第五章 呼 吸

　　第一节 肺通气

　　一、肺通气的原理

　　气体进出肺取决于推动气体流动的动力和阻止气体流动的阻力的相互作用，动力必须克服阻力，才能实现肺通气。

　　1.肺通气的动力：肺泡与外界环境之间的压力差是肺通气的直接动力，而呼吸运动则是肺通气的原动力。

　　(1)呼吸运动：指呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小的过程。它包括吸气运动和呼气运动。

　　1)呼吸运动的过程：平静吸气时，膈肌和肋间外肌收缩，使胸廓容积增大，肺内气压降低，引起吸气运动，是主动的过程;而平静呼气时，膈肌和肋间外肌舒张，使胸廓容积缩小，肺内气压升高，引起呼气运动，因没有呼气肌的主动收缩所以是被动的过程。用力吸气时，吸气和呼气均为主动的过程。

　　2)呼吸运动的型式：

　　①腹式呼吸和胸式呼吸：膈肌的收缩和舒张可引起腹腔内器官位移，造成腹部的起伏，这种以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸。肋间外肌收缩和舒张时主要表现为胸部的起伏，这种以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸。一般情况下，成年人的呼吸运动呈胸式和腹式混合式呼吸。

　　②平静呼吸和用力呼吸：安静状态下的呼吸运动称为平静呼吸，呼吸频率为每分钟12～18次。当机体运动或吸入气中CO2含量增加而O2含量减少或肺通气阻力增大时，呼吸运动将加深加快，这种呼吸运动称为用力呼吸或深呼吸。在缺氧、CO2增多或肺通气阻力较严重的情况下，可出现呼吸困难。

　　(2)肺内压：指肺泡内的压力。在呼吸过程中，肺内压呈周期性波动。吸气时，肺内压下降，低于大气压，气体入肺，至吸气末，肺内压与大气压相等。反之，呼气时，肺内压升高，高于大气压，气体出肺，至呼气末，肺内压与大气压相等。在人的自然呼吸停止时，可以用人为的方法改变肺内压，建立肺内压和大气压之间的压力差来维持肺通气，称为人工呼吸。

　　(3)胸膜腔内压:

　　1)概念：胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压。平静呼吸时，胸膜腔内压始终低于大气压，即为负压，但在肺通气阻力增大时，呼气时胸膜腔内压有可能高于大气压。

　　2)胸膜腔内压的形成：是由两种方向相反的力(肺内压和肺回缩压)的代数和形成，即胸膜腔内压=肺内压+(-肺回缩压)。在吸气末和呼气末，肺内压等于大气压，故胸膜腔内压=大气压-肺回缩压，若以大气压为0，这时胸膜腔内压=-肺回缩压，可见胸膜腔内压是由肺的回缩造成的。肺回缩压的产生是因为在生长发育过程中，胸廓的生长速度比肺快，又因为胸膜腔的存在，故肺始终处于被动扩张状态，产生一定的回缩压。平静吸气时回缩压增大，胸膜腔内负压更大;平静呼气时回缩压降低，胸膜腔内负压减小。

　　3)意义：保持肺的扩张状态和促进血液及淋巴液的回流。

　　2.肺通气的阻力：肺通气的阻力可分为弹性阻力和非弹性阻力两类。弹性阻力包括肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力，是平静呼吸时的主要阻力，约占肺通气总阻力的70%;非弹性阻力包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力，约占肺通气总阻力的30%，其中以气道阻力为主。

　　(1)弹性阻力和顺应性：物体对抗外力作用所引起的变形的力称为弹性阻力，其大小常用顺应性来度量。顺应性(compliance)指弹性物体在外力作用下发生变形的难易程度。顺应性(C)与弹性阻力(R)成反变关系。肺和胸廓均为弹性组织，也具有弹性阻力，其弹性阻力的大小也可用顺应性来表示。

　　1)肺的弹性阻力和顺应性：肺的弹性回缩力构成了肺扩张的弹性阻力。可用肺顺应性表示肺的弹性阻力：

　　肺顺应性(CL)=肺容积的变化(ΔV)/肺跨肺压的变化(ΔP)(L/cmH2O)，式中跨肺压指肺内压和胸膜腔内压之差。

　　①肺静态顺应性曲线：是指在被测者屏气无气体流动情况下测定并绘制得到的压力-容积曲线，曲线斜率反映不同肺容量下肺顺应性的大小。正常成人平静呼吸时肺顺应性约0.2L/cmH2O。

　　②比顺应性：测定单位肺容量的顺应性，即比顺应性。

　　③肺弹性阻力的来源：肺弹性阻力包括肺组织弹性回缩力(1/3)和肺泡内的液–气界面形成的表面张力(2/3)。肺组织的弹性回缩力来自肺组织的弹力纤维和胶原纤维。

　　在肺泡液–气界面上存在的肺表面活性物质，主要由肺泡Ⅱ型细胞产生，为复杂的脂蛋白混合物，主要成分是二棕榈酰卵磷脂和表面活性物质结合蛋白。肺表面活性物质的密度随肺泡的张缩而改变。

