气体的扩散原理

一、肺换气和组织换气的基本原理(一)气体的扩散原理：扩散(diffusion)动力：膜两侧的气体分压差气体扩散速率（diffusionrate，D）：单位时间内气体扩散的容积影响因素：1、气体的分压差(ΔP)气体扩散动力2、气体的分子量和溶解度D与分子量(MW)的平方根成反比;与溶解度(S)成正比气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数(diffusioncoefficient)。扩散系数大，扩散速率快。CO2的扩散系数是O2的20倍3、扩散面积和距离4、温度D与扩散面积(A)成正比,与扩散距离(d)成反比D与温度(T)成正比D∝△P·T·A·Sd·MW（二）呼吸气体和人体不同部位的分压差1、呼吸气和肺泡气的成分和分压2、血液气体和组织气体的分压二、肺换气（一）肺换气的过程换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺静脉血动脉血（二）、影响气体交换的因素O2、CO2扩散速率（D）的比较——————————————————————————————————————分子量血浆溶解度肺泡气动脉血静脉血D——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12———————————————————————————————————————∵CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。∴肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。分压差×温度×气体溶解度×扩散面积扩散距离×√分子量∝(ml/L)（KPa）（KPa）（KPa）1.气体扩散速率2.呼吸膜正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70-80m2)。6层＜1μm厚，平均0.6μm①血液流经肺毛细血管全长约需0.7s，而完成气体交换的时间仅需0.3s(≈前1/3段),有气体交换的时间储备；②安静状态时仅有40m2参与气体交换,有相当大的气体交换的面积储备。O2CO2（1）呼吸膜的厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑通透性↓→气体交换↓（2）呼吸膜的面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除→呼吸膜面积↓气体交换↓→→气体交换速率与呼吸膜的厚度成反比气体交换速率与呼吸膜的面积成正比3.通气/血流比值(ventilation/perfusionratio)概念:(4.2L/min)(5L/min)指每分肺泡通气量（VA）和每分肺血流量（Q）之间的比值(VA/Q)＝0.84/正常值:(如心衰、肺动脉栓塞)（1）VA/Q↑肺通气↑或肺血流↓→肺泡无效腔↑→换气效率↓（2）VA/Q↓肺通气↓增大功能性动-静脉短路换气效率↓（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）→→换气效率↓缺O2和CO2潴留但以缺O2为主VA/Q↑or↓→→原因：①动-静脉血间Po2＞Pco2功能性动-静脉短路时，动脉血Po2↓的程度＞静脉血Pco2↑②CO2的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散＞O2，不易出现CO2潴留的症状；③动脉血Po2↓和Pco2↑时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，而几乎无助于O2的摄取（O2和CO2解离曲线的特点所决定的).整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：人体直立时肺局部的VA/Q肺上区肺下区VA（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.30.63（三）肺扩散容量（DL）——自学概念：指气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸膜扩散的体积。意义：肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。正常值：O2的DL=20mL·min-1·mmHg-1CO2的DL=400～450mL·min-1·mmHg-1每分耗氧量为21mL·min-1·mmHg-1×11mmHg=230mL·min-1剧烈运动时O2的DL可增加到60mL·min-1·mmHg-1①肺血流量↑→原关闭状态的肺泡毛细血管开放→换气面积↑→换气量↑②肺通气量↑→肺泡的通气-血流变得更加匹配→换气效率↑。肺气体交换的影响因素三、组织换气换气驱动力：血液与组织液间气体分压差换气结果：动脉血静脉血换气影响因素：1、距离毛细血管远的细胞获得的O2少2、组织的血流量减少时组织换气量降低3、组织代谢率高时气体的扩散速率增大