一、氣體交換的原理

　　機(jī)體內(nèi)的氣體交換就是以擴(kuò)散方式進(jìn)行的。單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的容積為氣體擴(kuò)散速率(D)，它受下列因素的影響。

　　(一)氣體分壓差

　　兩個(gè)區(qū)域之間的分壓差是氣體擴(kuò)散的動(dòng)力，分壓差大，擴(kuò)散快。氣體在0.133kPa(1mmHg)分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴(kuò)散的毫升數(shù)為擴(kuò)散容量。

　　(二)氣體的相對(duì)分子質(zhì)量和溶解度

　　質(zhì)量輕的氣體擴(kuò)散較快。在相同條件下，各氣體擴(kuò)散速率和各氣體相對(duì)分子質(zhì)量(MW)的平方根成反比。如果氣體交換是發(fā)生在氣一液之間，那么溶解度越大，氣體擴(kuò)散越快。溶解度與相對(duì)分子質(zhì)量平方根之比為擴(kuò)散系數(shù)，取決于氣體分子本身的特性。CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，主要是因?yàn)镃O2在血漿中的溶解度約為O2的24倍的緣故，盡管CO2的相對(duì)分子質(zhì)量略大于O2。肺換氣時(shí)，由于肺泡處O2分壓是CO2分壓的10倍，所以，肺泡處CO2的擴(kuò)散速率是O2擴(kuò)散速率的2倍左右。當(dāng)肺換氣不足時(shí)，缺O(jiān)2比CO2滯留更明顯。

　　(三)擴(kuò)散面積和距離

　　擴(kuò)散面積越大，所擴(kuò)散的分子總數(shù)也越大，所以氣體擴(kuò)散速率與擴(kuò)散面積成正比。分子擴(kuò)散的距離越大，擴(kuò)散經(jīng)全程所需的時(shí)間越長，因此，擴(kuò)散速率與擴(kuò)散距離成反比。

　　(四)溫度

　　擴(kuò)散速率與溫度成正比。

　　二、肺換氣

　　肺換氣是指肺泡與血液之問，O2與CO2的交換過程。氣體交換是通過生物膜以擴(kuò)散的方式實(shí)現(xiàn)的。氣體交換的動(dòng)力是膜兩側(cè)各氣體的分壓差。O2與CO2總是順分壓差由分壓高處向分壓低處擴(kuò)散。

　　影響肺換氣的主要因素如下：

　　(一)分壓差

　　分壓差是氣體交換的動(dòng)力，決定氣體交換的方向和速率。分壓差越大，氣體擴(kuò)散的速率越快。

　　(二)呼吸膜的面積和通透性

　　肺部氣體交換所經(jīng)歷的組織結(jié)構(gòu)為呼吸膜。呼吸膜由六層結(jié)構(gòu)組成，但卻很薄，總厚度不到11μm，有的部位只有0.2μm，氣體易于擴(kuò)散通過。當(dāng)氣體擴(kuò)散面積減少，肺泡壁增厚，通透性降低，氣體擴(kuò)散量及速度都會(huì)減少。

　　(三)通氣/血流比值

　　這是指每分肺泡通氣量與每分肺血流量(心輸出量)的比值，稱為通氣/血流比值(VA/Q)。兩者比例恰當(dāng)，換氣效率高。正常成人安靜時(shí)，通氣與血流比值為0.84。比值增大，表明一部分肺泡未得到足夠的血流灌注，相當(dāng)于無效腔增大;比值減少，表示一部分靜脈血未得到充分的氣體交換，發(fā)生功能性動(dòng)一靜脈短路。

　　健康成人就整個(gè)肺而言VA/Q是0.84。但是肺內(nèi)肺泡通氣量和肺毛細(xì)血管血流量的分布不是很均勻的，因此，各個(gè)局部的通氣/血流比值也不相同。例如人體直立位時(shí)，肺尖部的通氣和血流都較肺底的小，不過血流量的減少更為顯著，所以肺尖部的通氣/血流比值增大，可達(dá)3左右，產(chǎn)生中度肺泡無效腔，而肺底的比值減小，產(chǎn)生功能性動(dòng)靜脈短路。

　　三、組織換氣

　　在組織處，由于細(xì)胞有氧代謝，02被利用并產(chǎn)生C02，所以P02可低至3.99kPa(30mmHg)以下，PC02可高達(dá)6.65kPa(30mmHg)以上。動(dòng)脈血流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)，便順分壓差由血液向細(xì)胞擴(kuò)散，C02則由細(xì)胞向血液擴(kuò)散，動(dòng)脈血因失去02和得到C02而變成靜脈血。