第五章 呼吸
第一节 肺通气
【目的要求】
1．掌握：肺内压，胸膜腔内压。弹性阻力和顺应性，非弹性阻力。
2．熟悉：呼吸运动，非弹性阻力的影响因素。潮气量，肺活量，肺通气量和肺泡通气量的概念。
3．了解：其他肺容积和肺容量。
【教学重点】
1. 胸膜腔内压。
2. 弹性阻力和顺应性。
【教学难点】
1．胸膜腔内压的形成和意义。
2．肺通气的阻力。
【教学过程】
呼吸过程
呼吸全过程包括三个相互联系的环节：
（1）外呼吸，包括肺通气和肺换气；
（2）气体在血液中的运输；
（3）内呼吸。
掌握要点：（1）外呼吸是大气与肺进行气体交换以及肺泡与肺毛细血管血液进行气体交换的全过程。呼吸性细支气管以上的管腔不进行气体交换，仅是气体进出肺的通道，称为传送带。对肺泡的气体交换来说，传送带构成解剖无效腔。而呼吸性细支气管及以下结构则可进行气体交换，称为呼吸带，是气体交换的结构。呼吸带内不能进行气体交换的部分则成为肺泡无效腔。正常肺组织内肺泡无效腔为零，在病理情况下，可出现较大的肺泡无效腔，它和解剖无效腔一起构成生理无效腔，所以，生理无效腔随肺泡无效腔增大而增大。
（2）内呼吸指的是血液与组织细胞间的气体交换，而细胞内的物质氧化过程也可以认为是内呼吸的一部分。
概念：肺通气（pulmonary ventilation）是指肺与外界环境之间进行气体交换的过程。
一．肺通气的原理
（一）肺通气的动力
1．呼吸运动
⑴呼吸运动的过程
吸气运动：由膈肌和肋间外肌的收缩实现的。
①膈肌: 收缩时，增大胸腔的上下径。
②肋间外肌：收缩时，增大胸腔的前后径和左右径
辅助吸气肌
胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩可使胸腔容积进一步增加。
呼气运动：由膈肌和肋间外肌舒张所致。
⑵ 呼吸运动的形式
①：腹式呼吸和胸式呼吸
②：平静呼吸和用力呼吸
2．肺内压（intrapulmonary pressure）：肺泡内的压力
①吸气末 及 呼气末为零
②平静呼吸：(－1～－2mmHg)～（1～2mmHg）
用力呼吸：（－30～－100mmHg）～（60～140mmHg）
由此可见，肺内压周期性的交替升降，造成的压力差（肺内压－大气压）是推动气体进出肺的直接动力。
临床意义：人工呼吸（artificial respiration）
①人工呼吸机 ②口对口呼吸
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3．胸膜腔内压
⑴ 胸膜腔(pleural cavity)：
特点：(a)密闭、潜在腔隙、内无气体有少量浆液：
(b)润滑，减少摩擦
(c)内聚力（壁脏两层紧贴、不易分离）
⑵胸内压（intrapleural pressure）: 胸膜内的压力
①形成原理：作用于胸膜上的力
胸膜腔内压＝肺内压－肺回缩压
在呼气末、吸气末时，胸膜腔内压等于大气压， 以大气压为0，则
胸膜腔内压＝0－肺回缩压
胸膜腔内压＝－肺回缩压
吸气时：肺扩张使肺回缩力增大，胸膜腔的负值增大。
呼气时：肺扩张使肺回缩力下降，胸膜腔的负值减小。
平静呼吸中，呼气末、吸气末总为负值。
②生理意义：有利于肺扩张，有利于静脉血与淋巴液回流。
如果胸膜腔破裂造成开放性气胸使肺萎缩、呼吸困难、循环血量减少和血压下降。
抢救措施：堵塞破口、抽气 可恢复胸内负压。
（二）肺通气的阻力
1. 弹性阻力和顺应性 物体对抗外力作用引起变形的力称为弹性阻力（elastic resistance）。
顺应性（compliance）是指单位跨壁压变化（△P）所引起的容积变化（△V），单位是L/cmH2O,即
(1)肺的弹性阻力和顺应性
1)肺静态顺应性曲线（图）：
2)顺应性：肺的总量较大，则其顺应性就较大；反之，肺总量较小，则顺应性也较小。
3)肺弹性阻力的来源：来自非组织本身的弹性回缩力和肺泡内面的液体层与肺泡内气体之间的液-气界面的表面张力缩产生的回缩力。
肺表面活性物质（pulmonary surfactant ,PS）
成分：PS为复杂的脂蛋白复合物
其中主要成分为 二软脂酰卵磷脂 （dipalmitoyl phosphatidyl choline，DPPC）
作用：降低肺泡液-气界面的表面张力而使肺泡的回缩力减小。
PS的生理意义：
1）有助于维持肺泡的稳定性。
2）减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿的发生。
3）降低吸气阻力，减少吸气做功。由于PS的上述作用，故有其临床意义：早产儿PS少（胎儿：30W左右PS合成，40W达高峰）
肺PS与肺部疾病
（1） 新生儿呼吸窘迫综合征(newborn respireatory disease syndrome, NRDS)
PS 促进胚胎肺的发育
PS替代治疗NRDS
（2） 急性呼吸窘迫综合征(adult respireatory disease syndrome, NRDS)
（3） 哮喘：哮喘时PS功能下降。
（2）胸廓的弹性阻力与顺应性：
胸廓为弹性组织，呼吸运动时也产生弹性。
肺容量小于肺总量的67％时，胸廓被牵引向内而缩小，其弹性阻力向外，是吸气的动力；
肺容量大于肺总量的67％时，胸廓被牵引向外而扩大，其弹性阻力向内，是呼气的动力；
可见，胸廓的弹性回缩力在胸廓容积不变时，可成为吸气的阻力或动力。
（3）肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性
2. 非弹性阻力(non-elastic resistance)：
包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力
气道阻力(airway resistance, R)：占非弹性阻力的80－90％。
