Question

2013年5月15日，山东省首例H7N9禽流感患者病愈出院。患者转危为安，一种俗称“人工肺”的仪器功不可没。人工肺的主体部分由中空纤维膜制成，可在病人自身肺功能出现衰竭时使用。如图甲为人工肺的工作原理示意图。请分析回答：

（1）人工肺代替患者肺完成的生理功能是_____。

（2）血液流经人工肺前后，血液成分的主要变化是_____，血液颜色的变化是_____。

（3）与人工肺不同，正常人体肺富有弹性，当肋间肌和膈肌_____时，肺会收缩导致呼气；图乙中_____阶段代表吸气过程中肺内气压变化。

（4）制造人工肺的膜材料要求较高，如所用膜材料应该只允许_____通过而不能让_____渗出，所以人工肺的研究与使用进展缓慢。

（5）使用人工肺时，需将患者静脉血引流至体外，经人工肺后再回输至患者体内，目前仍面临许多风险。请写出一项使用人工肺时可能导致的风险：_____。

Answer

进行气体交换 氧气增多，二氧化碳减少 暗红色变为鲜红色 舒张 Ⅱ 气体/氧气和二氧化碳 血液/液体/血浆/水 出血、感染、凝血等

【解析】

呼吸系统由气体通行的呼吸道和气体交换的肺所组成，呼吸道由鼻、咽、喉、气管、支气管和肺内的各级支气管分支所组成，肺是气体交换的主要场所，肺由许多肺泡构成。肺循环的路线为：右心室→肺动脉→肺部毛细血管→肺静脉→左心房，在肺循环中，血液流经肺部毛细血管网时，与肺泡进行气体交换，血液中的二氧化碳进入肺泡，肺泡内的氧进入血液，因此血液成分的变化是：氧气增多，二氧化碳减少。吸气时，肋间肌和膈肌都收缩；呼气时相反。图甲为人工肺的工作原理示意图，图乙表示人体肺内气压变化，据此解答。

（1）人的呼吸系统由呼吸道和肺两部分构成，其中呼吸道包括鼻腔、咽、喉、气管、支气管、细支气管，是气体进出的通道，能对进入体内的空气进行处理，使之温暖、湿润、清洁。呼吸系统的主要器官是肺，肺是气体交换的主要场所，肺由许多肺泡构成，外面包绕着丰富的毛细血管和弹性纤维，肺泡的壁和毛细血管壁都很薄，只有一层上皮细胞构成，这些特点都有利于气体交换。当血液流经肺泡周围的毛细血管时，与肺泡进行气体交换，血液中的二氧化碳进入肺泡，肺泡中的氧进入血液。这样血液由含氧少的静脉血变成含氧丰富的动脉血。可见，人工肺代替患者肺脏完成的生理功能是进行气体交换。

（2）当血液通过肺动脉流经肺部的毛细血管时，由于吸入肺泡内的空气中，氧的含量比血液中的多，而二氧化碳的含量比血液中的少，肺泡内的氧气扩散到血液里，血液中的二氧化碳扩散到肺泡里，这样血液中二氧化碳的成分减少，氧气的成分增多。因此，血液流经人工肺前后，血液成分的主要变化是氧气增多，二氧化碳减少，血液颜色的变化是暗红色变为鲜红色。

（3）呼吸运动是指人体胸廓有节律的扩大和缩小的运动，包括吸气过程和呼气过程，呼吸运动主要与肋间肌和膈肌的运动有关。人在平静状态下，肋间肌收缩时，肋骨向上向外运动，使胸廓的前后景和左右径增大，同时膈肌收缩，膈顶部下降，使胸廓的上下径增大，这样胸廓的容积就增大，肺也随着扩张，外界空气通过呼吸道进入肺，完成吸气的过程。相反呼气与之过程大致相反。因此，与人工肺不同，正常人体肺富有弹性，当肋间肌和膈肌舒张时，肺脏会收缩导致呼气；图乙中Ⅱ阶段气压下降低于外界气压，故代表吸气过程中肺内气压变化。

（4）制造人工肺的膜材料要求较高，如所用膜材料应该只允许气体/氧气和二氧化碳通过，而不能让血液/液体/血浆/水渗出，所以人工肺的研究与使用进展缓慢。

（5）使用人工肺时，需将患者静脉血引流至体外，经人工肺后再回输至患者体内，目前仍面临许多风险。使用人工肺时可能导致出血、感染、凝血等的风险。