PAVMs一般不影響心臟的血液動力學、心輸出量，心臟指數及肺毛細血管楔入壓等多在正常范圍，故心率、血壓、心電圖大多正常。但個別報道心臟指數可增加或降低。部分肺動脈血未經肺泡進行氣體交換，直接進入肺靜脈，回至左心，并進入體循環，形成病理性動靜脈分流，血流動力學上屬于心外右向左分流，使PAVMsSaO2和氧飽和度皆有不同程度的下降。
由于正常動靜脈血間的氧分壓達50mmHg，而二氧化碳分壓并僅6mmHg，所以動靜脈分流時靜脈血進入動脈系后，混合血中氧分壓下降程度大于二氧化碳分壓升高的程度。而且由于氧氣和二氧化碳解離曲線的不同，機體對缺氧和二氧化碳潴留產生不同的代償效果。缺氧反射性地引起呼吸加深加快，但流經通氣肺泡的毛細血管內的血液已達到很高的氧飽和度，血氧氣含量亦不會再明顯增加。而二氧化碳解離曲線則在生理范圍內基本上呈直線式，故通氣增加后就可排出更多的二氧化碳。此外，由于二氧化碳分子經肺泡膜彌散較氧氣大20倍，因此PAVMs患者的動脈血二氧化碳分壓可以正常，甚至有所下降。微小的PAVMS造成的二氧化碳分壓輕微下降臨床上不易測出。大的PAVMS使氧分壓明顯下降，并常繼發紅細胞增多癥，因此，雖然氧分壓及飽和度低于正常，而血氧含量仍可正常或接近正常。
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