目前對高頻通氣機理的研究，文獻資料多集中在HFO方面，盡管其它形式的高頻通氣 機理上 不可能與此完全相同，但從都是達到高頻條件下小潮氣量的有效通氣這一共同要求來考慮， 則不難理解在HFO通報導中起作用的某因素，可能也存在于其它形式的高頻通氣中。本章側 重討論HFO的通氣機理，然而有些基本的氣體運動規律看來同樣適用于它種高頻通氣。
有些學者認為，無論是高頻通氣或是正常的呼吸，其氣體運輸都要依靠整團(或整體)對流(bulk convection)以及分子彌散(molecular dirrusion)這兩種基本過程。不過在不同場合下 ，二者各起的作用大小有差異。在對流起主要作用的場合，可能存在直接肺泡通氣、對流擴 散、擺動及增強擴(彌)散等氣體運輸形式，借此實現氣體交換過程。而在主要通過分子彌散 實現氣體交換的場合，則純粹分子彌散和增強擴散成為的氣體運輸的基本形式。這些形式的 氣體運動往往彼此交雜，難以截然分開，它們互相影響，共同發揮作用。〖 7”〗
一、直接肺泡通氣(direct alveolarventilation)
在正常潮氣量下的吸氣時相，氣道內的氣柱(它包括無效腔內氣體和后繼的從外界吸 入的一 部分氣體)向肺泡方向推進，使肺泡獲得新鮮空氣。在呼氣時相，氣柱循相反方向移動，從 而使肺泡的一部分氣體得以排出。這種整團對流實現的肺泡通氣范圍較廣，足以保證活動的 肺泡可通過分子彌散以完成與血液間的氣體交換。
當潮氣量近于或小于無效腔氣量時，上述對流形式所起的作用范圍顯著縮小。但由于氣管和 肺在結構上的不對稱，致使進入氣道的新鮮空氣柱的前沿有可能達到交靠近口端的一部分肺 泡，實現直接的肺泡通氣(圖3-1，A)。Isabey等證實，當采用HFO而V?T/V?D=0.8～1 .2時，通過中心對流性整團流動所引起的直接肺泡通氣，在氣體運輸中具有重要意義。
圖3-1 高頻通 氣時幾種可能的氣體混合機理
A、直接肺泡通氣 阻影區表示低潮氣量下的通氣區
B、擺動 并聯的肺單位由于時間常數的差異，使它們之間產生氣體的往返移動
C、對流流動 Ⅰ、吸氣速度剖面 Ⅱ、呼氣速度剖面 Ⅲ、凈速度剖面 在層流條件下出現 中心處質點向右面近管壁質點向左的雙向流動
D、軸向對流和側向混合 Ⅰ、靜止時的非混合性流體 Ⅱ、非混合性流體向右移動 Ⅲ、箭 頭表示徑向混合的方向
(引自Drazen等)
賾、對流體擴散(convectivedispersion)或對流性
流動(convective strcaming)
采用模型實驗，Haselon和scherer觀察到在一個振蕩周期中，由于流體的 流向不同，其呈拋 物線形的速度剖面會出現差異，產生非對稱性速度剖面。經過幾個振蕩周期后，流體的質點 究竟是向右還是向左，這取決于發生振蕩時這些質點是在管道的中心還是靠近管壁。中心部 的質點被移向右側，而近壁處的質點則被移向左側，于是在每振蕩周期之末，流體在管內 產生一雙向的凈移動(圖3-1，C)。如果從左側進入的氣體中，含有比右側氣體中較高濃度 的某種成分，則將會發生該種成分的凈交換，此為對流性交換。
三、擺動(pendellft)或異時相高頻振蕩
(out-of-phaseHFO)
按照一般的物理學概含，可將肺單位的充氣和排氣比擬為電容的充電和放電。Ot is等認為， 肺單位的充氣、排氣時間常數(t)，為其阻力(R)和順應性(C)的乘稱，即t=R×C。糨時間常 數的大小，決定著在一定的壓力梯度下肺單位充盈和排空的速度。由于一些處于并聯狀態的 肺單位時間常數可有很大的差異，在單次呼氣之末，時間常數小的單位已準備轉入允氣階段 ，而時間常數大者仍在繼續排空之中。因此后一類單位排出的氣體，這時可流向前一類正在 充盈的單位(圖3-1，B)。
上述周期性通氣中相鄰肺單位間的這類氣體“晃動”現象，一般稱之為擺動，也有人用“迪 斯科肺”一詞來形容肺的此種運動形式。Lehr等在動物肺中觀察到，當通氣頻率為7.5～20H Z時，在不同肺葉及同一肺葉的不同區域間，肺的充脹有明顯時相差。當頻率增加到30～60H Z時，時相差可出現在同一肺葉的更小區域間。他們認為肺泡間存在的這種循環氣流，是高 頻通氣時氣體運輸的形式之一。通過肺泡間的氣體交流，可使它們所含氣體得到混合，從而 使肺內氣體濃度可更為一致。四、增強彌散(augmented dirrusion)或泰勒型擴散
(Taylor-type dispersion)
高頻通氣時的氣體運輸，有些人認為可能是中心氣道內出現的增強擴(彌)散，與 肺外周部分 的分子彌散二者的結合。增強擴散類似Taylor提出的湍流擴散(turbulent dispersiln)，它 是軸向速度剖面與徑向濃度梯度相互作用的結果。在振蕩氣流中，可出現湍流或次級速度型 式(即剖面)，引起徑向混合或者橫向流動混合(cross-stream mixing)。在它們與此時存在 的軸向對流共同作用下，產生增強擴散(圖3-1，D)，亦稱為縱向擴散(longitudinal dispe rsion)。
增強擴散與對流擴散是有區別的。一是即使速度剖面在方向上對稱的情況下，增強擴散也能 出現。二是在完全缺管側向混合時，依賴曾強擴散而進行的氣體交換將會停止，但對漢擴散 則可被最佳化。五、純粹的分子彌散(pure molecular dirrusion)
在總橫截面積很大和氣流速度很小的肺區，氣體運輸主要是通過分子彌散。這種 氣體分子的 熱力學運動， 不僅在經肺毛細血管膜的氣體交換中，而且在靠近膜的氣相O2和CO2運輸中，都是一種主要的形式。
總的說來，高頻通氣的機理至今還未得到充分闡明，以上僅是目前提出的一些解釋。在這些 因素中，有人認為如同在進行正常呼吸時那樣，當進行HFO通氣時，氣道內的對流性運輸仍 然是很重要的。增加潮氣量比起提高潮氣量，對改善氣氣體交換更為有效。有些資料指出， 分子彌散和Taylor型層流擴散在氣道內氣體運輸中都不重要。