2013初級護(hù)師生理學(xué)輔導(dǎo)：影響肺部氣體交換的因素

　　(一)氣體的擴(kuò)散速度

　　氣體的擴(kuò)散速度可以影響氣體交換的進(jìn)行。如果擴(kuò)散速度快，氣體交換也快;擴(kuò)散速度慢，則氣體交換也慢。

　　如前公式所述，氣體分子的擴(kuò)散速度與溶解度成正比，CO2在血漿中的溶解度約為O2的24倍，但CO2的分子量(44)大于O2(32)，因此在同樣分壓下，CO2的擴(kuò)散速度約為O2的21倍。然而，氣體分子擴(kuò)散的動(dòng)力是分壓差，分壓差越大，擴(kuò)散速度也越快。肺泡與血液間O2分壓差是CO2分壓差的10倍，如僅從分壓差的角度考慮，O2的擴(kuò)散速度應(yīng)比CO2快。但如果把氣體的溶解度，分子量以及分壓差對氣體擴(kuò)散速度的影響綜合在一起來考慮，CO2的擴(kuò)散速度約為O2的20倍。然而，O2和CO2的擴(kuò)散都極為迅速， 僅需約0.3s即可完成。 通常情況下血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管的時(shí)間約0.7s，所以當(dāng)血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管不到全長的1/2時(shí)，已經(jīng)基本上完成了交換過程�？梢�，通常情況下肺換氣時(shí)間綽綽有余。但在肺部嚴(yán)重病變時(shí)，就可造成氣體交換不足，而且氣體交換不足所造成的PO2降低要比PCO2升高明顯得多(即在氣體交換不足時(shí)，往往缺O(jiān)2顯著，而CO2潴留卻不明顯)。其原因之一就是由于CO2的擴(kuò)散速度比O2快。

　　(二) 呼吸膜的厚度

　　肺換氣時(shí)O2和CO2的擴(kuò)散必須通過呼吸膜。呼吸膜的厚度、通透性和面積都會(huì)影響氣體交換的效率。正常呼吸膜非常薄，如前所述，它有6層結(jié)構(gòu)組成，但總厚度不到1μm，有的地方只有0.2μm，所以通透性大，氣體易于擴(kuò)散。此外，因?yàn)楹粑�膜的面積極大，肺毛細(xì)血管總血量不多，只有60～140ml，這樣少的血液分布于這樣大的面積，可以想象血液層是很薄的。肺毛細(xì)血管平均直徑不足8μm，因此，紅細(xì)胞膜通常接觸毛細(xì)血管壁，所以O(shè)2、CO2不必經(jīng)過大量的血漿就到達(dá)紅細(xì)胞，增大了交換速度。病理情況下，任何使呼吸膜增厚或擴(kuò)散距離增加的疾病，都會(huì)降低擴(kuò)散速率，減少擴(kuò)散量，如肺纖維化、肺水腫等，可出現(xiàn)低O2血癥。

　　(三)呼吸膜的面積

　　根據(jù)前述公式，氣體擴(kuò)散速率與擴(kuò)散面積成正比。正常成人肺有3億左右的肺泡，總擴(kuò)散面積約70m2。安靜狀態(tài)下，呼吸膜的擴(kuò)散面積約40m2，故有相當(dāng)大的儲(chǔ)備面積。運(yùn)動(dòng)時(shí)因毛細(xì)血管開放數(shù)量和開放程度的增加，擴(kuò)散面積也大大增大。在病理情況下，例如肺氣腫的病人，由于肺泡融合使氣體擴(kuò)散的面積減小，另外，肺不張、肺實(shí)變、肺毛細(xì)血管關(guān)閉和阻塞都可使呼吸膜擴(kuò)散面積減小。

　　(四)通氣/血流比值

　　VA是指每分肺泡通氣量，血流(Q)是指每分肺血流量。VA/Q比值影響著氣體交換。正常成年人在安靜時(shí)，VA是350ml×12=4.2L，Q=5L可以求得VA/Q=0.84。此時(shí)，VA與Q的匹配最合適，氣體交換的效率最高。如果VA/Q>0.84，可能由于肺通氣過度，也可能由于肺血流量減少所致，這意味著通氣相對過剩，使肺泡氣未能與血液氣體充分交換，相當(dāng)于肺泡無效腔增大。反之，如果VA/Q<0.84，這就意味著通氣不足或血流過剩，或兩者同時(shí)存在。其過程是部分血液流經(jīng)通氣不良的肺泡，靜脈血中的氣體未得到充分更新，未能成為動(dòng)脈血就流回了心臟，猶如發(fā)生了動(dòng)-靜脈短路，稱為功能性動(dòng)-靜脈短路(Functional A-V Shunting)。

