Вентиляционно-перфузионное отношение

Вентиляционно-перфузионное отношение (V/Q) — это отношение альвеолярной вентиляции к кровотоку в легочных капиллярах в определенной области легкого. Это единственный показатель, который наилучшим образом характеризует эффективность газообмена в легочной единице: для эффективной загрузки кислорода и выгрузки углекислого газа единица должна получать как свежий воздух, так и кровь, причем пропорционально.

Definition

Вентиляционно-перфузионное отношение — это отношение альвеолярной вентиляции к легочному кровотоку для легочной единицы; оно определяет парциальное давление кислорода и углекислого газа в газе и крови, покидающих эту единицу.

Scope

Эта тема охватывает значение отношения V/Q, его идеализированное значение для всего легкого, гравитационные и региональные градиенты, которые вызывают его изменение внутри легкого, а также две крайности несоответствия — высокое V/Q (подобное мертвому пространству) и низкое V/Q (подобное шунту). Это справочная физиология, которая не содержит рекомендаций по клиническому ведению.

Core questions

• Что означает высокое или низкое отношение V/Q для газа, покидающего легочную единицу?
• Почему отношение V/Q варьируется от верхушки до основания легкого в вертикальном положении?
• Как неравенство V/Q снижает общую эффективность газообмена?
• Почему несоответствие V/Q ухудшает оксигенацию больше, чем выведение углекислого газа?

Key concepts

• Отношение альвеолярной вентиляции к перфузии
• Единицы с высоким V/Q (подобные мертвому пространству)
• Единицы с низким V/Q (подобные шунту)
• Региональный градиент V/Q в вертикальном легком
• Неравенство V/Q и эффективность газообмена
• Гипоксическая легочная вазоконстрикция

Key theories

Непрерывное распределение отношений V/Q

Вместо трех дискретных компартментов легкое лучше описывается как непрерывное распределение отношений V/Q; анализ идеального альвеолярного воздуха послужил количественной отправной точкой, которую более поздние методы с использованием инертных газов расширили до полных распределений.

Mechanisms

В вертикальном положении легкого гравитация приводит к тому, что как вентиляция, так и перфузия больше в основании, чем в верхушке, но перфузия увеличивается более резко, поэтому отношение V/Q высокое в верхушке и низкое в основании. Единица с высоким V/Q имеет газ, приближающийся по составу к вдыхаемому воздуху, и ведет себя как неэффективная вентиляция; единица с низким V/Q производит кровь, приближающуюся по составу к венозной, и ведет себя как частичный шунт. Поскольку кривая диссоциации оксигемоглобина выравнивается при высоких напряжениях кислорода, хорошо вентилируемые единицы не могут полностью компенсировать плохо вентилируемые, поэтому неравенство V/Q снижает содержание кислорода в артериальной крови; углекислый газ, с более линейной зависимостью содержания и стимулом хеморецепторно-обусловленной вентиляции, менее подвержен влиянию. Местная гипоксическая легочная вазоконстрикция имеет тенденцию отводить кровь от плохо вентилируемых областей, частично сохраняя соответствие.

Clinical relevance

Несоответствие V/Q является доминирующим механизмом гипоксемии при большинстве заболеваний легких, и эта концепция объясняет, почему дополнительный кислород помогает при гипоксемии с низким V/Q больше, чем при истинном шунте. Эта запись описывает физиологию для ознакомления и не является основой для индивидуальной диагностики или лечения.

Evidence & guidelines

Концепции основаны на установленной респираторной физиологии, подкрепленной анализом идеального альвеолярного воздуха и современными обзорами вентиляционно-перфузионных отношений, включая региональную визуализацию. Это описательная физиология, а не практика, основанная на рекомендациях.

History

Концепция V/Q была количественно разработана в середине века Райли и Курнаном с помощью компартментного анализа, затем обогащена описанием Вестом гравитационных зон легкого и методом множественной элиминации инертных газов, который позволил разрешить непрерывные распределения V/Q. Современная визуализация подтверждает существенные региональные вариации, выходящие за рамки простых гравитационных градиентов.

Key figures

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

Seminal works

• riley-cournand-1949
• petersson-glenny-2014

Frequently asked questions

Каково нормальное вентиляционно-перфузионное отношение?

Для легкого в целом это отношение составляет около 0,8, что отражает альвеолярную вентиляцию, немного ниже общего легочного кровотока, но отдельные области значительно отклоняются от этого значения как в большую, так и в меньшую сторону.

Почему несоответствие вентиляции и перфузии снижает уровень кислорода больше, чем уровень углекислого газа?

Кривая диссоциации оксигемоглобина выравнивается при высоких напряжениях кислорода, поэтому чрезмерно вентилируемые области не могут компенсировать дефицит кислорода в недостаточно вентилируемых, тогда как более линейная зависимость содержания углекислого газа и рефлекторное увеличение вентиляции поддерживают его артериальный уровень ближе к норме.