المساحة الميتة (علم وظائف الأعضاء)

الحيز الميت هو حجم الهواء المستنشق الذي لا يشارك في عملية تبادل الغازات، إما لأنه يبقى في المسالك الهوائية أو يصل إلى الحويصلات الهوائية غير المروية أو ذات التروية الضعيفة . وهذا يعني أن ليس كل الهواء في كل نفس متاح لتبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون . تتنفس الثدييات من خلال رئتيها، مما يهدر ذلك الجزء من الهواء المستنشق الذي يبقى في المسالك الهوائية حيث لا يحدث تبادل للغازات.

المساحة الميتة الكلية (المعروفة أيضًا باسم المساحة الميتة الفسيولوجية ) هي مجموع المساحة الميتة التشريحية والمساحة الميتة السنخية.

تتحقق فوائد من تصميم التهوية الذي يبدو ظاهرياً غير فعال والذي يتضمن مساحات ميتة. ^{[ 1 ]}

1. يتم الاحتفاظ بثاني أكسيد الكربون، مما يجعل الدم والنسيج الخلالي المخفف بالبيكربونات ممكناً.
2. يتم تسخين الهواء المستنشق إلى درجة حرارة الجسم، مما يزيد من ألفة الهيموجلوبين للأكسجين ، وبالتالي تحسين _امتصاص الأكسجين . ^{[ 2 ]}
3. تُحاصر الجسيمات الدقيقة على المخاط الذي يبطن المسالك الهوائية الموصلة، مما يسمح بإزالتها عن طريق النقل المخاطي الهدبي .
4. يتم ترطيب الهواء المستنشق، مما يحسن من جودة مخاط مجرى الهواء. ^{[ 2 ]}

_{في البشر، لا يطرأ أي تغيير على مستويات الأكسجين وثاني أكسيد} الكربون في حوالي ثلث كل نفس أثناء الراحة . وعادةً ما يكون هذا المعدل في حدود 150 مل لدى البالغين. ^{[ 3 ]}

يمكن زيادة الحيز الميت (وتحسين تصوره) عن طريق التنفس عبر أنبوب طويل، مثل أنبوب التنفس . على الرغم من أن أحد طرفي أنبوب التنفس مفتوح للهواء، إلا أن الشخص عندما يتنفس، يستنشق كمية كبيرة من الهواء المتبقي في الأنبوب من الزفير السابق. لذلك، يزيد أنبوب التنفس من الحيز الميت لدى الشخص عن طريق إضافة مجرى هوائي إضافي لا يشارك في تبادل الغازات. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

كما أن الحيز الميت يُهدر جزءًا من الهواء المستنشق، فإنه يُخفف تركيز الهواء في الحويصلات الهوائية أثناء الزفير. ومن خلال قياس هذا التخفيف، يُمكن تحديد الحيز الميت الفيزيولوجي، باستخدام مفهوم توازن الكتلة ، كما هو مُبين في معادلة بور . ^{[ 10 ] [ 11 ]}

${\displaystyle {\frac {V_{d}}{V_{t}}}={\frac {P_{a\,{\ce {CO2}}}-P_{e\,{\ce {CO2}}}}{P_{a\,{\ce {CO2}}}}}}$

أين${\displaystyle V_{d}}$حجم المساحة الميتة و${\displaystyle V_{t}}$هو حجم المد والجزر؛

${\displaystyle P_{a\,{\ce {CO2}}}}$هو الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني، و

${\displaystyle P_{e\,{\ce {CO2}}}}$هو الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون في الهواء الزفير المختلط.

يتحدد عمق وتواتر تنفسنا بواسطة المستقبلات الكيميائية وجذع الدماغ، ويتأثران بعدد من الأحاسيس الذاتية. عند استخدام جهاز التنفس الصناعي في وضع التنفس الإلزامي، يتنفس المريض بمعدل وحجم مدّي يحددهما الجهاز. وبسبب وجود حيز ميت، يكون التنفس العميق ببطء (مثلاً عشر مرات في الدقيقة، كل مرة 500 مل) أكثر فعالية من التنفس السطحي السريع (مثلاً عشرون مرة في الدقيقة، كل مرة 250 مل). مع أن كمية الغاز في الدقيقة متساوية (5 لتر/دقيقة)، فإن جزءاً كبيراً من التنفس السطحي يكون حيزاً ميتاً، مما يعيق وصول الأكسجين إلى الدم.

