Ventilasyon-Perfüzyon ve Gaz Değişimi
Etkin gaz değişimi, alveollere ulaşan havanın (ventilasyon) pulmoner kapillerlerden geçen kanla (perfüzyon) eşleşmesini gerektirmektedir. Ventilasyon-perfüzyon oranı bu eşleşmeyi tanımlamakta olup, akciğerdeki dağılımı oksijen ve karbondioksitin ne kadar iyi değiş tokuş edildiğinin en önemli belirleyicisidir.
Tanım
Ventilasyon-perfüzyon oranı (V/Q), bir akciğer ünitesindeki alveoler ventilasyonun pulmoner kapiller kan akımına oranıdır; gaz değişimi, bu oranın akciğerdeki dağılımına bağlıdır ve uyumsuzluk, şant (V/Q = 0) ve ölü boşluk ventilasyonu (V/Q = sonsuz) oksijen ve karbondioksit transferini bozmaktadır.
Kapsam
Bu konu, ventilasyon-perfüzyon (V/Q) oranını ve bölgesel dağılımını, V/Q uyumsuzluğunun ve şantın oksijen ve karbondioksit üzerindeki sonuçlarını, ideal-alveoler-hava analizini ve alveoler gaz denklemini ve gaz değişim verimliliğinin bir ölçüsü olarak alveoler-arteriyel oksijen farkını kapsamaktadır. Bu bir fizyolojik referanstır, klinik rehberlik değildir.
Temel sorular
- Ventilasyon-perfüzyon oranı neden gaz değişim verimliliğini belirlemektedir?
- Şant ve ölü boşluk V/Q spektrumunun uç noktalarında nasıl yer almaktadır?
- İdeal-alveoler-hava modeli gaz değişimini nasıl nicelleştirmektedir?
- Alveoler-arteriyel oksijen farkı neyi ortaya koymaktadır?
Anahtar kavramlar
- Ventilasyon-perfüzyon (V/Q) oranı
- Şant ve ölü boşluk
- V/Q'nun bölgesel dağılımı
- İdeal alveoler hava ve üç kompartmanlı model
- Alveoler gaz denklemi
- Alveoler-arteriyel oksijen farkı (A-a gradyanı)
- Hipoksik pulmoner vazokonstriksiyon
Mekanizmalar
Dik bir akciğerde, yerçekimi ve bölgesel mekanikler hem ventilasyonu hem de perfüzyonu tabanda tepeye göre daha fazla kılmaktadır, ancak perfüzyon daha fazla değişkenlik gösterdiğinden, V/Q oranı tepede yüksek, tabanda ise düşüktür. Gaz değişimi, oran bire yakın olduğunda en uygun seviyededir; ventilasyonu olmayan ancak perfüzyonu devam eden bir ünite şant gibi davranırken, ventile edilen ancak perfüze olmayan bir ünite ölü boşluk haline gelmektedir. Oksijen-hemoglobin ilişkisi doğrusal olmadığından, düşük V/Q bölgeleri yüksek V/Q bölgeleri tarafından tam olarak telafi edilememektedir, bu nedenle V/Q uyumsuzluğu arteriyel oksijeni karbondioksitten daha fazla düşürmektedir. Riley ve Cournand'ın ideal-alveoler-hava analizi, akciğeri ideal, şant ve ölü boşluk kompartmanları olarak modellemiş ve alveoler gaz denklemi ile gaz değişim verimliliğinin bir göstergesi olarak alveoler-arteriyel oksijen farkının hesaplanmasına olanak sağlamaktadır. Hipoksik pulmoner vazokonstriksiyon, kanı yetersiz ventile edilen bölgelerden uzaklaştırarak eşleşmeyi kısmen iyileştirmektedir (Riley 1949; Petersson 2014; West 2012).
Klinik önem
Ventilasyon-perfüzyon kavramları, bozulmuş gaz değişiminin ve kan gazı analizinde kullanılan alveoler-arteriyel oksijen farkının fizyolojik yorumunun temelini oluşturmaktadır. Bir akciğer ünitesinin V/Q spektrumunda – şanttan ölü boşluğa kadar – nerede yer aldığını anlamak, oksijenasyonun veya karbondioksit atılımının neden bozulduğunu anlamak için bir referans çerçevesi sunmaktadır. Bu giriş, fizyolojiyi genel terimlerle açıklamakta olup, bireysel tanı veya tedavi için bir temel değildir.
Tarihçe
Ventilasyon-perfüzyon ilişkilerinin kantitatif analizi, Riley ve Cournand tarafından 1940'ların sonlarında, Cournand'ın kardiyak kateterizasyon çalışmaları üzerine inşa edilen ideal-alveoler-hava, üç kompartmanlı model ile ortaya konmuştur. West'in 1960'larda radyoaktif gazlar kullanarak yaptığı bölgesel çalışmalar, dik akciğerdeki V/Q'nun yerçekimsel gradyanını göstermiş ve Wagner'in çoklu inert gaz eliminasyon tekniği daha sonra V/Q oranlarının sürekli dağılımını çözmüştür.
Öne çıkan isimler
- Richard L. Riley
- André Cournand
- John B. West
- Peter D. Wagner
İlgili konular
Temel eserler
- riley-1949
- petersson-2014
- west-2012-textbook
Sıkça sorulan sorular
- Ventilasyon-perfüzyon oranı nedir?
- Bir akciğer bölgesindeki alveoler ventilasyonun kapiller kan akımına oranıdır; ventilasyon ve perfüzyon iyi eşleştiğinde (bire yakın bir oran) gaz değişimi en verimli şekilde gerçekleşir ve üniteler şanta (ventilasyon yok) veya ölü boşluğa (perfüzyon yok) doğru ilerledikçe bozulmaktadır.
- V/Q uyumsuzluğu oksijeni neden karbondioksitten daha fazla düşürmektedir?
- Oksijen-hemoglobin ayrışma eğrisi doğrusal olmadığından ve üst kısımda neredeyse düz olduğundan, iyi ventile edilen bölgeler, yetersiz ventile edilen bölgeleri telafi etmek için fazladan oksijen yükleyememektedir; oysa karbondioksit eliminasyonu daha doğrusal olduğundan, artan ventilasyonla daha kolay telafi edilebilmektedir.