氣體交換

　　呼吸的最終結(jié)果是進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行方能保證機體的正常呼吸生理活動。

　　一、肺泡氣-動脈血氧分壓差（P_A-aO₂)

　　大氣由氧和氮氣組成，并含有一定量水蒸氣。肺泡氣中，體溫37℃時，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，因為存在著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，一般認為等于P_aCO₂；

　　FiO₂　 　為吸入氣中氧濃度分數(shù)；

　　R　　　　為呼吸交換指數(shù)，一般假定為0.8。

　　P_A-aO₂　 是測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直接測定值和計算得出P_A-aO₂值是臨床上用以評價呼吸功能的可靠指標(biāo)。最常見的引起低氧血壓的原因可歸納為四方面。

　　（一)肺泡通氣不足　前已提及，肺泡通氣量是真正進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)機械通氣機完全控制，而又因某些因素如靜脈營養(yǎng)使呼吸交換指數(shù)R不足一般0.8時，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增高或二者同時存在以致A明顯下降時，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)無病變，肺泡通氣不足單純因呼吸中樞抑制所致，也就是說P_A-aO₂在正常的0.67～1.33kPa(5～10mmHg)，若P_AO₂下降明顯時也會造成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量鎮(zhèn)靜藥物，或顱外傷、中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染等情況時出現(xiàn)，在實際臨床工作中，更多見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程同時存在。

　�。ǘ�)彌散功能障礙 肺毛細血管膜因各種性質(zhì)病變受損破壞，或毛細血管床面積減少，或通透膜（包括肺泡上皮組織及其基底膜，血管內(nèi)皮細胞及其基底膜，以及紅細胞膜)增厚，都將使彌散功能發(fā)生障礙。但人的彌散功能代償儲留極大，常在彌散功能下降尚未造成低氧血癥時，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，通常靜息時可不出現(xiàn)低氧血癥，由于運動后血流通過肺泡毛細血管膜時間縮短，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。這也是運動負荷試驗在呼吸功能測定中應(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的原因，幾乎所有呼吸系統(tǒng)疾病發(fā)生低氧血癥時，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行。

圖3-11 O₂-CO₂相關(guān)圖

說A/明因A/變化決定PO₂及PCO₂。

　　在某特定時間內(nèi)肺所攝取的氧應(yīng)相當(dāng)于該時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數(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。這兩部分攝取氧量自然相等，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，動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，當(dāng)FiO₂、C_VO₂、C_VCO₂、均為已知時，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。

　　各種疾病過程，使/失調(diào)超出正常生理限度時將導(dǎo)致低氧血癥和二氧化碳潴留（圖3-13)。當(dāng)肺內(nèi)低/區(qū)過度增多，流經(jīng)這些區(qū)域血流不能攝取足夠氧，動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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