肺泡通气量及其相关概念

肺泡通气量及其相关概念
肺泡通气量是指每分钟吸入肺泡内用于气体交换的气量，是呼吸功能的重要指标之一。

本文介绍了肺泡通气量的概念、测定方法、影响因素、临床意义和相关概念，以帮助读者更好地理解和掌握肺泡通气量的相关知识。

一、肺泡通气量的概念
肺泡通气量（alveolar ventilation，VA）是指每分钟吸入肺泡内用于气体交换的气量。

它是由潮气量（tidal volume，VT）和无效腔气量（dead space volume，VD）决定的，公式为：
V A=(V T−V D)×f
其中，f为呼吸频率（respiratory rate，RR），即每分钟呼吸次数。

二、肺泡通气量的测定方法
肺泡通气量不能直接测量，但可以通过间接方法推算。

常用的方法有以下几种：
1.改良Bohr法
改良Bohr法是利用呼出末期空气中的二氧化碳分压（PECO2）和动脉血中的二氧化碳分压（PaCO2）之间的关系来计算无效腔通气比值（VD/VT），从而推算出肺泡通气量。

其原理是：呼出末期空气中的二氧化碳分压等于肺泡中的二氧化碳分压（PACO2），而动脉血中的二氧化碳分压等于毛细血管血中的二
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二氧化碳分压（PvCO2），因此PECO2/PaCO2=PACO2/PvCO2。

由于肺泡和毛细血管之间的气体交换是按照二氧化碳分压的梯度进行的，因此PACO2和PvCO2是相等的，即PECO2/PaCO2=1。

但是，由于无效腔中的气体不参与气体交换，而呼出气中包含了无效腔中的气体，因此呼出气中的二氧化碳分压（PECO2）会低于动脉血中的二氧化碳分压（PaCO2），即PECO2/PaCO2<1。

根据稀释原理，可以得到以下公式：
V D V T =
PaCO2−PECO2
PaCO2
其中，VD/VT为无效腔通气比值，PaCO2为动脉血中的二氧化碳分压，PECO2为呼出末期空气中的二氧化碳分压。

由此可推算出肺泡通气量：
V A=(V T−V D)×f=V T×f×(1−V D
V T
)=V T×f×(1−
PaCO2−PECO2
PaCO2
)
改良Bohr法的测定步骤如下：
（1）受检者取坐位，休息15分钟，加鼻夹，含咬口器，待呼吸平稳后，收集呼出气，测定呼出气中的二氧化碳分压（PECO2）。

（2）在收集呼出气之末取动脉血或动脉化耳血测定动脉血中的二氧化碳分压（PaCO2）。

（3）计算无效腔通气比值和肺泡通气量。

改良Bohr法的优点是简便易行，不需要特殊仪器；缺点是受到呼吸频率、潮气量、呼吸模式、肺泡死腔、分流无效腔等因素的影响，可能导致误差。

2.惰性气体稀释法
惰性气体稀释法是利用一种不参与代谢和交换的惰性气体（如惰性氟烷或硫六氟化物）作为示踪剂来测定肺泡通气量。

其原理是：当受检者吸入含有一定浓度的惰性气体后，该惰性气体会在肺内均匀分布，并且不会被吸收或排出。

因此，在达到平衡状态后，吸入空气中和呼出空气中的惰性气体浓度相等。

由于无效腔中的空气不与肺泡内的空气混合，因此无效腔中的惰性气体浓度仍然等于吸入空气中的惰性气体浓度。

根据稀释原理，可以得到以下公式：
V A V T =
C i−C e C i−C d
其中，VA/VT为肺泡通气量与潮气量之比，Ci为吸入空气中的惰性气体浓度，Ce为呼出空气中的惰性气体浓度，Cd为无效腔中的惰性气体浓度。

由此可推算出肺泡通气量：
V A=V T×V A
V T
=V T×
C i−C e
C i−C d
惰性气体稀释法的测定步骤如下：
（1）受检者取坐位，休息15分钟，加鼻夹，含咬口器，连接到含有一定浓度的惰性气体的呼吸回路上，开始吸入惰性气体。

