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第五章 呼 吸
第一節(jié) 肺通氣
一、肺通氣的原理
氣體進(jìn)出肺取決于推動氣體流動的動力和阻止氣體流動的阻力的相互作用,動力必須克服阻力,才能實(shí)現(xiàn)肺通氣。
1.肺通氣的動力:肺泡與外界環(huán)境之間的壓力差是肺通氣的直接動力,而呼吸運(yùn)動則是肺通氣的原動力。
(1)呼吸運(yùn)動:指呼吸肌的收縮和舒張引起的胸廓節(jié)律性擴(kuò)大和縮小的過程。它包括吸氣運(yùn)動和呼氣運(yùn)動。
1)呼吸運(yùn)動的過程:平靜吸氣時,膈肌和肋間外肌收縮,使胸廓容積增大,肺內(nèi)氣壓降低,引起吸氣運(yùn)動,是主動的過程;而平靜呼氣時,膈肌和肋間外肌舒張,使胸廓容積縮小,肺內(nèi)氣壓升高,引起呼氣運(yùn)動,因沒有呼氣肌的主動收縮所以是被動的過程。用力吸氣時,吸氣和呼氣均為主動的過程。
2)呼吸運(yùn)動的型式:
、俑故胶粑托厥胶粑弘跫〉氖湛s和舒張可引起腹腔內(nèi)器官位移,造成腹部的起伏,這種以膈肌舒縮活動為主的呼吸運(yùn)動稱為腹式呼吸。肋間外肌收縮和舒張時主要表現(xiàn)為胸部的起伏,這種以肋間外肌舒縮活動為主的呼吸運(yùn)動稱為胸式呼吸。一般情況下,成年人的呼吸運(yùn)動呈胸式和腹式混合式呼吸。
、谄届o呼吸和用力呼吸:安靜狀態(tài)下的呼吸運(yùn)動稱為平靜呼吸,呼吸頻率為每分鐘12~18次。當(dāng)機(jī)體運(yùn)動或吸入氣中CO2含量增加而O2含量減少或肺通氣阻力增大時,呼吸運(yùn)動將加深加快,這種呼吸運(yùn)動稱為用力呼吸或深呼吸。在缺氧、CO2增多或肺通氣阻力較嚴(yán)重的情況下,可出現(xiàn)呼吸困難。
(2)肺內(nèi)壓:指肺泡內(nèi)的壓力。在呼吸過程中,肺內(nèi)壓呈周期性波動。吸氣時,肺內(nèi)壓下降,低于大氣壓,氣體入肺,至吸氣末,肺內(nèi)壓與大氣壓相等。反之,呼氣時,肺內(nèi)壓升高,高于大氣壓,氣體出肺,至呼氣末,肺內(nèi)壓與大氣壓相等。在人的自然呼吸停止時,可以用人為的方法改變肺內(nèi)壓,建立肺內(nèi)壓和大氣壓之間的壓力差來維持肺通氣,稱為人工呼吸。
(3)胸膜腔內(nèi)壓:
1)概念:胸膜腔內(nèi)的壓力稱為胸膜腔內(nèi)壓。平靜呼吸時,胸膜腔內(nèi)壓始終低于大氣壓,即為負(fù)壓,但在肺通氣阻力增大時,呼氣時胸膜腔內(nèi)壓有可能高于大氣壓。
2)胸膜腔內(nèi)壓的形成:是由兩種方向相反的力(肺內(nèi)壓和肺回縮壓)的代數(shù)和形成,即胸膜腔內(nèi)壓=肺內(nèi)壓+(-肺回縮壓)。在吸氣末和呼氣末,肺內(nèi)壓等于大氣壓,故胸膜腔內(nèi)壓=大氣壓-肺回縮壓,若以大氣壓為0,這時胸膜腔內(nèi)壓=-肺回縮壓,可見胸膜腔內(nèi)壓是由肺的回縮造成的。肺回縮壓的產(chǎn)生是因?yàn)樵谏L發(fā)育過程中,胸廓的生長速度比肺快,又因?yàn)樾啬で坏拇嬖,故肺始終處于被動擴(kuò)張狀態(tài),產(chǎn)生一定的回縮壓。平靜吸氣時回縮壓增大,胸膜腔內(nèi)負(fù)壓更大;平靜呼氣時回縮壓降低,胸膜腔內(nèi)負(fù)壓減小。
3)意義:保持肺的擴(kuò)張狀態(tài)和促進(jìn)血液及淋巴液的回流。
