वेंटिलेशन-परफ्यूजन और गैस विनिमय

कुशल गैस विनिमय के लिए यह आवश्यक है कि एल्वियोली (वेंटिलेशन) तक पहुँचने वाली हवा फुफ्फुसीय केशिकाओं (परफ्यूजन) के माध्यम से बहने वाले रक्त से मेल खाती हो। वेंटिलेशन-परफ्यूजन अनुपात इस मिलान का वर्णन करता है, और फेफड़ों में इसका वितरण इस बात का सबसे महत्वपूर्ण निर्धारक है कि ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का कितनी अच्छी तरह विनिमय होता है।

Definition

वेंटिलेशन-परफ्यूजन अनुपात (V/Q) एक फेफड़े की इकाई में एल्वियोलर वेंटिलेशन और फुफ्फुसीय केशिका रक्त प्रवाह का अनुपात है; गैस विनिमय इस अनुपात के फेफड़ों में वितरण पर निर्भर करता है, जिसमें बेमेल, शंट (V/Q = 0), और डेड-स्पेस वेंटिलेशन (V/Q = अनंत) ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के स्थानांतरण को बाधित करते हैं।

Scope

यह विषय वेंटिलेशन-परफ्यूजन (V/Q) अनुपात और इसके क्षेत्रीय वितरण, ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए V/Q बेमेल और शंट के परिणाम, आदर्श-एल्वियोलर-वायु विश्लेषण और एल्वियोलर गैस समीकरण, और गैस-विनिमय दक्षता के माप के रूप में एल्वियोलर-धमनी ऑक्सीजन अंतर को शामिल करता है। यह एक शारीरिक संदर्भ है, न कि नैदानिक ​​मार्गदर्शन।

Core questions

• वेंटिलेशन-परफ्यूजन अनुपात गैस-विनिमय दक्षता को क्यों निर्धारित करता है?
• शंट और डेड स्पेस V/Q स्पेक्ट्रम के चरम पर कैसे स्थित हैं?
• आदर्श-एल्वियोलर-वायु मॉडल गैस विनिमय को कैसे मापता है?
• एल्वियोलर-धमनी ऑक्सीजन अंतर क्या दर्शाता है?

Key concepts

• वेंटिलेशन-परफ्यूजन (V/Q) अनुपात
• शंट और डेड स्पेस
• V/Q का क्षेत्रीय वितरण
• आदर्श एल्वियोलर वायु और तीन-कम्पार्टमेंट मॉडल
• एल्वियोलर गैस समीकरण
• एल्वियोलर-धमनी ऑक्सीजन अंतर (A-a ग्रेडिएंट)
• हाइपोक्सिक फुफ्फुसीय वाहिकासंकुचन

Mechanisms

एक सीधी स्थिति वाले फेफड़े में, गुरुत्वाकर्षण और क्षेत्रीय यांत्रिकी वेंटिलेशन और परफ्यूजन दोनों को शीर्ष की तुलना में आधार पर अधिक बनाते हैं, लेकिन परफ्यूजन अधिक भिन्न होता है, इसलिए V/Q अनुपात शीर्ष पर उच्च और आधार पर कम होता है। गैस विनिमय तब इष्टतम होता है जब अनुपात एक के करीब होता है; बिना वेंटिलेशन लेकिन निरंतर परफ्यूजन वाली इकाई शंट के रूप में व्यवहार करती है, जबकि एक वेंटिलेटेड लेकिन अपरफ्यूज्ड इकाई डेड स्पेस बन जाती है। क्योंकि ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन संबंध गैर-रेखीय है, कम-V/Q क्षेत्रों को उच्च-V/Q क्षेत्रों द्वारा पूरी तरह से क्षतिपूर्ति नहीं किया जा सकता है, इसलिए V/Q बेमेल धमनी ऑक्सीजन को कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में अधिक कम करता है। रिले और कोर्नैंड के आदर्श-एल्वियोलर-वायु विश्लेषण ने फेफड़े को आदर्श, शंट और डेड-स्पेस डिब्बों के रूप में प्रतिरूपित किया और, एल्वियोलर गैस समीकरण के साथ, एल्वियोलर-धमनी ऑक्सीजन अंतर को गैस-विनिमय दक्षता के एक सूचकांक के रूप में गणना करने की अनुमति देता है। हाइपोक्सिक फुफ्फुसीय वाहिकासंकुचन रक्त को खराब वेंटिलेटेड क्षेत्रों से दूर मोड़ता है, जिससे मिलान में आंशिक रूप से सुधार होता है (Riley 1949; Petersson 2014; West 2012)।

