氣體交換是以擴散的方式進(jìn)行的。
氣體交換的動力
氣體交換的動力是氣體分壓差。氣體也總是從分壓高處向分壓低處擴散。所謂分壓是指混合氣體中各組成氣體具有的壓力。例如在海平面的大氣壓平均約為101kPa,O2含量為20.84%,則O2分壓(PO2)約為20.7kPa;N2的含量為78.62%,其分壓(PN2)約為79.4kPa;CO2含量僅0.04%,則CO2分壓(PCO2)僅0.04kPa。
氣體交換的過程
肺泡氣直接與肺毛細(xì)管血液直接進(jìn)行氣體交換。其成分既不同于吸入氣也不同于呼出氣。通過呼吸運動,肺泡氣不斷獲得更新,因而保持了它所含O2和CO2濃度的相對穩(wěn)定性。吸入氣(空氣),呼出氣。肺泡氣PO2高于靜脈血的PO2;其CO2分壓則低于靜脈血的PCO2。因此,O2由肺泡向靜脈血擴散;而CO2由肺動脈毛細(xì)管中靜脈血向肺泡擴散。這樣,靜脈血變成了動脈血。當(dāng)動脈血經(jīng)毛細(xì)血管流向組織時,組織內(nèi)PO2低于動脈血的PO2;而其PCO2則高于動脈血的PCO2,這里又進(jìn)行了一次氣體交換。動脈血經(jīng)過這次氣體交換后變成靜脈血。組織由此而獲得O2,排出CO2。
影晌氣體交換的因素
氣體擴散的速度/如果某一氣體擴散速度快,則其交換也快;另一氣體擴散速度慢,則其交換也慢。氣體分子的擴散速度(d)與其溶解度(s)成正比,與其分子量(MW)的平方根成反比。如果CO2與O2的分壓差梯度相同,CO2擴散速度為O2的20倍。從表7-1可知靜脈血和肺泡氣中CO2的分壓差約為0.8kPa,O2的分壓差約為8.51kPa約為CO2的10倍,但總合起來,CO2的擴散速度仍比O2快。
呼吸膜 呼吸膜的通透性、厚度以及面積都會影響氣體交換的效率。在某些病理情況下,如肺纖維化,肺炎,呼吸膜厚度增加,氣體交換效率降低。又如在肺氣腫時,由于肺泡融合,氣體擴散的呼吸膜總面積減小,也使氣體交換減少。
通氣/血流(V/Q)比值 通氣血流比值即每分肺泡通氣量對每分肺血流量(心輸出量)的比值。正常人安靜時,每分肺泡通氣量約為4.2L,每分心輸出量約為5L,則V/Q的比值為0.84。通氣量與血流量匹配合適,氣體交換效率高。