Θεματολόγιο Πνευμονολογίας

(εικόνα 1) Για την καλύτερη μεταφορά αερίων στους πνεύμονες, πρέπει να εξασφαλίζεται εξισορρόπηση "αερισμού προς αιμάτωση, V̇/Q̇". Ο αερισμός και η αιμάτωση του πνεύμονος, ως συνόλου, είναι περίπου 5 l/min. Επομένως, για ολόκληρο τον πνεύμονα, η σχέση V̇/Q̇ κυμαίνεται γύρω από 1, στο διάστημα από 0.8-1.2. Σημειώνεται ότι η αντιστοίχιση πρέπει να επαληθεύεται στο επίπεδο της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, όπου πληθώρα παραγόντων αλλοιώνουν το βρογχικό τόνο, ενώ η υποξική πνευμονική αγγειοσύσπαση αυξομειώνει τις τοπικές αντιστάσεις ροής αίματος. Διαμορφώνονται επομένως, συνθήκες ανομοιότητας είτε διότι ο αερισμός καθίσταται περισσότερος του αναλογούντος για τις δεδομένες συνθήκες ροής αίματος ή επειδή υπολείπεται αυτών.

Α. Στις φυσιολογικές συνθήκες έχει σταθεροποιηθεί:

εισπνεόμενος αέρας που προωθείται μέχρι τις κυψελίδες: ΡO₂=150 mmΗg, ΡCO₂ =0 mmHg,

Μικτό φλεβικό αίμα που προωθείται  μέχρι τις κυψελίδες: ΡO₂=40 mmΗg, ΡCO₂ =45 mmHg.

Αποτέλεσμα: Ρ_Α O₂   =100 mmΗg, Ρ_Α CO₂ =40 mmHg· 10 mmHg͓ περίπου, ”χάνονται” ως κυψελιδοαρτηριακή διαφορά Ο₂.

Β. χαμηλή σχέση V̇/Q̇

σε ακραία περίπτωση, κυψελιδικής περιοχής που λαμβάνει αιμάτωση, αλλά όχι αερισμό, δηλαδή, V̇/Q̇=  0, όπως επί πλήρους αποφράξεως των αεραγωγών, που συνεπάγεται ενδοπνευμονική διαφυγή.

Αποτέλεσμα: Ρ_Α O₂   =40 mmΗg, Ρ_Α CO₂ =45 mmHg. Δηλαδή τιμές που προέρχονται από την εξισορρόπηση των μερικών πιέσεων στις κυψελίδες, με τις μερικές πιέσεις στο μικτό φλεβικό αίμα, που προσέρχεται στις αποκλεισμένες κυψελίδες. Δεν διενεργείται ανταλαγή αερίων.

Σε ενδιάμεσες καταστάσεις όπου η χαμηλή σχέση V̇/Q̇ διαμορφώνεται από χαμηλή παροχή αερισμού (υποαερισμός) ή υψηλή παροχή αίματος (συμφόρηση), η σχέση αερισμού – αιματώσεως μπορεί να λάβει πληθώρα τιμών < 0.8.

Γ. υψηλή σχέση V̇/Q̇

 Σε ακραία περίπτωση κυψελιδικής περιοχής, η οποία λαμβάνει αερισμό, αλλά καθόλου αιμάτωση, όπως είναι ο αερισμός κυψελιδικού νεκρού χώρου.

Αποτέλεσμα: Ρ_Α O₂   =150 mmΗg, Ρ_Α CO₂ =0 mmHg. Δεν διενεργείται ανταλλαγή αερίων.