　　肺表面活性物质的主要作用是降低肺泡液–气界面的表面张力，这种作用的生理意义：有助于维持肺泡的稳定性;减少肺组织液生成，防止肺水肿;降低吸气阻力，减少吸气做功。

　　2)胸廓的弹性阻力和顺应性：胸廓的弹性阻力来自胸廓的弹性成分。当肺容量约为肺总量的67%时，胸廓无变形不表现出弹性阻力;当肺容量小于肺总量的67%时，胸廓被牵引向内其弹性阻力向外，是吸气的动力，呼气的阻力;当肺容量大于肺总量的67%时，胸廓被牵引向外其弹性阻力向内，是吸气的阻力，呼气的动力。所以胸廓弹性阻力的作用视其位置而定。胸廓的弹性阻力也可用胸廓的顺应性表示。正常人胸廓的顺应性也是0.2L/cmH2O。

　　3)肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性：因为肺和胸廓呈串联排列，所以肺和胸廓的总弹性阻力是二者弹性阻力之和，如以顺应性来表示，则肺和胸廓的总顺应性(CL+chw)为0.1L/cmH2O。

　　(2)非弹性阻力：气道阻力是非弹性阻力的主要成分，而惯性阻力和粘滞阻力都很小，可忽略不计。气道阻力主要受气道管径大小的影响，平静呼吸时气道阻力主要发生在直径2mm细支气管以上的部位。使气道平滑肌舒张的因素有：跨壁压增大、肺实质的牵引、交感神经兴奋、PGE2、儿茶酚胺类等;使气道平滑肌收缩的因素有：副交感神经兴奋、组胺、PGF2α、内皮素等。

　　二、肺通气功能的指标

　　1.肺容积和肺容量

　　(1)肺容积

　　1)潮气量：每次呼吸时吸入或呼出的气量。正常成人平静呼吸时为400-600ml,平均500ml。

　　2)补吸气量或吸气储备量：平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量。正常成人为1500-2000ml。

　　3)补呼气量或呼气储备量：平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量。正常成人为900-1200ml。

　　4)余气量：最大呼气末尚存留于肺内不能呼出的气量。正常成人为1000-1500ml。

　　(2)肺容量：肺容积中两项或两项以上的联合气体量。

　　1)深吸气量：从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量。 深吸气量=潮气量+补吸气量，是衡量最大通气潜力的一个重要指标。

　　2)功能余气量：平静呼气末尚存留于肺内的气量。功能余气量=余气量+补呼气量。正常成人约为2500ml。。

　　3)肺活量：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。等于潮气量+补吸气量+补呼气量。正常成年男性为3500ml，女性为2500ml。肺活量反映了肺一次通气的最大能力，是肺功能测定的常用指标。用力呼气量：是指一次最大吸气后，再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量，通常以它所占用力肺活量的百分数来表示。正常成人第1秒末呼出的气量占其用力肺活量的百分数为80%。FVC 和FEV能更好的反映肺通气功能。

　　4)肺总量：肺所能容纳的最大气量。肺总量=潮气量+补吸气量+补呼气量+余气量。成年男性约为5000ml，女性约为3500ml。

　　2.肺通气量和肺泡通气量

　　(1)肺通气量：指每分钟吸入或呼出的气体总量。每分肺通气量=潮气量×呼吸频率。最大随意通气量指尽力做深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量。它反映单位时间内充分发挥全部通气能量所能达到的通气量，是估计一个人能进行多大运动量的生理指标之一。

　　(2)无效腔和肺泡通气量

　　1)无效腔：从鼻或口至终末细支气管之间的呼吸道内的容积称为解剖无效腔。进入肺泡的气体，因血流在肺内分布不均而未能与血液进行气体交换，未能发生交换的这一部分肺泡容量称为肺泡无效腔。肺泡无效腔与解剖无效腔一起称为生理无效腔。健康人平卧时，生理无效腔等于或接近于解剖无效腔。

　　2)肺泡通气量：指每分钟吸入肺泡内的新鲜空气量，等于(潮气量-无效腔气量)×呼吸频率。比较潮气量减半、呼吸频率加倍与潮气量加倍而呼吸频率减半时发现深慢呼吸比浅快呼吸有利于气体交换。

　　3.最大呼气流速-容积曲线：是反映最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系的曲线。绘制该曲线时让受试者尽力吸气后，尽力尽快呼气至余气量，并同时记录呼出的气量和流速。在临床上该曲线可反映小气道阻塞的情况，阻力增高时，曲线降支下移。

　　4.呼吸功：指在一次呼吸过程中，呼吸肌为实现肺通气所做的功。