第五章　呼吸

第一節(jié) 呼吸的三個(gè)環(huán)節(jié)

　　機(jī)體在新陳代謝過程中，不斷地消耗氧，同時(shí)產(chǎn)生二氧化碳，因此，機(jī)體需要不斷地從外界攝取O2并排出CO2。機(jī)體與環(huán)境之間的氣體交換稱為呼吸。

　　呼吸過程包括三個(gè)連續(xù)的環(huán)節(jié)：

　　一、外呼吸

　　指外界空氣與血液在肺部實(shí)現(xiàn)的氣體交換。外呼吸包括肺通氣(肺與外界的氣體交換)和肺換氣(肺泡與血液之間的氣體交換)兩個(gè)過程。

　　二、氣體在血液中的運(yùn)輸

　　指機(jī)體通過血液循環(huán)，把肺攝取的02運(yùn)送到組織細(xì)胞，又把組織細(xì)胞產(chǎn)生的CO2運(yùn)送到肺的過程。

　　三、內(nèi)呼吸

　　是指血液通過組織液與細(xì)胞之間的氣體交換過程，也就是組織換氣。

第二節(jié) 肺通氣

　　一、肺通氣的原理

　　當(dāng)推動(dòng)肺通氣的動(dòng)力大于阻止肺通氣的阻力時(shí)便實(shí)現(xiàn)了肺通氣。

　　(一)肺通氣的動(dòng)力

　　肺通氣的直接動(dòng)力是肺泡氣與大氣之間的壓力差，而造成這種壓力差的原動(dòng)力是呼吸肌收縮和舒張所引起的呼吸運(yùn)動(dòng)。

　　1.呼吸運(yùn)動(dòng)

　　呼吸肌收縮和舒張所造成的胸廓的擴(kuò)大和縮小，稱為吸呼運(yùn)動(dòng)。呼吸運(yùn)動(dòng)是肺通氣的原動(dòng)力。

　　人體在安靜時(shí)所進(jìn)行的吸呼稱為平靜呼吸。平靜吸氣時(shí)，膈肌和肋問外肌收縮，使胸廓增大，由于胸膜腔的藕聯(lián)作用，使肺的容積也跟隨胸廓的擴(kuò)大而擴(kuò)大，肺內(nèi)壓降低，低于大氣壓，外界氣體被吸人肺內(nèi)。平靜呼氣時(shí)，膈肌和肋問肌舒張，胸廓自然網(wǎng)位，肺隨之回縮，肺內(nèi)壓升高，高于大氣壓，

　　肺內(nèi)氣體被壓出體外。由上可見，推動(dòng)氣體入肺(吸氣)或出肺(呼氣)的商接動(dòng)力是大氣壓與肺內(nèi)壓力的壓力差。平靜呼吸，吸氣是主動(dòng)的過程，呼氣是被動(dòng)的。

　　在勞動(dòng)或運(yùn)動(dòng)時(shí).用力而加深加快的呼吸運(yùn)動(dòng)稱為用力呼吸。用力呼吸時(shí)，除膈肌和肋問外肌加強(qiáng)收縮外，還有胸鎖乳突肌、胸大肌、胸小肌和肋問內(nèi)肌參加，使胸廓進(jìn)一步擴(kuò)大和縮小。用力呼吸時(shí)，吸氣和呼氣都是主動(dòng)的。

　　以肋問外肌收縮為主的呼吸運(yùn)動(dòng)稱為胸式呼吸。以膈肌收縮為主的呼吸運(yùn)動(dòng)稱為腹式呼吸。

　　2.呼吸時(shí)肺內(nèi)壓與腑內(nèi)壓的變化

　　(1)肺內(nèi)壓：肺內(nèi)壓是指氣道和肺泡內(nèi)氣體的壓力。在呼吸暫停、吸呼道通暢時(shí)，肺內(nèi)壓與大氣壓相等。吸氣時(shí)肺內(nèi)壓低于大氣壓，呼氣時(shí)肺內(nèi)壓高于大氣壓。