（2）当呼出气中的惰性气体浓度稳定后，记录吸入空气中和呼出空气中的惰性气体浓度。

（3）计算肺泡通气量与潮气量之比和肺泡通气量。

惰性气体稀释法是一种测定肺泡通气量的方法，它的优点是能够精确地反映肺泡内气体的浓度变化，而不受呼吸频率、潮气量、呼吸模式等因素的影响。

但是，这种方法也有一些缺点，例如需要使用特殊的仪器和复杂的操作步骤，而且还会受到肺泡死腔和分流无效腔等生理因素的干扰，可能导致测量结果出现误差。

3.单呼吸法
单呼吸法是利用一种可参与代谢和交换的可溶性气体（如氧或二氧化碳）作为示踪剂来测定肺泡通气量。

其原理是：当受检者吸入含有一定浓度的可溶性气体后，该可溶性气体会在肺内分布，并且会被吸收或排出。

因此，在达到平衡状态后，吸入空气中和呼出空气中的可溶性气体浓度不相等。

由于无效腔中的空气不与肺泡内的空气混合，因此无效腔中的可溶性气体浓度仍然等于吸入空气中的可溶性气体浓度。

根据稀释原理，可以得到以下公式：
V A V T =C i−C e
C i
其中，VA/VT为肺泡通气量与潮气量之比，Ci为吸入空气中的可溶性
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可溶性气体浓度，Ce为呼出空气中的可溶性气体浓度。

由此可推算出肺泡通气量：
V A=V T×V A
V T
=V T×
C i−C e
C i
单呼吸法的测定步骤如下：
（1）受检者取坐位，休息15分钟，加鼻夹，含咬口器，连接到含有一定浓度的可溶性气体的呼吸回路上，开始吸入可溶性气体。

（2）当受检者进行一次完整的呼吸后，迅速切断呼吸回路，并收集最后一次呼出的全部空气。

（3）分析收集到的空气中的可溶性气体浓度，并记录吸入空气中的可溶性气体浓度。

（4）计算肺泡通气量与潮气量之比和肺泡通气量。

单呼吸法是一种测定肺泡通气量的方法，它的优点是操作简便，不需使用复杂的仪器；它的缺点是容易受到呼吸频率、潮气量、呼吸模式、肺泡死腔、分流无效腔等因素的影响，导致测量结果不准确。

