一、气体交换的原理

　　机体内的气体交换就是以扩散方式进行的。单位时间内气体扩散的容积为气体扩散速率(D)，它受下列因素的影响。

　　(一)气体分压差

　　两个区域之间的分压差是气体扩散的动力，分压差大，扩散快。气体在0.133kPa(1mmHg)分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的毫升数为扩散容量。

　　(二)气体的相对分子质量和溶解度

　　质量轻的气体扩散较快。在相同条件下，各气体扩散速率和各气体相对分子质量(MW)的平方根成反比。如果气体交换是发生在气一液之间，那么溶解度越大，气体扩散越快。溶解度与相对分子质量平方根之比为扩散系数，取决于气体分子本身的特性。CO2的扩散系数是O2的20倍，主要是因为CO2在血浆中的溶解度约为O2的24倍的缘故，尽管CO2的相对分子质量略大于O2。肺换气时，由于肺泡处O2分压是CO2分压的10倍，所以，肺泡处CO2的扩散速率是O2扩散速率的2倍左右。当肺换气不足时，缺O2比CO2滞留更明显。

　　(三)扩散面积和距离

　　扩散面积越大，所扩散的分子总数也越大，所以气体扩散速率与扩散面积成正比。分子扩散的距离越大，扩散经全程所需的时间越长，因此，扩散速率与扩散距离成反比。

　　(四)温度

　　扩散速率与温度成正比。

　　二、肺换气

　　肺换气是指肺泡与血液之问，O2与CO2的交换过程。气体交换是通过生物膜以扩散的方式实现的。气体交换的动力是膜两侧各气体的分压差。O2与CO2总是顺分压差由分压高处向分压低处扩散。

　　影响肺换气的主要因素如下：

　　(一)分压差

　　分压差是气体交换的动力，决定气体交换的方向和速率。分压差越大，气体扩散的速率越快。

　　(二)呼吸膜的面积和通透性

　　肺部气体交换所经历的组织结构为呼吸膜。呼吸膜由六层结构组成，但却很薄，总厚度不到11μm，有的部位只有0.2μm，气体易于扩散通过。当气体扩散面积减少，肺泡壁增厚，通透性降低，气体扩散量及速度都会减少。

　　(三)通气/血流比值

　　这是指每分肺泡通气量与每分肺血流量(心输出量)的比值，称为通气/血流比值(VA/Q)。两者比例恰当，换气效率高。正常成人安静时，通气与血流比值为0.84。比值增大，表明一部分肺泡未得到足够的血流灌注，相当于无效腔增大;比值减少，表示一部分静脉血未得到充分的气体交换，发生功能性动一静脉短路。

　　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。例如人体直立位时，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，可达3左右，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。

　　三、组织换气

　　在组织处，由于细胞有氧代谢，02被利用并产生C02，所以P02可低至3.99kPa(30mmHg)以下，PC02可高达6.65kPa(30mmHg)以上。动脉血流经组织毛细血管时，便顺分压差由血液向细胞扩散，C02则由细胞向血液扩散，动脉血因失去02和得到C02而变成静脉血。