Alveolo-arterielle Sauerstoffdruckdifferenz

Die Alveolo-arterielle Sauerstoffdruckdifferenz (AaDO₂) ist die Differenz zwischen den Sauerstoffpartialdrücken (pO₂) im Atemgasgemisch der Alveolen und dem arteriellen Blut.

Physiologie

Der pulmonale Gasaustausch in den Alveolen hängt von den alveolären Partialdrücken von Sauerstoff und Kohlendioxid ab. Nur wenn ein Partialdruckgradient zwischen den Alveolen und dem Blut besteht, kann ein Atemgasbestandteil (z. B. O₂, CO₂ etc.) diffundieren. Gase üben nicht nur in einem Gasgemisch (Partial-)Drücke aus, sondern auch gelöst in Flüssigkeiten (Henry-Gesetz). Die Konzentration der gelösten Gase hängt durch ihre spezifische Löslichkeit mit ihrem Partialdruck zusammen.

Bei einem vollständigen Gasaustausch wäre der arterielle Sauerstoff-Partialdruck (p_aO₂) genauso hoch wie der alveoläre. Tatsächlich ist aber durch unvollständigen Gasaustausch der arterielle p_aO₂ niedriger als der alveoläre p_AO₂; somit besteht eine alveolo-arterielle O₂-Partialdruckdifferenz. Bei Raumluft (ca. 21 Vol.-% O₂) ist die durchschnittliche Sauerstoffdruckdifferenz (AaDO₂) ungefähr 10–15 mmHg (1,33–1,99 kPa); die obere Grenze wird mit 25 mmHg (3,33 kPa) angegeben. Wird über einen gewissen Zeitraum 100 % Sauerstoff eingeatmet, steigt die Differenz an und liegt bei etwa 50–60 mmHg (6,66–7,99 kPa).

Ein kleiner Teil des Herzminutenvolumens nimmt nicht am Gasaustausch der Lunge teil. Das sind etwa 2 % des Blutes, die über die Bronchialarterien (Äste der A. thoracica) das Lungengewebe ernähren und dann direkt über die Lungenvenen (Venae bronchiales bzw. Vena pulmonalis) zum linken Herz zurückkehren, ebenso das Blut aus kleinen Koronargefäßen (Venae cordis minimae oder auch Venae Thebessii), die direkt in den linken Vorhof oder Ventrikel münden. Durch diese sogenannten anatomischen Shunts (Kurzschlüsse) wird der arterielle p_aO₂ um 5–8 mmHg (0,66–1,07 kPa) gesenkt.

Beim sogenannten physiologischen Shunt strömt Blut aus den Lungenabschnitten, die gut durchblutet (Perfusion) aber schlecht ventiliert (Ventilation) sind und damit einen geringeren Sauerstoffgehalt haben, in die Lungenvenen (Vena pulmonalis) zum linken Herzen. Die Lungenabschnitte haben also einen niedrigen Ventilations-/Perfusionsquotienten (siehe hierzu auch Euler-Liljestrand-Mechanismus).

Berechnung

Die Alveolo-arterielle Sauerstoffdruckdifferenz (AaDO₂) kann aus den Messwerten einer Blutgasanalyse berechnet werden. Sie ist definiert als:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle AaDO_2=P_AO_2-P_aO_2\quad}

Dabei ist P_AO₂ der alveoläre Sauerstoffpartialdruck, P_aO₂ ist der arterielle Sauerstoffpartialdruck aus der Blutgasanalyse. Der alveoläre Sauerstoffpartialdruck (P_AO₂) kann näherungsweise aus der alveolären Gasgleichung berechnet werden:

Fehler beim Parsen (MathML mit SVG- oder PNG-Rückgriff (empfohlen für moderne Browser und Barrierefreiheitswerkzeuge): Ungültige Antwort („Math extension cannot connect to Restbase.“) von Server „https://wikimedia.org/api/rest_v1/“:): {\displaystyle P_AO_2=F_iO_2(P_{atm}-P_{H_2O})-\frac{P_aCO_2}{RQ}}

Hier ist F_iO₂ der Sauerstoffanteil der Atemluft, P_atm ist der Luftdruck, P_H2O ist der Wasserdampfpartialdruck, P_aCO₂ ist der Kohlendioxidpartialdruck aus der Blutgasanalyse, und RQ ist der Respiratorische Quotient.

Wenn man übliche Werte unter Normalbedingungen (P_atm = 760 mmHg, P_H2O = 47 mmHg bei 100 % Luftfeuchte in den Alveolen, RQ = 0,8) einsetzt, bekommt man:

Fehler beim Parsen (Konvertierungsfehler. Der Server („https://wikimedia.org/api/rest_“) hat berichtet: „Cannot get mml. Server problem.“): {\displaystyle AaDO_{2}=(F_{i}O_{2}\times 713{\text{mmHg}}-P_{a}CO_{2}/0.8)-P_{a}O_{2}}

Literatur

• R. F. Schmidt, G. Thews (Hrsg.): Physiologie des Menschen. Springer Verlag.