Sự phân bố lưu lượng máu trong phổi

Lưu lượng máu không đồng đều khắp phổi. Do tuần hoàn phổi hoạt động ở áp suất thấp, sự cân bằng cục bộ giữa áp suất động mạch, phế nang và tĩnh mạch—cùng với cấu trúc mạch máu của phổi—tạo ra sự khác biệt đáng kể về tưới máu theo vùng, thường được mô tả là một gradient từ đỉnh đến đáy của phổi khi đứng thẳng.

Definition

Sự phân bố lưu lượng máu trong phổi là mô hình tưới máu phổi theo vùng, được xác định chủ yếu bởi mối quan hệ giữa áp suất động mạch phổi, phế nang và tĩnh mạch phổi, cũng như bởi hình học phân nhánh của cây mạch máu phổi.

Scope

Mục này bao gồm cách lưu lượng máu phổi theo vùng được phân bố, mô hình phân vùng dựa trên áp suất giải thích gradient trọng lực, sự đóng góp của cấu trúc mạch máu vào tính không đồng nhất không do trọng lực, và cách sự phân bố thay đổi theo tư thế và khi tập thể dục. Đây là một chủ đề sinh lý học tham khảo; nó giải thích các cơ chế hơn là đưa ra hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Tại sao tưới máu ở đáy phổi lại lớn hơn ở đỉnh phổi khi đứng thẳng?
• Áp suất động mạch, phế nang và tĩnh mạch xác định các vùng lưu lượng như thế nào?
• Bao nhiêu phần trăm sự không đồng nhất là do trọng lực và bao nhiêu là do cấu trúc?
• Sự phân bố thay đổi như thế nào theo tư thế và khi tập thể dục?

Key concepts

• Vùng 1 (áp suất phế nang > áp suất động mạch)
• Vùng 2 (áp suất động mạch > áp suất phế nang > áp suất tĩnh mạch)
• Vùng 3 (áp suất động mạch > áp suất tĩnh mạch > áp suất phế nang)
• Gradient tưới máu do trọng lực
• Phân nhánh mạch máu fractal
• Tính không đồng nhất cấu trúc (không do trọng lực)
• Tái phân bố theo tư thế và khi tập thể dục

Mechanisms

Trong mô hình cổ điển, mối quan hệ giữa áp suất phế nang, động mạch phổi và tĩnh mạch phổi xác định ba vùng từ đỉnh đến đáy của phổi khi đứng thẳng: nơi áp suất phế nang vượt quá áp suất động mạch, các mao mạch bị chèn ép và lưu lượng có thể ngừng (vùng 1); thấp hơn, áp suất động mạch vượt quá áp suất phế nang, và áp suất phế nang lại vượt quá áp suất tĩnh mạch, do đó lưu lượng phụ thuộc vào sự chênh lệch động mạch-phế nang (vùng 2); và ở đáy, cả áp suất động mạch và tĩnh mạch đều vượt quá áp suất phế nang, do đó lưu lượng được điều chỉnh bởi gradient động mạch-tĩnh mạch thông thường (vùng 3) (West, Dollery & Naimark, 1964). Trọng lực tạo ra những khác biệt áp suất này dọc theo phổi. Các nghiên cứu sau này cho thấy trọng lực không phải là toàn bộ câu chuyện: hình học phân nhánh fractal của hệ mạch phổi tạo ra sự không đồng nhất đáng kể tồn tại độc lập với tư thế, do đó sự phân bố phản ánh cả các yếu tố quyết định do trọng lực và cấu trúc (Glenny & Robertson, 2011; Suresh & Shimoda, 2016). Khi tập thể dục và sự gia tăng áp suất và lưu lượng đi kèm, sự huy động làm cho sự phân bố đồng đều hơn.

Clinical relevance

Sự phân bố tưới máu theo vùng là một phần của cách phổi điều chỉnh lưu lượng máu phù hợp với thông khí và là cơ sở cho việc giải thích trao đổi khí theo vùng và hình ảnh tưới máu. Mục này mô tả sinh lý học bình thường và cách nó được nghiên cứu; nó mang tính giáo dục và không phải là cơ sở cho các quyết định lâm sàng về bất kỳ cá nhân nào.

Evidence & guidelines

Mô hình phân vùng bắt nguồn từ các thí nghiệm trên phổi cô lập của West và các đồng nghiệp, liên hệ lưu lượng với áp suất mạch máu và phế nang (West et al., 1964). Các phép đo độ phân giải cao sau đó đã tinh chỉnh bức tranh, cho thấy một thành phần cấu trúc lớn đối với sự không đồng nhất của lưu lượng, như đã được tổng hợp trong các bài đánh giá chuyên sâu (Glenny & Robertson, 2011; Suresh & Shimoda, 2016).

History

Giải thích dựa trên áp suất về gradient tưới máu của phổi được thiết lập bởi các thí nghiệm trên phổi cô lập năm 1964 của West, Dollery và Naimark, trong đó liên hệ lưu lượng theo vùng với sự tương tác của áp suất mạch máu và phế nang và tạo ra mô hình phân vùng được giảng dạy từ đó đến nay. Từ cuối thế kỷ 20, các nghiên cứu bằng vi cầu và hình ảnh đã tiết lộ rằng cấu trúc phân nhánh đóng góp vào sự không đồng nhất ngoài trọng lực, định hình lại sự phân bố như là sản phẩm của cả hai lực (Glenny & Robertson, 2011).

Debates

Gradient tưới máu của phổi có phải chủ yếu do trọng lực không?

Mô hình phân vùng cổ điển chủ yếu gán sự khác biệt theo vùng cho trọng lực, nhưng các nghiên cứu độ phân giải cao cho thấy cấu trúc phân nhánh mạch máu tạo ra sự không đồng nhất đáng kể độc lập với tư thế, do đó trọng lượng tương đối của các yếu tố quyết định do trọng lực so với cấu trúc vẫn đang được tranh luận.

Key figures

• John B. West
• Robert W. Glenny
• H. Thomas Robertson

Seminal works

• west-1964
• glenny-2011

Frequently asked questions

Tại sao đáy phổi nhận được nhiều lưu lượng máu hơn đỉnh phổi khi đứng thẳng?

Trọng lực làm tăng áp suất mạch máu về phía đáy, do đó áp suất động mạch vượt quá áp suất phế nang nhiều hơn ở đó; các mao mạch được giãn nở và huy động tốt hơn, tạo ra lưu lượng lớn hơn so với ở đỉnh.

Các vùng của West là gì?

Chúng là ba vùng của phổi khi đứng thẳng được xác định bởi mối quan hệ giữa áp suất phế nang, động mạch và tĩnh mạch: vùng 1 (lưu lượng ít hoặc không có, áp suất phế nang cao nhất), vùng 2 (lưu lượng được thiết lập bởi sự chênh lệch động mạch-phế nang), và vùng 3 (lưu lượng được thiết lập bởi gradient động mạch-tĩnh mạch thông thường).