Solunum fizyolojisi biliminde kısmi basınç kavramı, özellikle solunum sürecinde insan vücudunda gazların nasıl değiştirildiğini anlamak için temeldir. Bir gazın kısmi basıncı, gazın aynı sıcaklıktaki karışımın hacmini tek başına işgal etmesi durumunda uygulayacağı basınçtır. Bu kavram, reaksiyona girmeyen gazlardan oluşan bir karışımda uygulanan toplam basıncın, tek tek gazların kısmi basınçlarının toplamına eşit olduğunu belirten Dalton’un Kısmi Basınçlar Yasasına göre gazların davranışını kavramak için çok önemlidir.

Atmosfer Havasının Bileşimi:

Soluduğumuz hava, her biri kendi kısmi basıncını uygulayan gazların bir karışımıdır. Standart koşullar altında deniz seviyesindeki atmosferik havanın bileşimi yaklaşık olarak %78 nitrojen, %21 oksijen, %0,03 karbondioksit ve %0,93 soy gazlardan, özellikle de argondan oluşur. Bu gazların kısmi basınçları karışımdaki yüzdeleriyle orantılıdır.

• Azot (N2): Havanın yaklaşık %78’ini oluşturur ve yaklaşık 592,8 mmHg kısmi basınca (pN2) sahiptir.
• Oksijen (O2): Yaklaşık 159,6 mmHg kısmi basınçla (pO2) havanın yaklaşık %21’ini oluşturur.
• Karbon Dioksit (CO2): Havanın yalnızca %0,03’ünü oluşturmasına rağmen, 0,228 mmHg’lik kısmi basınç (pCO2) ile vücudun metabolik süreçlerinde önemli bir role sahiptir.
• Soy Gazlar (Argon, vb.): Bu inert gazlar havanın kabaca %0,93’ünü oluşturur ve argonun kısmi basıncı (pAr) 7,068 mmHg’dir.

İnsan fizyolojisinde bu kısmi basınçlar akciğerlerdeki gaz alışverişinde kritik öneme sahiptir. Oksijen, alveollerdeki hava ile pulmoner kılcal damarlardaki kan arasındaki kısmi basınç farkına bağlı olarak kana girer. Benzer şekilde, karbondioksit, kısmi basınç gradyanını takiben kandan nefesle verilmek üzere alveollere salınır.

Kısmi basınç kavramı aynı zamanda oksijen ve karbondioksitin kanda taşınma ve hücresel solunumun gerçekleştiği doku seviyesinde salınma şeklini de kapsar. Kan hücrelerindeki hemoglobin oksijen ve karbondioksite bağlanır ve bu gazların salınımı çevre dokulardaki kısmi basınçlarla düzenlenir.

Tarihçe

Kısmi basınç kavramı ilk kez 1803 yılında İskoç kimyager John Dalton tarafından ortaya atıldı. Dalton, bir karışımdaki gazın basıncının, her bir gazın tek başına mevcut olması durumunda uygulayacağı basınçların toplamına eşit olduğunu gözlemledi. Bu prensip Dalton’un kısmi basınçlar kanunu olarak bilinir.

Dalton’un kısmi basınçlar yasası, solunum fizyolojisi çalışmalarına hızla uygulandı. 1873’te Alman fizyolog Julius von Bohr, kandaki kısmi karbondioksit basıncını (pCO2) ölçmek için Dalton yasasını kullandı. Bohr, pCO2’nin solunum fonksiyonunun önemli bir belirleyicisi olduğunu buldu.

20. yüzyılın başlarında Astrup yönteminin ve arteriyel kan gazı (ABG) testinin geliştirilmesi, kandaki kısmi oksijen (pO2) ve pCO2 basınçlarının daha kolay ve doğru bir şekilde ölçülmesini mümkün kıldı. Bu ölçümler solunum yolu hastalıklarının tanı ve tedavisinde temel araçlar haline geldi.

Günümüzde yoğun bakım ünitesinde (YBÜ) ve diğer kritik bakım ortamlarında kısmi basınçlar rutin olarak ölçülmektedir. Ayrıca astım ve kronik obstrüktif akciğer hastalığı (KOAH) gibi kronik solunum yolu hastalıkları olan hastalarda solunum fonksiyonunu değerlendirmek için de kullanılırlar.

19. yüzyılda Alman fizyolog Carl Ludwig, pCO2’deki değişikliklerin solunum üzerindeki etkilerini inceleyen ilk kişiydi. Ludwig, pCO2’deki artışın solunum hızı ve derinliğinde artışa yol açtığını gözlemledi.
20. yüzyılın başlarında Amerikalı fizyolog Yandell Henderson alveoler-arteriyel gradyan (A-a) gradyanı kavramını geliştirdi. A-a gradyanı alveollerdeki (akciğerlerdeki hava keseleri) pO2 ile arteriyel kandaki pO2 arasındaki farkın bir ölçüsüdür. Henderson, A-a gradyanındaki artışın akciğerlerdeki gaz alışverişinde bir soruna işaret ettiğini gözlemledi.

1960’larda Amerikalı fizyolog Albert Fishman çoklu inert gaz eliminasyon tekniği (MIGET) kavramını geliştirdi. MIGET, akciğerlerin hacmini ve akciğerlerdeki ventilasyon ve perfüzyon dağılımını ölçmek için kullanılan bir yöntemdir. Fishman, akciğer hastalıklarının gaz değişimi üzerindeki etkilerini incelemek için MIGET’i kullandı.

• Kısmi basınçlara bazen “gerilmeler” denir çünkü bunlar bir karışımdaki bir gaz molekülünün uyguladığı basıncın bir ölçüsüdür.
• Kısmi basınçlara bazen “kaçışlar” da denir çünkü bunlar, bir gaz molekülünün karışımdan kaçma eğiliminin bir ölçüsüdür.
• Bir çalışma, yüksek rakımlarda yaşayan insanlarda pO2’nin deniz seviyesinde yaşayan insanlara göre daha düşük olduğunu buldu. Bunun nedeni yüksek rakımlardaki havanın daha ince olması ve daha az oksijen içermesidir.
• Başka bir çalışma, fiziksel olarak aktif olan kişilerde pCO2’nin fiziksel olarak aktif olmayan kişilere göre daha yüksek olduğunu buldu. Bunun nedeni, fiziksel aktivitenin solunum hızı ve derinliğinde artışa yol açması ve bunun da CO2 üretimine yardımcı olmasıdır.