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115年:放射基礎(1)

用肺量計測量結果顯示潮氣容積（tidal volume）為500 毫升、吸氣容量（inspiratory capacity）為3,000毫升、吸氣儲備容積（inspiratory reserve volume）為 2,500毫升、呼氣儲備容積（expiratory reserve volume）為1,000 毫升，則肺活量（vital capacity）是多少毫升？

A3,500
B4,000
C4,500
D7,000

詳細解析

本題觀念：

本題測驗的是呼吸生理學中「肺容積（Lung volumes）」與「肺容量（Lung capacities）」的定義及其相互運算關係。在呼吸生理學中，肺部的氣體被劃分為四種互不重疊的「基礎肺容積」，而兩個或兩個以上的肺容積相加則可組成「肺容量」。了解這些名詞的定義是解讀肺功能測試（Pulmonary function test, PFT）的基礎。

選項分析

  • A (3,500 毫升)：錯誤。這個數值是將吸氣容量（IC, 3,000 毫升）與潮氣容積（TV, 500 毫升）相加所得，在生理學上沒有對應的意義，且不符合肺活量的計算邏輯。
  • B (4,000 毫升)：正確。肺活量（Vital capacity, VC）等於吸氣儲備容積（IRV）＋潮氣容積（TV）＋呼氣儲備容積（ERV），即 2,500 + 500 + 1,000 = 4,000 毫升。
  • C (4,500 毫升)：錯誤。這可能是誤將吸氣容量（IC, 3,000 毫升）與不相關的數值進行錯誤拼湊。
  • D (7,000 毫升)：錯誤。這是將題目給予的所有數字直接相加（500 + 3,000 + 2,500 + 1,000 = 7,000 毫升）。然而，吸氣容量（IC）已經包含了潮氣容積（TV）和吸氣儲備容積（IRV），把所有數值相加會導致嚴重的重複計算。

答案解析

根據肺容積與肺容量的定義：

  1. 肺活量（Vital Capacity, VC）：指在最大吸氣後，所能盡力呼出的最大氣體量。 其公式為：VC = 潮氣容積 (TV) + 吸氣儲備容積 (IRV) + 呼氣儲備容積 (ERV) 題目已知數值：TV = 500 毫升，IRV = 2,500 毫升，ERV = 1,000 毫升。 代入公式：VC = 500 + 2,500 + 1,000 = 4,000 毫升。

  2. 另外，我們也可以使用題目給的 吸氣容量（Inspiratory capacity, IC） 來計算。 吸氣容量的定義為平靜呼氣後，能盡力吸入的最大氣體量，公式為 IC = TV + IRV。 題目給定 IC = 3,000 毫升。這也驗證了 TV + IRV = 500 + 2,500 = 3,000 毫升的邏輯。 因此，肺活量也可表達成：VC = IC + ERV 代入公式：VC = 3,000 + 1,000 = 4,000 毫升。

兩種推導方式皆得出肺活量為 4,000 毫升，因此答案選 (B)。

核心知識點

考生必須熟記四個基本肺容積與四個肺容量的定義與運算公式：

  • 基礎肺容積 (Lung Volumes)：

    1. 潮氣容積 (Tidal Volume, TV)：平靜呼吸時，每次吸入或呼出的氣體量 (正常成人約 500 mL)。
    2. 吸氣儲備容積 (Inspiratory Reserve Volume, IRV)：平靜吸氣後，能再盡力吸入的最大氣體量。
    3. 呼氣儲備容積 (Expiratory Reserve Volume, ERV)：平靜呼氣後，能再盡力呼出的最大氣體量。
    4. 殘餘容積 (Residual Volume, RV)：最大呼氣後，仍殘留在肺內無法呼出之氣體量，無法用常規肺量計（Spirometry）直接測出，需利用體箱量測法 (Body plethysmography) 或氦氣稀釋法測量。

  • 肺容量 (Lung Capacities)：

    1. 吸氣容量 (Inspiratory Capacity, IC)：IC = TV + IRV。
    2. 功能性殘氣量 (Functional Residual Capacity, FRC)：平靜呼氣後殘留在肺內的氣體量，FRC = ERV + RV。
    3. 肺活量 (Vital Capacity, VC)：VC = TV + IRV + ERV 或 VC = IC + ERV。
    4. 肺總容量 (Total Lung Capacity, TLC)：TLC = VC + RV = TV + IRV + ERV + RV。

臨床重要性

肺容量與肺功能測試 (Pulmonary Function Test, PFT) 密切相關，在臨床上用於鑑別診斷肺部疾病：

  • 限制性肺病 (Restrictive lung disease)：如肺纖維化 (Pulmonary fibrosis) 或脊柱側彎，患者因肺部擴張受限，肺總容量 (TLC) 與 肺活量 (VC) 均會顯著下降。
  • 阻塞性肺病 (Obstructive lung disease)：如氣喘 (Asthma) 或慢性阻塞性肺病 (COPD)，患者因呼氣氣流受阻，導致氣體滯積 (Air trapping)，因此殘餘容積 (RV) 與 功能性殘氣量 (FRC) 會異常上升，而肺活量 (VC) 則可能正常或偏低。

參考資料

  1. Lung volumes and capacities - Wikipedia. (https://en.wikipedia.org/wiki/Lung_volumes)
  2. Lung Capacity - BioNinja. (https://ib.bioninja.com.au/standard-level/topic-6-human-physiology/64-gas-exchange/lung-capacity.html)
  3. Lung volumes and capacities. (https://uomustansiriyah.edu.iq/media/lectures/11/11_2020_04_08!11_35_11_PM.pdf)
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