Assicurarsi che la ventilazione e la perfusione dei polmoni siano adeguatamente adatte è vitale per assicurare la continua fornitura di ossigeno e la rimozione dell’anidride carbonica dal corpo.

In questo articolo, discuteremo la corrispondenza ventilazione-perfusione, come può verificarsi il mismatch e come questo può essere corretto.

Rapporto ventilazione-perfusione

Il tasso di ventilazione (V) si riferisce al volume di gas inalato ed espirato dai polmoni in un dato periodo di tempo, di solito un minuto. Può essere calcolato moltiplicando il volume corrente (volume di aria inalata ed espirata in un singolo respiro) per la frequenza respiratoria. In un uomo medio, il tasso di ventilazione è circa 6L/min.

La perfusione (Q) dei polmoni si riferisce al volume totale di sangue che raggiunge i capillari polmonari in un dato periodo di tempo.

Il rapporto V/Q ideale sarebbe 1 per una funzione polmonare massimamente efficiente. Tuttavia, il rapporto varia a seconda della parte del polmone interessata. Per esempio, in posizione eretta, il rapporto è circa 3,3 nell’apice del polmone, e solo 0,63 alla base. Questo per dire che la ventilazione supera la perfusione verso l’apice, e che la perfusione supera la ventilazione verso la base.

I diversi rapporti per le diverse aree sono dovuti a dove ogni area si trova in relazione al cuore, con aree di polmone sotto il cuore che hanno una maggiore perfusione rispetto alla ventilazione a causa della gravità, riducendo il rapporto V/Q. Come tale il valore complessivo nel polmone umano medio è più vicino a 0,8.

La gravità innesca questi cambiamenti nella ventilazione e nella perfusione attraverso due diversi meccanismi:

• La pressione pleurica è aumentata alla base dei polmoni, con conseguente maggiore cedevolezza degli alveoli e aumento della ventilazione
• La pressione idrostatica è diminuita all’apice del polmone, con conseguente diminuzione del flusso e diminuzione della perfusione

Poiché la perfusione aumenta con la gravità, sono le zone apicale e media del polmone che vedono il maggiore aumento relativo del loro tasso di perfusione con un aumento della portata cardiaca, come durante l’esercizio.

Mismatch ventilazione-perfusione

Se c’è un mismatch tra la ventilazione alveolare e il flusso sanguigno alveolare, questo si vedrà nel rapporto V/Q. Se il rapporto V/Q si riduce a causa di una ventilazione inadeguata, lo scambio di gas all’interno degli alveoli interessati sarà compromesso. Di conseguenza, la pressione parziale capillare dell’ossigeno (pO2) diminuisce e la pressione parziale dell’anidride carbonica (pCO2) aumenta.

Per gestire questo, la vasocostrizione ipossica fa sì che il sangue venga deviato verso parti del polmone meglio ventilate. Tuttavia, nella maggior parte degli stati fisiologici l’emoglobina in questi capillari alveolari ben ventilati sarà già satura. Ciò significa che i globuli rossi non saranno in grado di legare ulteriore ossigeno per aumentare la pO2. Di conseguenza, il livello di pO2 del sangue rimane basso, il che agisce come uno stimolo per provocare l’iperventilazione, con conseguenti livelli di CO2 normali o bassi.

Una discrepanza nella ventilazione e nella perfusione può verificarsi a causa della ridotta ventilazione di una parte del polmone o della ridotta perfusione.

Rilevanza clinica – Ventilazione ridotta dei polmoni

La ventilazione ridotta può verificarsi per una serie di ragioni, ma per lo scopo di questo articolo considereremo le più comuni. Principalmente la ventilazione ridotta influisce sui livelli di ossigeno, poiché l’anidride carbonica è più solubile e continua a diffondersi nonostante la compromissione. Così, l’effetto iniziale della ventilazione ridotta è l’insufficienza respiratoria di tipo 1 (T1RF), con una pO2 ridotta e una pCO2 normale/bassa.

Tutte le cause di T1RF possono progredire verso l’insufficienza respiratoria di tipo 2 con pO2 bassa e pCO2 elevata se sono sufficientemente gravi.

Nella polmonite gli alveoli si riempiono di essudato, compromettendo l’apporto di aria agli alveoli e allungando la via di diffusione dei gas respiratori.

Anche l’asma e la broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) possono provocare una riduzione della ventilazione. Nell’asma questo è causato dalla contrazione della muscolatura liscia, aumentando la resistenza al flusso d’aria verso gli alveoli. Nella BPCO, i danni strutturali delle vie aeree causati da cambiamenti infiammatori portano a un alterato scambio di gas, che può peggiorare in un’esacerbazione acuta.

L’effetto della ventilazione ridotta è l’ipossia. Tuttavia, poiché il resto del polmone può ancora rimuovere la CO2, l’ipercapnia non si verifica, a meno che la ventilazione sia gravemente limitata.

Rilevanza clinica – ridotta perfusione dei polmoni

L’embolia polmonare può provocare una ridotta perfusione dei polmoni. Aree della circolazione polmonare sono ostruite, limitando il flusso di sangue agli alveoli. Di conseguenza, il sangue deve essere reindirizzato ad altre aree del polmone. Poiché le altre aree ricevono un maggiore apporto di sangue, il rapporto V/Q sarà <1. In questo caso, l’ipossia si verifica ancora perché la maggior parte del polmone sta ancora lavorando con un V/Q di <1.