第五章 呼吸

第一節 肺通氣

目的要求

1.掌握:肺內壓,胸膜腔內壓。彈性阻力和順應性,非彈性阻力。

2.熟悉:呼吸運動,非彈性阻力的影響因素。潮氣量,肺活量,肺通氣量和肺泡通氣量的概念。

3.了解:其他肺容積和肺容量。

教學重點

1. 胸膜腔內壓。

2. 彈性阻力和順應性。

教學難點

1.胸膜腔內壓的形成和意義。

2.肺通氣的阻力。

教學過程

呼吸過程


呼吸全過程包括三個相互聯系的環節:
(1)外呼吸,包括肺通氣和肺換氣;
(2)氣體在血液中的運輸;
(3)內呼吸。
掌握要點:(1)外呼吸是大氣與肺進行氣體交換以及肺泡與肺毛細血管血液進行氣體交換的全過程。呼吸性細支氣管以上的管腔不進行氣體交換,僅是氣體進出肺的通道,稱為傳送帶。對肺泡的氣體交換來說,傳送帶構成解剖無效腔。而呼吸性細支氣管及以下結構則可進行氣體交換,稱為呼吸帶,是氣體交換的結構。呼吸帶內不能進行氣體交換的部分則成為肺泡無效腔。正常肺組織內肺泡無效腔為零,在病理情況下,可出現較大的肺泡無效腔,它和解剖無效腔一起構成生理無效腔,所以,生理無效腔隨肺泡無效腔增大而增大。
(2)內呼吸指的是血液與組織細胞間的氣體交換,而細胞內的物質氧化過程也可以認為是內呼吸的一部分。

概念:肺通氣(pulmonary ventilation)是指肺與外界環境之間進行氣體交換的過程。

一.肺通氣的原理

(一)肺通氣的動力
1.呼吸運動


⑴呼吸運動的過程
吸氣運動:由膈肌和肋間外肌的收縮實現的。

①膈肌: 收縮時,增大胸腔的上下徑。

②肋間外肌:收縮時,增大胸腔的前后徑和左右徑

輔助吸氣肌
胸肌、背肌、胸鎖乳突肌等收縮可使胸腔容積進一步增加。

呼氣運動:由膈肌和肋間外肌舒張所致。

⑵ 呼吸運動的形式

①:腹式呼吸和胸式呼吸

②:平靜呼吸和用力呼吸

2.肺內壓(intrapulmonary pressure):肺泡內的壓力
①吸氣末 及 呼氣末為零
②平靜呼吸:(-1~-2mmHg)~(1~2mmHg)
用力呼吸:(-30~-100mmHg)~(60~140mmHg)

由此可見,肺內壓周期性的交替升降,造成的壓力差(肺內壓-大氣壓)是推動氣體進出肺的直接動力。

臨床意義:人工呼吸(artificial respiration)
①人工呼吸機 ②口對口呼吸

 

 

3.胸膜腔內壓
⑴ 胸膜腔(pleural cavity):


特點:(a)密閉、潛在腔隙、內無氣體有少量漿液:
(b)潤滑,減少摩擦
(c)內聚力(壁臟兩層緊貼、不易分離)

⑵胸內壓(intrapleural pressure): 胸膜內的壓力
①形成原理:作用于胸膜上的力
胸膜腔內壓=肺內壓-肺回縮壓
在呼氣末、吸氣末時,胸膜腔內壓等于大氣壓, 以大氣壓為0,則
胸膜腔內壓=0-肺回縮壓

胸膜腔內壓=-肺回縮壓

吸氣時:肺擴張使肺回縮力增大,胸膜腔的負值增大。
呼氣時:肺擴張使肺回縮力下降,胸膜腔的負值減小。
平靜呼吸中,呼氣末、吸氣末總為負值。
②生理意義:有利于肺擴張,有利于靜脈血與淋巴液回流。

