Ventilation/Perfusion Ratio
Distributions in Lung Disease.
Figuur 4-25 toont een typische distributie van ventilatie-perfusie ratio’s van een patiënt met COPD. De verdeling is typerend voor het patroon dat wordt gezien bij patiënten van wie wordt aangenomen dat ze voornamelijk emfyseem hebben.105 Het bovenste paneel laat zien dat de gemeten retenties en excreties (stippen, stippellijnen) sterk afwijken van die welke worden verwacht in een homogene long met dezelfde totale ventilatie en bloedstroom (ononderbroken lijnen). In overeenstemming hiermee toont het onderste paneel een brede bimodale verdeling, met grote hoeveelheden ventilatie naar longeenheden met extreem hoge ventilatie-perfusie verhoudingen (alveolaire dode ruimte). Let op de kleine shunt van 3,1%. De lichte hypoxemie bij deze patiënt (arteriële Po2 van 63 mm Hg) wordt vooral verklaard door de lichte verschuiving van de hoofdmodus van de bloedstroom naar de linkerzijde van normaal. Vermoedelijk weerspiegelt de hoge ventilatie-perfusieverhouding de ventilatie naar longeenheden waarin veel capillairen zijn vernietigd door het emfysemateuze proces, waardoor hun perfusie is verminderd. Patiënten met acute longembolie vertonen vaak een ventilatie-perfusie-verhoudingspatroon dat lijkt op dat in figuur 4-25. Dit is goed te verklaren door voortdurende ventilatie in slecht doorbloedde emboliegebieden. Soms worden ook shunts gezien, mogelijk door verspreide atelectase, mogelijk door oedeem, en mogelijk door shunting van rechts naar links door een patent foramen ovale wanneer de rechteratriumdruk verhoogd is.
Patiënten met COPD bij wie de predominante laesie ernstige bronchitis is, vertonen over het algemeen een ander patroon. De belangrijkste afwijking in de verdeling is een grote hoeveelheid bloedstroom die gaat naar longeenheden met zeer lage ventilatie-perfusieverhoudingen, tussen 0,005 en 0,1. Dit verklaart de ernstiger hypoxemie bij dit type patiënten en is in overeenstemming met een grote fysiologische shunt. Vermoedelijk zijn de lage ventilatie-perfusieverhoudingen in sommige longunits het gevolg van gedeeltelijk geblokkeerde luchtwegen ten gevolge van achtergehouden secreet en luchtwegaandoeningen die de luchtwegdiameter verkleinen. Het is echter interessant dat deze patiënten over het algemeen niet veel shunting (bloedstroom naar niet-geventileerde alveoli) vertonen, en een mogelijke verklaring is collaterale ventilatie. Benadrukt moet worden dat de gevonden verdelingen bij ernstige chronische bronchitis aanzienlijke variabiliteit vertonen.
Een bijzonder interessant patroon van ventilatie-perfusie verhoudingen is gezien bij sommige patiënten met astma, zelfs in remissie.106 Figuur 4-26A laat een duidelijk bimodaal beeld zien, waarbij zo’n 25% van de totale bloedstroom naar longeenheden gaat met ventilatie-perfusie verhoudingen in de buurt van 0,1. Er was echter geen bloedstroom naar longeenheden met een ventilatie-perfusie verhouding in de buurt van 0,1. Er was echter geen bloedstroom naar niet-geventileerde eenheden. Toen deze patiënt een β-adrenerge bronchusverwijder via aërosol kreeg toegediend, veranderde de verdeling, zoals te zien is in figuur 4-26B. Er was een duidelijke toename van de hoeveelheid bloedstroom naar eenheden met een lage ventilatie-perfusieverhouding, en dit ging gepaard met een overeenkomstige daling van de arteriële Po2 van 81 tot 70 mm Hg. Echter, het patroon was van korte duur; 5 minuten later was de verdeling teruggekeerd naar het patroon in figuur 4-26A, en de Po2 was terug op het prebronchodilatator niveau. De bronchusverwijdende effecten van het geneesmiddel op de luchtstroom hadden een veel langere duur.
Een dergelijke daling in arteriële Po2 wordt vaak gezien bij astmatici na bronchusverwijdende therapie, zelfs met een verbeterde luchtstroom.60,61 De reden voor de herverdeling van de bloedstroom is waarschijnlijk dat de bloedvaten die de hypoxische eenheden met een lage ventilatie-perfusieverhouding bevoorraden bij voorkeur verwijden in reactie op de β-adrenerge agonisten. Moderne bronchusverwijders veroorzaken minder hypoxemie dan in figuur 4-26 en ook minder verslechtering van de ventilatie-perfusie ratio verdeling.
Het was verrassend dat deze vrijwel asymptomatische patiënt zoveel ventilatie-perfusie ratio ongelijkheid had als in figuur 4-26 te zien is. De omvang van de afwijking van de verdeling suggereert dat er veel meer afwijkingen in de long waren, waaronder obstructie van kleine luchtwegen, dan door de symptomen van de patiënt werden aangegeven. Een longmodel dat consistent is met de waargenomen gegevens is dat de helft van de kleine luchtwegen volledig afgesloten kan zijn geweest door slijmproppen en/of luchtwegwand oedeem, en dat de long die door deze proppen werd bedekt werd geventileerd via collaterale kanalen. Benadrukt moet echter worden dat niet alle goed behandelde astmapatiënten zulke abnormale verdelingen van ventilatie-perfusie verhoudingen vertonen. Bij sommigen is de verdeling unimodaal met weinig of geen toename in spreiding. Belangrijk is dat de mate van ongelijkheid in ventilatie-perfusie ratio niet kan worden voorspeld uit de afwijking in spirometrie.
Patiënten met acuut respiratoir distress syndroom vertonen vaak een volledig spectrum van ventilatie-perfusie ratio afwijkingen, vooral shunt, maar ook lage ventilatie-perfusie ratio gebieden, gebieden van normale ventilatie-perfusie ratio gebieden, hoge ventilatie-perfusie ratio gebieden, en verhoogde ventilatie van niet-geperfuseerde longen.
Nieuwere technieken worden ontwikkeld om beeld en kwantificeren ventilatie-perfusie matching, en zelfs alveolaire Po2, maar ze hebben nog niet de resolutie van de meervoudige inert gas eliminatie techniek.6,107 Met voldoende ruimtelijke en temporele resolutie zouden dergelijke methoden echter nuttig kunnen zijn om te bepalen of hoge ventilatie-perfusiegebieden bij patiënten met COPD (zie fig. 4-25) inderdaad worden verklaard door de emfysemateuze bullae of dat de bimodale ventilatie-perfusieverdeling die bij astma wordt gevonden (zie fig. 4-26) regionaal gefixeerd is of zich verplaatst.