LEVEL 1 · 生理動態 · CH06

呼吸力學與肺容量 — loop 看形狀,氧解離看 P50 往哪裡走

這章讀完,你會得到:看到 compliance、彈性回縮、flow–volume loop 或氧解離曲線,就能在考場分出阻塞、侷限與「右移好卸氧」。不要把「肺比較好撐開」和「空氣比較好呼出去」混成一件事。

先想一下再往下讀(30 秒)

肺氣腫時,肺組織彈性纖維被破壞。它的 compliance 是升還是降?用力呼氣的氣流又是升還是降?先各給一個方向;兩個答案不同方向,正是這章最常見的陷阱。

概念一

Compliance 不是「通不通」,是壓力換來多少容積

C = ΔV / ΔP

肺順應性(compliance)描述同樣一段壓力變化,肺容積能改變多少。C 大表示比較容易撐開;但它不保證吐氣順。吐氣還要靠彈性回縮力(elastic recoil)把空氣推出去。

肺氣腫(emphysema)

彈性纖維破壞 → recoil↓、compliance↑。肺容易撐大,卻少了回彈力;用力呼氣時小氣道易塌、氣流下降,殘氣增加。

肺纖維化(fibrosis)

肺變硬 → compliance↓。要更大壓力才撐得出相同容積;肺容量下降,這是侷限性(restrictive)的核心圖像。

白話:一個鬆掉的橡皮筋很好拉開,但不會彈回來;一個很硬的橡皮筋難拉開。前者對應肺氣腫,後者像纖維化。

概念二

Flow–volume loop:先看「凹」還是「小」

flow–volume loop 的呼氣段在橫軸上方。考題不需要你背每一個數字,先用形狀判斷:

阻塞性(obstructive)

氣道阻力增加,呼氣越後段越排不出來 → 呼氣支凹陷(scooped)。空氣滯留使 RV 上升;肺氣腫還合併 recoil 下降。

侷限性(restrictive)

能裝進肺裡的總量變少 → FVC 下降、整個 loop 變小。形狀不是阻塞的挖凹;先抓「小」而不是「慢」。

概念三

氧解離曲線:右移不是缺氧,是更容易在組織端放氧

血紅素氧飽和度遵循 Hill 關係,正常曲線的 P50 = 26.6 mmHg:也就是 PaO₂ 在 P50 時,SaO₂ 剛好 50%。

SaO₂ = PaO₂ⁿ / (P50ⁿ + PaO₂ⁿ)  n = 2.7

白話:右移不是「血裡氧比較多」,是 Hb 在組織端更肯交貨;左移則是拿著氧不放。P50 是最快的方向指標。

一表整理

阻塞 vs 侷限、右移 vs 左移(考前掃這兩張就夠)

判準阻塞性 obstructive侷限性 restrictive
代表病氣喘、COPD/肺氣腫肺纖維化、間質性肺病
FEV1/FVC(<70%)正常或
FVC↓或正常
TLC/RV/FRC(空氣滯留)
compliance(肺氣腫)
elastic recoil
flow–volume loop呼氣段凹陷(scooped)整體變小
氧解離曲線P50對氧親和力組織卸氧往這個方向的因素
右移下降較容易↑CO₂、↓pH(↑H⁺)、↑溫度、↑2,3-BPG、運動
左移上升較困難↓CO₂、↑pH、↓溫度、↓2,3-BPG、CO 中毒、胎兒血紅素(HbF)

白話:阻塞先看 FEV1/FVC↓ 與呼氣凹;侷限看 FVC/TLC↓ 與 loop 變小。氧曲線只要記 P50 往哪走——右移 P50↑=在組織端更肯放氧,一整排「↑CO₂、↑溫度、↑2,3-BPG、↓pH」都往右。

動手實驗

在同一張畫布切換三種呼吸判讀

先在 P–V loop 拉動順應性,對照同樣壓力下的容積差;再切 flow–volume,把正常、阻塞與侷限疊在一起。最後切到氧解離曲線,選「右移:卸氧」,看 P50 標記往右走、同一 PaO₂ 的飽和度下降。

你剛剛看到了什麼

順應性拉高時,P–V loop 在相同壓力下能有較大容積,卻不代表呼氣更快;阻塞 loop 的關鍵是呼氣段凹,侷限的關鍵是整體小。氧曲線右移後 P50 升高,代表 Hb 需更高 PaO₂ 才達 50% 飽和,因此在組織端更容易卸氧。