2.肺通氣的阻力:肺通氣的阻力可分為彈性阻力和非彈性阻力兩類。彈性阻力包括肺的彈性阻力和胸廓的彈性阻力,是平靜呼吸時的主要阻力,約占肺通氣總阻力的70%;非彈性阻力包括氣道阻力、慣性阻力和粘滯阻力,約占肺通氣總阻力的30%,其中以氣道阻力為主。
(1)彈性阻力和順應(yīng)性:物體對抗外力作用所引起的變形的力稱為彈性阻力,其大小常用順應(yīng)性來度量。順應(yīng)性(compliance)指彈性物體在外力作用下發(fā)生變形的難易程度。順應(yīng)性(C)與彈性阻力(R)成反變關(guān)系。肺和胸廓均為彈性組織,也具有彈性阻力,其彈性阻力的大小也可用順應(yīng)性來表示。
1)肺的彈性阻力和順應(yīng)性:肺的彈性回縮力構(gòu)成了肺擴(kuò)張的彈性阻力?捎梅雾槕(yīng)性表示肺的彈性阻力:
肺順應(yīng)性(CL)=肺容積的變化(ΔV)/肺跨肺壓的變化(ΔP)(L/cmH2O),式中跨肺壓指肺內(nèi)壓和胸膜腔內(nèi)壓之差。
、俜戊o態(tài)順應(yīng)性曲線:是指在被測者屏氣無氣體流動情況下測定并繪制得到的壓力-容積曲線,曲線斜率反映不同肺容量下肺順應(yīng)性的大小。正常成人平靜呼吸時肺順應(yīng)性約0.2L/cmH2O。
、诒软槕(yīng)性:測定單位肺容量的順應(yīng)性,即比順應(yīng)性。
、鄯螐椥宰枇Φ膩碓矗悍螐椥宰枇Πǚ谓M織彈性回縮力(1/3)和肺泡內(nèi)的液–氣界面形成的表面張力(2/3)。肺組織的彈性回縮力來自肺組織的彈力纖維和膠原纖維。
在肺泡液–氣界面上存在的肺表面活性物質(zhì),主要由肺泡Ⅱ型細(xì)胞產(chǎn)生,為復(fù)雜的脂蛋白混合物,主要成分是二棕櫚酰卵磷脂和表面活性物質(zhì)結(jié)合蛋白。肺表面活性物質(zhì)的密度隨肺泡的張縮而改變。
肺表面活性物質(zhì)的主要作用是降低肺泡液–氣界面的表面張力,這種作用的生理意義:有助于維持肺泡的穩(wěn)定性;減少肺組織液生成,防止肺水腫;降低吸氣阻力,減少吸氣做功。
2)胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性:胸廓的彈性阻力來自胸廓的彈性成分。當(dāng)肺容量約為肺總量的67%時,胸廓無變形不表現(xiàn)出彈性阻力;當(dāng)肺容量小于肺總量的67%時,胸廓被牽引向內(nèi)其彈性阻力向外,是吸氣的動力,呼氣的阻力;當(dāng)肺容量大于肺總量的67%時,胸廓被牽引向外其彈性阻力向內(nèi),是吸氣的阻力,呼氣的動力。所以胸廓彈性阻力的作用視其位置而定。胸廓的彈性阻力也可用胸廓的順應(yīng)性表示。正常人胸廓的順應(yīng)性也是0.2L/cmH2O。
3)肺和胸廓的總彈性阻力和順應(yīng)性:因?yàn)榉魏托乩蚀?lián)排列,所以肺和胸廓的總彈性阻力是二者彈性阻力之和,如以順應(yīng)性來表示,則肺和胸廓的總順應(yīng)性(CL+chw)為0.1L/cmH2O。
(2)非彈性阻力:氣道阻力是非彈性阻力的主要成分,而慣性阻力和粘滯阻力都很小,可忽略不計。氣道阻力主要受氣道管徑大小的影響,平靜呼吸時氣道阻力主要發(fā)生在直徑2mm細(xì)支氣管以上的部位。使氣道平滑肌舒張的因素有:跨壁壓增大、肺實(shí)質(zhì)的牽引、交感神經(jīng)興奮、PGE2、兒茶酚胺類等;使氣道平滑肌收縮的因素有:副交感神經(jīng)興奮、組胺、PGF2α、內(nèi)皮素等。
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