（二)影響肺部氣體交換的因素
前面已經(jīng)提到氣體擴(kuò)散速率受分壓差、擴(kuò)散面積、擴(kuò)散距離、溫度和擴(kuò)散系數(shù)的影響。這里只需具體說明肺的擴(kuò)散距離和擴(kuò)散面積以及影響肺部氣體交換的其它因素，即通氣/血流比值的影響。
1．呼吸膜的厚度 在肺部肺泡氣通過呼吸膜（肺泡-毛細(xì)血管膜)與血液氣體進(jìn)行交換。氣體擴(kuò)散速率與呼吸膜厚度成反比關(guān)系，膜越厚，單位時(shí)間內(nèi)交換的氣體量就越少。呼吸膜由六層結(jié)構(gòu)組成（圖5-10)；含表面活性物質(zhì)的極薄的液體層、很薄的肺泡上皮細(xì)胞層、上皮基底膜、肺泡上皮和毛細(xì)血管膜之間很小的間隙、毛細(xì)血管的基膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層。雖然呼吸膜有六層結(jié)構(gòu)，但卻很薄，總厚度不到1μm，有的部位只有0.2μm，氣體易于擴(kuò)散通過。此外，因?yàn)楹粑さ拿娣e極大，肺毛細(xì)血管總血量不多，只60-140ml，這樣少的血液分布于這樣大的面積，所以血液層很薄。肺毛細(xì)血管平均直徑不足8μm，因此，紅細(xì)胞膜通常能接觸至毛細(xì)血管壁，所以O(shè)2、CO2不必經(jīng)過大量的血漿層就可到達(dá)紅細(xì)胞或進(jìn)入肺泡，擴(kuò)散距離短，交換速度快。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)低氧血癥；特別是運(yùn)動時(shí)，由于血流加速，縮短了氣體在肺部的交換時(shí)間，這時(shí)呼吸膜的厚度和擴(kuò)散距離的改變顯得更有重要性。
圖5-10 呼吸膜結(jié)構(gòu)示意圖
2．呼吸膜的面積 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)大的貯備面積。運(yùn)動時(shí)，因肺毛細(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。肺不張、肺實(shí)變、肺氣腫或肺毛細(xì)血管關(guān)閉和阻塞均使呼吸膜擴(kuò)散面積減小。
3．通氣/血流比值的影響 通氣/血流比值（ventilation/perfusion ratio)是指每分肺通氣量（VA)和每分肺血流量（Q)之間的比值（VA/Q)，正常成年人安靜時(shí)約為4.2/5=0.84。不難理解，只有適宜的VA/Q才能實(shí)現(xiàn)適宜的氣體交換，這是因?yàn)榉尾康臍怏w交換依賴于兩個(gè)泵協(xié)調(diào)工作。一個(gè)是氣歷史意義，使肺泡通氣，肺泡氣得以不斷更新，提供O2，排出CO2；一個(gè)是血泵，向肺循環(huán)泵入相應(yīng)的血流量，及時(shí)帶起攝取的O2，帶來機(jī)體產(chǎn)生的CO2。如果VA/Q比值增大，這就意味著通氣過剩，血流不足，部分肺泡氣未能與血液氣充分交換，致使肺泡無效腔增大。反之，VA/Q下降，則意味著通氣不足，血流過剩，部分血液流經(jīng)通氣不良的肺泡，混合靜脈血中的氣體未能得到充分更新，未能成為動脈血就流回了心臟。猶如發(fā)生了動-靜脈短路，只不過是功能性的而不是解剖結(jié)構(gòu)所造成的動-靜脈短路。由此可見，VA/Q增大，肺泡無效腔增加；VA/Q減小，發(fā)生功能性動-靜脈短路。兩者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，但主要是血液缺O(jiān)2。這是因?yàn)�，動、靜脈血液之間O2分壓差遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CO2的，所以動-靜脈短路時(shí)，動脈血PO2下降的程度大于PCO2升高的程度；CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，所以CO2的擴(kuò)散較O2為快，不易潴留；動脈血PO2下降和PCO2升高，可以刺激呼吸，增加肺泡通氣量，有助于CO2的排出，卻幾乎無助于O2攝取，這是由氧離曲線和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的（見第三節(jié))。肺氣腫病人，因許多細(xì)支氣管阻塞和肺泡壁的破壞，上述兩種VA/Q異常都可以存在，致使肺換氣速率受到極大損害，這是造成肺換氣功能異常最常見的一種疾病。
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，用整個(gè)肺的VA/Q就不以反映出來。例如人友直立位時(shí)，由于重力等因素的作用，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，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-靜脈短路（圖5-11)。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，所以并未明顯影響O2的攝取和CO2的排出。
圖5-11 正常人直立時(shí)肺通氣和血流量的分布VA/Q，通氣/血流比值
�。ㄈ�)肺擴(kuò)散容量
氣體在0.133kPa(1mmHg)分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴(kuò)散的氣體的ml數(shù)為肺擴(kuò)散容量（pulmonary diffusion capacyty,DL)，即：
DL=V／（PA-PC)
V是每分鐘通過呼吸膜的氣體容積（ml/min)，PA是肺泡氣中該氣體的平均分壓，Pc是肺毛細(xì)血管血液內(nèi)該氣體的平均分壓。肺擴(kuò)散容量是測定呼吸氣通過呼吸膜的能力的一種指標(biāo)。正常人安靜時(shí)氧的肺擴(kuò)散容量平均約為20ml/min·0.133kPa，CO2的為O2的20倍。運(yùn)動時(shí)DL增加，是因?yàn)閰⑴c氣體交換的肺泡膜面積和肺毛細(xì)血管血流量增加以及通氣、血流的不均分布得到改善所致，DL可因有效擴(kuò)散面積減小擴(kuò)散距離增加而降低。醫(yī)學(xué)全在線網(wǎng)站www.med126.com
三、氣體在組織的交換
氣體在組織的交換機(jī)制、影響因素與肺泡處相似，所不同者是交換發(fā)生于液相（血液、組織液、細(xì)胞內(nèi)液)之間，而且擴(kuò)散膜兩側(cè)的O2和CO2的分壓差隨細(xì)胞內(nèi)氧化代謝的強(qiáng)度和組織血流量而異血流量不變時(shí)，代謝強(qiáng)、耗O2多，則組織液CO2低，PCO2高；代謝率不變時(shí)，血流量大，則PO2高，PCO2低。
在組織處，由于細(xì)胞有氧代謝，O2被利用并產(chǎn)生CO2，所以PO2可低至3.99kPa（30mmHg)以下，PCO2可高達(dá)6.65kPa（30mmHg)以上.動脈血流經(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,CO2則由細(xì)胞內(nèi)血液擴(kuò)散(圖5-8),動脈血因失去O2和得到CO2而變成靜脈血。
