폐포환기량(alveolar ventilation, VA)은 1회호흡량(tidal volume, VT)에서 사강(dead space, VD)을 뺀 부피에 호흡수(respiratory rate, f)를 곱해 계산합니다. 가스교환에 실제로 참여하는 공기의 양이 폐포환기량이므로, 분당 환기량(minute ventilation)이 같더라도 사강의 영향으로 폐포환기량은 달라질 수 있습니다.
폐포환기량 공식은 다음과 같습니다.
VA = (VT - VD) × f
A의 경우 1회호흡량
500 mL에서 사강
150 mL를 빼면 폐포에 도달하는 1회 호흡당 부피는
350 mL입니다. 호흡수
12회/분을 곱하면
4,200 mL/분, 즉
4.2 L/분이 됩니다.
B는 1회호흡량
300 mL에서 같은 사강
150 mL를 빼면
150 mL만 폐포환기에 쓰입니다. 호흡수
20회/분을 곱하면
3,000 mL/분, 즉
3.0 L/분입니다.
두 사람의 분당 환기량을 비교하면 A는
6.0 L/분(500 × 12), B도
6.0 L/분(300 × 20)으로 같습니다. 하지만 사강을 제외한 실제 가스교환량은 A가
4.2 L/분, B가
3.0 L/분으로 차이가 납니다.
핵심! 분당 환기량이 같아도 사강이 클수록, 또는 1회호흡량이 작을수록 폐포환기량은 감소합니다.
사강은 가스교환에 참여하지 못하는 공간을 의미합니다
[1]. 사강이 증가하면 같은 1회호흡량에서도 폐포까지 도달하는 유효 환기량이 줄어들며, 이는 동맥혈 이산화탄소 분압 상승으로 이어질 수 있습니다
[1][2]. 기계환기를 받는 환자에서 사강 측정은 폐포환기량을 평가하고 환기 효율을 판단하는 데 사용됩니다
[2]. 소동물 연구에서도 1회호흡량 중 사강이 차지하는 비율이 폐포환기량에 직접적인 영향을 준다는 점이 확인되었습니다
[4].
혼동 주의! 분당 환기량(VE = VT × f)과 폐포환기량(VA = (VT - VD) × f)을 혼동하지 않아야 합니다. 문제에서 분당 환기량은 두 사람 모두 같지만, 사강을 뺀 폐포환기량을 묻고 있으므로 1회호흡량에서 사강을 먼저 빼고 호흡수를 곱해야 합니다. B처럼 1회호흡량이 작은 경우 사강이 차지하는 비율이 커져 폐포환기 효율이 낮아집니다.
참고 문헌 (논문 출처)
- [1]
Dead space: the physiology of wasted ventilation.일반논문Robertson HT (2015) · DOI: 10.1183/09031936.00137614
- [2]
Physiological dead space and alveolar ventilation in ventilated infants.일반논문Williams E, Dassios T, Dixon P, Greenough A (2022) · DOI: 10.1038/s41390-021-01388-8
- [4]
Dead space volumes in cats and dogs with small body mass ventilated with a fixed tidal volume.일반논문Girotto CH, Ospina-Argüelles DA, Teixeira-Neto FJ, Assis-Vieira PV, Martins ARC, Kerr C (2024) · DOI: 10.1016/j.vaa.2024.06.009