Hjem » Pulmonal patofysiologi » Match og mismatch af ventilation og perfusion (V/Q)

Match og mismatch af ventilation og perfusion (V/Q)

af Anders Kaack, d. 3. juni 2024. Senest opdateret d. 3. juni 2024

Det følgende handler om den fysiologisk matching af ventilation og perfusion, og om den (pato)fysiologiske mismatching af ventilation og perfusion. Indholdsfortegnelsen er som følger:

  1. Om ratioen mellem ventilation og perfusion
  2. Om fysiologisk matching af ventilation og perfusion
  3. Forskellige typer af V’/Q’-mismatching, herunder dead space, scatter og shunt.

Ventilation/perfusions-ratio

Man kan lede længe, hvis man vil finde en nogenlunde udspecificeret definition af ventilations/perfusions-ratioen. Det er et af de begreber, der har sneget sig ind i terminologien, og som man derfor ikke bekymrer sig om at definere nærmere for nogen; man tager det bare for givet. Det nærmeste man kommer en definition i fx Boron & Boulpaep (2016) er
“the local ventilation-perfusion ratio (VA/Q ) determines the local PAO2 and PACO2.” (p. 689)
Eller her Petersson & Glenny (2014), VA/Q er:
“Regional ratio of alveolar ventilation to perfusion (unitless).”
Eller her Yartsev:
“V/Q matching refers to the coordination of blood flow and gas flow into a lung unit.”
Eller her PartOne:
“Optimal gas exchange occurs when regions of lung are ventilated in proportion to their perfusion, i.e. V’/Q’= 1”
Så der er bred enighed om, at V’/Q’-ratioen refererer til forholdet mellem ventilationen i et tidsrum af et lungeafsnit, V’, og perfusionen af samme afsnit, Q’. Ratioen er enhedsløs, og jeg gætter på, at det er fordi den refererer til en ligevægt imellem det flow af gas (O2, CO2 eller enhver anden gas), der er i alveolerne, og det flow af gas, der er i blodet. Lungerne skal fjerne eller levere ligeså meget gas hvert minut, som blodet har brug for at få fjernet eller leveret. Flowet i alveolerne er mL gas/min, mens perfusionen angår mL blod/min, men da det i virkeligheden er partialtrykkene af de specifikke gasser i blod og alveoler bliver ratioen enhedsløs. Det er almindelig pli at skrive V og Q med en prik over, fordi man dermed mener, at der er tale om volumina over tid (typisk i minuttet). Desværre findes der ikke en html-kode, der skriver V prik og Q prik, og den eneste måde at gøre det på for patofysiologi.dk er at skrive alle tekstafsnit direkte i html med et MathJax-script i stedet for det vanlige WYWIQYG-layout. Jeg springer derfor over, hvor gærdet er næstlavest med den undskyldning, at jeg ikke er den eneste, og sætter en apostrof i stedet. Det laveste gærde er simpelthen at lave være, men det bliver hurtigt forvirrende! Overskrifterne er til gengæld uden prikker og apostrofer, fordi SEO. Lang digression for at kunne sige noget i retning af:
  • V’/Q’-ratioen beskriver forholdet imellem ventilation og perfusion af et lungeafsnit.
  • V’/Q’-matching (V’/Q’-balance) beskriver, at der er en ligevægt imellem ventilation og perfusion af et lungeafsnit.
  • V’/Q’-mismatching (V’/Q’-ubalance) beskriver, at der ikke er ligevægt imellem ventilation og perfusion af et lungeafsnit.

Fysiologisk matching imellem ventilation og perfusion

Normalfysiologisk er der på grund af tyngdekraften variation i perfusionen af de forskellige lungeafsnit, sådan at apex perfunderes dårligere end basis af lungerne. Omvendt er der variation i ventilationen, sådan at apex ventileres bedre end basis.

