过程

肺泡与组织气体交换示意图（mmHg）

经肺通气进入肺泡的新鲜空气与血液进行气体交换，氧气从肺泡顺着分压差扩散到静脉血，而静脉血中的二氧化碳，则向肺泡扩散。这样，静脉血中的氧分压逐渐升高，二氧化碳分压逐渐降低，最后接近于肺泡气的氧分压和二氧化碳分压。由于氧气和二氧化碳的扩散速度极快，仅需约0.3s即可完成肺部气体交换，使静脉血在流经肺部之后变成了动脉血。一般血液流经肺毛细血管的时间约0.7s，因此当血液流经肺毛细血管全长约1/3时，肺换气过程基本上已完成。

一般将气体在1mmHg分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体毫升数称为肺扩散容量（pulmonary diffusion capacity，Dv），即：

DL=V/ | P（A）—P（C）|

上式中V是每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml/min），P（A）是肺泡气中该气体的平均分压，P（C）是肺毛细血管血液内该气体的平均分压。肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜能力的重要指标。正常人安静时氧气的肺扩散容量约为20ml/（min·mmHg），二氧化碳的肺扩散容量为氧气的20倍。运动时肺扩散容量增加；肺疾病情况下，肺扩散容量可因有效扩散面积减小或扩散距离增加而降低。

影响因素

气体的分压差

气体交换的动力是气体的分压差（Difference of partial pressure，ΔP）。气体的分压差越大，则扩散越快，扩散速率越大；反之，分压差小则扩散速率低。气体的分压差也决定气体交换的方向。

气体的溶解度与分子量

在其他条件相同时，气体扩散速率与气体在溶液中的溶解度（S）成正比，与气体分子量（MW）的平方根成反比。气体的溶解度与分子量的平方根之比称为扩散系数（diffusion coefficient）。因为二氧化碳在血浆中的溶解度（51.5%）约为氧气的（2.14%）24倍，二氧化碳的分子量（44）大于氧气（32），这样二氧化碳的扩散系数是氧气的20倍。尽氧气的分压差比二氧化碳的分压差大将近10倍，二氧化碳的扩散速度仍为氧气的2倍。因此临床上易出现缺氧而二氧化碳潴留少见。

呼吸膜的面积

正常成人约3亿个肺泡的呼吸膜总面积约70㎡。在安静状态下，机体仅需40㎡的呼吸膜便足以完成气体交换。因此，呼吸膜有30㎡的贮备面积。运动时肺毛细血管开放数量和开放程度增加，呼吸膜面积（A）增加，加快氧气和二氧化碳扩散的速度。反之，肺不张、肺实变、肺气肿时呼吸膜扩散面积减小，气体交换减少。

呼吸膜的厚度

呼吸膜的结构模式图

呼吸膜又称为肺泡-毛细血管膜。由含肺表面活性物质的极薄的液体层、肺泡上皮细胞层、上皮基底膜层、肺泡上皮和毛细血管基膜之间含有胶原纤维和弹性纤维的间隙、毛细血管基膜层及毛细血管内皮细胞层6层组成。但呼吸膜的总厚度（d）不到1μm，最薄处只有0.2μm，气体易于扩散通过。此外，由于肺毛细血管平均直径不足8μm，血液层很薄，红细胞膜通常能接触到毛细血管壁，使氧气和二氧化碳可不经大量的血浆层即可到达红细胞或进入肺泡，扩散距离短，气体交换速度加快。病理情况下，如肺纤维化、肺水肿时呼吸膜增厚或扩散距离加大都会降低扩散速率，减少氧气和二氧化碳扩散量。此时若增加运动，可因血流加速缩短气体在肺部的交换时间，进一步降低气体交换，加重呼吸困难。

温度

温度愈高，气体分子运动速度愈快，故气体扩散速率与温度成正比。

气体扩散速率 ∝ ΔP·T·A·S/[d·（√MW）]