　　由此可見，VA/Q增大，表示增加了生理無效腔，可以理解為未能很好利用肺通氣;VA/Q減小，表示發(fā)生了功能性短路，可以理解為未能很好利用肺血流。以上兩種情況都妨礙了有效的氣體交換，可導(dǎo)致血液缺O(jiān)2或CO2潴留，但以血液缺O(jiān)2為主。這是因?yàn)閯?dòng)、靜脈血液之間O2分壓差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CO2分壓差，所以動(dòng)-靜脈短路時(shí)，動(dòng)脈血PO2下降的程度大于PCO2升高的程度。另外，動(dòng)脈血PO2下降和PCO2升高時(shí)，可以刺激呼吸加強(qiáng)， 使肺泡通氣量增加，有助于CO2的排出，卻無助于O2的攝取，這是由氧解離曲線和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的�；挤螝饽[的病人，VA/Q兩種異常都可以存在， 致使肺換氣效率受到極大損害，是造成肺換氣功能異常最常見的一種疾病。

　　正常成人安靜時(shí)，肺總的VA/Q比值為0.84，但肺各局部的VA/Q并不相同，例如人在直立位時(shí)，肺尖部的VA/Q和Q都較肺下部的小，不過Q的減少更為顯著，所以肺尖部的VA/Q增大，可達(dá)3以上，而肺下部的VA/Q減小，約為0.6。 造成VA/Q不均勻的解剖生理因素是多方面的。

　　在肺泡通氣方面：

　�、傥鼩鈺r(shí)，胸廓下部肋骨的動(dòng)度大于上部，膈肌的下降也主要使肺門以下的肺葉擴(kuò)張，所以肺下部的通氣量大于上部;

　�、谥绷⑽粫r(shí)，重力作用使胸膜腔內(nèi)壓由上而下出現(xiàn)一個(gè)梯度，上方最負(fù)，所以肺上部的肺泡較肺下部的肺泡更為擴(kuò)張�；�礎(chǔ)容積較大的肺上部處于S曲線上段，較平直，順應(yīng)性較小，而肺的中下部處于曲線的中段，順應(yīng)性較大。因此吸氣時(shí)，在相同跨肺壓改變下，吸入氣較多的進(jìn)入肺的中下部;

　　③肺內(nèi)壓的區(qū)域性差異，也可以引起呼吸道不均勻擴(kuò)張，以致吸入氣分布不均;

　�、芪鼩鈺r(shí)，周邊肺組織的擴(kuò)張程度比深部肺組織的大，因此，即使在同一平面，肺泡通氣量的分布也是不均勻的，外周的大于中心的肺泡。

　　在肺血流量方面：

　�、俜窝�環(huán)是低壓系統(tǒng)，更易受重力影響。直立時(shí)，肺尖部的血流量比肺下部的少;

　�、诳绶螇旱牟课徊町惡妥兓�也影響肺毛細(xì)血管的口徑;

　�、圩笥曳蝿�(dòng)脈從肺總動(dòng)脈發(fā)出時(shí)角度上的差異， 使左肺的血流量多于右肺的血流量。雖然正常情況下存在著肺泡通氣和血流的不均勻分布，但從總體上說，由于呼吸膜面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過氣體交換的實(shí)際需要，所以并不影響O2的攝取和CO2的排出。更何況正常人的肺通氣和肺血流還存在著自身調(diào)節(jié)機(jī)制，當(dāng)某一部分肺泡通氣減少時(shí)，由于O2分壓降低，CO2分壓升高，可導(dǎo)致該部分肺血管收縮，從而減少血流量，與通氣減少相匹配;反之，如果某區(qū)域血流量不足，則由于CO2分壓下降，而使該區(qū)域支氣管收縮，從而減少了通氣量。由于這種自身調(diào)節(jié)，所以可使通氣和血流自動(dòng)匹配，比值相對穩(wěn)定，使肺換氣能有效地進(jìn)行。