　　(2)胸膜腔內(nèi)壓：胸膜腔內(nèi)壓是指胸膜腔內(nèi)的壓力，簡稱胸內(nèi)在。在平靜呼吸過程中，胸內(nèi)壓較大氣壓低，故稱為負(fù)壓。胸內(nèi)負(fù)壓實(shí)際卜是肺彈性網(wǎng)縮力造成的，敝當(dāng)吸氣時(shí)胸廓擴(kuò)大，肺被擴(kuò)張，回縮力增大，胸內(nèi)負(fù)壓也增大。呼氣時(shí)相反，胸內(nèi)負(fù)壓減小，但仍為負(fù)壓。僅當(dāng)緊閉聲門用力呼氣，胸內(nèi)壓可成為正值。胸內(nèi)負(fù)壓有重要的生理意義：①使肺和小氣道維持?jǐn)U張狀態(tài)，不致因回縮力而使肺完全塌陷。②有助于靜脈血和淋巴的回流。因胸腔內(nèi)的腔靜脈、胸導(dǎo)管等可由胸內(nèi)負(fù)壓使其被動(dòng)擴(kuò)張，有利于舊流。當(dāng)胸膜腔的密閉性遭到破壞時(shí)，空氣立即進(jìn)入胸膜腔，形成氣胸。

　　(二)肺通氣的阻力

　　肺通氣的阻力包括彈性阻力和非彈性阻力兩部分。

　　1.彈性阻力 彈性阻力是指彈性組織(肺和胸廓)在外力作用下變形時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)抗變形的力，即回縮力。彈性阻力占肺通氣總阻力的70%左右。彈性阻力越大，吸氣時(shí)阻力也越大。

　　胸廓和肺的彈性阻力大小可用順應(yīng)性表示。在外力作用下容易擴(kuò)張，表示順應(yīng)性大，彈性阻力小;不易擴(kuò)張的，表示順應(yīng)性小，彈性阻力大。

　　順應(yīng)性=1/彈性阻力

　　2.非彈性力 非彈性阻力包括慣性阻力、黏滯阻力和氣道阻力。慣性阻力是氣流在發(fā)動(dòng)、變速、換向時(shí)因氣流和組織的慣性所產(chǎn)生的阻止運(yùn)動(dòng)的因素。平靜呼吸頻率低時(shí)，呼吸頻率低、氣流流速慢，慣性阻力小，可忽略不計(jì)。黏滯阻力來自呼吸時(shí)組織相對(duì)位置所發(fā)生的摩擦。氣道阻力來自氣體流經(jīng)呼吸道時(shí)氣體分子間和氣體分子與氣道之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分，約占80%～90%。氣道口徑是影響氣道阻力的主要因素。當(dāng)支氣管平滑肌痙攣，氣道口徑變小，氣道阻力增加，單位時(shí)間內(nèi)氣流量減少。

　　二、肺的容量與肺的通氣量

　　(一)肺容量與基本肺容積

　　肺容量是指肺容納的氣體量，由四個(gè)互不重疊的基本肺容積組成。

　　1.潮氣量 平靜呼吸時(shí)，每次吸人或呼出的氣量稱為潮氣量。

　　2.補(bǔ)吸氣量　平靜吸氣之末，再盡力吸入的最大氣最稱為補(bǔ)吸氣量。

　　3.補(bǔ)呼氣量　平靜呼氣之末，再盡力呼出的最大氣最稱為補(bǔ)呼氣量。

　　4.余氣量補(bǔ)呼氣之末，仍存在肺內(nèi)的氣量稱為余氣量。

　　由上述基本肺容積中的兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上聯(lián)合組成不同的肺容量。

　　5.深吸氣量 平靜吸氣未作最大吸氣后肺所容納的氣體量。是潮氣量和補(bǔ)吸氣量之和。 6.功能余氣量　平靜呼吸末尚存在肺內(nèi)的氣體量。是余氣量和補(bǔ)呼氣量之和。

　　7.肺活量和時(shí)間肺活量 肺活量是指在最大吸氣后，用力呼氣所能呼出的氣量。它是補(bǔ)吸氣量、潮氣量、和補(bǔ)呼氣量三者之和。正常成年男性平均約為3.5L，女性約為2.5L。肺活量可反映一次呼吸的最大通氣量。時(shí)間肺活量是指在最大吸氣后，以最快速度呼氣，分別測定呼氣的第1s、2s、3s末呼出氣體量占所能呼出氣體量的百分?jǐn)?shù)，正常成人第一秒末約占83%、第二秒末約占96%、第三秒末約占99%。

　　8.肺總?cè)萘?肺所能容納的最大氣量，即為肺總?cè)萘浚�它等于肺活量與殘氣量之和。正常成年男性平均約5.0L，女性約3.5L。

　　(二)肺通氣量

　　肺通氣量是指單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)出肺的氣體量。

　　1.每分通氣量 指每分鐘呼出或吸人的氣體量。每分通氣量=潮氣量×呼吸頻率(次/min)。成人平靜呼吸時(shí)約為6～8L/min。如以最大的呼吸深度和呼吸速度所達(dá)到的每分通氣量稱為最大通氣量。它既反映肺活量的大小，又反映胸廓和肺組織是否正常以及呼吸道是否通暢等情況。正常成人可達(dá)70～120L/min。

