肺換氣

經肺通氣進入肺泡的新鮮空氣與血液進行氣體交換，氧氣從肺泡順著分壓差擴散到靜脈血，而靜脈血中的二氧化碳，則向肺泡擴散。這樣，靜脈血中的氧分壓逐漸升高，二氧化碳分壓逐漸降低，最後接近於肺泡氣的氧分壓和二氧化碳分壓。由於氧氣和二氧化碳的擴散速度極快，僅需約0.3s即可完成肺部氣體交換，使靜脈血 在流經肺部之後變成了動脈血。一般血液流經肺毛細血管的時間約0.7s，因此當血液流經肺毛細血管全長約1/3時，肺換氣過程基本上已完成。

一般將氣體在1mmHg分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴散的氣體毫升數稱為肺擴散容量（pulmonary diffusion capacity，Dv），即：DL=V/ | P（A）—P（C）|上式中V是每分鐘通過呼吸膜的氣體容積（ml/min），P（A）是肺泡氣中該氣體的平均分壓，P（C）是肺毛細血管血液內該氣體的平均分壓。肺擴散容量是測定呼吸氣通過呼吸膜能力的重要指標。正常人安靜時氧氣的肺擴散容量約為20ml/（min·mmHg），二氧化碳的肺擴散容量為氧氣的20倍。運動時肺擴散容量增加；肺疾病情況下，肺擴散容量可因有效擴散面積減小或擴散距離增加而降低。

氣體的分壓差

氣體交換的動力是氣體的分壓差（Difference of partial pressure，ΔP）。氣體的分壓差越大，則擴散越快，擴散速率越大；反之，分壓差小則擴散速率低。氣體的分壓差也決定氣體交換的方向。

氣體的溶解度與分子量

在其他條件相同時，氣體擴散速率與氣體在溶液中的溶解度（S）成正比，與氣體分子量（MW）的平方根成反比。氣體的溶解度與分子量的平方根之比稱為擴散係數（diffusion coefficient）。因為二氧化碳在血漿中的溶解度（51.5%）約為氧氣的（2.14%）24倍，二氧化碳的分子量（44）大於氧氣（32），這樣二氧化碳的擴散係數是氧氣的20倍。盡氧氣的分壓差比二氧化碳的分壓差大將近10倍，二氧化碳的擴散速度仍為氧氣的2倍。因此臨床上易出現缺氧而二氧化碳瀦留少見。

呼吸膜的面積

正常成人約3億個肺泡的呼吸膜總面積約70㎡。在安靜狀態下，機體僅需40㎡的呼吸膜便足以完成氣體交換。因此，呼吸膜有30㎡的貯備面積。運動時肺毛細血管開放數量和開放程度增加，呼吸膜面積（A）增加，加快氧氣和二氧化碳擴散的速度。反之，肺不張、肺實變、肺氣腫時呼吸膜擴散面積減小，氣體交換減少。

呼吸膜的厚度

呼吸膜又稱為肺泡-毛細血管膜。由含肺表面活性物質的極薄的液 體層、肺泡上皮細胞層、上皮基底膜層、肺泡上皮和毛細血管基膜之間含有膠原纖維和彈性纖維的間隙、毛細血管基膜層及毛細血管內皮細胞層6層組成。但呼吸膜的總厚度（d）不到1μm，最薄處只有0.2μm，氣體易於擴散通過。此外，由於肺毛細血管平均直徑不足8μm，血液層很薄，紅細胞膜通常能接觸到毛細血管壁，使氧氣和二氧化碳可不經大量的血漿層即可到達紅細胞或進入肺泡，擴散距離短，氣體交換速度加快。病理情況下，如肺纖維化、肺水腫時呼吸膜增厚或擴散距離加大都會降低擴散速率，減少氧氣和二氧化碳擴散量。此時若增加運動，可因血流加速縮短氣體在肺部的交換時間，進一步降低氣體交換，加重呼吸困難。

溫度

溫度愈高，氣體分子運動速度愈快，故氣體擴散速率與溫度成正比。

氣體擴散速率 ∝ ΔP·T·A·S/[d·（√MW）]

以上主要是從肺泡內氣體的角度來討論肺換氣的影響因素，但肺泡內的氣體是與流經肺部的血液之間進行氣體交換。因此，還必須考慮到通氣與血流的匹配。

通氣/血流比值

通氣/血流比值（ventilation/perfusion ratio，V（A）/Q），是指每分肺泡通氣量（VA）和每分肺血流量（Q）（心輸出量）的比值（V（A）/Q）。正常成年人安靜時肺泡通氣量約為4200ml/min，心輸出量為5000mI/min。因此，V（A）/Q為0.84，這就意味著肺泡通氣量與肺血流量的比例適宜，氣體交換的效率最高，即流經肺部的靜脈血變成了動脈血。如果V（A）/Q比值增大，表明通氣過度或血流不足，使得部分肺泡氣未能與血液氣體充分交換，造成肺泡無效腔增大。反之，V（A）/Q下降，則意味著通氣不足或血流相

對過剩，造成部分血液流經通氣不良的肺泡，混合靜脈血中的氣體未能得到充分更新，在流經肺部之後仍然是靜脈血，相當於功能性動一靜脈短路。因此，從氣體交換角度來看，V（A）/Q增大或減小時肺換氣的效率都差；如果肺內某一區域，或者整個肺的肺泡通氣量和血流量按比例同向變化，保持V（A）/Q值為0. 84，則能維持氣體的交換效率。因此，決定肺換氣效率的因素是肺泡通氣量和肺血流量的比值，而非它們的絕對值。

健康成人全肺的V（A）/Q為0. 84，但在肺的各個局部區域 的V（A）/Q存在差異。這與肺泡通氣量和肺毛細血管血流量的不均勻分佈有關。人在直立位時，由於重力等因素的作用，肺泡通氣量由上（肺尖部）至下（肺底部）逐漸遞增，肺底部的肺泡通氣量是肺尖部的3倍。肺血流量亦發生同樣由上至下的遞增，肺底部的血流量是肺尖部的10倍。也就是說，肺尖部的肺泡通氣量的減少幅度小於肺血流量，肺尖部的V（A）/Q較大，可達3以上；而肺底部的肺泡通氣量增加幅度小於肺血流量，肺底部的V（A）/Q比值較小，可低至0.6。正常情況下，儘管存在肺泡通氣和血流的不均勻分佈，導致肺不同部位的V（A）/Q的不一致，但由於呼吸膜面積遠遠超過肺換氣的實際需要，因而並不影響正常的氣體交換。