第二节 呼吸运动和肺通气

第二节肺通气呼吸运动：由呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大与缩小的变化。

呼吸动作：指随胸扩变化肺容积也随之变化使气体进出肺的过程。

肺通气：胸廓运动的结果，其过程与肺内容积和压力变化密切相关。

一、呼吸运动（肺通气原动力）肺通气是指肺与外界环境间的气体交换过程。

气体之出入肺靠肺内外气体的压差。

空气之被吸入肺内，是由于肺扩张，肺内压低于大气压；而气体之被呼出体外，则是由于肺缩小，肺内压高于大气压，肺本身不能主动地扩张和缩小，它的张缩是靠胸廓运动。

呼吸运动就是肋间肌和隔等呼吸肌群的收缩和舒张，使胸廓扩大和缩小的运动，它是肺通气的动力。

呼吸肌群收缩和舒张时，胸廓的变化如下：（一）呼吸肌属于骨骼肌，受躯体运动神经支配。

1、吸气肌膈肌、肋间外肌膈和肋间外肌属于吸气肌。

膈受膈神经支配，收缩时，其穹窿圆顶下降，使胸廓上下直径增大，同时使腹腔脏器下移，腹内压升高，腹壁向外凸出。

肋间外肌受肋间神经支配，收缩时使肋骨上抬并外展，胸骨亦随之上移，使胸廓前后、左右直径增大。

胸廓扩大肺容积随之扩大，肺内压下降，低于大气压，空气吸入肺内，为吸气动作。

2、呼气肌腹壁肌、肋间内肌当膈肌和肋间外肌舒张时，膈和肋骨回位，腹腔脏器也上移回位，腹壁收敛，胸廓缩小，肺容积缩小，肺内压增加，高于大气压，肺内气体呼出，为呼气动作。

这种呼气是一种被动呼气。

（二）呼吸运动分类1、胸式呼吸和腹式呼吸腹式呼吸呼吸运动主要由于隔肌的活动，腹壁的起落动作比较明显，称为腹式呼吸。

膈肌收缩为主，腹壁起伏明显。

胸式呼吸呼吸运动主要由于肋间外肌的活动，则胸壁的起落动作比较明显。

称为肠式呼吸。

肋间外肌收缩为主，胸壁起伏明显，一般情况多为混合型。

当机体因某种原因如溺水，电击等，不能进行呼吸运动时，应及时采用人工呼吸以维持呼吸，人工呼吸的基本原理是采用手操作，造成胸廓的被动扩大和回流而维持肺通气或用人工呼吸仪，使将外界空气入出肺内，再流出，以进行通气维持生命。

也常采用口对口的人工呼吸。

2、平静呼吸和深呼吸机体安静时的平静呼吸，吸气动作是主动的，而呼气动作则是被动的。

当机体活动或有些情况时，呼吸运动加深加快，这种呼吸称为深呼吸或用力呼吸。

用力呼气时则除吸气肌舒张外，还有腹壁肌、肋间内肌等辅助呼气肌主动收缩，使胸廓进一步缩小，此时呼气动作也是主动过程。

用力吸气时，除膈和肋间外肌的收缩加强外，其他辅助吸气肌如胸锁乳突肌、胸肌和背肌等也参加收缩，使胸廓更大的扩展。

二、肺内压和胸膜腔内压（一）肺内压（P ip）是指肺泡内的压力而言。

在吸气末期或呼气末期的片刻，肺泡内压与外界大气压相等。

在呼吸运动周期中，在吸气之初，肺扩张增大，肺内压低于大气压，到吸气末期，进入肺的空气已充填了扩大的肺容积，此时肺内压与大气压相等；呼气开始时，肺内压高于大气压，肺泡内气体流向外界，到呼气之末，肺内压又与大气压相等。

肺内压随呼吸周期进行周期性变化。

（二）胸膜腔内压胸膜腔是一个潜在的腔，脏层和壁层之间仅有少量浆液把它们粘附在一起，这一薄层液体，不仅起着滑润作用，减少呼吸运动时的摩擦，还由于分子间的吸附作用，使两层胸膜互相贴紧，不易因胸廓增大或肺的缩小而分开。