Εν τούτοις, διαγράφεται ένα φάσμα τιμών V̇/Q̇, που κυμαίνεται από το 0 μέχρι το ¥, που απολήγει σε τιμές PO₂ και PCO₂ όπως φαίνονται στο διάγραμμα O₂ –CO₂. Xαμηλό V̇/Q̇, συνεπάγεται χαμηλή ΡO₂ και υψηλότερη ΡCO₂ , ενώ υψηλά V̇/Q̇ απολήγουν σε υψηλότερα ΡO₂ και χαμηλότερα ΡCO₂. Η σχέση V̇/Q̇  μπορεί να εκτιμηθεί κλινικά με μεθόδους εκπλύσεως Ν₂ δι’ εισπνοής 100% O₂ ή με τη μέθοδο της μιας εισπνοής O₂. Από τις πλέον πολύπλοκες (και υψηλού κόστους)  η μέθοδος μιας εισπνοής Xe¹³³, ή εισπνοής, ή εισπνοής DTPA σεσημασμένου με Τεχνήτιο, οπότε περιοχές χαμηλού αερισμού μπορούν να απεικονισθούν με σπινθηρογράφημα.   

Σχέση αερισμού, V' - αιματώσεως Q' - περιγραφή

Σχέση αερισμού αιματώσεως, περιοχική, regional V̇/Q̇ relationships

Σχέση κυψελιδικού αερισμού, V̇A και CO2

Σχέση κυψελιδικού, V̇_A, και πνευμονικού, V̇_E, αερισμού

Σχέση αερισμού, V̇E,ΜΑΧ, και FEV1

Σχέση αερισμού, V̇E,-μέγιστου εθελοντικού αερισμού, MVV

διαταραχές αερισμού-αιματώσεως.  [βλ.: ΡΑ-αΟ2: εξάρτηση από περιοχική χέση V'/Q']. Η μέση σχέση αερισμού-αιματώσεως, V̇/Q̇, στους πνεύμονες είναι ~(4.0 l/min)/(5.0 l/min) δηλαδή ~0.8 αλλά η μεση αυτή τιμή προέρχεται από κυψελίδες των οποίων η σχέση, V̇/Q̇  ρεκτείνονται από σχεδόν 0, (κυψελίδες μη αεερισόμενες) σε ~ άπειρο (δηλαδή κυψελίδες που δεν αιματώνονται). Στο φυσιολογικό πνεύμονα, η περιοχική ακτανονή της αιματικής ροής επηρεάζεται από το σ΄συτημα διακλαδώσεως της πνευμονικής κυκλοφορίας, τη βαρύτητα, και άλλους παράγοντες, που απολήγουν σε διακυμάνσεςι της κατανομής της αιματώσεως, έτσι, πού περισσότερη αιμάτωση κατευθύνεται στη βάση κάθε πνεύμονος παρά στην κορυφή κι, επίσης, διάφροι μηχανικοί παράγοντες προκαλούν περισσ΄τοερο αερισμό στις βάσεις, παρά στις κορυφές των πνευμόνων, επίσης (βλ.: περισοχική κατανομή V̇/Q̇ ]. Εν τούτοις, η διαφορά της αιματώσεως από τις βάσεις στις κορυφές είναι μεγαλύτερη από τη διαφορά από τις βάσεις στην κορυφή του αερισμού. Eπομένως,  ο λόγος  V̇/Q̇ είναι χαμηλός στις βάσεις και υψηλότερος στις κορυφές των πνευμόνων. Λόγω της περιοχικής διακυμάνσεως του δείκτη V̇/Q̇, η ΡAΟ2 και ΡACO2, ποικίλουν ανάλογα, σε διαφορετικές περιοχές του πνεύμονος. Στις διάφορες πνευμονοπάθειες, η διασπορά των περιοχικών V̇/Q̇ γύρω από τη μέση του τιμή.    oΓια τον κυψελιδικό άερα, σε κάθε κυψελίδα, ομάδες κυψελίδων ή περιοχές του πνεύμονα, οι μερικές πιέσεις του Ο2 και του CO2 καθορίζονται από την ισορροπία της εισροής κια εκροής του κάθε αερίου, αντίστοιχα. Έτσι, με μείωση του αερισμού (ή αύξηση της αιματώσεως), ο δείκτης V̇/Q̇ μιας κυψελίδας μειώνεται με αποτέλεσμα τη μείωση της ΡΑΟ2. Δηλαδή, όταν ο αερισμός είναι χαμηλός , σχετικά με το ποσό της αιματικής ροής που απάγει Ο2, περισσότερο από το αέριο εξάγεται από κάθε ποσό εισερχόμενου αέρα, η τοπική PAO2 μειώνεται και, προοδευτικά λιγότερο Ο2 φορτώνεται προς το αίμα που προσεγγίζει την περιοχή, μέχρις εγκαταστάεως μιας νέας, τπικής, συνθήκης. Η φυσιολογική ισορροπία του αερισμού και της προσλήψεως Ο2, προκαλεί μείωση της ΡΟ2 από 150 mmHg σστον εισπνεόμενο αέρα, σε 100 mmHg στην ιδανικά αεριζόμενη και αιματούμενη κυψελίδα. Καθώς ο δείκτης V̇/Q̇ υμειώνεται προς το 0 (~ διαφυγή) η ΡΑΟ2 μειώνεται προς την τιμή του ΡΟ2 αερισμού και της προσλήψεως Ο2 προκαλεί μείωση της ΡvΟ2 (~40 mmHg) οkai thw PvCO2 αυξάνεται (~46 mmHg). Όσο η V̇/Q̇ μειώνεται κάτω από το φυσιολογικό, η ΡΑΟ2 μειώνεται μεταξύ 100-40 mmHg και η PACO2 αυξάνεται προς την τιμή του μικρού φλεβικού αίματος (~46 mmHg). Επομένως, με V̇/Q̇ κάτω από το φυσιολογικό, οποιαδήποτε τιμή από 100-40 mmHg είναι πιθανή, ενώ η τιμή της PACO2 κυμαίνεται από 40-46 mmHg. Το εύρος των δυνατών τιμών μπορεί να αποτυπωθεί σ΄ένα διάγραμμα ΡΟ2 -PCO2. Σην εικόνα αυτή παρατηρείται ότι, αντίθετα, με την εικόνα διαφυγής, εάν το εισπνεόμενο ΡΟ2 αυξηθεί, έστω και μέτρια, η ΡΑΟ2 σε αυτές τις χαμηλού αερισμού κυψελίδες, αυξάνεται σημαντικά, έτσι, που μπορεί να περιοριστεί η υποξαιμία., παρ όλο ότι η ΡΑ-αΟ2 είναι ακόμη μεγάλη. Εάν σ΄ένα ασθενή με χαμηλό V̇/Q̇ χορηγηθεί οξυγόνο 100%, οτ ασδρανές αέριο Ν2, θα εκπλυθεί από τις κυψελίδες και το αίμα. Ακόμη κι αν εάν οι κυψελίδες δεν αερίζονται πλήρως, το Ν2 εκπλύνεται μέσω της αιματώσεως κια ακλολούθως αποβάλλεται μέσω των καλύτερα αεριζόμενων κυψελίδων. Από τη στιγμή που θα συμβεί αυτό, το Ο2 και το  CO2 και οι υδρατμοί είνια τα μόνα αέρια που απομένουν στους πνεύμονες και οι μερικές τους πιέσεις πρέπει να φτάσουν την PB (εάν δεν συμβεί, τότε περισσότερος αέρας θα προωθηθεί από τους αεραγωγούς, ειδάλως, οι κυψελίδες θα ατελεκτατούν. Εάν η απαγωγή του οξυγόνου με το αίμα  είναι ταχύτερη από την εισροή του Ο2 δια μέσουν σοβαρά αποφραχθέντων βρογχιολίων, (π.