肺换气是指经肺通气进入肺泡的新鲜空气与血液进行气体交换的过程。由于肺泡内新鲜空气的氧分压高于肺泡毛细血管中的血液氧分压，而二氧化碳分压正相反，因此氧气从肺泡顺着分压差扩散到肺泡毛细血管，而毛细血管血液中的二氧化碳则向肺泡扩散。这样，肺泡毛细血管中血液的氧分压逐渐升高，二氧化碳分压逐渐降低，最后接近于肺泡气体的氧分压和二氧化碳分压。由于氧气和二氧化碳的扩散速度极快，仅需约0.3秒即可完成肺部气体交换，使静脉血在流经肺部之后变成了动脉血。一般血液流经肺毛细血管的时间约0.7秒，因此当血液流经肺毛细血管全长约1/3时，肺换气过程基本上已完成。
为更好的了解呼吸衰竭，让我们先来认识一下正常的呼吸。首先，呼吸表现为呼吸运动，随着胸廓和膈肌的运动，肺内的气体吐出来叫呼，把空气吸进去叫吸，这一呼一吸有节律的交替运动就称为呼吸运动。其次，呼吸的主要作用是吸入氧气，排出二氧化碳，以确保机体不断地与外界环境之间进行气体交换，即摄取氧气并排出二氧化碳以保证新陈代谢的正常进行。呼吸的全过程分为外呼吸、气体血液运输及内呼吸三个过程。外呼吸包括肺通气和肺换气，是指外界空气与血液之间的气体交换过程，即通过呼吸运动与血液循环，使进入肺泡内的空气与肺部毛细血管内的静脉血之间不断地进行气体交换。氧气进入静脉血，二氧化碳从静脉血进入肺泡并被排出体外，使静脉血变成含氧丰富的动脉血，即气体在肺部的交换，也就是我们常说的呼吸。内呼吸是指身体各个器官和组织的细胞与毛细血管血液之间的气体交换，这是细胞水平上的呼吸。
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