Plućna cirkulacija i odnos ventilacije i perfuzije

Plućna cirkulacija dovodi vensku krv do alveola, a odnos ventilacije i perfuzije pokazuje koliko se dovod vazduha podudara sa dovodom krvi. Razmjena nije određena samo ukupnim minutnim volumenom srca i ukupnom ventilacijom. Ako te količine odlaze u različite dijelove pluća, razmjena može biti ozbiljno narušena uprkos očuvanim ukupnim vrijednostima.

Sistem sa malim otporom

Desna komora izbacuje krv u plućni arterijski sistem. U stacionarnom stanju njen minutni volumen odgovara minutnom volumenu lijeve komore. Međutim, plućni pritisci su mnogo niži od sistemskih, jer je otpor puta kroz pluća manji. Nizak otpor omogućava da cjelokupan minutni volumen prođe uz mali pogonski gradijent.

Plućni sudovi su rastegljivi. Povećan protok može uključiti ranije slabije perfundovane kapilare i proširiti postojeće. Regrutovanje i distenzija povećavaju raspoloživu mrežu, pa porast protoka ne zahtijeva isti proporcionalni porast pritiska. Istovremeno se povećava površina na kojoj krv može učestvovati u razmjeni gasova.

Za procjenu otpora potrebno je razlikovati pritisak na ulazu u plućnu cirkulaciju od pritiska na njenom izlazu. Povećan lijevoatrijalni pritisak nije jednak povećanju arterijskog otpora, iako oba mogu promijeniti pritiske u plućnim kapilarama. Cirkulatorni raspored zato povezuje razmjenu gasova sa funkcijom obje srčane strane.

Gravitacija i kapilarni uslovi

Kod uspravne osobe protok je veći u bazalnim nego u apikalnim područjima. Hidrostatski položaj mijenja lokalne vaskularne pritiske. Alveolarni pritisak istovremeno djeluje spolja na kapilare, pa njihov otvoreni lumen zavisi od odnosa gasnog i krvnog pritiska.

U modelu plućnih zona, kada alveolarni pritisak nadmaši oba vaskularna pritiska, kapilara može biti stisnuta i protok odsutan. Ako je arterijski pritisak viši od alveolarnog, a alveolarni viši od venskog, protok zavisi od arterijsko-alveolarne razlike. Kada su oba vaskularna pritiska iznad alveolarnog, važna je arterijsko-venska razlika.

Zone predstavljaju mehaničke uslove, a ne trajno odvojene anatomske regije. Položaj tijela, cirkulatorni pritisci i ventilatorni uslovi mogu promijeniti njihov raspored. U zdravim plućima zona bez protoka nije nužna osobina cijelog vrha.

Odnos dovoda vazduha i krvi

Nizak odnos znači da dostupna ventilacija nije dovoljna u odnosu na količinu pristigle venske krvi. Alveolarni gas tada postaje sličniji gasnim uslovima te krvi: O2 se više troši, a CO2 manje efikasno uklanja. Visok odnos znači obilje vazduha u odnosu na krv, pa sastav alveolarnog gasa teži udahnutom vazduhu.

Krajnji niski slučaj je ventilacija jednaka nuli uz očuvan protok. To odgovara šantu. Krajnji visoki slučaj je očuvana ventilacija bez protoka, odnosno alveolarni mrtvi prostor. Nula i beskonačnost su granice modela i pokazuju smjer nepodudarnosti, ne normalne vrijednosti.

Regionalne razlike i regulacija

U uspravnim plućima ventilacija je takođe veća prema bazi, ali regionalno raste manje od perfuzije. Zato je V̇A/Q̇ u vrhu viši nego u bazi. Vazduh i krv nisu jednostavno jednoliko raspoređeni čak ni kada su pluća zdrava. Tokom napora promijenjena raspodjela protoka može poboljšati njihovo podudaranje.

Lokalno snižen alveolarni PO2 izaziva plućnu vazokonstrikciju. Time se dio krvi preusmjerava prema bolje ventilisanim područjima. Smjer je drugačiji od mnogih sistemskih tkiva, u kojima manjak O2 pogoduje širenju sudova radi povećane dostave. U plućima lokalno sužavanje može poboljšati raspodjelu, ali raširena hipoksija povećava opterećenje desne komore.

Integracija i ograničenja

Krv koja izlazi iz različitih područja miješa se. Odlično ventilisano područje ne mora u potpunosti nadoknaditi krv koja je prošla slabo ventilisanim područjem, jer hemoglobin u dobro oksigenisanoj krvi već ima ograničen preostali kapacitet vezivanja. Zato ukupna arterijska oksigenacija zavisi i od raspodjele, a ne samo od prosjeka ventilacije.

Promjena CO2 i O2 ne mora biti jednaka. Gasovi imaju različite odnose sadržaja i parcijalnog pritiska, a ventilatorni odgovor može dodatno mijenjati uklanjanje CO2. Samo jedna vrijednost gasa zato ne prikazuje sve regionalne događaje.

Zapamti

• Pluća provode puni minutni volumen uz mali vaskularni otpor.
• V̇A/Q̇ se odnosi na zajedničko područje, ne na dvije nepovezane ukupne količine.
• Hipoksična vazokonstrikcija pokušava uskladiti perfuziju sa ventilacijom.