肺泡气体交换

肺泡气体交换是指肺泡内气体与周围肺毛细血管内血液之间氧气和二氧化碳的转移。肺泡是吸入空气与静脉血相遇的功能单位，其中气体的分压决定了驱动气体交换的梯度。

Definition

肺泡气体交换是指氧气从肺泡气体扩散到肺毛细血管血液中，以及二氧化碳从血液扩散到肺泡气体中，这一过程受这些气体肺泡分压的控制。

Scope

本主题涵盖肺泡气体成分的形成方式、作为吸入氧气、二氧化碳排出和肺泡氧分压之间联系的肺泡气体方程，以及决定毛细血管血液与肺泡气体平衡程度的肺泡通气、死腔和分流概念。本材料为生理学参考资料，不提供临床指导。

Core questions

• 肺泡气体中氧分压由什么决定？
• 肺泡通气如何设定动脉二氧化碳分压？
• 为什么部分吸入空气会作为死腔“浪费”掉，这如何影响气体交换？
• 分流和静脉掺杂如何降低离开肺部的血液氧含量？

Key concepts

• 肺泡分压（肺泡气体的PaO2, PaCO2）
• 肺泡气体方程
• 肺泡通气
• 解剖学和生理学死腔
• 分流和静脉掺杂
• 呼吸交换率

Key theories

肺泡气体方程

肺泡氧分压来源于吸入氧分压减去按呼吸交换率缩放的二氧化碳排出量；这种关系在理想肺泡空气分析中得以形式化，使得肺泡氧气可以通过可测量量进行估算。

Mechanisms

每次呼吸时，吸入的空气会被加热、加湿并被肺泡内残留气体稀释，因此肺泡氧分压低于吸入氧分压，而肺泡二氧化碳分压则反映了代谢性二氧化碳产生与肺泡通气之间的平衡。氧气和二氧化碳随后沿着其分压梯度扩散穿过薄薄的肺泡毛细血管屏障，直到毛细血管血液与肺泡气体接近平衡。通气但无灌注的区域形成死腔；有灌注但无通气的区域形成分流。肺泡气体方程表达了肺泡氧分压对吸入氧气、二氧化碳排出和呼吸交换率的依赖性。

Clinical relevance

肺泡气体框架是解释动脉血气和肺泡-动脉氧差的基础，后者用于表征气体交换障碍。本条目描述了该生理学以供参考，不提供诊断阈值或治疗建议。

Evidence & guidelines

此处概念是标准的呼吸生理学，由基础的理想肺泡空气分析和肺气体交换的综合综述所支持。本材料是描述性生理学，而非指南指导的实践。

History

肺泡气体的定量处理可追溯到Riley和Cournand在20世纪中叶的工作，他们定义了一个“理想”肺泡隔室，可与真实肺部进行比较，从而可以通过血液和气体测量来估算死腔和分流。随后的综述将这些思想与连续的V/Q分布和区域成像相结合。

Key figures

• Richard Riley
• André Cournand
• John B. West

Seminal works

• riley-cournand-1949
• petersson-glenny-2014

Frequently asked questions

为什么肺泡氧气含量低于我们呼吸的空气中的氧气含量？

吸入的空气被加湿，增加了水蒸气稀释了它，并且氧气不断被血液吸收，同时二氧化碳被加入，因此肺泡氧分压会低于吸入值。

什么是死腔？

死腔是每次呼吸中不参与气体交换的部分，原因可能是它停留在传导气道中（解剖学死腔），或者它到达了通气但灌注不良的肺泡（生理学死腔）。