Ventilação-Perfusão e Troca Gasosa

A troca gasosa eficiente requer que o ar que chega aos alvéolos (ventilação) seja compatível com o sangue que flui através dos capilares pulmonares (perfusão). A relação ventilação-perfusão descreve essa compatibilidade, e sua distribuição pelo pulmão é o determinante mais importante da eficiência da troca de oxigênio e dióxido de carbono.

Definition

A relação ventilação-perfusão (V/Q) é a razão entre a ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo capilar pulmonar em uma unidade pulmonar; a troca gasosa depende da distribuição dessa relação pelo pulmão, com a incompatibilidade, o shunt (V/Q = 0) e a ventilação do espaço morto (V/Q = infinito) prejudicando a transferência de oxigênio e dióxido de carbono.

Scope

Este tópico aborda a relação ventilação-perfusão (V/Q) e sua distribuição regional, as consequências da incompatibilidade V/Q e do shunt para o oxigênio e o dióxido de carbono, a análise do ar alveolar ideal e a equação do gás alveolar, e a diferença alvéolo-arterial de oxigênio como medida da eficiência da troca gasosa. É uma referência fisiológica, não uma orientação clínica.

Core questions

• Por que a relação ventilação-perfusão determina a eficiência da troca gasosa?
• Como o shunt e o espaço morto se situam nos extremos do espectro V/Q?
• Como o modelo de ar alveolar ideal quantifica a troca gasosa?
• O que a diferença alvéolo-arterial de oxigênio revela?

Key concepts

• Relação ventilação-perfusão (V/Q)
• Shunt e espaço morto
• Distribuição regional de V/Q
• Ar alveolar ideal e o modelo de três compartimentos
• Equação do gás alveolar
• Diferença alvéolo-arterial de oxigênio (gradiente A-a)
• Vasoconstrição pulmonar hipóxica

Mechanisms

Em um pulmão ereto, a gravidade e a mecânica regional fazem com que tanto a ventilação quanto a perfusão sejam maiores na base do que no ápice, mas a perfusão varia mais, de modo que a relação V/Q é alta no ápice e baixa na base. A troca gasosa é ótima quando a relação está próxima de um; uma unidade sem ventilação, mas com perfusão contínua, comporta-se como um shunt, enquanto uma unidade ventilada, mas não perfundida, torna-se espaço morto. Como a relação oxigênio-hemoglobina é não linear, regiões de baixo V/Q não podem ser totalmente compensadas por regiões de alto V/Q, de modo que a incompatibilidade V/Q diminui o oxigênio arterial mais do que o dióxido de carbono. A análise do ar alveolar ideal de Riley e Cournand modelou o pulmão como compartimentos ideal, de shunt e de espaço morto e, com a equação do gás alveolar, permite que a diferença alvéolo-arterial de oxigênio seja calculada como um índice de eficiência da troca gasosa. A vasoconstrição pulmonar hipóxica desvia o sangue de regiões mal ventiladas, melhorando parcialmente a compatibilidade (Riley 1949; Petersson 2014; West 2012).

Clinical relevance

Os conceitos de ventilação-perfusão sustentam a interpretação fisiológica da troca gasosa prejudicada e da diferença alvéolo-arterial de oxigênio usada na análise de gases sanguíneos. Compreender onde uma unidade pulmonar se situa no espectro V/Q – do shunt ao espaço morto – é uma estrutura de referência para raciocinar sobre por que a oxigenação ou a depuração de dióxido de carbono está prejudicada. Esta entrada explica a fisiologia em termos gerais e não é uma base para diagnóstico ou tratamento individual.

History

A análise quantitativa das relações ventilação-perfusão foi estabelecida por Riley e Cournand no final da década de 1940 com o modelo de ar alveolar ideal de três compartimentos, com base no trabalho de cateterismo cardíaco de Cournand. Os estudos regionais de West na década de 1960, usando gases radioativos, demonstraram o gradiente gravitacional de V/Q no pulmão ereto, e a técnica de eliminação de múltiplos gases inertes de Wagner posteriormente resolveu a distribuição contínua das relações V/Q.

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

O que é a relação ventilação-perfusão?

É a razão entre a ventilação alveolar e o fluxo sanguíneo capilar em uma região pulmonar; a troca gasosa é mais eficiente quando a ventilação e a perfusão estão bem compatíveis (uma razão próxima de um), e degrada-se à medida que as unidades se movem em direção ao shunt (sem ventilação) ou ao espaço morto (sem perfusão).

Por que a incompatibilidade V/Q diminui o oxigênio mais do que o dióxido de carbono?

Porque a curva de dissociação oxigênio-hemoglobina é não linear e quase plana no topo, regiões bem ventiladas não podem carregar oxigênio extra para compensar as mal ventiladas, enquanto a eliminação de dióxido de carbono, sendo mais linear, é mais facilmente compensada pelo aumento da ventilação.