الحيز الميت الميكانيكي أو الحيز الميت الخارجي هو حجم في ممرات جهاز التنفس يتدفق فيه غاز التنفس في كلا الاتجاهين أثناء الشهيق والزفير، مما يؤدي إلى استنشاق آخر غاز زفير مباشرةً مع النفس التالي، وبالتالي زيادة حجم المد والجزر والجهد التنفسي اللازمين للحصول على نفس كمية الهواء أو غاز التنفس القابل للاستخدام، وزيادة تراكم ثاني أكسيد الكربون الناتج عن التنفس السطحي. وهو في الواقع امتداد خارجي للحيز الميت الفيزيولوجي. ^{[ 12 ]}

ويمكن تقليله عن طريق:

• باستخدام ممرات منفصلة للسحب والعادم، مع صمامات أحادية الاتجاه في كل ممر، عادةً بين كل ممر وفوهة الجهاز. هذا يحد من الحيز الميت إلى ما بين صمامات عدم الرجوع وفم المستخدم أو أنفه. ليس بالضرورة أن يكون كل الحجم بين صمامات عدم الرجوع حيزًا ميتًا، إذ أن غاز الزفير في القنوات الضيقة قد لا يختلط جيدًا مع الغاز النقي القادم من قناة الشهيق، ولكن يمكن افتراض أن غاز الزفير خارج صمامات عدم الرجوع للعادم لا يختلط مع الغاز النقي إذا كانت الصمامات تعمل بشكل صحيح. يمكن تقليل إجمالي الحيز الميت الفعال عن طريق الحفاظ على حجم هذا الحيز الميت الخارجي في أصغر حجم ممكن، ولكن يجب ألا يؤدي ذلك إلى زيادة جهد التنفس بشكل مفرط، والذي قد يصبح حرجًا في أجهزة التنفس المستخدمة في ضغط محيط مرتفع. ^{[ 13 ]}
• مع قناع وجه كامل أو خوذة غوص حسب الطلب :
  • الحفاظ على الحجم الداخلي صغيرًا
  • وجود قناع أنفي فموي داخلي صغير داخل القناع الرئيسي أو الخوذة، والذي يفصل ممر التنفس الخارجي عن باقي الجزء الداخلي للقناع.
  • في بعض نماذج أقنعة الوجه الكاملة يتم تركيب قطعة فم مثل تلك المستخدمة في منظمات الغوص، والتي لها نفس وظيفة قناع الفم والأنف، ولكنها يمكن أن تقلل بشكل أكبر من حجم المساحة الميتة الخارجية، على حساب إجبار التنفس عن طريق الفم (والعمل مثل الكمامة، مما يمنع التحدث بوضوح).

في الأشخاص الأصحاء، يبلغ _حجم الفراغ الميت حوالي ثلث حجم المد _والجزر في حالة الراحة، وينخفض ​​مع التمرين إلى حوالي الخمس، ويرجع ذلك أساسًا إلى زيادة حجم المد والجزر _، حيث أن الفراغ الميت التشريحي لا يتغير كثيرًا، وينبغي أن يكون الفراغ الميت السنخي ضئيلاً أو صغيرًا جدًا. ^{[ 14 ]}

عادة ما تكون المساحة الميتة الخارجية لجهاز التنفس المحدد ثابتة، ويجب إضافة هذا الحجم إلى حجم المد والجزر لتوفير تهوية فعالة مكافئة عند أي مستوى معين من الجهد.

• معادلة بور – معادلة تصف مقدار المساحة الميتة الفسيولوجية في رئتي الإنسان 
• كريستيان بور – طبيب دنماركي وأستاذ علم وظائف الأعضاء 
• تقنية إزالة الغازات الخاملة المتعددة – تقنية طبية 
• الجهاز التنفسي – نظام بيولوجي في الحيوانات والنباتات لتبادل الغازات 

• أرند بوهويس. 1964. "المساحة الميتة التنفسية". في كتيب علم وظائف الأعضاء. القسم 3: التنفس. المجلد 1. والاس أو. فين وهيرمان ران (محرران). واشنطن: الجمعية الأمريكية لعلم وظائف الأعضاء.
• جون ب. ويست. 2011. فسيولوجيا الجهاز التنفسي: الأساسيات. ليبينكوت ويليامز وويلكنز؛ الطبعة التاسعة. ISBN 978-1609136406.

• صفحة " المساحة الميتة" على موقع " علم وظائف الجهاز التنفسي التفاعلي" التابع لكلية الطب بجامعة جونز هوبكنز .