[科普中国]-气体交换

气体交换指肺泡和血液之间，以及血液和组织之间的气体交换。是物理性的扩散过程，气体从分压高的一侧向低的一侧扩散。吸入的空气中氧分压比血液中氧分压高，所以氧从肺泡进入血液，再进入组织。而组织中的二氧化碳分压高于血液的二氧化碳分压，故二氧化碳由组织排入血液，再排入肺泡。

解剖结构：1、气体交换：

气体交换指吸入的氧气和呼出的二氧化碳在体内进行交换的过程。呼吸的生理过程是从外界空气吸进氧气，同时排出体内二氧化碳。氧和二氧化碳在肺泡和肺毛细血管之间进行的气体交换，称为外呼吸或肺呼吸。氧气进入血液后，到达身体各组织内进行气体交换，氧被释出供细胞利用，细胞的代谢产物二氧化碳被血液带走，在组织内的气体交换，称为内呼吸或组织呼吸。内、外呼吸配合完成整个呼吸过程。在静息状态下，1/20肺泡面积参加气体交换，其它肺泡作为储备。通气/血流比值的安静值约为0.8，是肺气体交换效率的指标。当通气/血流的比值等于0.8时，表明肺泡中的静脉血可得到充分的动脉化。通气/血流的比值大于0.8时，表明通气正常，而肺毛细血管血流量减少，进入肺泡的气体与血液之间得不到充分的气体交换，造成死腔量增加，其结果是肺泡通气量减少。通气/血流的比值小于0.8时，除生理条件下发生的生理分流可使比值低外，临床上多见为通气量降低或血流增加，造成体内的缺氧状态。

2、肺泡：

肺泡直径约0.2毫米，呈薄膜状，肺泡与肺泡之间有丰富的毛细血管网。

肺泡中及肺泡间分布着大量的肺泡巨噬细胞，能把从鼻子和气管两道防线漏网的灰尘和细菌抓住并吞噬，细菌被消化，灰尘随黏液排出。但如果长期吸烟或在灰尘大的地方工作，会降低肺泡巨噬细胞的性能，使烟尘沉积在肺部，时间长了严重影响肺的功能。解剖时可以看到，长期吸烟的人的肺是黑色的。

肺泡与毛细血管的血液之间有一层薄薄的呼吸膜，这层膜只允许氧气和二氧化碳自由通过，别的东西过不去。

吸进的气体中氧气的浓度比血液中的高，于是氧气就通过呼吸膜扩散到毛细血管中，与红细胞内的血红蛋白结合，通过动脉运到身体各处。进入毛细血管的静脉血中二氧化碳浓度较高，于是二氧化碳通过呼吸膜进入肺泡，并随着呼气排出体外。

人的肺中有几亿个肺泡。全部展开后肺泡的总面积有100平方米，所以有非常强的交换能力。平静呼吸时只有约5%的肺泡面积起通气或换气作用，其余的肺泡都是陷闭的，所以肺的储备量很大。

气体交换的机能：气体交换指肺泡与血液及血液与组织之间，氧和二氧化碳的交换。气体分子总是处于不停地运动之中，分子运动便产生压力。气体分子越多，其运动所产生的压力越大。气体分子总是由压力高向压力低的一方移动，物理学将这种现象称为扩散或弥散。气体交换就是通过扩散方式进行的。人体内气体扩散的方向和速度取决于细胞膜两则该气体的分压差，因此气体分压差是气体交换的动力。气体分压是指在两种以上的混合气体中，某种气体的压力。肺泡、血液及组织内氧和二氧化碳分压是不同的(见表)。由于它们之间有分压差，所以存在着气体交换的动力。

肺泡与血液间的气体交换亦称肺换气。肺泡内的氧分压(102毫米汞柱)高于静脉血氧分压(40毫米汞柱)，所以氧从肺泡扩散到静脉血。肺泡中二氧化碳分压(40毫米汞柱)低于静脉血二氧化碳分压(46毫米汞柱)，所以当血液流经肺泡时，血液中的二氧化碳便向肺泡扩散。这样经肺换气后，使含二氧化碳多而含氧少的静脉血，变为含氧多而含二氧化碳少的动脉血。由于不停地进行呼吸运动，使肺泡中的气体成分保持相对稳定，即氧分压较高，而二氧化碳分压较低，从而保证了肺换气的不断进行。

血液与组织间的气体交换亦称组织换气。由于组织细胞在代谢中不断利用氧和产生二氧化碳，故其氧分压较低(30毫米汞柱)而二氧化碳分压较高(50毫米汞柱)。于是氧由血液向组织扩散，而二氧化碳则由组织向血液扩散，结果使动脉血变成静脉血。由于组织细胞的代谢过程不停的消耗氧并产生二氧化碳，故组织内的氧分压始终低于动脉血，而二氧化碳分压则始终高于动脉血，从而使组织换气也能不停地进行。

气体交换量的多少主要与气体分压差有关，分压差越大，气体交换量越大。此外还与肺泡及毛细血管开放的数量有关，开放的数量越多，进行气体交换的面积越大，气体交换量也越大。

本词条内容贡献者为:

张焕萍 - 主任医师 - 山西医科大学第一附属医院 呼吸内科