Basis modtager altså en relativt større andel af minutvolumen af blod, men en relativt lavere andel af minutvolumen af luft. Det betyder, at V'<Q’, og at V’/Q’ < 1,0. Omvendt modtager apex en relativt større andel af minutvolumen af luft, men en relativt lille andel af minutvolumen af blod, altså er V’>Q’, og at V’/Q’ > 1,0.

Basis af lungerne er til gengæld mere voluminøst end apex, så det samlede resultat er, at V’/Q’ er under 1. Man kan møde lidt forskellige tal for V’/Q’-ratioen i normalfysiologien. Boron angiver 0,84 (og citerer West, 1989, en trykt bog), mens PartOne angiver 0,9. Almindelige værdier for tidalvolumen er 500 mL, hvoraf 150 går til dead space, sådan at den alveolære ventilation er 350 mL. Hvis man sætter respirationsfrekvensen til 12 giver det en minutventilation på 4,2 L; hvis cardiac output er 5 L, giver det en global V’/Q’-ratio på 0,84.

Forskellige V/Q-ratioer

V/Q over 1,0

En V/Q-ratio for et givent lungeafsnit over 1,0 betyder, at i det lungeafsnit er der mere ventilation end perfusion. Det betyder, at der ventileres mere end hvad der er nødvendigt for den givne volumen blod. Med arbitrære tal vil en ventilation på 1,0; der (mis)matches af en perfusion på 0,1 give en V’/Q’-ratio på 10.

V/Q = ∞ (dead space)

I en situation, hvor perfusionen ophører (eller nærmer sig nul) for et givent lungeafsnit, vil V’/Q’-ratioen, nærmer sig uendelig. Hvis ventilationen er normal på 1,0; men perfusionen er neglicibel, fx 0,0001 (tilføj selv nuller ad infinitum!), giver det en V’/Q’-ratio på 10.000. Det betyder, at der er lungeafsnit, der ventileres, men overhovedet ikke perfunderes. Lungeafsnittet er respiratorisk “dødt” og bidrager ikke til gasudvekslingen, selvom det ventileres, det er “dead space” på samme måde som de konduktive luftveje.

V/Q over 0,0 og under 1,0 (scatter)

Et lungeafsnit med en V’/Q’-ratio over 0, men under 1, har nedsat ventilation relativt til perfusionen. Det betyder, at der passerer blod igennem lungeafsnittet, som ikke ventileres så godt, som det burde.

En ventilation nedsat til fx 0,1; mens perfusionen er fastholdt på 1,0 giver en V’/Q’-ratio på 0,1.

Man kan møde begrebet V’/Q’-scatter, og det betegner tilfældene med V’/Q’-ratioer over 0 og under 1.

V/Q = 0 (shunt)

En ægte shunt er en omkørsel af respirationen, sådan at blodet overhovedet ikke er i kontakt med alveoluft, og sådan at der føres deoxygeneret blod ud i det systemiske kredsløbs arterieside.

Det sker kun, hvis ventilationen er 0 og perfusionen er større end 0. Man kan skelne imellem intrapulmonale og ekstrapulmonale shunts, hvor en intrapulmonal shunt for eksempel kan skyldes atelektatisk væv eller en slimtilstoppet bronkie og en ekstrapulmonal shunt for eksempel kan være medfødt hjertesygdom med højre-til-venstre shunting (Fallot springs to mind).

Kilder

Boron WF (2016). Ventilation and Perfusion of the Lungs. I Boron WF & Boulpaep EL Medical Physiology 3rd Ed., Elsevier, 2016, pp.: 675-699.

Yartsev A (2023). Ventilation-perfusion matching and mismatching. På DerangedPhysiology.com. Tilgået d. 3/6-2024.

PartOne. Basics of V/Q Matching. På partone.litfl.com. Tilgået d. 3/6-2024

Petersson J, Glenny RW. Gas exchange and ventilation-perfusion relationships in the lung. Eur Respir J. 2014 Oct;44(4):1023-41. doi: 10.1183/09031936.00037014. Epub 2014 Jul 25. PMID: 25063240.

Har du kommentarer, er du meget velkommen til at sende dem ind her: