氣體交換

　　呼吸的最終結(jié)果是進(jìn)行氣體交換以保持正常的血中氧與二氧化碳分壓的水平。上述通氣、彌散、血流灌注和呼吸控制四方面功能正常進(jìn)行方能保證機(jī)體的正常呼吸生理活動(dòng)。

　　一、肺泡氣-動(dòng)脈血氧分壓差（P_A-aO₂)

　　大氣由氧和氮?dú)饨M成，并含有一定量水蒸氣。肺泡氣中，體溫37℃時(shí)，水蒸氣飽和，其分壓力為6.25kPa(47mmHg)。即使是健康肺，氣體交換并不完全，因?yàn)榇嬖谥�少許通氣與血流灌注的分布不相適宜，還有少許右至左分流，P_aO₂較P_AO₂降低0.67～1.33kPa(5～10mmHg),也就是存在輕度的肺泡氣-動(dòng)脈血分壓差。P_AO₂可由空氣公式求得：

　　PiO₂　　 為吸入氣氧分壓；

　　P_ACO₂　　為肺泡氣CO₂分壓，一般認(rèn)為等于P_aCO₂；

　　FiO₂　 　為吸入氣中氧濃度分?jǐn)?shù)；

　　R　　　　為呼吸交換指數(shù)，一般假定為0.8。

　　P_A-aO₂　 是測(cè)定通氣與血流灌注間是否均衡的良好指標(biāo)。

　　二、氣體交換失常

　　P_aO₂、P_aCO₂直接測(cè)定值和計(jì)算得出P_A-aO₂值是臨床上用以評(píng)價(jià)呼吸功能的可靠指標(biāo)。最常見(jiàn)的引起低氧血壓的原因可歸納為四方面。

　�。ㄒ�)肺泡通氣不足　前已提及，肺泡通氣量是真正進(jìn)行氣體交換的有效氣量。它是分鐘通氣量及死腔通氣量的差值。因呼吸中樞的調(diào)節(jié)功能，每分鐘CO₂產(chǎn)量一般變化不大，除非患者的通氣已經(jīng)機(jī)械通氣機(jī)完全控制，而又因某些因素如靜脈營(yíng)養(yǎng)使呼吸交換指數(shù)R不足一般0.8時(shí)，CO₂可能升高，否則如公式所示：

　　肺泡通氣量決定了P_aCO₂。當(dāng)因D增高或二者同時(shí)存在以致A明顯下降時(shí)，P_aCO₂升高。

　　前述空氣公式顯示，P_aCO₂升高，P_AO₂必然相應(yīng)下降。即使肺內(nèi)無(wú)病變，肺泡通氣不足單純因呼吸中樞抑制所致，也就是說(shuō)P_A-aO₂在正常的0.67～1.33kPa(5～10mmHg)，若P_AO₂下降明顯時(shí)也會(huì)造成P_aO₂相應(yīng)下降，即低氧血癥。

　　單純肺泡通氣不足可以在服用過(guò)量鎮(zhèn)靜藥物，或顱外傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染等情況時(shí)出現(xiàn)，在實(shí)際臨床工作中，更多見(jiàn)的是與其他引起低氧血癥導(dǎo)致氣體交換功能失常的病理生理過(guò)程同時(shí)存在。

　�。ǘ�)彌散功能障礙 肺毛細(xì)血管膜因各種性質(zhì)病變受損破壞，或毛細(xì)血管床面積減少，或通透膜（包括肺泡上皮組織及其基底膜，血管內(nèi)皮細(xì)胞及其基底膜，以及紅細(xì)胞膜)增厚，都將使彌散功能發(fā)生障礙。但人的彌散功能代償儲(chǔ)留極大，常在彌散功能下降尚未造成低氧血癥時(shí)，肺內(nèi)病變已因其他原因產(chǎn)生顯著的氣體交換障礙。

　　在彌漫性肺間質(zhì)性疾病患者，通常靜息時(shí)可不出現(xiàn)低氧血癥，由于運(yùn)動(dòng)后血流通過(guò)肺泡毛細(xì)血管膜時(shí)間縮短，使彌散功能障礙更趨顯著，再佐以其他原因，可出現(xiàn)低氧血癥。這也是運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)在呼吸功能測(cè)定中應(yīng)用的原因之一。

