Fick’sches Diffusionsgesetz
Der eigentliche Gasaustausch zwischen Blut und alveolärem Gasgemisch findet passiv durch Diffusion statt. Hierbei müssen die Gasmoleküle die Alveolarmembran überwinden.
Der Diffusionsstrom der Gasmoleküle ist abhängig vom Partialdruckunterschied des jeweiligen Gases zwischen Alveolarraum und Blut, von der Diffusionsstrecke und von der Austauschfläche. Dieser Zusammenhang lässt sich physikalisch durch das Fick’sche Diffusionsgesetz beschreiben:
Hierbei ist:
= Diffusionsstrom
= Austauschfläche
= Diffusionsstrecke
= Partialdruckdifferenz
= Krogh'scher Diffusionskoeffizient
Der Diffusionsstrom steigt proportional mit der Austauschfläche und der Partialdruckdifferenz und fällt umgekehrt proportional zur Diffusionsstrecke.
Der Faktor ist der und eine Konstante, die die Durchlässigkeit der Alveolarmembran für O und CO widerspiegelt. ist für CO ca. 20-mal größer als für O. Deshalb reichen für den CO-Austausch auch die kleineren Partialdruckunterschiede zwischen Alveolarluft (40 mmHg; 5,3 kPa) und Blut (46 mmHg; 6,13 kPa) aus. Bei mäßigen Diffusionsstörungen ist daher zunächst nur der arterielle O-Partialdruck erniedrigt, während der arterielle CO-Partialdruck noch normal ist.