La vía aérea superior y el árbol traqueobronquial son a menudo llamadas zonas conductoras. La ventilación es la inspiración y espiración de gases respiratorios, conocida también como respiración externa. El intercambio de O₂ y CO₂ ocurre en la zona respiratoria.
Bajo condiciones de salud normales, el paso de sangre a través de los capilares alveolares permite que la presión parcial de CO₂ en el aire alveolar sea la misma que la presión parcial de CO₂ en sangre arterial (PaCO2₂).
Para poder representar posibles variaciones, se usa el concepto de relación ventilación alveolar y perfusión (VA/Q), es decir la relación entre la ventilación pulmonar y flujo sanguíneo pulmonar.
Existen dos situaciones comunes que pueden provocar alteraciones en la relación V/Q: espacio muerto alveolar y shunt pulmonar.
Cualquier elemento del sistema respiratorio que no forme parte del intercambio de gases es llamado espacio muerto; en caso de estar en la zona anatómica es fisiológico. Sin embargo, el espacio muerto de los alvéolos, donde se realiza el intercambio de gases, puede ser una indicación de fisiopatología como tromboembolismo pulmonar (TEP) o gasto cardiaco disminuido. Nos encontramos ante un alveolo bien ventilado, pero no perfundido.
El shunt pulmonar puede ser visto como el opuesto al espacio muerto. El shunt pulmonar ocurre cuando áreas del pulmón son perfundidas, pero no ventiladas, esto puede ocurrir en condiciones que provocan que los alvéolos se colapsen o se llenen de fluidos, como por ejemplo cuando hay secreciones bronquiales y alveolares incrementadas que causan taponamiento de moco o atelectasia.
La medición del CO₂ exhalado se podrá ver afectada por 3 factores; el metabolismo, ya que el CO₂ se produce en el tejido como subproducto del metabolismo, la perfusión: pues la sangre es el medio de transporte del CO₂ hasta los pulmones y la difusión en los alvéolos y la ventilación, ya que el CO₂ es eliminado a través de la ventilación. Alteraciones en cualquiera de estas 3 funciones estará reflejado en el CO₂.