如果胸膜腔破裂造成開放性氣胸使肺萎縮、呼吸困難、循環血量減少和血壓下降。

搶救措施:堵塞破口、抽氣 可恢復胸內負壓。



(二)肺通氣的阻力
1. 彈性阻力和順應性 物體對抗外力作用引起變形的力稱為彈性阻力(elastic resistance)。

順應性(compliance)是指單位跨壁壓變化(△P)所引起的容積變化(△V),單位是L/cmH2O,即

(1)肺的彈性阻力和順應性

1)肺靜態順應性曲線(圖):

2)順應性:肺的總量較大,則其順應性就較大;反之,肺總量較小,則順應性也較小。

3)肺彈性阻力的來源:來自非組織本身的彈性回縮力和肺泡內面的液體層與肺泡內氣體之間的液-氣界面的表面張力縮產生的回縮力。

肺表面活性物質(pulmonary surfactant ,PS)
成分:PS為復雜的脂蛋白復合物
其中主要成分為 二軟脂酰卵磷脂 (dipalmitoyl phosphatidyl choline,DPPC)

作用:降低肺泡液-氣界面的表面張力而使肺泡的回縮力減小。

PS的生理意義:
1)有助于維持肺泡的穩定性。

2)減少肺間質和肺泡內的組織液生成,防止肺水腫的發生。

3)降低吸氣阻力,減少吸氣做功。由于PS的上述作用,故有其臨床意義:早產兒PS少(胎兒:30W左右PS合成,40W達高峰)

肺PS與肺部疾病
(1) 新生兒呼吸窘迫綜合征(newborn respireatory disease syndrome, NRDS)
PS 促進胚胎肺的發育
PS替代治療NRDS
(2) 急性呼吸窘迫綜合征(adult respireatory disease syndrome, NRDS)
(3) 哮喘:哮喘時PS功能下降。

(2)胸廓的彈性阻力與順應性:
胸廓為彈性組織,呼吸運動時也產生彈性。
肺容量小于肺總量的67%時,胸廓被牽引向內而縮小,其彈性阻力向外,是吸氣的動力;

肺容量大于肺總量的67%時,胸廓被牽引向外而擴大,其彈性阻力向內,是呼氣的動力;
可見,胸廓的彈性回縮力在胸廓容積不變時,可成為吸氣的阻力或動力。

(3)肺和胸廓的總彈性阻力和順應性

2. 非彈性阻力(non-elastic resistance):
包括慣性阻力、粘滯阻力和氣道阻力
氣道阻力(airway resistance, R):占非彈性阻力的80-90%。

正常成年人平靜呼吸時,總氣道阻力為1-3cmH2O/L.S-1
氣道阻力的90%由大氣道(直徑32mm氣道)產生。
影響氣道口徑的因素有:
(1). 跨壁壓:跨壁壓是指呼吸道內外的壓力差

(2).肺實質對氣道壁的外向放射狀牽引作用

(3).自主神經系統對氣道管壁平滑肌舒縮活動的調節作用

(4).化學因素的影響

二、肺通氣功能的指標

(一)肺容積和肺容量(Pulmonary volumes)

1.肺容積
(1)潮氣量 (tidal volume,TV):是指每次吸入或呼出的氣量。平靜呼吸時潮氣量為400~600ml。
(2)補吸氣量(inspiratory reserve volume,IRV):指平靜吸氣末,再用力吸氣所能吸入的氣量。正常成年人補吸氣量為1500~2000ml。
(3)補呼氣量(expiratory reserve volume,ERV):指平靜呼氣末,再盡力呼氣所能呼出的氣量。正常成年人補呼氣量為900~1200ml。
(4)殘氣量(residual volume,RV): 最大呼氣末存留于肺內不能再呼出的氣量,正常成人為1000 ~1500ml。支氣管哮喘和肺氣腫患者,殘氣量增加。