在呼吸时，胸膜腔的容积并无增减，而只是胸膜腔内的压力发生改变。

1、测定方法以一针头刺入胸膜腔中，其另端联接检压计，可测得胸膜腔内压（P pl）低于大气压，低于大气压的压力称之为负压。

胸膜腔内负压随呼吸周期而变化，平静吸气末约为-1.06kPa；（即比大气压低1.06kPa，如大气压为101.08kPa，则实际应为100kPa平静呼气末约为-0.27kPa。

用力呼吸时胸膜腔内压的变化范围增大。

2、形成机制1）胸内压胸膜腔内负压是出生后发展起来的。

婴儿出生后，肺即随胸廓的扩张而增大，此时期胸膜腔内负压很小。

以后由于胸廓的发育速度大于肺的发育速度，使胸廓容积大于肺的自然容积，由于二者都具有弹性，胸廓欲向外扩大，而肺则要向内缩小，而二者又不能分开。

于是胸廓的容积比其自然容积为小；而肺的容积比其自然容积大。

如剪开胸腔使之与大气压相通，破坏胸膜两层之间的依从关系，发现肺向内萎缩，而胸廓则向外扩大。

这也证明了胸膜腔内压低于大气压，为负压。

胸膜腔内压实质上是加于胸膜表面的压力所间接形成的。

在肺处于吸气末或呼气末静止状态时，作用于胸膜内层表面的压力有两种：一种是肺内压，此时肺内压等于大气压，这种压力使肺扩张；另一种是肺由于被动扩张而产生的弹性回缩力，其方向与前者正好相反。

因此胸膜腔内压力实际反映了这两种作用力的关系。

为两者相反力的代数和。

即胸膜腔内压=肺内压-肺泡回缩力2）胸内负压形成的条件在吸气末或呼气末，肺内压=大气压，故胸膜腔内压正好等于肺泡回缩力的负值。

肺泡扩张越大，回缩力也越大，相应胸膜腔内压的负值也大、在平静呼吸时，不论吸气期或呼气期，胸膜腔内压均低于大气压呈负压。

但是，如果关闭声门或上呼吸道阻塞时，剧烈咳嗽，是一种用力呼气运动，胸膜腔内压可升高到+14.63kPa，胸膜腔内压是正压。

这是由于用力呼气时，气体不能呼出，而肺又回缩，使肺内压急剧升高，造成胸膜腔内压成正压。

在此时，如果用力吸气，肺容积扩大，但气体不能吸入肺内，使肺内压剧烈下降，造成胸膜腔内压负值更大。

这也表明胸膜腔内压与肺内压、肺泡弹性回缩力的关系。

3）胸膜腔内负压的意义负压可以使壁薄的心房、腔静脉和胸导管等的容积也增大，使其中血压降低，有助于静脉血回流入心。

负压值的增大或减小，静脉回心血流量也相应增加或减少。

在气胸时，即胸膜腔与外界空气相通（胸壁贯穿性创伤或肺泡破裂）时，造成胸膜腔正压，不仅影响呼吸功能，也影响循环功能。

肺通气的动力只是肺通气的一个方面，在肺道通气过程中还有阻力，动力克服阻力之后，才能完成通气。

动力，阻力这一对矛盾间的力量对比还决定了肺通气的量。

（三）肺通气的阻力肺通气的阻力包括弹性阻力和非弹性阻力。

弹性阻力是指肺和胸廓弹性物体的阻力，而非弹性阻力指呼吸过程中气管对气流的阻力和惯性阻力等，其中弹性占阻力占总阻力的70%左右，非弹性阻力约占30%。

1、弹性阻力任何弹性物体在外力作用下变形时，具有对抗变形和回位的倾向称为弹性阻力。

用同等大小的外力作用时，弹性阻力大者变形程度小；而阻力小者则变形程度大。

而在实际应用时，胸廓和肺的弹性阻力的大小，则常用其在外力作用下，是否容易扩张的程度（即顺应性）的倒数来表示。

顺应性是指单位压力变化所引起肺或胸廓容积的变化，各称为肺顺应性或胸廓顺应性。

顺应性小者表示弹性阻力大；而顺应性大者，弹性阻力小。

2、肺的弹性阻力来自肺的弹性纤维和肺泡内层液泡的表面张力。

肺泡内壁的表层覆盖一薄层液体，它与肺泡内气体间形成了液气交界面。

这一液泡将按自己的表面张力，使液泡趋向缩小，是肺泡缩小的一个重要因素，它与肺泡自身的弹性回缩共同构成肺泡回缩的力量。

肺泡Ⅱ型细胞分泌的表面活性物质具有降低液泡的表面张力，可以使表面张力大为降低，因而减少肺的弹性阻力。

肺扩张时，所产生的弹性回位力（回缩力），其方向总是与肺扩张的方向相，因而总是吸气时的阻力、呼气时的动力；而呼气时，肺要回缩，其本身扩张后的回缩力，故构成了呼气的动力。