　�。ㄈ�)通氣血流灌注失調(diào) 習(xí)慣均以失調(diào)表示，它是引起低氧血癥最常見(jiàn)的原因，幾乎所有呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生低氧血癥時(shí)，或多或少均可檢查出失調(diào)的成分。

　　如圖3-11所示，肺尖部的通氣量低，血流量也少，其相應(yīng)比值為3.3，是為高區(qū)；自肺尖向肺底值逐漸減小，至肺底部雖通氣量與血流量均高于肺尖部，但值卻明顯降低，是為低區(qū)。于是自肺尖部流出的血液中氧分壓高于肺底部，而CO₂則因其解離曲線與氧解離曲線的不同，Pco₂變化不如氧分壓顯著。這種正常情況下的區(qū)域性不匹配，使肺毛細(xì)血管末端的血氧分壓（也就可相當(dāng)于P_aO₂)低于肺泡氣氧分壓，一般P_A-aO₂約在0.67kPa(5mmHg),不致超過(guò)1.33kPa(10mmHg)。從宏觀考慮，每分鐘肺泡通氣量約為4L，血流量約為5L，總的值若能維持在0.8，氣體交換常能正常進(jìn)行。

圖3-11 O₂-CO₂相關(guān)圖

說(shuō)A/明因A/變化決定PO₂及PCO₂。

　　在某特定時(shí)間內(nèi)肺所攝取的氧應(yīng)相當(dāng)于該時(shí)間肺泡氣與吸入氣間氧量之差，即

　　A（FiO₂)-A（F_AO₂)

　　FiO₂與F_AO₂分別表示吸入氣與肺泡氣的氧分?jǐn)?shù)。

　　依同樣道理，血液從肺泡氣能攝取的氧量相等于體循環(huán)血和混合靜脈血間氧含量之差，即

　　O₂=（CaO₂)-（C_VO₂)

　　C_aO₂與C_VO₂分別表示體循環(huán)與混合靜脈血中的氧含量。這兩部分?jǐn)z取氧量自然相等，故

　　_A（FiO₂-F_AO₂)=（CaO₂-C_VO₂)

　　_A/=（CaO₂-C_VO₂)/（FiO₂-F_AO₂)

　　當(dāng)FiO₂固定，C_VO₂在一定水平時(shí)，動(dòng)脈血和肺泡氣的氧含量由_A/所決定。

　　同樣可以演算得出CO₂的代謝公式：

　　_A/=（Cco₂-CaCO₂)/F_ACO₂

　　在穩(wěn)定狀態(tài)，為O₂的/與為CO₂的/必然相等，于是：

　　_A/=（CaO₂-C_VO₂)/（FiO₂-F_AO₂)=（C_VCO₂-CaCO₂)/F_ACO₂

　　清楚可見(jiàn)，當(dāng)FiO₂、C_VO₂、C_VCO₂、均為已知時(shí)，肺泡氣中O₂和CO₂濃度或分壓是由/決定。圖3-12所示為O₂-CO₂關(guān)系圖，可表示出不同程度/失調(diào)對(duì)O₂和CO₂分壓的影響。

圖3-12 人于直立位肺內(nèi)通氣及血流灌注分布不均及_A/值分布。

　　但無(wú)論如何，正常情況下肺內(nèi)所存在的輕度/失調(diào)不致影響氣體交換，動(dòng)脈血的O₂和CO₂分壓與肺泡氣中的O₂和CO₂分壓幾乎分別相同。

　　各種疾病過(guò)程，使/失調(diào)超出正常生理限度時(shí)將導(dǎo)致低氧血癥和二氧化碳潴留（圖3-13)。當(dāng)肺內(nèi)低/區(qū)過(guò)度增多，流經(jīng)這些區(qū)域血流不能攝取足夠氧，動(dòng)脈血氧分壓將低于正常，出現(xiàn)低氧血癥。二氧化碳雖然升高，但不會(huì)超出混合靜脈血中二氧化碳水平。肺內(nèi)其他區(qū)域?qū)⒃黾油�氣以期攝入更多氧，排出更多的二氧化碳。因氧解離曲線限制，低氧血癥常難代償，但二氧化碳可能保持正常。若病變嚴(yán)重或因肺其他功能限制，不能提供合宜的肺泡通氣，合并出現(xiàn)PCO₂升高。

圖3-13　/失調(diào)導(dǎo)致低氧血癥和二氧化碳潴留

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