當肺內某區域的肺小動脈（pulmonary arteriole）發生局部血管阻塞時，最可能會導致下列何種反應？

本題觀念：

肺血管栓塞與局部氣體交換調節 (Pulmonary Embolism and Local Gas Exchange Regulation)

這道題目考查的是肺部對死腔換氣 (Alveolar Dead Space) 的生理代償反應。當肺小動脈阻塞（如肺栓塞 Pulmonary Embolism）時，該區域的血流灌注（Perfusion, Q）停止，但初期通氣（Ventilation, V）仍在進行，形成 V/Q 比值趨近無限大 的狀態，即生理性死腔（Physiologic Dead Space）。

選項分析

1. 該區域肺泡內的二氧化碳分壓 ($P_A CO_2$) 變化：

• 正常情況：靜脈血攜帶高濃度的 $CO_2$ ($P_v CO_2 \approx 46$ mmHg) 進入肺微血管，並擴散至肺泡，維持正常的 $P_A CO_2$ (約 40 mmHg)。
• 血管阻塞時：由於血流中斷，不再有靜脈血將 $CO_2$ 帶入該區域的肺泡。
• 結果：該區域肺泡內的氣體成分會逐漸與吸入氣體 (Inspired air) 達到平衡。吸入空氣中的 $CO_2$ 分壓接近 0 mmHg。因此，該區域的 $P_A CO_2$ 會顯著下降 (接近 0 mmHg)。
• 排除選項：選項 A 與 B (聲稱 $P_A CO_2$ 升高) 錯誤。

2. 進入此區域肺泡之通氣量 (Ventilation, $V_A$) 變化：

• 生理調節機制：肺部具有局部調節機制以維持 V/Q 匹配。其中，氣道平滑肌 (Airway smooth muscle) 對 $CO_2$ 分壓非常敏感。
• 低 $CO_2$ 的效應：當局部肺泡或氣道的 $PCO_2$ 下降 (Hypocapnia) 時，會直接引起該區域的支氣管收縮 (Bronchoconstriction)。
• 目的：這種收縮增加了氣道阻力，將氣流 (Ventilation) 從這個沒有血流的「無效區」轉移到其他血流正常的肺區域，以減少無效換氣 (Wasted ventilation) 並優化整體氣體交換效率。
• 結果：進入該阻塞區域的通氣量 ($V_A$) 會 減少。
• 排除選項：選項 C (聲稱通氣量增加) 錯誤。

綜合分析：

• 血管阻塞 $\rightarrow$ 無血流 $\rightarrow$ $CO_2$ 無法進入肺泡 $\rightarrow$ $P_A CO_2$ 降低。
• $P_A CO_2$ 降低 $\rightarrow$ 刺激氣道平滑肌收縮 $\rightarrow$ 通氣量 ($V_A$) 減少。
• 此組合符合選項 D。

答案解析

正確答案：D

• 機制一 ($P_A CO_2$ 降低)：肺動脈阻塞導致該肺區失去血流供應 (Perfusion $= 0$)，靜脈血中的 $CO_2$ 無法擴散至肺泡。隨著呼吸進行，該區肺泡氣體被吸入空氣 ( $P_I CO_2 \approx 0$ mmHg) 取代，導致 $P_A CO_2$ 大幅下降。
• 機制二 (通氣量減少)：肺部的局部代償反射中，肺泡低二氧化碳分壓 (Alveolar Hypocapnia) 會導致局部的支氣管收縮 (Bronchoconstriction)。這是為了增加該區氣道阻力，將氣流導向其他血流正常的肺泡，減少死腔通氣 (Dead Space Ventilation)。

核心知識點

考生應掌握肺部 V/Q Mismatch 的兩種主要局部調節反射，這是國考常考的對比概念：

1. 針對死腔 (Dead Space, High V/Q) 的代償：

   • 情境：肺栓塞 (血流 $\downarrow$)。
   • 觸發因子：肺泡 $CO_2$ 分壓下降 ($P_A CO_2 \downarrow$)。
   • 反應：支氣管收縮 (Bronchoconstriction)。
   • 目的：減少通氣，避免浪費氣流於無血流區 (Shift V away from bad Q)。

2. 針對分流 (Shunt, Low V/Q) 的代償：

   • 情境：肺炎、氣道阻塞 (通氣 $\downarrow$)。
   • 觸發因子：肺泡 $O_2$ 分壓下降 ($P_A O_2 \downarrow$) 即缺氧。
   • 反應：缺氧性肺血管收縮 (Hypoxic Pulmonary Vasoconstriction, HPV)。
   • 目的：減少血流，避免血液流經無氧氣區而未被氧化 (Shift Q away from bad V)。

臨床重要性

• 診斷應用：此生理現象解釋了為何肺栓塞患者的吐氣末二氧化碳分壓 ($P_{ET}CO_2$) 會低於動脈血二氧化碳分壓 ($P_a CO_2$)。因為來自死腔的氣體 ($CO_2 \approx 0$) 稀釋了來自正常肺泡的氣體，導致測量到的 $P_{ET}CO_2$ 異常降低。
• 影像學：在 V/Q Scan (核醫通氣/灌注掃描) 中，肺栓塞呈現 "Mismatched defect" (灌注缺損，但通氣正常或僅輕微減少)，雖然會有代償性支氣管收縮，但在影像上灌注的缺損通常比通氣的變化更為明顯且特異。

參考資料

1. West's Respiratory Physiology: Ventilation-Perfusion Relationships.
2. Deranged Physiology: Physiological consequences of pulmonary vascular occlusion (Dead space effect and local airway responses).
3. UpToDate: Physiology of pulmonary embolism (Alveolar dead space and hypocapnic bronchoconstriction).