胸廓弹性阻力，肺和胸廓好像套在一起的两只橡皮囊，二者同时扩大时，所遇到的弹性阻力是分别扩张二者时的代数和。

总弹性阻力（肺+胸廓）= 肺的弹性阻力+胸廓弹性阻力正常时，胸廓顺应性也为2.2L/kPa，总顺应性为1.1L/kPa。

正常时，胸廓顺应性也为2.2L/kPa，总顺应性为1.1L/kPa。

三、肺容量和肺通气量（一）肺容量肺容量是指肺能容纳的气体量。

它是用肺量计在人体中测定，在呼吸运动中，肺容量由以下几部分组成（图7—7）。

潮（流）气量每次吸入或呼出的气体量，称为潮气量。

正常成人平静呼吸时约400～500ml，深呼吸时，潮气量增大。

补吸气量平静吸气末，再尽力吸入的气体量，称为补吸气量，正常成人约1500～1800ml。

补吸气量为吸气量的最大储备量。

补呼气量平静呼气末，再用全力呼出的气体量，称为补呼气量，正常成人约1000～1500ml。

补呼气量为呼气量的最大储备量。

深呼吸时，潮气量加上不同比例的补吸气量和补呼气量为深呼吸时的潮气量。

余气量用全力呼气后，肺内所留的气体量，称为余气量。

正常人约为1000～1500ml。

肺活量补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和称为肺活量。

正常成年男子约为3500ml，女子约为2500ml。

肺活量的大小反映了肺每次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的机标。

时间肺活为了反映肺呼吸的动态功能，又提出了时间肺活量的概念。

即受试者作一次深吸气后，而以最快的速度呼出气体，同时分别记录第1、2、3秒末呼出的气量。

正常人在第1、2、3秒应分别呼出其肺活量的83%、96%和99%。

时间肺活量不仅反映受试者的肺活量容量，还反映了通气的速度。

在平静呼气之末，肺中除余气外，还存留着补呼气量，两者之和称为功能余气量。

（二）肺通气量每分通气量肺每分通气量等于潮气量乘以呼吸频率，即每分钟进肺或出肺的气体总量。

平静呼吸时，呼吸频率可因年龄和性别而不同。

新生儿每分钟可达60～70次，以后随着年龄增加而逐渐减慢；正常成年人平均每分钟在12～18次，女子比男子快2～3次。

正常成年人平静呼吸时的每分通气量约为6～8L。

随着呼吸频率的变化，或呼吸深度即潮气量的变化，每分通气量也相应增加或减少。

肺泡通气量每次呼吸吸入的气体，总有一部分留在鼻、咽、喉、气管、支气管等呼吸道内，这部分呼吸道无气体交换功能，故这部分空腔称为解剖无效腔。

一般成人解剖无效腔的容积约为150ml。

因此每次吸气时真正达到肺泡的新鲜气体量为潮气量减去此无效腔容量，它是真正有效的通气量，称肺泡通气量。

每分肺泡通气量 =（潮气量-解剖无效腔容量）×呼吸频率。

如潮气量为500ml解剖无效腔为150ml呼吸频率为12次/min，则每分肺泡通气量为4200ml/min。

由此可知，肺泡通气量和肺通气量是不等的，而且当潮气量和呼吸频率发生改变时，对两者的影响也不相同。

当潮气量减半呼吸频率加倍或当潮气量加倍呼吸频率减半，每分通气量都相等，然而肺泡每分通气量则不同，前者要比后者少。

故从气体交换的效果，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效率高。

此外，进入肺泡的气体，还可因血液在肺内分布不均匀等原因，不能都与血液进行气体交换。

这部分不能与血液进行气体交换的肺泡腔，称为肺泡无效腔。

解剖无效腔加上肺泡无效腔称为生理无效腔。

正常人解剖无效腔与生理无效腔几乎相等。

在某些病理状态，如肺内血液分布不均匀，肺泡无效腔增大，生理无效腔也增大，就要影响气体交换的效率。