2.肺容量

(1)深吸氣量(inspiratory capacity,IC) 指在平靜呼氣末作最大吸氣時所能吸入的氣量,等于潮氣量和補吸氣量之和。
(2)功能殘氣量(functional residual capacity, FRC):指平靜呼氣末存留于肺內的氣量,等于余氣量與補呼氣量相加。正常成年人約為2500ml,功能余氣量的生理意義是緩沖呼吸過程中肺泡氣中氧和二氧化碳分壓(Po2和Pco2)的變化。
(3)肺活量(vital capacity,VC):指最大吸氣后作最大呼氣所呼出的氣量。肺活量等于潮氣量、補吸氣量和補呼氣量之和,也等于肺總容量減去余氣量。正常成年男性平均約3 500ml,女性約2 500ml。肺活量反映了肺一次通氣的最大能力,一般來說肺活量越大,肺的通氣功能越好。

(4)肺總容量(total lung capacity,TLC): 指肺所能容納的最大氣量,等于潮氣量、補吸氣量、補呼氣量和余氣量之和。也等于深吸氣量與功能余氣量之和。成年男性平均約5000ml,女性約3 500ml。

(5)用力肺活量(forced vital capacity, FVC): 指最大吸氣后,以最快速度用力呼氣時所呼出的最大氣量。該指標避免了肺活量不限制呼氣的時間的缺陷,是反映肺通氣功能的較好指標。
(6)用力呼氣量(forced expiratory volume,FEV): 是指最大吸氣后以最快速度用力呼氣時在一定時間內所呼出的氣量,一般以它所占用力肺活量的百分數來表示,即FEVt/FVC %。其中,第1秒鐘內呼出的氣量稱為1秒用力呼氣量(the first second of a forced expiration, FEVl),是臨床反映肺通氣功能最常用的指標,正常時FEV1/FVC%約為80%。因此,FEV1/FVC%是評定慢性阻塞性肺病的常用指標,也常用于鑒別阻塞性肺病和限制性肺病。

(二)肺通氣量和肺泡通氣量


1. 肺通氣量 (minute ventilation volume): 指每分鐘吸入或呼出的氣量,等于潮氣量乘以呼吸頻率。
最大隨意通氣量(maximal voluntary ventilation) 也稱為最大通氣量,指以最大的力量、最快的速度每分鐘吸入或呼出的氣量。它反映單位時間內充分發揮全部通氣能力所能達到的通氣量,最大通氣量一般可達70~120L。

通氣貯量百分比=(最大通氣量-每分平靜通氣量)/最大通氣量×l00%
通氣貯量百分比的正常值等于或大于93%。小于70%為通氣功能嚴重損害。
2. 無效腔和肺泡通氣量

解剖無效腔(anatomical dead space),正常成年人其容積約為150mL。
肺泡無效腔(alveolar dead space),正常人的肺泡無效腔接近于零。
肺泡無效腔與解剖無效腔一起合稱生理無效腔(physiological dead space)。正常人的生理無效腔等于或接近于解剖無效腔。病理情況下,如支氣管擴張時解剖無效腔增大;肺動脈部分梗塞時肺泡無效腔增大。

肺泡通氣量(alveolar ventilation): 指每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量或每分鐘能與血液進行氣體交換的量,等于(潮氣量-無效腔氣量) ×呼吸頻率。是反映肺通氣效率的重要指標。在一定的呼吸頻率范圍內深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更為有效。

課后小結

在正常情況下肺總是表現出回縮傾向,平靜吸氣或呼氣過程中,胸膜腔內壓均為負值。胸膜腔負壓還作用于胸腔內的其他器官,特別是作用于壁薄而可擴張性較大的腔靜脈和胸導管等,可影響靜脈血和淋巴液的回流。

順應性(C)與彈性阻力(R)成反變關系,即順應性越大,則彈性阻力越小; 順應性越小,則彈性阻力越的大。

課后練習

1.試述胸膜腔內負壓的形成及其生理意義。
2.何謂肺泡表面活性物質?有何生理作用?

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