正常成年人平静呼吸时，总气道阻力为1－3cmH2O/L.S-1
气道阻力的90％由大气道（直径32mm气道）产生。
影响气道口径的因素有：
（1）. 跨壁压：跨壁压是指呼吸道内外的压力差
（2）.肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用
（3）.自主神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节作用
（4）.化学因素的影响
二、肺通气功能的指标
（一）肺容积和肺容量(Pulmonary volumes)
1.肺容积
（1）潮气量 (tidal volume，TV)：是指每次吸入或呼出的气量。平静呼吸时潮气量为400～600ml。
（2）补吸气量(inspiratory reserve volume，IRV)：指平静吸气末，再用力吸气所能吸入的气量。正常成年人补吸气量为1500～2000ml。
（3）补呼气量(expiratory reserve volume，ERV)：指平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量。正常成年人补呼气量为900～1200ml。
（4）残气量(residual volume，RV)： 最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量，正常成人为1000 ～1500ml。支气管哮喘和肺气肿患者，残气量增加。
2.肺容量
（1）深吸气量(inspiratory capacity，IC) 指在平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量，等于潮气量和补吸气量之和。
（2）功能残气量(functional residual capacity, FRC)：指平静呼气末存留于肺内的气量，等于余气量与补呼气量相加。正常成年人约为2500ml，功能余气量的生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气中氧和二氧化碳分压(Po2和Pco2)的变化。
（3）肺活量(vital capacity，VC)：指最大吸气后作最大呼气所呼出的气量。肺活量等于潮气量、补吸气量和补呼气量之和，也等于肺总容量减去余气量。正常成年男性平均约3 500ml，女性约2 500ml。肺活量反映了肺一次通气的最大能力，一般来说肺活量越大，肺的通气功能越好。
（4）肺总容量(total lung capacity，TLC): 指肺所能容纳的最大气量，等于潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量之和。也等于深吸气量与功能余气量之和。成年男性平均约5000ml，女性约3 500ml。
（5）用力肺活量(forced vital capacity, FVC)： 指最大吸气后，以最快速度用力呼气时所呼出的最大气量。该指标避免了肺活量不限制呼气的时间的缺陷，是反映肺通气功能的较好指标。
（6）用力呼气量(forced expiratory volume，FEV)： 是指最大吸气后以最快速度用力呼气时在一定时间内所呼出的气量，一般以它所占用力肺活量的百分数来表示，即FEVt/FVC %。其中，第1秒钟内呼出的气量称为1秒用力呼气量(the first second of a forced expiration, FEVl)，是临床反映肺通气功能最常用的指标，正常时FEV1/FVC%约为80％。因此，FEV1／FVC％是评定慢性阻塞性肺病的常用指标，也常用于鉴别阻塞性肺病和限制性肺病。
（二）肺通气量和肺泡通气量
1. 肺通气量 (minute ventilation volume)： 指每分钟吸入或呼出的气量，等于潮气量乘以呼吸频率。
最大随意通气量(maximal voluntary ventilation) 也称为最大通气量，指以最大的力量、最快的速度每分钟吸入或呼出的气量。它反映单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的通气量，最大通气量一般可达70～120L。
通气贮量百分比=（最大通气量-每分平静通气量）/最大通气量×l00％
通气贮量百分比的正常值等于或大于93％。小于70％为通气功能严重损害。
2. 无效腔和肺泡通气量
解剖无效腔(anatomical dead space)，正常成年人其容积约为150mL。
肺泡无效腔(alveolar dead space)，正常人的肺泡无效腔接近于零。
肺泡无效腔与解剖无效腔一起合称生理无效腔(physiological dead space)。正常人的生理无效腔等于或接近于解剖无效腔。病理情况下，如支气管扩张时解剖无效腔增大；肺动脉部分梗塞时肺泡无效腔增大。
肺泡通气量(alveolar ventilation)： 指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量或每分钟能与血液进行气体交换的量，等于(潮气量-无效腔气量) ×呼吸频率。是反映肺通气效率的重要指标。在一定的呼吸频率范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。
【课后小结】
在正常情况下肺总是表现出回缩倾向，平静吸气或呼气过程中，胸膜腔内压均为负值。胸膜腔负压还作用于胸腔内的其他器官，特别是作用于壁薄而可扩张性较大的腔静脉和胸导管等，可影响静脉血和淋巴液的回流。
顺应性（C）与弹性阻力（R）成反变关系，即顺应性越大，则弹性阻力越小; 顺应性越小，则弹性阻力越的大。
【课后练习】
1.试述胸膜腔内负压的形成及其生理意义。
2.何谓肺泡表面活性物质？有何生理作用？