO2, y recordando nuestra ecuación anterior que toma en cuenta el vapor de agua, la presión parcial PiO2 será: PiO2 = FiO2 X (Patm- Pvapor).

Volviendo a nuestros alvéolos, tenemos una ecuación para la presión parcial del aire que entra en los alvéolos, pero qué pasa con el otro lado, la presión parcial del oxígeno en las arteriolas, con la "a" minúscula de arteriolar, donde tiene el oxígeno disuelto en la sangre.

Para calcular la cantidad de oxígeno que consume el cuerpo, utilizamos el cociente respiratorio, abreviado como R, que es la proporción entre las moléculas de dióxido de carbono producidas por el cuerpo y las moléculas de oxígeno consumidas por el mismo.

El valor de R depende de nuestra dieta, y para una persona que consume una mezcla saludable de carbohidratos, proteínas y grasas, R tiene un valor de alrededor de 0,8.