Clinical relevance

वेंटिलेशन-परफ्यूजन अवधारणाएं बिगड़े हुए गैस विनिमय और रक्त-गैस विश्लेषण में उपयोग किए जाने वाले एल्वियोलर-धमनी ऑक्सीजन अंतर की शारीरिक व्याख्या को रेखांकित करती हैं। यह समझना कि एक फेफड़े की इकाई V/Q स्पेक्ट्रम पर कहाँ स्थित है - शंट से डेड स्पेस तक - यह तर्क करने के लिए एक संदर्भ ढाँचा है कि ऑक्सीजनेशन या कार्बन डाइऑक्साइड निकासी क्यों बाधित होती है। यह प्रविष्टि सामान्य शब्दों में शरीर विज्ञान की व्याख्या करती है और व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

History

वेंटिलेशन-परफ्यूजन संबंधों का मात्रात्मक विश्लेषण 1940 के दशक के अंत में रिले और कोर्नैंड द्वारा आदर्श-एल्वियोलर-वायु, तीन-कम्पार्टमेंट मॉडल के साथ स्थापित किया गया था, जो कोर्नैंड के कार्डियक-कैथीटेराइजेशन कार्य पर आधारित था। 1960 के दशक में रेडियोधर्मी गैसों का उपयोग करके वेस्ट के क्षेत्रीय अध्ययनों ने सीधी स्थिति वाले फेफड़े में V/Q के गुरुत्वाकर्षण ढाल का प्रदर्शन किया, और वैगनर की कई अक्रिय गैस उन्मूलन तकनीक ने बाद में V/Q अनुपातों के निरंतर वितरण को हल किया।

Key figures

• Richard L. Riley
• André Cournand
• John B. West
• Peter D. Wagner

Seminal works

• riley-1949
• petersson-2014
• west-2012-textbook

Frequently asked questions

वेंटिलेशन-परफ्यूजन अनुपात क्या है?

यह एक फेफड़े के क्षेत्र में एल्वियोलर वेंटिलेशन और केशिका रक्त प्रवाह का अनुपात है; गैस विनिमय तब सबसे कुशल होता है जब वेंटिलेशन और परफ्यूजन अच्छी तरह से मेल खाते हैं (एक के करीब का अनुपात), और यह तब खराब हो जाता है जब इकाइयाँ शंट (कोई वेंटिलेशन नहीं) या डेड स्पेस (कोई परफ्यूजन नहीं) की ओर बढ़ती हैं।

V/Q बेमेल ऑक्सीजन को कार्बन डाइऑक्साइड की तुलना में अधिक क्यों कम करता है?

क्योंकि ऑक्सीजन-हीमोग्लोबिन पृथक्करण वक्र गैर-रेखीय है और शीर्ष पर लगभग सपाट है, अच्छी तरह से वेंटिलेटेड क्षेत्र खराब वेंटिलेटेड क्षेत्रों की भरपाई के लिए अतिरिक्त ऑक्सीजन लोड नहीं कर सकते हैं, जबकि कार्बन डाइऑक्साइड उन्मूलन, अधिक रेखीय होने के कारण, बढ़े हुए वेंटिलेशन द्वारा अधिक आसानी से क्षतिपूर्ति किया जाता है।