Ventilations-Perfusions-Verhältnis

Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis berechnet sich folgendermaßen:

$${\displaystyle {\text{Ventilations-Perfusions-Verhältnis}}={\frac {V_{A}}{Q_{A}}}}$$

Mit:

• V_A = alveoläre Ventilation
• Q_A = alveoläre Perfusion

V_A beträgt beim gesunden Erwachsenen etwa 5 bis 7 l/min, Q_A etwa 6 bis 8 l/min.

Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis ist dimensionslos und beträgt auf die gesamte Lunge bezogen physiologischerweise etwa 0,8 bis 1. In diesem Fall ist die Gaszusammensetzung normwertig (p_aO₂ = 100 mmHg, p_aCO₂ = 40 mmHg). Aufgrund der Schwerkraftverhältnisse sind Ventilation und Perfusion jedoch nicht gleichmäßig über die Lungen verteilt. Sowohl Ventilation als auch Perfusion nehmen von kranial nach kaudal zu. Die Perfusion variiert dabei stärker als die Ventilation. Daher ist das Ventilations-Perfusions-Verhältnis in den kranialen Lungenabschnitten höher als in den kaudalen Anteilen.

Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis wird möglichst konstant gehalten, indem ein Sauerstoffmangel (Ventilation ↓ ) zu einer Vasokonstriktion (Perfusion ↓) führt. Diese Regulation nennt man Euler-Liljestrand-Mechanismus.

Das Ventilations-Perfusions-Verhältnis ist bereits im physiologischen Zustand ungleichmäßig über die Lungen verteilt. Dieses Ungleichgewicht kann durch pathologische Veränderungen der Belüftung oder der Durchblutung weiter verschoben werden. Einer Störung des Ventilations-Perfusions-Verhältnisses liegen grundsätzlich zwei Prinzipien zugrunde:

• intrapulmonaler Rechts-Links-Shunt: Er entsteht durch das Kollabieren von Alveolen oder wenn Alveolen flüssigkeitsgefüllt sind (z.B. durch ein Lungenödem) und daher nicht am Gasaustausch teilnehmen. Die Perfusion ist intakt.
• alveoläre Totraumventilation: Nicht perfundierte Alveolen (z.B. bei Lungenarterienembolie) führen zu einer frustranen Belüftung ("Totraumventilation"). Die Oxygenierung des Blutes ist reduziert, obwohl die Lungenbelüftung regulär ist.

Bei einem vollständigen Rechts-Links-Shunt ohne Ventilation würde V/Q den Wert 0 annehmen, bei einer vollständigen Totraumventilation ohne Perfusion gegen Unendlich laufen. Da beide Zustände mit dem Leben nicht vereinbar sind, bewegen sich die klinischen Werte des Ventilations-Perfusions-Verhältnis im Zwischenbereich.

Erniedrigtes V/Q

Ein erniedrigtes Ventilations-Perfusions-Verhältnis stört den pulmonalen Gasaustausch und führt zu einem erniedrigten arteriellen Sauerstoffpartialdruck (p_aO₂) bzw. einer Hypoxämie. Mögliche Ursachen sind zum Beispiel COPD, Asthma bronchiale oder Atelektasen.

Erhöhtes V/Q

Ein erhöhtes Ventilations-Perfusions-Verhältnis ist ein Zeichen für eine herabgesetzte Lungendurchblutung. Sie führt ebenfalls zu einem erniedrigten arteriellen Sauerstoffpartialdruck, obwohl der alveoläre Sauerstoffpartialdruck normal bis erhöht ist. Die häufigste Ursache dafür ist eine Lungenembolie.