當肺泡的表面張力過大時,下列何者最可能發生?
詳細解析
本題觀念
肺泡表面張力來自肺泡內液體與氣體交界面的分子作用力,方向傾向使肺泡縮小。肺泡表面活性物質(pulmonary surfactant)由第二型肺泡細胞分泌,可降低表面張力,讓肺泡在呼氣末仍維持開放。當題目說表面張力過大,應立即聯想到向內的塌陷力量增加、肺順應性下降,以及維持肺泡開放所需的跨肺壓上升。這個因果鏈可以同時判斷四個選項,而不必把表面張力和氣體擴散速率混為一談。
選項分析
A 肺的順應性增加:不正確。肺順應性(compliance)是容積改變除以壓力改變,代表肺在壓力作用下容易被擴張的程度。表面張力是肺的彈性阻力來源之一,表面張力升高時,肺需要更大的壓力才能達到相同容積,因此順應性下降,不是增加。肺表面活性物質降低表面張力後,才會使順應性增加。
B 肺泡容易塌陷:正確,為本題答案。肺泡液氣界面的表面張力具有使肺泡向內縮小的作用。當表面活性物質不足或功能失常,使表面張力過高,向內的力量就更難被肺泡壁張力與跨肺壓抵消,肺泡在呼氣末更容易關閉,嚴重時可形成肺不張。
C 氧氣的擴散速率加快:不正確。氧氣擴散主要受分壓梯度、交換膜厚度、交換面積與氣體擴散性質影響。表面張力過大並不會直接增加氧氣的擴散係數或分壓梯度;相反地,肺泡塌陷會減少有效氣體交換面積,並可能造成通氣不足與低血氧,所以不能推論氧氣擴散加快。
D 肺泡內的壓力下降:不正確。依 Laplace 關係,球形肺泡的壓力與表面張力及半徑有關,概念上可寫為 P = 2T/r;在半徑固定時,T 增加會使維持肺泡所需的壓力增加,而不是下降。實際肺泡因表面活性物質使 T 隨肺泡大小改變,正是為了降低小肺泡塌陷與壓力不穩定。題目最直接的結果仍是肺泡塌陷傾向增加。
答案解析
本題答案為 B。正常肺泡內表面活性物質會降低液氣界面的表面張力,減少肺泡壁向內收縮的力量,也降低吸氣時需要克服的彈性阻力。當表面張力變得過大,肺泡要保持相同容積便需要更高的跨肺壓;若呼氣末的維持力量不足,肺泡就會縮小甚至關閉。因此「肺泡容易塌陷」是最直接且最符合生理機制的結果。
可用兩條線索複習:第一,表面張力上升會使肺順應性下降,病人需要更費力才能吸入相同空氣量;第二,肺泡塌陷會降低有效通氣面積,造成通氣與灌流不匹配,並可能導致低血氧。第二型肺泡細胞、dipalmitoylphosphatidylcholine(DPPC)與早產兒呼吸窘迫症候群(respiratory distress syndrome, RDS)的關聯,都是同一個核心概念的延伸。
核心知識點
- 肺表面活性物質由第二型肺泡細胞分泌,主要作用是降低表面張力。
- 表面張力過大會增加肺的彈性阻力,使肺順應性下降。
- 表面張力上升會增加肺泡向內塌陷的傾向,答案是 B。
- Laplace 關係可用來理解半徑、表面張力與肺泡壓力的關係;肺表面活性物質可降低小肺泡的不穩定性。
- 肺泡塌陷會減少有效交換面積,可能造成通氣不足、肺不張與低血氧,並非使氧氣擴散加快。