概念四 · 深化

考卷會再往下挖:表面張力素、哪個肺容量測不到、用力呼氣為何流速卡住

表面張力素(surfactant)

第二型肺泡細胞分泌(主成分 DPPC)。降低表面張力 → 提高 compliance;依 Laplace P = 2T/r,防止呼氣末小肺泡塌陷(小 r 壓力大)。小肺泡 surfactant 密度較高才撐得住;不足 → 肺塌陷、新生兒呼吸窘迫(NRDS)。

含 RV 的肺容量 spirometry 測不到

TLC=VC+RV;FRC=ERV+RV。凡含肺餘容積(RV)的量(RV、FRC、TLC)一般肺量計量不到,要靠氦氣稀釋或體箱(body box)。潮氣容積(TV)、VC、IC 才量得到。

用力呼氣=動態壓迫(等壓點)

用力呼氣時肋膜內壓變,壓迫氣道;超過等壓點(equal pressure point)的下游小氣道塌陷 → 呼氣流速再更用力也不會更快(effort-independent)。這是阻塞病 loop 呼氣段凹陷的物理基礎。

大家都搞錯

「肺氣腫 compliance 增加,所以呼氣流速也增加」——。肺氣腫的彈性回縮力下降,雖然肺更容易撐開,卻少了把氣推出去的力量;用力呼氣流速反而下降。compliance 與 recoil 不是同一件事

破題關鍵字(看到 → 反射)

看到「呼氣段凹陷」→ 阻塞;看到「FVC↓、loop 整體小」→ 侷限;看到「P50↑、CO₂↑、溫度↑、2,3-BPG↑、pH↓」→ 右移、組織卸氧較容易;看到 CO 中毒 → PaO₂ 可正常,但含氧量下降且曲線左移

臨床/跨科錨點

這些機轉在臨床怎麼考

表面張力素不足 → 新生兒呼吸窘迫(NRDS)

早產兒第二型肺泡細胞未成熟、surfactant 不足 → 表面張力過高、呼氣末肺泡塌陷、compliance 下降。產前給糖皮質素(glucocorticoid)促進胎兒肺成熟與 surfactant 合成,是預防 NRDS 的關鍵。對回概念四:沒有 surfactant,Laplace P=2T/r 讓小肺泡撐不住。

阻塞性肺病:肺氣腫 vs 慢性支氣管炎

肺氣腫(emphysema)=肺泡壁與彈性纖維破壞(抽菸、α₁-antitrypsin 缺乏)→ recoil↓、compliance↑、RV/FRC↑、呼氣氣流↓,即「pink puffer」。慢性支氣管炎=黏液腺增生、氣道慢性發炎(blue bloater)。兩者 FEV1/FVC 都下降,同屬 COPD,對回上面對照表的阻塞欄。

考古題實戰

國考考過長這樣(真題,難度階梯)

難度 1/3 · 基本辨識 · 098-1 醫二 Q9

「下列何種情況會增加肺順應性(lung compliance)?」正解:肺氣腫(emphysema)

逐句解碼:C = ΔV/ΔP。肺氣腫的彈性纖維破壞,肺組織牽扯力下降,同樣壓力變化可有較大容積變化 → compliance↑。注意這只回答「好不好撐開」,還沒回答「好不好吐出來」。

難度 2/3 · 易混機轉 · 107-2 醫一 Q61

「下列有關肺氣腫(emphysema)之敘述,何者錯誤?」選項含「彈性回縮力增加、肺順應性增加、功能性肺餘容量增加、用力呼氣時呼氣氣流速度降低」。正解:彈性回縮力增加為錯。

逐句解碼:肺氣腫不是肺變硬,而是彈性纖維被破壞 → recoil↓。所以 compliance↑、FRC/RV↑、呼氣氣流↓可以同時成立。把這組方向放進實驗的 P–V 與阻塞 loop,就不會只背到其中一半。

難度 3/3 · 情境推理 · 102-1 醫二 Q28

「25 歲病患因昏迷送急診,碳氧血紅蛋白占總血紅蛋白 40%。相較於氧合血紅蛋白,碳氧血紅蛋白不能有效輸送氧至一般組織的主要原因?」正解:在一般組織的低氧狀態下,結合一個 CO 時,結合氧分子的能力過高

