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  • 1 # 醫師禚

    肺泡與血液之間的氣體交換過程說簡單也簡單,說複雜也複雜,為何如此矛盾呢?

    在回答這問題之前我們先了解一下我們的呼吸吧。

    你真的瞭解呼吸?

    我們的呼吸系統構成複雜上至我們的鼻、咽、喉,下至我們的氣管、支氣管、肺,這一套多器官的複雜構成維持了我們的呼吸功能。即從外界環境的空氣中攝入氧氣,供給到全身的器官維持器官的正常運作,同時並將各個細胞、組織、器官產生的以二氧化碳為代表的廢物排除體外。而完成這一複雜的呼吸過程就必須需要呼吸系統與血液迴圈系統的協同參與。

    因此此過程發生異常疾病便會產生,若沒有了呼吸就意味著生命的終止。

    而呼氣與吸氣的過程是由2個相互銜接並且同時進行的環節組成,他們分別是:

    外呼吸(分為兩部分)內呼吸

    內呼吸:

    我們先來解釋以下內呼吸,內呼吸多指我們的細胞、組織透過與毛細血管完成的氣體交換,這個過程比較複雜因為它還涉及到細胞內的生物氧化過程,這個不是我們今天的重點。

    外呼吸:

    外呼吸是指我們肺部的毛細血管與外界的氣體交換過程,它又可以分為兩個部分。

    第一部分是肺部與外界環境的氣體交換;第二部分是肺泡與肺毛細血管之間的氣體交換,也就是我們今天要回答的主要問題。題主所講的肺部肺泡與毛細血管之間的氣體交換在生理學上我們稱之為肺喚氣。

    在進入肺換氣之前我們先來了解以一下什麼叫肺通氣。

    肺通氣的過程

    肺內壓的概念

    你知道嗎?肺通氣便是指氣體進入肺部的過程,而推動氣體在肺部流動的原因可不是因為你的主觀意識決定的。而是取決於推動氣體流動的動力和阻止氣體流動的阻力相互作用決定的,想要實現肺通氣必須要克服阻力。

    氣壓高總是向氣壓低流動,所以氣體要想進入肺部就必須與大氣之間存在壓力差。氣體會透過鼻---咽---喉---氣管---支氣管---最終到達肺泡,肺泡是與外界大氣直接接觸的最後防線,因此肺泡與環境之間的壓力差便是實現肺通氣的直接動力。而在呼吸過程中這種壓力差的改變只能是肺泡內氣體的壓力我們稱之為肺內壓,而肺內壓的的變化是由我們肺的擴張與收縮決定的。

    而我們的肺並不能發生擴張與收縮所有的這一切都是由於我們的膈肌、肋間外肌、肋間內肌、腹肌等肌肉收縮舒張引起。

    吸氣:

    如我們平靜吸氣時是由於膈肌和肋間肌收縮實現是一個主動過程。當膈肌收縮時會使胸腔的前後增大,導致胸廓擴張,肺部容積增大內部氣壓低於外界環境約30-100mmHg,導致環境外的空氣由高氣壓流到低氣壓實現吸氣;

    呼氣:

    而呼氣時是由於膈肌和肋間肌舒張引起是一個被動的過程。膈肌舒張時候肺部根據自身回縮的特點引起胸腔肺部容積減少,導致肺內壓力增大高於外界壓力越60-140mmHg實現高氣壓流向低氣壓從而實現氣體的撥出。

    肺換氣

    我們瞭解肺通氣的氣體在體內與體外的大致交換後,我們轉變視角進入實現外界與內部氣體交換的樞紐-----肺泡。

    氣體氣壓高的地方一定會向氣壓小的地方發生轉移。在空氣中氧氣、二氧化碳、氮氣等成分因為比例的不同各種氣體的分壓也不同。當我們透過肺部與外界環境的壓力差將環境中的氣體吸入肺部之後,原本空氣中各種氣體成分的分壓也發生了改變,吸入的氣體成分的壓力也不同於外部的氣體

    說的簡單一點肺泡與毛細血管之間的氣體交換是由有氣壓差引起的。

    靜脈血在經過肺部毛細血管時,血液中氧氣的壓強大約為40mmHg,要比肺泡中的氧氣含量低60mmHg左右,氧氣會因為壓力差的作用由氧分壓高的地方發生血液擴散,使我們血液中的氧氣壓力逐漸上升最終接近肺泡內的壓力。

    而靜脈血中的二氧化碳壓力大約由46mmHg,而肺泡中的二氧化碳壓略小於靜脈血中的分壓,於是也按照這種壓力差從血液擴散到肺泡中。

    在血液與肺泡之間這種由於分壓的差異發生的擴散在生理學生速度十分迅速,僅僅不到0.3秒便可達到平衡。而血壓流經肺毛細血管的時間大概有0.7秒,多以血液流經肺部毛細血管全程還不到三分之一的時候,與肺泡之間的交換便已經完成。

    所的複雜一點影響肺泡與毛細血管交換的因素還有很多

    影響肺泡與毛細血管交換效率的因素

    我們的肺泡與毛細血管的交換一定受到上不同位置的氣體壓力差、氣體在擴散過程中經過的距離長短、甚至和溫度以及氣體特殊性質的擴散性質相關,影響氣體的擴散過程。因此不得不提到肺泡與血管之間的一個重要的結構------呼吸膜。

    呼吸膜

    氣體透過壓差進行交換必須透過呼吸膜。呼吸膜的結構較為複雜由下圖所示大概有6層構成

    1、肺泡表面活性物質層2、肺泡上皮細胞層3、上皮基底膜4、肺泡上皮和毛細血管膜之間的間隙5、毛細血管基膜6、毛細血管內皮細胞層呼吸膜的厚度

    雖然有6層但是厚度僅有0.2-0.6um,氣體很容易穿透。

    呼吸膜的面積

    人體內的肺泡數目非常龐大接近有3億個肺泡,這是什麼概念?3億個肺泡的面積累計起來接近有70平方米,接近與小一室兩廳的住房面積。而我們肺部的毛細血管總血量僅僅只有60-140mL,這樣的交換可以說是非常有利於血液與肺泡進行交換。

    紅細胞與血管壁的距離

    我們的紅細胞通常能接觸到毛細血管壁,氧氣和二氧化碳不必經過大量的血漿層就可以到達紅細胞或進入肺泡,這種擴散距離更短交換速度更快。

    通氣/血流比值

    通氣/血流比值的意思是指:每分鐘肺通氣的體積與每分鐘肺經過的血流量容積之比:

    在第3-4肋骨間一個正常的成年人每分鐘的肺通氣大概為4.2L,而每分鐘肺血流大概為5L,因此二者的比值大概為0.84。

    因此這個係數對我們的氣體交換效率非常重要。

    比如說在臨床中我們通常會用這個係數來反映肺部通氣的狀況。例如肺氣腫患者中很多的細支氣管發生阻塞,肺泡壁發生了破壞便會導致這個係數發生改變,從而可以i反應肺換氣的效率。

    總結

    肺泡與血液之間的氣體交換過程涉及到生理學,講解下來可能會比較枯燥和無味,但簡單的概括可以總結以下幾點:

    1、肺泡與血液之間的氣體交換主要取決於兩個部位的氣體分壓,按照高氣壓向低氣壓擴散的原則進行擴散;

    2、肺泡與血液之間的氣體交換受到呼吸膜的影響,如果呼吸膜的結構發生破壞便會影響氣體間交換的效率從而出現各種疾病如肺氣腫;

    科普我是認真的,希望以上講解可以幫助大家解除疑惑。

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