一位病人的呼吸速率為每分鐘12 次，潮氣容積為600 毫升，測得的生理無效腔為200 毫升。這種通氣模式產生的PaCO₂為40 mm Hg，pH 值為7.39。幾小時後，病人的呼吸速率增加到每分鐘24 次，但每分鐘通氣量（minute ventilation）仍與之前相同。動脈血液氣體分析顯示PaCO₂為72 mm Hg，pH 值為7.20。下列何者為本病人PaCO₂增加的原因？
詳細解析
本題觀念
PaCO₂ 主要反映肺泡通氣量與身體二氧化碳產生量的平衡。肺泡通氣量不是單純的每分鐘通氣量，而是每分鐘通氣量扣除沒有參與氣體交換的死腔通氣；可用公式表示為：肺泡通氣量＝呼吸速率 ×（潮氣容積－生理死腔）。當二氧化碳產生量固定時，肺泡通氣量下降，PaCO₂ 就會上升。
本題的關鍵是「每分鐘通氣量相同」不等於「肺泡通氣量相同」。呼吸速率從 12 增加到 24 次／分鐘，但總通氣量仍固定，表示每次呼吸的潮氣容積必須減半，從 600 mL 變成 300 mL。因為每次呼吸仍有 200 mL 用於死腔，新的呼吸型態變成快速而淺的呼吸，真正送達肺泡的氣體量反而減少。
選項分析
A．不正確。 肺泡無效腔增加確實可能讓有效肺泡通氣下降、PaCO₂ 上升，但題目提供的計算條件是生理死腔 200 mL，並沒有指出肺泡無效腔變大。此項描述的是另一種可能機轉，不是本病例由數據直接顯示的變化。
B．正確，為本題答案。 原先每分鐘通氣量是 12 × 600＝7200 mL／分鐘；後來速率變成 24 次／分鐘且總量不變，所以潮氣容積是 7200 ÷ 24＝300 mL。原先肺泡通氣量為 12 ×（600－200）＝4800 mL／分鐘；後來降為 24 ×（300－200）＝2400 mL／分鐘。有效肺泡通氣量減半，使二氧化碳清除能力下降，PaCO₂ 因而上升。
C．不正確。 生理死腔減少會讓相同的潮氣容積中有更多氣體真正參與交換，通常增加肺泡通氣並促進二氧化碳排出，PaCO₂ 應下降。它與本題觀察到的高碳酸血症方向相反。
D．不正確。 氣體交換效率提高通常代表有效肺泡通氣或二氧化碳排出改善，會使 PaCO₂ 降低，不能解釋 PaCO₂ 從 40 mm Hg 上升到 72 mm Hg，且 pH 降至 7.20 的呼吸性酸中毒變化。
答案解析
本題採公告答案 B。計算每分鐘通氣量只能確認總進氣量沒有改變，還要扣除死腔才能知道有效通氣。原先每次呼吸可用於交換的氣體是 600－200＝400 mL，12 次合計 4800 mL／分鐘；後來每次只有 300－200＝100 mL，雖然呼吸次數加倍，肺泡通氣量仍只有 2400 mL／分鐘。二氧化碳產生量若大致不變，清除量減少就會使 PaCO₂ 上升。
理想化計算中，肺泡通氣量約減半，PaCO₂ 可由 40 mm Hg 接近 80 mm Hg；實際測值為 72 mm Hg，仍符合有效通氣下降的方向。pH 由 7.39 降到 7.20，也支持二氧化碳滯留造成的急性呼吸性酸中毒。這就是快速淺呼吸即使看起來每分鐘通氣量足夠，仍可能造成通氣衰竭的原因。
核心知識點
- 每分鐘通氣量＝呼吸速率 × 潮氣容積；肺泡通氣量＝呼吸速率 ×（潮氣容積－生理死腔）。
- PaCO₂ 與肺泡通氣量呈反向關係；有效通氣下降會造成二氧化碳滯留。
- 在總通氣量固定時，呼吸越快，潮氣容積越小，死腔占每次呼吸的比例越高。
- 快速淺呼吸會降低肺泡通氣，不能只用每分鐘通氣量判斷通氣是否充分。
- 看到 PaCO₂ 上升合併 pH 下降時，要回頭檢查潮氣容積、呼吸速率、死腔、氣道阻力與呼吸肌疲勞。