病理生理學/肺泡通氣與血流比例失調

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病理生理學

呼吸衰竭與成人呼吸窘迫症候群
- 呼吸衰竭的發病機制
  - 肺泡通氣不足
  - 彌散障礙
  - 肺泡通氣與血流比例失調
  - 肺循環短路增加

有效的換氣不僅取決於肺泡膜面積與厚度、肺泡總通氣量與血流量，還要求肺泡的通氣與血流配合協調。肺部疾病時肺的總通氣量與總血流量有時可以正常，但通氣與血流的分布不均勻以及比例的嚴重失調（ventilation-perfusion imbalance）卻可使患者不能進行有效的換氣。這是肺部疾病引起呼吸衰竭最常見的機制。

正常人與肺泡膜增厚時肺循環中血紅蛋白氧合的時間過程

圖13-2 正常人與肺泡膜增厚時肺循環中血紅蛋白氧合的時間過程

①休息時紅細胞經過肺毛細血管的時間；

②運動時紅細胞經過肺毛細血管的時間

正常人在靜息狀態下，肺泡每分通氣量（V_A）每分約為4L，肺血流量（Q）約為每分L，二者的比率（V_A/Q）約為0.8左右。但是即使在健康人，肺的各部分通氣與血流的分布也都不是均勻的。直位時，肺泡的通氣量和血流量都是自上而下遞增的，而血流量的上下差別更大，其結果是各部肺泡的V/Q比率自上而下遞減。在正常青年人V_A/Q比率的變動範圍自上而下約為0.6～3；隨著年齡增大，變動範圍擴大。儘管如此，PaO₂和PaCO₂最終仍可維持在正常範圍。肺部疾病時，若肺泡通氣不足與血流量減少發生於同一部位（如肺葉切除、大葉性肺炎灰色肝變期），其功能可由其餘的健肺以適當的比例加強通氣與血流來代償，因而對換氣功能影響可以不大。但大多數呼吸系統疾病時肺泡通氣和血流量的改變多不相平行配合，使部分肺泡V/Q比率降低或增高，而且V_A/Q比率的變動範圍也擴大，因而使肺泡通氣血流比例嚴重失調，不能保證有效的換氣而導致呼吸衰竭。肺泡通氣血流比例失調有兩種基本形式：

（一）部分肺泡V/Q比率降低支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫等引起的氣道阻塞或狹窄性病變，以及肺與胸廓順應性降低在肺的各個部分所造成的影響，往往都不是均勻一致，而是輕重不一的。因此都可導致肺泡通氣分布的嚴重不均。如肺泡通氣明顯降低而血流無相應減少甚至還增多，即V_A/Q比率降低，則流經這部分肺泡的靜脈血未經充分氧合便摻入動脈血內。這種情況類似肺動-靜脈短路，故稱功能性分流增加。正常成人由於肺內通氣分布不均形成的功能性分流約僅占肺血流量的3％。慢性阻塞性肺疾患嚴重時，功能性分流明顯增加，可相當於肺血流量的30～50％，因此可以嚴重地影響換氣功能而導致呼吸衰竭（圖13-3（3））。

（二）部分肺泡V/Q比率增高某些肺部疾患，如肺動脈壓降低、肺動脈栓塞、肺血管受壓扭曲和肺壁毛細血管床減少等時，V_A/Q比率增高。患部肺泡血流少而通氣多，吸入的空氣沒有或很少參與氣體交換，因而與氣道的情況類似，即猶如增加了肺泡死腔量，故這種情況又稱死腔樣通氣。此時肺臟總的有效通氣量必然減少，因而也會引起血氣異常。正常人的生理死腔量（V_D）約佔潮氣量（V_T）的30％，上述疾病時可使死腔氣量明顯增多，V_D/Q_T可高達60～70％（圖13-3（4））。

總之，在通氣分布不均或血流分布不均以及通氣和血流配合不當時，有的肺泡通氣與血流比率明顯降低，可低至0.01；有的肺泡通氣血流比率明顯增高，可高達10以上，也有的仍接近0.83，各部分肺泡的V/Q比率的變動範圍明顯擴大，嚴重偏離正常的範圍。這樣就可引起換氣障礙並從而導致呼吸衰竭。

肺泡通氣與血流比例失調模式圖