Р02 і Рсо2 в альвеолах визначається двома факторами: (1) швидкістю альвеолярної вентиляції; (2) швидкістю переходу кисню і двоокису вуглецю через дихальну мембрану. Припускають, що всіальвеоли вентилюються в рівній мірі і кровотік в альвеолярних капілярах однаковий у всіх альвеолах. Проте деякі ділянки легень при гарній вентиляції майже позбавлені кровотоку, а інші - можуть мати чудовий кровотік при малої або відсутньої вентиляції.
Це в деякій мірі можливо навіть в нормальних умовах, Але частіше виявляється при різних хворобах легень. В обох випадках серйозно постраждає газообмін через дихальну мембрану і людина може відчувати тяжке порушення дихання, незважаючи на нормальні показники загальної вентиляції і загального кровотоку в легенях, поряд з різними показниками вентиляції і кровотоку в різних частинах легень.
Для кращого розуміння змін дихання, Що виникають при порушенні відповідності альвеолярної вентиляції та альвеолярного кровотоку, була вироблена спеціальна кількісна концепція, названа вентиляційно-перфузійним коефіцієнтом.
Вентиляційно-перфузійні коефіцієнт позначають кількісно як Va /Q. Якщо Va (альвеолярна вентиляція) для даної альвеоли і Q (кровоток) у цій же альвеоле мають нормальну величину, то вентиляційно-перфузійні коефіцієнт Va /Q також називають нормальним. Якщо альвеолярна вентиляція (Уд) дорівнює нулю, але в альвеоле є перфузія (Q), то Va /Q теж дорівнює нулю.
Якщо ж при адекватної вентиляції (Va) спостерігається нульова перфузія, то Va /Q дорівнює нескінченності. При коефіцієнті, рівному нулю або нескінченності, в цих альвеолах немає газообміну через дихальну мембрану. Перейдемо до роз'яснення процесу дихання в цих крайніх випадках.
Парціальний тиск кисню і двоокису вуглецю в альвеоле у випадку, коли Va /Q дорівнює нулю. При Va /Q, рівному нулю, тобто при відсутності будь-якої альвеолярної вентиляції, повітря в альвеоли приходить в рівновагу з киснем і двоокисом вуглецю, що знаходяться в крові, тому що ці гази розподіляються між кров'ю і альвеолярним повітрям.
Кров в капілярах є венозною кров'ю, що повертається до легких із системного кровообігу, тому альвеолярні гази врівноважуються з газами венозної крові. У главі 40 ми дізнаємося, що в нормальній венозної крові (v) P02 складає 40 мм рт. ст. і Рсо2 - 45 мм рт. ст., тому величини парціального тиску цих двох газів є нормальними для альвеол, в яких є кровоток, але немає вентиляції.
Парціальний тиск кисню і двоокису вуглецю в альвеоле у випадку, коли Va /Q одно нескінченності. Вплив парціальних тисків альвеолярного газу у випадку, коли Va /Q одно нескінченності, повністю відрізняється від їх впливу у випадку, коли Va /Q дорівнює нулю, оскільки тепер відсутня капілярний кровообіг, що відносить кисень з альвеол і приносить двоокис вуглецю в альвеоли.
Замість врівноваження альвеолярних газів з венозною кров'ю альвеолярний повітря замінюється зволоженим повітрям, тобто кисень з вдихуваного повітря не йде у кров і двоокис вуглецю не переходить з крові під вдихається повітря. У нормальному вдихуваному зволоженому повітрі Ро2 дорівнює 149 мм рт. ст. і Рсо2 - 0 мм рт. ст., тому такими будуть і парціальні тиску цих двох газів в альвеоле.
Газообмін та парціальні тиску газів в альвеолах при нормальному Va /Q. У випадку, коли в альвеоле присутні і нормальна вентиляція, і нормальний капілярний кровообіг (нормальна альвеолярна перфузія), обмін кисню й двоокису вуглецю через дихальну мембрану є майже оптимальним, і альвеолярне Ро2 складає зазвичай 104 мм рт. ст., тобто знаходиться в діапазоні між величинами Ріг вдихуваного повітря (149 мм рт. ст.) і венозної крові (40 мм рт. ст.).
Альвеолярне Рсо2 також розташоване між двома екстремальними значеннями; в нормі воно становить 40 мм рт. ст., в той час як у венозній крові Рсо2 має величину 45 мм рт. ст. і у вдихуваному повітрі - 0 мм рт. ст. Таким чином, в нормальних умовах в альвеолярному повітрі Р02 складає 104 мм рт. ст. і Рсо2 - 40 мм рт. ст.