外呼吸

外呼吸（external respiration）指外界空气与血液之间在肺泡-毛细血管界面进行的气体交换过程。通过呼吸运动与血液循环，肺泡内的空气与肺部毛细血管内的静脉血不断交换气体：静脉血吸入氧气（O₂），排出二氧化碳（CO₂），从而转变为含氧丰富的动脉血。这一过程是实现机体气体交换的首要环节。

肺泡-毛细血管界面

肺泡壁由单层扁平上皮细胞构成，周围密布毛细血管网。肺泡与毛细血管之间的气体交换膜（呼吸膜）厚度仅约0.5-1.0 μm，由肺泡表面活性物质层、肺泡上皮、基膜、间质、毛细血管内皮等六层结构组成。巨大的总扩散面积（成人约70-100 m²）和极薄的厚度保证了气体高效扩散。

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气体扩散原理

气体交换遵循Fick扩散定律：扩散速率与分压差、扩散面积、气体溶解度成正比，与扩散距离成反比。肺泡内PO₂约104 mmHg，PCO₂约40 mmHg；静脉血PO₂约40 mmHg，PCO₂约46 mmHg。因此O₂从肺泡进入血液，CO₂从血液进入肺泡。

通气-血流匹配

有效的外呼吸需要肺泡通气（V）与肺毛细血管血流（Q）的精确匹配。正常条件下V/Q比值约为0.84。若比值增大（>0.84），则形成生理性死腔；比值减小（<0.84）则发生功能性分流。

• 呼吸膜厚度：肺水肿、纤维化等疾病可使呼吸膜增厚，降低气体扩散速率。
• 肺表面积：肺气肿、肺不张等使肺泡壁融合，减少有效交换面积。
• 通气-血流不均：慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘等导致V/Q比例失调。
• 气体分压：海拔升高时空气中PO₂下降，影响氧合；高CO₂环境抑制CO₂排出。
• 血红蛋白浓度：严重贫血降低血液携氧能力，但可能因代偿性心输出量增加而部分补偿。

神经调节

延髓呼吸中枢通过呼吸运动调节肺泡通气量，间接影响外呼吸效率。外周化学感受器（颈动脉体、主动脉体）感受动脉血PO₂、PCO₂及pH变化，反射性调节呼吸深度与频率。

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局部调节

缺氧引起肺血管收缩（缺氧性肺血管收缩），使血流从通气不良区域重新分配至通气良好区域，优化V/Q匹配。CO₂引起的局部血管扩张也有助于增加血流。

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• 呼吸衰竭：外呼吸障碍导致动脉血PO₂降低和/或PCO₂升高，需氧疗或机械通气。
• 急性呼吸窘迫综合征（ARDS）：炎症损伤呼吸膜，通透性增加，导致气体交换严重障碍。
• 肺栓塞：血栓阻塞肺血管，增加死腔通气，V/Q极度升高。
• 麻醉与手术：侧卧位、开胸手术可导致区域性通气血流比例改变。

• 肺功能测试：评估通气、弥散功能（如DLCO）。
• 血气分析：直接测定动脉血PO₂、PCO₂，判断气体交换效率。
• 影像学：CT、核医学通气/血流扫描评估局部V/Q。
• 数学模型：如多惰性气体消除法(MIGET)定量分析V/Q分布。

• 朱大年, 王庭槐. 生理学(第9版). 人民卫生出版社, 2018.
• 王建枝, 钱睿哲. 病理生理学(第9版). 人民卫生出版社, 2018.
• Guyton AC, Hall JE. Textbook of Medical Physiology. 14th ed. Elsevier, 2020.
• West JB. Pulmonary Pathophysiology: The Essentials. 9th ed. Wolters Kluwer, 2017.