115年:心肺基礎(2)

下列何者不會降低肺泡氣體擴散(gas diffusion)?

A肺水腫
B肺氣腫
C氣喘
D肺炎

詳細解析

本題觀念

肺泡氣體擴散(gas diffusion)是指氣體分子通過肺泡-微血管膜(alveolar-capillary membrane)進行交換的過程。根據 Fick 擴散定律,氣體擴散速率取決於:擴散膜的表面積(正比)、氣體的分壓差(正比)、氣體的溶解度(正比),以及擴散膜的厚度(反比)和氣體的分子量平方根(反比)。臨床上以一氧化碳擴散量(DLCO)作為評估肺泡氣體擴散能力的標準檢查。任何會增加擴散膜厚度或減少擴散表面積的疾病,都會導致 DLCO 下降,也就是降低肺泡氣體擴散。本題要求辨別哪種疾病不會造成這種影響。

選項分析

(A) 肺水腫:肺水腫(pulmonary edema)時,液體蓄積於肺泡間質和肺泡腔內,使氣體必須通過的擴散距離增加(膜厚度增加)。根據 Fick 定律,膜厚度增加會降低擴散速率。肺水腫是造成擴散障礙(diffusion impairment)的典型病因之一,DLCO 會下降。

(B) 肺氣腫:肺氣腫(emphysema)的病理特徵是肺泡壁的破壞和融合,導致氣體交換的有效表面積大幅減少。同時,伴隨的肺泡微血管網路破壞也減少了血液側的接觸面積。根據 Fick 定律,表面積減少直接降低擴散速率。DLCO 顯著下降是肺氣腫的特徵性表現,也是臨床上鑑別肺氣腫與慢性支氣管炎的重要依據。

(C) 氣喘:氣喘(asthma)是一種氣道疾病,主要病理變化發生在支氣管層級,包括氣道平滑肌痙攣、黏膜水腫和黏液分泌增加,導致氣道狹窄和氣流受限。然而,氣喘並不會破壞肺泡壁或增加肺泡-微血管膜的厚度,因此肺泡層級的擴散功能不受影響。氣喘的 DLCO 通常正常甚至偏高。DLCO 正常是臨床上區分氣喘和 COPD 合併肺氣腫的關鍵指標。此為正確答案。

(D) 肺炎:肺炎(pneumonia)時,發炎反應導致滲出液充填肺泡腔,同時間質水腫增加了擴散膜的厚度。這兩個變化都會根據 Fick 定律降低氣體擴散速率。嚴重肺炎(如肺炎鏈球菌肺炎)可導致明顯的擴散障礙和低血氧。

答案解析

正確答案為 (C)。本題的解題關鍵在於區分「氣道疾病」與「肺泡疾病」對氣體擴散的不同影響。肺水腫、肺氣腫和肺炎都直接影響肺泡-微血管膜的結構(增加厚度或減少面積),因此會降低氣體擴散。氣喘雖然造成氣流受限,但病變位於支氣管而非肺泡,肺泡-微血管膜的完整性不受影響,DLCO 維持正常。記住:DLCO 正常 → 想到氣喘;DLCO 下降 → 想到肺氣腫、肺纖維化、肺水腫等影響擴散膜的疾病。

核心知識點

  • Fick 擴散定律:擴散速率與表面積及分壓差成正比,與膜厚度成反比
  • 降低擴散的機轉:膜厚度增加(肺水腫、肺纖維化、肺炎)或表面積減少(肺氣腫)
  • 氣喘是氣道疾病,不影響肺泡-微血管膜,DLCO 通常正常或偏高
  • DLCO 正常 vs 下降是鑑別氣喘與 COPD(尤其肺氣腫)的重要指標
  • 臨床鑑別:氣喘(可逆性氣流受限 + DLCO 正常)vs 肺氣腫(不可逆性 + DLCO 下降)

參考資料

  1. StatPearls - Diffusing Capacity of the Lungs for Carbon Monoxide
  2. Cleveland Clinic - Lung Diffusion Testing (DLCO)
  3. Wikipedia - Gas exchange
  4. Merck Manual - Measurement of Gas Exchange