逐句解碼:CO 先占掉 Hb 的攜氧位置,剩餘位置又讓 Hb 對氧抓得太緊 → 曲線左移、組織卸氧困難。不要把 PaO₂ 當含氧量;PaO₂ 是溶解氧,CO 中毒時可以仍正常。

難度 1/3 · 基本辨識 · 094-1 醫二 Q9

「氧氣血紅素解離曲線(oxygen–hemoglobin dissociation curve)在下列何種情況下會往右移?」選項含溫度降低、酸鹼值升高、紅血球內 2,3-DPG 濃度增加、甲狀腺素降低。正解:紅血球內 2,3-DPG 濃度增加

逐句解碼:右移=親和力下降、P50↑、組織端好卸氧。四個往右因素=↑CO₂、↓pH、↑溫度、↑2,3-BPG。選項裡只有 2,3-DPG↑ 往右;溫度降低、pH 升高都往左。對回上面「右移 vs 左移」對照表。

難度 2/3 · 易混機轉 · 093-2 醫二 Q15

「與低容積時比較,肺於高容積時的 compliance 會如何?」正解:降低(官方 B、D 皆給分)。

逐句解碼:compliance 不是常數。肺容積接近 TLC 時,肺與胸壁已被撐到接近極限,再加壓力換得的容積變少 → 高容積時 compliance 下降(P–V 曲線兩端變平)。在實驗把容積推到很高,就會看到斜率(=compliance)變小。

難度 3/3 · 臨床情境 · 097-1 醫二 Q22

「30 年抽菸史、55 歲,X 光過度充氣、橫膈扁平、肺泡壁破壞成大氣囊,FEV1/FVC=45%。下列何者可能出現?」選項含限制性肺病、compliance 減少、生理無效腔增加、FRC 減少。正解:生理性無效腔增加

逐句解碼:FEV1/FVC=45%=阻塞(非限制),排除 A。肺氣腫 recoil↓ → compliance 增加(排除 B)、FRC/RV 增加(排除 D)。肺泡微血管破壞使有通氣卻無灌流 → 生理無效腔增加(C)。整組方向就是對照表的阻塞欄。

難度 3/3 · 壓力推理 · 107-1 醫一 Q61

「用力呼氣(forced expiration)時,最不易發生下列何種現象?」正解(=最不會發生的敘述):肋膜內壓(Pip)不會高於大氣壓力

逐句解碼:平靜呼吸時 Pip 一直是負的;但用力呼氣時腹肌、內肋間肌把胸廓往內擠,Pip 可以變正、甚至超過大氣壓——正是壓迫氣道、造成動態壓迫的力量。對回概念四的等壓點:Pip 變正是呼氣流速受限的來源。

速刷(同考點其他真題,答案先遮)

· 094-2 醫二 Q3:肺氣腫敘述何者錯誤?→「FEV1/FVC > 80%」錯(阻塞應 < 70–80%)。
· 107-1 醫一 Q62:surfactant 敘述→ 糖皮質素促進胎兒 surfactant 生成(官方 A、B 皆給分);小肺泡 surfactant 密度較高

你來當審稿人

某同學筆記寫:「阻塞性肺病的 loop 比正常小;侷限性肺病因為肺很硬,所以呼氣段會明顯凹陷。氧解離曲線右移表示 Hb 抓氧更緊。」

我挑好毛病了,看解答

三個判讀都混線了。阻塞的招牌是呼氣段凹陷,侷限才是因 FVC 降低而整體 loop 變小;右移是 Hb 對氧親和力下降,因此在組織端比較容易放氧,P50 會升高。

這章只記一句話:compliance 看 ΔV/ΔP,阻塞看呼氣凹、侷限看整體小;氧解離右移就是 P50↑、組織更好卸氧。
閉書重建

遮住上面,回答這 3 題(口頭即可)

  1. 為什麼肺氣腫可以同時有 compliance↑ 與用力呼氣氣流↓?
  2. 不看任何數字,flow–volume loop 的哪個形狀讓你判阻塞?哪個形狀讓你判侷限?
  3. P50 的定義是什麼?右移後 P50 與組織卸氧各怎麼變?
章末測驗

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「呼吸、氧運輸、消化與吸收」模組。

國考基本盤・圖生理學呼吸系統圖解章
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生理學::08. 呼吸力學與肺容量