Atmung 3 – Das Zonenmodell nach West und der Ventilations/Perfusions mismatch

Das Verhältnis V/Q von Ventilation (V) und Lungenpefusion (Q) liegt über die gesamte Lunge gerechnet mit einer alveolären Ventilation von etwa 4-4,5 l/min und einem pulmonalen arteriellen Blutfluß von etwa 5 l/min bei 0,8-0,9.

V/Q = 0,8-0,9

Beide – Ventilation und Perfusion –  nehmen von apikal nach kaudal zu, wobei die Perfusion (aufgrund ihrer stärkeren Gravitationsabhängigkeit) stärker zunimmt. Das bedeutet apikale Anteile werden besser ventiliert als perfundiert (V/Q > 0,8-0,9), basale Anteile werden besser perfundiert als ventiliert (V/Q < 0,8-0,9).

Im Stehen liegt der Punkt an dem sich Ventilation und Perfusion ausgleichen etwa auf der Grenze von unterem zu mittleren Lungendrittel. Hier gilt demnach zumindest theoretisch V/Q = 1. An der Lungenspitze herrscht etwa ein Verhältnis von Ventilation zu Perfusion von 3 und darüber.

VQmismatch

 

Nun, warum ist das so…

Das Zonenmodell nach West

West

Da der Blutfluß in den Lungen in Abhängigkeit von der Höhe über dem Zwerchfell und den Alveolardrücken primär nicht homogen verteilt ist, entwickelte West eine Vereinfachung im Sinne eines Zonenmodells.

Hierbei unterscheidet er 3 Zonen anhand der Verhältnisse des arteriellen, venösen und alveolären Druckes (Pa, Pv, PA), dabei hängt die Durchströmung der Gefäße von herrschenden Umgebungs-, vulgo Alveolardruck ab.

  • Zone 1 – PA >Pa >Pv

Hier übersteigt der alveoläre Druck den arteriellen und damit auch den venösen Druck. Damit kommt es faktisch durch Kompression der Gefäße zu einem Erliegen der Perfusion während Alveolardruck anliegt. Dies ist praktisch nur unter Druckbeatmung der Fall. In der spontan atmenden Lunge existiert diese Zone nicht. Kurzfassung: Die Ventilation überwiegt die Perfusion V/Q > 0,8-0,9.

  • Zone 2 – P>PA >Pv

Hier übersteigt der arterielle Druck den alveolären und den venösen Druck. Abhängig vom Alveolardruck kommt es zu einem An- und Abschwellen der Perfusion. In diesen Bereich fällt das ausgeglichene Ventilations-/ Perfusionsverhältnis. V/Q ~ 0,8-0,9.

  • Zone 3 – P> Pv > PA

Hier übersteigen arterieller und venöser Druck den Alveolardruck, die Gefäße werden frei perfundiert, kurz: Die Perfusion überwiegt die Ventilation. V/Q < 0,8-0,9

Aufgrund der hypoxischen pulmonalen Vasokonstriktion kommt es in vivo innerhalb der Lunge jedoch zu einer Umverteilung der Perfusion hin zu Bereichen guter Ventilation. Bereiche die ungenügend ventiliert sind, werden mittels lokalisierter Vasokonstriktion in ihrer Perfusion reduziert. Nebenbei bemerkt reduziert ein MAC oberhalb von 1 die hypoxische pulmonale Ventilation deutlich.

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