气体交换过程及影响因素

（一）肺换气

1．肺换气过程如表5-2所示，肺泡气的PO2（104mmHg）高于静脉血的PO2（40mmHg），而肺泡气的PCO2（40mmHg）则低于静脉血的PCO2（46mmHg），故来自肺动脉的静脉血流经肺毛细血管时，在分压差的推动下，O2由肺泡扩散入血液，CO2则由静脉血扩散入肺泡，结果使含O2较少、含CO2较多的静脉血变成含O2较多、含CO2较少的动脉血，完成肺换气过程（图5-8）。O2和CO2均为脂溶性物质，经呼吸膜的扩散非常迅速，约0.3s即可换气完成。但通常，血液流经肺毛细血管的时间约为0.7s，可见，静脉血流经肺毛细血管时有足够的时间进行气体交换。

2．影响肺换气的因素 影响肺换气的因素除前述的气体扩散速率外，还受呼吸膜的厚度与面积以及通气／血流比值的影响。

（1）呼吸膜的面积和厚度：呼吸膜是肺泡腔与肺毛细血管腔之间的结构，它由6层结构组成：含有表面活性物质的液体层、肺泡上皮细胞层、肺泡上皮基膜层、肺泡与毛细血管之间的间质、毛细血管基膜层、毛细血管内皮细胞层（图5-9）。气体扩散速率与呼吸膜的厚度成反比，呼吸膜越厚，单位时间交换的气体量越少。正常呼吸膜厚度平均不到1μm，有的部位仅约0.2μm，气体易于扩散通过。正常成人呼吸膜面积约70m2。气体扩散速率与呼吸膜的面积成正比。平静呼吸时，用于气体交换的呼吸膜面积约为40m2；用力呼吸时，用于气体交换的呼吸膜面积可大大增加。在病理情况下，呼吸膜厚度增加（如肺纤维化、肺水肿等）或呼吸膜面积减小（如肺不张、肺气肿、肺叶切除等）都将导致气体扩散减少，影响肺换气。

图5-8 呼吸膜结构示意图

图5-9 呼吸膜结构示意图

（2）通气／血流比值（ventilation／perfusion ratio）是指每分肺泡通气量（VA）和每分钟肺血流量（Q）之间的比值（VA／Q）。正常成年人安静时，VA约为4.2L／min，Q约为5L／min，因此，VA／Q约为0.84。此时肺泡通气量与肺血流量比例适当，气体交换效率最高。如果VA／Q比值增大，表示通气过剩，血流相对不足，部分肺泡气体未能与血液气体充分交换，形成肺泡无效腔。反之，VA／Q比值下降，则表明通气不足，血流相对过多，部分血液流经通气不良的肺泡，静脉血中的气体不能得到充分更新，形成了功能性动-静脉短路。可见，无论VA／Q比值增大或减小，都会降低肺换气效率。

（二）组织换气

在组织中，由于细胞代谢不断消耗O2，并产生CO2；所以PO2较动脉血的PO2低， PCO2较动脉血PCO2高。当动脉血流经组织时，O2便顺着分压差由血液向组织细胞扩散， CO2则由组织细胞向血液扩散，使动脉血中的PO2降低、PCO2升高而变成静脉血。