Ventilation-perfusion coupling
وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑی وینٹیلیشن اور پرفیوژن کے عمل کے درمیان تعلق ہے، جو تنفس اور قلبی نظام میں ہوتا ہے۔ وینٹیلیشن سانس لینے کے دوران گیس کی حرکت ہے، اور پرفیوژن پلمونری خون کی گردش کا عمل ہے، جو جسم کے بافتوں کو آکسیجن پہنچاتا ہے۔ جسمانی طور پر، پھیپھڑوں کی ساخت، الیوولر تنظیم، اور الیوولر کیپلیریز وینٹیلیشن اور پرفیوژن کے فزیالوجیکل میکانزم میں حصہ ڈالتی ہیں۔ وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑی اوسطا 0.8 کے قریب مستقل تناسب برقرار رکھتی ہے، جبکہ کشش ثقل کی وجہ سے پھیپھڑوں کے اندر علاقائی تغیر موجود ہوتا ہے۔ جب تناسب 0.8 سے اوپر یا اس سے نیچے جاتا ہے، تو اسے غیر معمولی وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑا سمجھا جاتا ہے، جسے وینٹیلیشن-پرفیوژن عدم مطابقت بھی کہا جاتا ہے۔ پھیپھڑوں کی بیماریاں، کارڈیک شونٹ، اور تمباکو نوشی وینٹیلیشن-پرفیوژن کی عدم مطابقت کا سبب بن سکتی ہیں جس کے نتیجے میں اہم علامات اور بیماریاں پیدا ہوتی ہیں، جن کا علاج برونکوڈیلٹرز اور آکسیجن تھراپی جیسے علاج کے ذریعے کیا جا سکتا ہے۔ اناٹومی ریسپریٹری سسٹم اور قلبی نظام وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑی میں تنفس کے نظام اور قلبی نظام کے اعضاء شامل ہوتے ہیں۔ وینٹیلیشن میں حصہ لینے والے تنفس کے نظام اور بڑی ہوا کی نالیوں میں ناک، ناک کی گہا، منہ، فارینکس، لارینکس، ٹریکیا، برونکس اور پھیپھڑے شامل ہیں۔ پھیپھڑوں کے اندر، وینٹیلیشن کے عمل میں خاص طور پر تنفس کے برونکیولز، الیوولر نالیاں، الیوولر تھیلیاں، اور الیولی جیسے اعضاء شامل ہوتے ہیں۔ پرفیوژن کے عمل کے لیے، قلبی نظام کے گردش کرنے والے اعضاء جیسے دل، پلمونری شریانیں، پلمونری رگ، اور الوئولر کیپلیریز شامل ہیں۔ الیوولر کیپلری خاص طور پر جسم کے بافتوں میں گیس کے تبادلے اور آکسیجن کی فراہمی کے لیے الیولی کے ساتھ رابطے میں آنے کے لیے پرفیوژن میں حصہ لیتی ہے۔ پھیپھڑوں کی ساخت پھیپھڑوں کی ساخت وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑے کے طریقہ کار کے لیے اہم ہے۔ پلیورا (جمع: پلیورا) پھیپھڑوں کے ارد گرد ایک واحد جھلی ہے۔ یہ دو تہوں کی تشکیل کے لیے پیچھے مڑ جاتا ہے، اور ہر پرت کو پیریٹل پلیورا اور ویسریل پلیورا کہا جاتا ہے۔ پھیپھڑوں کی گہا سے مراد پیریٹل اور ویسریل پھیپھڑوں کے درمیان کا علاقہ ہے، اور پھیپھڑوں کا سیال پھیپھڑوں کی سطح کو چکنا کرنے اور سطح پر تناؤ فراہم کرنے کے لیے پھیپھڑوں کی گہا کو بھرتا ہے۔ یہ افعال پھیپھڑوں کی حفاظت اور مناسب تحریک کو یقینی بناتے ہیں۔ ڈایفگرام اور انٹر کوسٹل تھراسیک عضلات پھیپھڑوں کے دباؤ کے میلان کو تبدیل کرتے ہیں، جو وینٹیلیشن ڈرائیونگ فورس پیدا کرتا ہے۔ ڈایفگرام کے قریب نچلے حصے کو پھیپھڑوں کی 'بیس' کہا جاتا ہے، اور اوپری لوب کے قریب پھیپھڑوں کے اوپری حصے کو پھیپھڑوں کا 'اپیکس' کہا جاتا ہے۔ فزیولوجی وینٹیلیشن وینٹیلیشن (یا سانس لینا) پھیپھڑوں اور ماحولیاتی ہوا کے درمیان ہوا کی حرکت ہے، جو گیس کے تبادلے میں سہولت فراہم کرتی ہے۔ ہوا سانس لینے کے ذریعے پھیپھڑوں میں داخل ہوتی ہے اور سانس چھوڑنے کے ذریعے باہر دھکیل دی جاتی ہے۔ وینٹیلیشن کے دوران، ہوا کی حرکت فضا اور پھیپھڑوں کے درمیان ہوا کے دباؤ کے میلان سے پیدا ہوتی ہے جو چھاتی کے پٹھوں اور ڈایفگرام سنکچن سے پیدا ہوتی ہے۔ ہوا کو پھیپھڑوں کے اندر اور باہر دھکیل دیا جاتا ہے کیونکہ ہوا زیادہ دباؤ والے علاقے سے کم دباؤ والے علاقے میں بہتی ہے۔ سانس لینے کے دوران، ڈایفگرام کا سکڑنا چھاتی کی گہا کے حجم میں اضافے کا سبب بنتا ہے۔ اس سے پھیپھڑوں کے اندر دباؤ کم ہو جاتا ہے، جس سے ہوا پھیپھڑوں میں بہنے پر مجبور ہو جاتی ہے۔ سانس چھوڑنے کے دوران، ڈایفگرام میں نرمی چھاتی کی گہا کے حجم میں کمی کا سبب بنتی ہے۔ پھیپھڑوں کا بڑھتا ہوا دباؤ ہوا کو پھیپھڑوں سے باہر دھکیل دیتا ہے۔ وینٹیلیشن کا بنیادی کام خون کی آکسیجنشن کے لیے کاربن ڈائی آکسائیڈ کو ہٹانے کے ذریعے پھیپھڑوں میں موجود باسی گیسوں کو آکسیجن سے بھرپور ہوا سے تبدیل کرنا ہے۔ اس کے بعد آکسیجن کو گردش کے نظام کے ذریعے پورے جسم میں فراہم کیا جاتا ہے۔ پرفیوژن پرفیوژن لمفیٹک نظام یا گردش کے نظام کے ذریعے جسم کے بافتوں میں آکسیجن سے بھرپور خون کی فراہمی ہے۔ پرفیوژن کا بنیادی کام گیس کے تبادلے کے دوران سیلولر فضلہ اور غذائیت کی فراہمی کو موثر طریقے سے ہٹانا ہے۔ پرفیوژن دل کے سکڑنے کے دوران ہوتا ہے جب آکسیجن والے خون کو شریانوں میں پمپ کیا جاتا ہے۔ شریانیں خون کو بافتوں کے کیپلری بیڈ تک پہنچاتی ہیں، جہاں آکسیجن کو پھیلاؤ کے ذریعے ہٹا دیا جاتا ہے۔ الوولی میں آکسیجن کو ارتکاز میلان کے نیچے پھیلایا جاتا ہے اور پلمونری کیپلیریوں کے ذریعے خون میں منتقل کیا جاتا ہے۔ ایک بار جب آکسیجن خون کے بہاؤ میں داخل ہو جاتی ہے، تو یہ سرخ خون کے خلیوں کے ہیموگلوبن (ایچ بی) سے جڑے ہوئے پلازما میں گھل جاتی ہے اور جسم کے بافتوں میں منتقل ہو جاتی ہے۔ پھر ڈی آکسیجنیٹڈ خون رگوں کے ذریعے دل میں واپس آتا ہے، اور وینٹیلیشن کے عمل کے ذریعے خون کو دوبارہ آکسیجنیٹ کرنے کے بعد پرفیوژن دوبارہ شروع ہوتا ہے۔ وینٹیلیشن-پرفیوژن تناسب (V/Q تناسب) وینٹیلیشن-پرفیوژن جوڑا وینٹیلیشن اور پرفیوژن کے درمیان تعلق ہے، جس کی نمائندگی وینٹیلیشن-پرفیوژن تناسب (V/Q) کرتا ہے۔ وینٹیلیشن ریٹ (V) گیس کا کل حجم ہے جو ایک مقررہ وقت میں الوولی میں داخل ہوتا ہے اور چھوڑتا ہے، عام طور پر فی منٹ ماپا جاتا ہے۔ وینٹیلیشن کی شرح کا حساب لگانے کے لیے، سمندری حجم (عام سانس کے دوران سانس لینے یا خارج ہونے والی گیس کا حجم) کو سانسوں کی تعدد فی منٹ سے ضرب دی جاتی ہے، جس کی نمائندگی اس فارمولے سے کی جاتی ہے: وینٹیلیشن کی شرح = سمندری حجم (L) x سانس فی منٹ (سانس/منٹ) = L/منٹ۔ پرفیوژن ریٹ (ق) خون کا کل حجم ہے جو گیس کے تبادلے کے دوران فی یونٹ وقت (1 منٹ) الیوولر کیپلیریز میں داخل ہوتا ہے۔ لہذا، وینٹیلیشن-پرفیوژن تناسب الیولی میں داخل ہونے والی گیس کے حجم کی نمائندگی کرتا ہے جو خون کے حجم کے مقابلے میں جو فی منٹ الیولی میں داخل ہوتا ہے۔ مثالی V/Q تناسب 1 ہے، پلمونری فنکشن کی سب سے موثر حالت جب پھیپھڑوں میں داخل ہونے والی آکسیجن کی مقدار جسم میں پہنچائی جانے والی آکسیجن کی مقدار کے برابر ہوتی ہے۔ مزید برآں، وینٹیلیشن اور پرفیوژن میچنگ کا مناسب حصول ضروری ہے کیونکہ یہ آکسیجن کی مسلسل فراہمی اور جسم سے فضلہ کی مصنوعات کی واپسی کو یقینی بناتا ہے۔ اس طرح موثر گیس کے تبادلے کے لیے وینٹیلیشن اور پرفیوژن کے سخت ضابطے کی ضرورت ہے۔ اوسطا 4 لیٹر آکسیجن (V) اور 5 لیٹر خون (Q) ایک منٹ میں الوولی میں داخل ہوتے ہیں، اس طرح عام V/Q کا تناسب 0.8 ہے۔ جب تناسب 0.8 سے زیادہ یا چھوٹا ہوتا ہے تو اسے غیر معمولی سمجھا جاتا ہے اور اسے وینٹیلیشن-پرفیوژن مماثلت (V/Q مماثلت) کہا جاتا ہے۔ وی/کیو مماثلت کے بارے میں مزید معلومات ذیل میں کلینیکل اہمیت کے حصے میں مل سکتی ہیں۔ علاقائی تغیرات اگرچہ مثالی وی/کیو تناسب 1 ہے، لیکن صحت مند فرد کے عام پھیپھڑوں میں تناسب تقریبا 0.8 ہے، جس کا مطلب ہے کہ وینٹیلیشن اور پرفیوژن بالکل برابر نہیں ہیں۔ کشش ثقل کی وجہ سے، نچلے پھیپھڑوں میں خون کی مقدار نسبتا زیادہ ہوتی ہے، اور اوپری پھیپھڑوں (اپیکس) میں ہوا کی مقدار نسبتا زیادہ ہوتی ہے۔ اس طرح، نچلے پھیپھڑوں (بیس) میں خون مکمل طور پر آکسیجن شدہ نہیں ہوتا ہے، اور اوپری حصے میں ہوا کی آکسیجن مکمل طور پر نہیں نکالی جاتی ہے، جس سے V/Q تناسب کم ہوتا ہے۔ پھیپھڑوں کے اوپکس کے مقابلے میں، بیس پر وینٹیلیشن کی شرح 50 فیصد زیادہ ہوتی ہے۔ چوٹی میں وی/کیو کا تناسب بیس میں تقریبا 3.3 اور 0.63 ہے، جو اس بات کی نشاندہی کرتا ہے کہ پرفیوژن بیس کی طرف وینٹیلیشن سے زیادہ ہے، اور وینٹیلیشن کی شرح چوٹی کی طرف پرفیوژن سے زیادہ ہے۔ پھیپھڑوں کی بنیاد کی طرف، کشش ثقل کی وجہ سے پھیپھڑوں کی گہا میں سیال کا حجم بڑھ جاتا ہے، جس کے نتیجے میں اندرونی دباؤ زیادہ ہوتا ہے۔ نتیجے کے طور پر، الوولی کم پھیلتا ہے اور بیس پر زیادہ تعمیل کرتا ہے، وینٹیلیشن کو بہتر بناتا ہے۔ کشش ثقل خون کو نیچے بیس کی طرف کھینچتی ہے تو پرفیوژن میں بھی اضافہ ہوتا ہے۔ مجموعی طور پر، وینٹیلیشن اور پرفیوژن دونوں کی شرح پھیپھڑوں کی بنیاد کی طرف بڑھ جاتی ہے۔ تاہم، پرفیوژن کی شرح میں مزید اضافہ ہوتا ہے، جس کے نتیجے میں V/Q تناسب میں کمی واقع ہوتی ہے۔ پھیپھڑوں کی چوٹی کی طرف، کشش ثقل کی وجہ سے ہائیڈروسٹیٹک دباؤ کم ہو جاتا ہے، جو خون کے بہاؤ کو کم کرتا ہے، اس طرح پرفیوژن کم ہوتا ہے۔ چونکہ وینٹیلیشن پرفیوژن سے تجاوز کر جاتا ہے، اس لیے پھیپھڑوں کے اوپری حصے میں وی/کیو کا تناسب بڑھ جاتا ہے۔ کلینیکل اہمیت جب وینٹیلیشن-پرفیوژن کا تناسب غیر معمولی طور پر معمول کی حد (0.8) سے زیادہ یا کم ہوتا ہے، تو اسے وینٹیلیشن-پرفیوژن ممیچ کہا جاتا ہے، جو صحت پر نمایاں اثر ڈال سکتا ہے۔ وینٹیلیشن-پرفیوژن مماثلت (V/Q مماثلت) V/Q مماثلت کی دو قسمیں ہیں۔ سب سے پہلے، ڈیڈ اسپیس اس وقت ہوتا ہے جب وینٹیلیشن پرفیوژن کی کمی کی وجہ سے پرفیوژن سے تجاوز کر جاتا ہے۔ ڈیڈ اسپیس سے مراد وہ حجم ہے جو گیس کے تبادلے میں حصہ نہیں لے رہا ہے۔ الوئولر ڈیڈ اسپیس اور ناکافی پرفیوژن کے نتیجے میں الوولی میں تازہ آکسیجن میں کمی کے ساتھ 0.8 سے اوپر V/Q تناسب ہوتا ہے۔ یہ خون کے جمنے، دل کی ناکامی، پلمونری ایمفیسیما، یا الیوولر کیپلیریز میں نقصان کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ دوسرا، پلمونری شونٹ ناکافی وینٹیلیشن اور اضافی پرفیوژن کی وجہ سے صفر یا کم V/Q تناسب کی وجہ سے ہوتا ہے۔ غلط وینٹیلیشن خون کی آکسیجنشن اور جسم کے بافتوں کو آکسیجن کی فراہمی کو کم کرتا ہے۔ اگرچہ 100% آکسیجن متاثر ہوتی ہے، ایک پلمونری شونٹ آکسیجن کو الیولی اور خون کی کیپلیریوں تک پہنچانے سے روکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں ممکنہ طور پر ہائپوکسیمیا (آکسیجن کی سطح کم ہونا) ہوتا ہے، اور وینٹیلیشن-پرفیوژن کے عدم مطابقت کی عام علامات میں چکر آنا، سر درد اور تھکاوٹ شامل ہیں۔ سانس کی علامات جیسے گھرگھراہٹ، تیز سانس لینا، اور سانس کی قلت سانس لینے کو مشکل بنا سکتی ہیں۔ مزید برآں، مریض نیلی یا سرمئی رنگ کی جلد، توانائی کی سطح میں کمی، مقامی بے راہ روی، یا الجھن کا تجربہ کر سکتا ہے۔ کم وی/کیو تناسب نمونیا، پلمونری ایڈیما، دمہ، یا برونکس کی رکاوٹ کی وجہ سے ہو سکتا ہے۔ وجہ بہت سے عوامل وی/کیو کے عدم مطابقت کا سبب بنتے ہیں۔ تاہم، سب سے عام وجوہات کو پھیپھڑوں کی بیماری، کارڈیک شونٹ اور دیگر میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ پھیپھڑوں کی بیماریاں سی او پی ڈی (دائمی رکاوٹ پھیپھڑوں کی بیماری) پھیپھڑوں کی ایک دائمی حالت ہے جو رکاوٹ ہوا کے بہاؤ کی وجہ سے سانس لینے کے مسائل کو گروپ کرتی ہے۔ سانس لینے میں دشواری کے نتیجے میں الوئولر سطح پر کم وینٹیلیشن (کم V/Q تناسب) ہوتا ہے، اور اس کی علامات میں سانس لینے میں دشواری، دائمی کھانسی اور گھرگھراہٹ شامل ہیں۔ تمباکو نوشی (کیمیائی پریشانیوں کی طویل مدتی نمائش) سی او پی ڈی کا سبب بن سکتی ہے، جس سے پھیپھڑوں کے کینسر اور دل کی بیماری کا خطرہ بڑھ جاتا ہے۔ دمہ ایک عام سوزش کی بیماری ہے جس کی وجہ سے ہوا کی نالی سوج جاتی ہے اور سانس لینے اور وینٹیلیشن میں خلل پڑتا ہے (کم V/A تناسب)۔ وجہ کا انکشاف نہیں ہوا ہے، لیکن جرگ، مولڈ، سانس کے انفیکشن، اور فضائی آلودگیاں (سگریٹ کا دھواں) جیسے الرجین ممکنہ محرک ہیں۔ علامات میں سانس کی قلت، سینے میں جکڑن، کھانسی اور گھرگھراہٹ شامل ہیں۔ پلمونری امبولزم پھیپھڑوں میں خون کے جمنے کو کہتے ہیں۔ پلمونری گردش میں خون کے محدود بہاؤ کے نتیجے میں الوولی ہوا دار ہوتی ہے لیکن خوشبو نہیں ہوتی، اس طرح، V/Q تناسب میں اضافہ ہوتا ہے اور گیس کا تبادلہ کم ہوتا ہے۔ یہ ہائپوکسیمیا (کم آکسیجن کی سطح) کا سبب بن سکتا ہے اور پھیپھڑوں کے حصے کو نقصان پہنچا سکتا ہے، جس کا علاج اینٹی کوگولنٹس سے کیا جا سکتا ہے۔ عام علامات میں سانس کی قلت، سینے میں درد، اضطراب، دل کی دھڑکن میں بے قاعدگی، دل کی دوڑ، سر درد، یادداشت میں کمی، اور دماغ میں الجھن شامل ہیں۔ اے آر ڈی ایس، نمونیا، دائمی برونکائٹس، پلمونری ایڈیما، اور ہوا کے راستے میں رکاوٹ پھیپھڑوں کی بیماریاں ہیں جو عام طور پر وینٹیلیشن-پرفیوژن کی عدم مطابقت کا سبب بنتی ہیں۔ پھیپھڑوں کی بیماریاں غیر معمولی طور پر وینٹیلیشن یا پرفیوژن کو تبدیل کر دیتی ہیں اور عام V/Q تناسب کی دیکھ بھال میں خلل ڈالتی ہیں۔ کارڈیک دائیں سے بائیں شونٹ ڈی آکسیجنیٹڈ خون عام طور پر آکسیجنشن (تازہ آکسیجن کی فراہمی) کے لیے پھیپھڑوں میں جاتا ہے۔ دائیں سے بائیں شونٹ ایک غیر معمولی خون کی گردش ہے جو ڈی آکسیجنیٹڈ خون کو دائیں طرف سے دل کے بائیں طرف منتقل کرنے کے قابل بناتی ہے اور پھیپھڑوں کو چھوڑ دیتی ہے۔ اس طرح، کوئی آکسیجنشن نہیں ہوتا ہے، اور گیس کے تبادلے میں کمی کے نتیجے میں ہائپوکسیمیا ہوتا ہے کیونکہ تازہ آکسیجن شونٹڈ خون تک نہیں پہنچ سکتی ہے۔ اس کے نتیجے میں پرفیوژن کے بغیر وینٹیلیشن اور زیادہ V/Q تناسب ہوتا ہے۔ دیگر سگریٹ کے دھوئیں کی طویل نمائش ہوا کے راستے کی سوزش اور توسیع کو جنم دیتی ہے، جو بالآخر ہوا کے بہاؤ کو محدود کرتی ہے اور وی/کیو کے عدم مطابقت کے اعلی خطرے سے منسلک ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، رکاوٹ والی سلیپ اپنیا نیند سے متعلق سانس کی خرابی ہے جس میں اوپری ہوا کے راستے میں رکاوٹ کی وجہ سے سوتے وقت سانس لینے میں کمی کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ موٹاپے کے شکار لوگوں میں اس کا خطرہ عام طور پر زیادہ ہوتا ہے۔ تیز خراٹے لینا، دم گھٹنا، سانس لینے میں رکاوٹ، سر درد اور جاگتے وقت غنودگی علامات ہیں۔ علاج V/Q عدم مطابقت کے علاج کے لیے کئی علاج کے راستے تیار کیے گئے ہیں۔ سب سے عام علاج برونکوڈیلٹرز اور آکسیجن تھراپی ہیں۔ برونکوڈیلٹرز پھیپھڑوں کے پٹھوں کو آرام دے کر یا ہوا کی نالیوں کو چوڑا کر کے سانس لینے کو بہتر بناتے ہیں۔ یہ عام طور پر ان ہیلرز کے ذریعے لگایا جاتا ہے اور زیادہ تر دمہ اور دائمی رکاوٹ پھیپھڑوں کی بیماری کے علاج کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ آکسیجن تھراپی سانس لینے میں آسانی کے لیے خون میں آکسیجن کی کم سطح کو بہتر بنانے کے لیے اضافی خالص آکسیجن فراہم کرتی ہے۔ یہ سلیپ اپنیا، نمونیا اور دمہ کا سامنا کرنے والے مریضوں کے لیے مفید ہے۔ کورٹیکوسٹیرائڈز، اینٹی بائیوٹکس، پلمونری ری ہیبیلیشن تھراپی، اینٹی کوگولنٹس، اور سرجری بھی وینٹیلیشن-پرفیوژن عدم مطابقت سے متعلق علامات اور بیماریوں کے طبی علاج کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ علاج مختصر یا طویل مدت تک چل سکتا ہے۔ تشخیص V/Q عدم مطابقت کی تشخیص کے لیے پلمونری وینٹیلیشن-پرفیوژن اسکین (پھیپھڑوں کا V/Q اسکین) استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ہوا کے بہاؤ کے پھیلاؤ کی پیمائش کے لیے وینٹیلیشن اسکین اور پھیپھڑوں میں خون کے بہاؤ کی تقسیم کے لیے پرفیوژن اسکین کا استعمال کیا جاتا ہے۔ تابکار ٹریسر کا استعمال پورے پھیپھڑے اور وینٹیلیشن اور پرفیوژن فنکشن کو اسکین کرنے کے لیے کیا جاتا ہے۔ حوالہ جات ریسپریشن ریسپریٹری فزیولوجی