χ., V̇/Q̇ <0.1) οι κυψελίδες συμπτύσσονται και, πρακτικά ατελεκτατούν, κατά μια διαδικασία που είναι γνωστή ως ατελεκτσία εξ απορροφήσεως, μετά την έλευση της οποίας, οι κυψελίδε αυτές συμπεριφέρονται ως 'διαφυγή' -και αυτό αποτελεί ένα, ακόμη λόγο, να μην χρησιμοποιείται Ο2 100%. Επειδή η μερική πίεση των υδρατμών, PH2O, είναι σταθερή, 47 mmHg, και η PΑCO2 δεν μπορεί να υπερβεί την Pv̄CO2, η ΡαΟ2 οποιαδήποτε ανοικτής κυψελίδας, είναι περισσότερο των 650 mmHg χωρίς να έχει σημασία η τιμή της σχέσεως V̇/Q̇. Επομένως, η αναπνοή 100% Ο2, η επίδραση μιας παθολογικής V̇/Q̇  στην εξσιορρόπιση του μικρού αερτηριακού αίματος με την ΡΑΟ2, έχει τελείως επιτευχθεί, δηλαδή οι διαταραχές V̇/Q̇ ιδεν εισφέρουν στη διαμορφούμενη Ρ_Α-αΟ2. σΕάν μια κυψελίδα δεν αιματώνεται π.χ., το αγγείο αποφράσσεται από την ενσφήνωση ενός θρόμβου, δεν μπορεί να απαχθεί Ο2 ή να προστεθεί CO2, στην κυψελίδα αυτή. Με ελαφρώς μικρότερη αιμάτωση (ή υπεραερισμό) ο δείκτης V̇/Q̇ ααυξάνεται προς το άπειρο, και οι τιμές των κυψελιδικών αερίων πλησιάζουν εκείνες του εισπνεόμενου αέρος (PO2 = 150, PCO2 = 0 mmHg) Σημειώνεται ότι σε περιπτώσεις με υψηλό δείκτη V̇/Q̇ δεν παρατηρείτια υποξαιμία κια, αντίθετα, παρατηρείτai τάση μέτριας αυξήσεως της ΡαΟ2. Στις παθολογικές καταστάσεις μπορεί να εντοπίζεονται περιοχές, με υψηλούς, όσο και χαμηλούς δείκτες V̇/Q̇ πιθανόν μ΄ενα συνολικό δείκτη V̇/Q̇, φυσιολογικό. Εν τούτοις, το σχήμα της καμπύλης HbO2, δείχνει ότι λίγη περιεκτικότητα Ο2 προστίθεται με την αύξηση της ΡΟ2, πάνω από 1000, κι έτσι, το αίμα που προέρχεται απ΄αυτές τις περιοχές με υψηλό V̇/Q̇ δεν μπορεί να αντιρροπίση τη μείωση στην περιεκτικότητα Ο2 ποπυ προέρχεται από τις περιοχές με χαμηλό V̇/Q̇. Εξ άλλου, εξ ορισμού, λιγότερο αίμα έρχεται από περιοχές  V̇/Q̇ παρ΄ότι από μια περιοχή ίδιου όγκου, που περιέχει κυψελίδες με χαμηλό δείκτη V̇/Q̇. Επομένως, τόσο οι περιοχές με υψηλό δείκτη V̇/Q̇,  όσο κια οι περιοχές με χαμηλό, απολήγουν στην πρόκληση αρτηριακής υποξαιμίας. Οι παθολογικές σχέσεις V̇/Q̇ επίσης, υπεισέρχονται στην πρόκληση διαταραχών στην αποβολή του CO₂, αλλά δεν παρατηρείται, αύξηση της PaCO₂ συνήθως στους ασθενείς αυτούς επειδή η φυσιολογική απ΄κριση στην αύξηση της PaCO₂ είναι η αύξηση του αερισμού, που απολήγει στην αύξηση της αποβολής του CO₂,τόσο από περιοχές με χαμηλό, όσο και υψηλό V̇/Q̇, που επαναφέρει το αυξημένο CO₂, πίσω στο φυσιολογικό τους επίπεδο. Η αύξηση του αερισμού, εν τούτοις, αυξάνει σε κάποιο βαθμό, επίσης την ΡΑΟ₂ που με τη σειρά της, απολήγει στη βελτίωση της περιεκτικότητας οξυγόνου του αίματος που εγκαταλείπει περιοχές με χαμηλό V̇/Q̇, αν και έχει περιορισμένο αποτέλεσμα σε περιοχές με υψηλό V̇/Q̇. Το τελικό αποτέλεσμα των μεταβολών αυτών στον αερισμό, είναι η ομαλοποίηση της PaCO2, κια η βελτίωση, αλλ΄όχι η πλήρης αποκατάσταση της ΡαΟ2.