　　2.無效腔和每分肺泡通氣量

　　每次吸入的氣體，一部分留在從鼻至呼吸性細(xì)支氣管之間的呼吸道內(nèi)，這部分氣體不參與肺泡與血液的氣體交換，故稱為解剖無效腔，其容積約為150mL。進(jìn)入肺泡內(nèi)的氣體，也可因血流在肺內(nèi)分布不均而未能都與血液進(jìn)行氣體交換，未能發(fā)生氣體交換的這一部分肺泡容量稱為肺泡無效腔，在正常情況下其容積可忽略不計(jì)。肺泡無效腔與解剖無效腔一起合稱生理無效腔。一般所講的無效腔是指解剖無效腔。

　　每分鐘進(jìn)入肺泡，能與血液進(jìn)行交換的新鮮氣體量稱為肺泡通氣量。

　　肺泡通氣量=(潮氣量-無效腔氣量)×呼吸頻率

　　在潮氣量減少，呼吸頻率加快時(shí)，肺通氣量可保持不變，但肺泡通氣量將明顯減小，故從氣體交換的角度來看，淺而快的呼吸是不利的。

第三節(jié) 肺換氣和組織換氣

　　一、氣體交換的原理

　　機(jī)體內(nèi)的氣體交換就是以擴(kuò)散方式進(jìn)行的。單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的容積為氣體擴(kuò)散速率(D)，它受下列因素的影響。

　　(一)氣體分壓差

　　兩個(gè)區(qū)域之間的分壓差是氣體擴(kuò)散的動(dòng)力，分壓差大，擴(kuò)散快。氣體在0.133 kPa(1 mmHg)分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴(kuò)散的毫升數(shù)為擴(kuò)散容量。

　　(二)氣體的相對(duì)分子質(zhì)量和溶解度

　　質(zhì)量輕的氣體擴(kuò)散較快。在相同條件下，各氣體擴(kuò)散速率和各氣體相對(duì)分子質(zhì)量(MW)的平方根成反比。如果氣體交換是發(fā)生在氣一液之間，那么溶解度越大，氣體擴(kuò)散越快。溶解度與相對(duì)分子質(zhì)量平方根之比為擴(kuò)散系數(shù)，取決于氣體分子本身的特性。CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，主要是因?yàn)镃O2在血漿中的溶解度約為O2的24倍的緣故，盡管CO2的相對(duì)分子質(zhì)量略大于O2。肺換氣時(shí)，由于肺泡處O2分壓是CO2分壓的10倍，所以，肺泡處CO2的擴(kuò)散速率是O2擴(kuò)散速率的2倍左右。當(dāng)肺換氣不足時(shí)，缺O(jiān)2比CO2滯留更明顯。

　　(三)擴(kuò)散面積和距離

　　擴(kuò)散面積越大，所擴(kuò)散的分子總數(shù)也越大，所以氣體擴(kuò)散速率與擴(kuò)散面積成正比。分子擴(kuò)散的距離越大，擴(kuò)散經(jīng)全程所需的時(shí)間越長，因此，擴(kuò)散速率與擴(kuò)散距離成反比。

　　(四)溫度

　　擴(kuò)散速率與溫度成正比。

　　二、肺換氣

　　肺換氣是指肺泡與血液之問，O2與CO2的交換過程。氣體交換是通過生物膜以擴(kuò)散的方式實(shí)現(xiàn)的。氣體交換的動(dòng)力是膜兩側(cè)各氣體的分壓差。O2與CO2總是順分壓差由分壓高處向分壓低處擴(kuò)散。

　　影響肺換氣的主要因素如下：

　　(一)分壓差

　　分壓差是氣體交換的動(dòng)力，決定氣體交換的方向和速率。分壓差越大，氣體擴(kuò)散的速率越快。

　　(二)呼吸膜的面積和通透性

　　肺部氣體交換所經(jīng)歷的組織結(jié)構(gòu)為呼吸膜。呼吸膜由六層結(jié)構(gòu)組成，但卻很薄，總厚度不到11μm，有的部位只有0.2μm，氣體易于擴(kuò)散通過。當(dāng)氣體擴(kuò)散面積減少，肺泡壁增厚，通透性降低，氣體擴(kuò)散量及速度都會(huì)減少。

　　(三)通氣/血流比值