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胸膜腔（pleural cavity）是肺部和胸腔內壁之間因為覆蓋胸肺兩面的胸膜（壁層胸膜和臟層胸膜）反摺包圍而形成的潛在空間，左右胸腔各有一個。胸膜腔內含有由頂部胸膜分泌的潤滑體液（胸膜液），可以降低肺臟表面和胸壁之間的滑動摩擦係數，使得呼吸時肺葉在胸腔內可以比較自由的產生形變。
胸膜腔在正常情況下幾乎是完全塌陷的，同時因為肺部自身的組織彈性和表面張力而形成負壓，在呼吸肌收縮使得胸腔體積增大時可以連帶著牽引肺泡一同擴張產生低於大氣壓的內腔壓強，外部的新鮮空氣因此會被吸入呼吸道，為氣體交換創造條件。如果胸膜腔出現病變（比如漏入空氣、胸腔積液、積血或積膿）導致正常的生理負壓被破壞或出現鄰近胸膜間顯著粘連，呼吸功能就會受阻，甚至可以壓迫縱隔干擾循環系統威脅生命，有極大概率必須要接受胸外科手術介入並在術後一段時間內堅持負壓引流才能康復。
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