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影响肺部气体交换的因素

2008-11-05 10:55 医学教育网
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  1.呼吸膜的厚度在肺部肺泡气通过呼吸膜(肺泡-毛细血管膜)与血液气体进行交换。气体扩散速率与呼吸膜厚度成反比关系,膜越厚,单位时间内交换的气体量就越少。呼吸膜由六层结构组成;含表面活性物质的极薄的液体层、很薄的肺泡上皮细胞层、上皮基底膜、肺泡上皮和毛细血管膜之间很小的间隙、毛细血管的基膜和毛细血管内皮细胞层。虽然呼吸膜有六层结构,但却很薄,总厚度不到1μm,有的部位只有0.2μm,气体易于扩散通过。此外,因为呼吸膜的面积极大,肺毛细血管总血量不多,只60-140ml,这样少的血液分布于这样大的面积,所以血液层很薄。肺毛细血管平均直径不足8μm,因此,红细胞膜通常能接触至毛细血管壁,所以O2、CO2不必经过大量的血浆层就可到达红细胞或进入肺泡,扩散距离短,交换速度快。病理情况下,任何使呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病,都会降低扩散速率,减少扩散量,如肺纤维化、肺水肿等,可出现低氧血症;特别是运动时,由于血流加速,缩短了气体在肺部的交换时间,这时呼吸膜的厚度和扩散距离的改变显得更有重要性。

  2.呼吸膜的面积气体扩散速率与扩散面积成正比。正常成人肺有3亿左右的肺泡,总扩散面积约70m2.安静状态下,呼吸膜的扩散面积约40m2,故有相当大的贮备面积。运动时,因肺毛细血管开放数量和开放程度的增加,扩散面积也大大增大。肺不张、肺实变、肺气肿或肺毛细血管关闭和阻塞均使呼吸膜扩散面积减小。

  3.通气/血流比值的影响通气/血流比值(ventilation/perfusionratio)是指每分肺通气量(VA)和每分肺血流量(Q)之间的比值(VA/Q),正常成年人安静时约为4.2/5=0.84.不难理解,只有适宜的VA/Q才能实现适宜的气体交换,这是因为肺部的气体交换依赖于两个泵协调工作。一个是气历史意义,使肺泡通气,肺泡气得以不断更新,提供O2,排出CO2;一个是血泵,向肺循环泵入相应的血流量,及时带起摄取的O2,带来机体产生的CO2.如果VA/Q比值增大,这就意味着通气过剩,血流不足,部分肺泡气未能与血液气充分交换,致使肺泡无效腔增大。反之,VA/Q下降,则意味着通气不足,血流过剩,部分血液流经通气不良的肺泡,混合静脉血中的气体未能得到充分更新,未能成为动脉血就流回了心脏。犹如发生了动-静脉短路,只不过是功能性的而不是解剖结构所造成的动-静脉短路。由此可见,VA/Q增大,肺泡无效腔增加;VA/Q减小,发生功能性动-静脉短路。两者都妨碍了有效的气体交换,可导致血液缺O2或CO2潴留,但主要是血液缺O2.这是因为,动、静脉血液之间O2分压差远远大于CO2的,所以动-静脉短路时,动脉血PO2下降的程度大于PCO2升高的程度;CO2的扩散系数是O2的20倍,所以CO2的扩散较O2为快,不易潴留;动脉血PO2下降和PCO2升高,可以刺激呼吸,增加肺泡通气量,有助于CO2的排出,却几乎无助于O2摄取,这是由氧离曲线和CO2解离曲线的特点所决定的。肺气肿病人,因许多细支气管阻塞和肺泡壁的破坏,上述两种VA/Q异常都可以存在,致使肺换气速率受到极大损害,这是造成肺换气功能异常最常见的一种疾病。

  健康成人就整个肺而言VA/Q是0.84.但是肺内肺泡通气量和肺毛细血管血流量的分布不是很均匀的,因此,各个局部的通气/血流比值也不相同,用整个肺的VA/Q就不以反映出来。例如人友直立位时,由于重力等因素的作用,肺尖部的通气和血流都较肺底的小,不过血流量的减少更为显著,所以肺尖部的通气/血流比值增大,产生中度肺泡无效腔,而肺底的比值减小,产生功能性动-静脉短路。虽然正常情况下存在着肺泡通气和血流的不均匀分布,但从总体上说,由于呼吸膜面积远远超过气体交换的实际需要,所以并未明显影响O2的摄取和CO2的排出。

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