三、肺泡通气量的影响因素
肺泡通气量是由潮气量、无效腔气量和呼吸频率决定的，因此任何影响这些因素的因素都会影响肺泡通气量。

常见的影响因素有以下几种：
1.体位
体位对肺泡通气量的影响主要是通过改变潮气量和无效腔气量来实现的。

一般来说，仰卧位和俯卧位比站立位和坐位有更大的潮气量，但也有更大的无效腔气量，因此肺泡通气量并没有明显的差异。

但是，当肺部有病变时，体位对肺泡通气量的影响就会更加明显，例如，当肺部有积液或塌陷时，将受累部位置于上方可以增加该部位的肺泡通气量，从而改善氧合。

2.运动
运动对肺泡通气量的影响主要是通过增加潮气量和呼吸频率来实现的。

运动时，由于机体对氧的需求增加，呼吸中枢会调节呼吸深度和频率，使得潮气量和呼吸频率都增加，从而增加肺泡通气量。

运动时，无效腔气量相对较小，因为运动可以改善肺血流分布，减少生理无效腔。

3.药物
药物对肺泡通气量的影响主要是通过影响呼吸中枢、呼吸肌或呼吸道平滑肌来实现的。

一些药物可以刺激或抑制呼吸中枢，使得呼吸频率增加或减少，从而影响肺泡通气量。

例如，咖啡因、尼可刹米等可以刺激呼吸中枢，增加呼吸频率和肺泡通气量；吗啡、巴比妥等可以抑制呼吸中枢，减少呼吸频率和肺泡通气量。

一些药物可以强化或削弱呼吸肌的收缩力，使得潮气量增加或减少，从而影响肺泡通气量。

例如，乙酰胆碱、琥珀酰胆碱等可以强化呼吸肌的收缩力，增加潮气量和肺泡通气量；神经肌肉阻滞剂、镇静剂等可以削弱呼吸肌的收缩力，减少潮气量和肺泡通气量。

一些药物可以扩张或收缩呼吸道平滑肌，使得无效腔气量增加或减少，从而影响肺泡通气量。

例如，β2受体激动剂、茶碱等可以扩张呼吸道平滑肌，减少无效腔气量和增加肺泡通气量；组胺、乙酰胆碱等可以收缩呼吸道平滑肌，增加无效腔气量和减少肺泡通气量。

四、肺泡通气量的临床意义
肺泡通气量的临床意义主要是反映肺部的通气功能和气体交换效率。

肺泡通气量与动脉血氧分压（PaO2）和动脉血二氧化碳分压（PaCO2）之间有密切的关系，因此可以通过测定肺泡通气量来评估呼吸系统的状态和功能。

一般来说，肺泡通气量越大，动脉血氧分压越高，动脉血二氧化碳分压越低，呼吸系统的功能越好；反之，则呼吸系统的功能越差。

正常成人安静时的肺泡通气量约为4-6L/min，相当于每分钟呼吸4-6L的新鲜空气进入肺泡。

当肺泡通气量低于正常值时，称为肺泡低通气（alveolar hypoventilation），此时动脉血氧分压降低，动脉血二氧化碳分压升高，导致低氧血症（hypoxemia）和高碳酸血症（hypercapnia）。

肺泡低通气的原因有以下几种：
中枢性原因：指由于呼吸中枢受到损伤或抑制而导致呼吸频率和/或潮气量降低的情况，例如颅脑损伤、中枢神经系统感染、药物中毒等。

肌肉性原因：指由于呼吸肌受到损伤或疲劳而导致呼吸力量不足的情况，例如重症肌无力、多发性神经炎、脊髓损伤等。

胸廓性原因：指由于胸廓或胸膜受到损伤或疾病而导致胸廓活动受限的情况，例如胸廓畸形、胸膜炎、胸腔积液等。

肺部性原因：指由于肺部或呼吸道受到损伤或疾病而导致肺顺应性降低或阻力增加的情况，例如慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肺纤维化等。

当肺泡通气量高于正常值时，称为肺泡高通气（alveolar hyperventilation），此时动脉血氧分压升高，动脉血二氧化碳分压降低，导致高氧血症（hyperoxemia）和低碳酸血症（hypocapnia）。

肺泡高通气的原因有以下几种：中枢性原因：指由于呼吸中枢受到刺激而导致呼吸频率和/或潮气量增加的情况，例如颅内压增高、颅内出血、癫痫发作等。

代谢性原因：指由于机体代谢增加或酸碱平衡失调而导致呼吸频率和/或潮气量增加的情况，例如发热、甲亢、代谢性酸中毒等。

心血管性原因：指由于心输出量降低或肺血流分布不均而导致呼吸频率和/或潮气量增加的情况，例如心力衰竭、肺栓塞、肺动静脉瘘等。

神经精神性原因：指由于情绪紧张或恐惧而导致呼吸频率和/或潮气量增加的情况，例如焦虑、恐慌、癔症等。

五、肺泡通气量的相关概念
除了肺泡通气量外，还有一些与之相关的概念，如分钟通气量、肺泡通气指数、肺泡通气效率等，下面简要介绍一下：
1.分钟通气量
分钟通气量（minute ventilation，VE）是指每分钟进出肺部的总气量，是由潮气量和呼吸频率决定的，公式为：
V E=V T×f
其中，VT为潮气量，f为呼吸频率。

分钟通气量反映了整个呼吸系统的通气功能，但不等于肺泡通气量，因为分钟通气量包含了无效腔通气量。

正常成人安静时的分钟通气量约为6-8L/min。

2.肺泡通气指数
肺泡通气指数（alveolar ventilation index，AVI）是指每分钟进入肺泡的新鲜空气与每升动脉血中二氧化碳含量之比，公式为：
AV I=
V A PaCO2
其中，VA为肺泡通气量，PaCO2为动脉血中的二氧化碳分压。

肺泡通气指数反映了肺泡内的二氧化碳清除能力，也可以用来评估机械通气的效果。

正常成人安静时的肺泡通气指数约为80-120L/min/mmHg。

3.肺泡通气效率
肺泡通气效率（alveolar ventilation efficiency，AVE）是指每升动脉血中二氧化碳含量与每升动脉血中氧含量之比，公式为：
AV E=PaCO2 CaO2
其中，PaCO2为动脉血中的二氧化碳分压，CaO2为动脉血中的氧含量。

肺泡通气效率反映了单位体积的动脉血所需的单位体积的肺泡空气，也可以用来评估呼吸系统的能耗。

正常成人安静时的肺泡通气效率约为0.8-1.2mmHg/ml。