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第五章 呼 吸,第一节 肺通气 第二节 肺换气和组织换气 第三节 气体在血液中的运输 第四节 呼吸运动的调节,机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸（respiration） 呼吸的作用，在于使得机体可以从外界环境中摄取新陈代谢所需要的O2，同时排出其代谢所产生的CO2一个体重70公斤的人： 体内贮存的O2量大约为1,550 ml 在基础状态下，机体耗O2量约为250 ml/min以此计算，体内贮存的O2仅够维持机体正常代谢6 min左右的需要因此，呼吸是维持机体生命活动的基本生理过程，一旦呼吸停止，生命便将终结外呼吸：包括肺通气（肺与外界环境之间的气体交换）和肺换气（肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换） 气体在血液中的运输：循环血液将O2从肺运输到组织和将CO2从组织运输到肺的过程 内呼吸或组织换气：组织毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换，有时也将细胞内的生物氧化过程包括在内呼吸由三个环节组成，彼此相互衔接并同时进行 ：,由于肺通气是整个呼吸过程的基础，而肺通气的动力来源于呼吸运动，因而狭义的呼吸通常仅指呼吸运动第一节 肺通气,肺通气是指肺与外界环境之间进行气体交换的过程。

实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓等呼吸道：是肺通气时气体进出肺的通道同时，还具有加温、加湿、过滤、清洁吸入气体，以及引起防御反射（咳嗽反射和喷嚏反射）等作用 肺泡：是肺换气的主要场所 胸廓：其节律性呼吸运动是实现肺通气的原动力一、肺通气的原理,肺通气取决于推动气体流动的动力与阻止气体流动的阻力之间的相互作用——动力克服了阻力，肺通气才能实现一）肺通气的动力,气体进出肺取决于肺泡内压力（肺内压）与外界环境（大气压）之间的压力差由于大气压是相对恒定的，这一压力差实际上是由肺内压决定的肺内压的高低取决于肺的扩张和缩小，但肺本身不具主动扩张和缩小的能力，其扩张和缩小依赖于呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓运动因此，虽然肺内压的变化是肺通气的直接动力，但呼吸肌的节律性舒缩所导致的呼吸运动才是肺通气的原动力1. 呼吸运动,定义：呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小称为呼吸运动其中，胸廓扩大称为吸气运动，而胸廓缩小称为呼气运动呼吸肌 吸气肌：主要为肋间外肌和膈肌 呼气肌：主要为肋间内肌和腹肌 辅助吸气肌：包括斜角肌、胸锁乳突肌等呼吸肌 左侧：示吸气肌（肋间外肌、膈肌） 右侧：示呼气肌（肋间内肌、腹肌）,呼吸运动的过程,平静呼吸：吸气运动是主动的，由主要吸气肌（膈肌和肋间外肌）的收缩实现；呼气运动是被动的，不由呼气肌收缩引起，而由膈肌和肋间外肌舒张所致。

吸气：① 膈肌收缩，中心下移导致胸腔上下径增大；② 肋间外肌收缩，肋骨和胸骨上举，导致胸腔前后径增大；同时，肋骨下缘向外侧偏转使胸腔左右径增大呼气：膈肌和肋间外肌舒张，肺因自身回缩力回位，牵引胸廓使胸腔上下径、前后径和左右径缩小胸腔扩大→肺容积增大→肺内压降低→当肺内压降低到低于大气压时，外界气体流入肺内胸腔减小→肺容积减小→肺内压升高→当肺内压升高到高于大气压时，气体由肺内流出用力呼吸：吸气和呼气都是主动过程呼气：① 吸气肌舒张；② 肋间内肌收缩 → 肋骨和胸骨下移，肋骨向内侧旋转 → 胸腔前后径和左右径进一步缩小，呼气增强；③ 腹肌收缩 → 压迫腹腔器官，推动膈肌上移，同时牵拉下部肋骨向下向内移位 → 胸腔容积缩小，呼气加强吸气：① 膈肌和肋间外肌加强收缩；② 辅助吸气肌也参与收缩 → 胸廓和肺的容积进一步扩大 → 吸气加强，更多的气体被吸入肺内呼吸运动的型式,根据参与活动的呼吸肌的主次、多少和用力程度不同，呼吸运动可呈现不同的型式（breathing pattern）腹式呼吸、胸式呼吸和混合式呼吸： 腹式呼吸：膈肌的收缩和舒张引起腹腔内器官位移，从而造成腹部的起伏，这种以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸。

胸式呼吸：肋间外肌的收缩和舒张导致胸部的起伏，故以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸 混合式呼吸：一般情况下，成年人的呼吸运动呈腹式和胸式混合式呼吸，只有在胸部或腹部活动受限时才会出现某种单一的呼吸运动形式在婴幼儿，肋骨倾斜度小，位置趋于水平，主要呈腹式呼吸平静呼吸、用力呼吸和呼吸困难： 平静呼吸：安静状态下的呼吸运动，平稳而均匀，每分钟12~18次；吸气为主动，而呼气是被动用力呼吸：当机体运动，或吸入气中的CO2增加、O2减少，或肺通气阻力增大时，呼吸运动加深加快，此时不仅参与收缩的吸气肌数量更多，收缩更强，而且呼气肌也参与收缩，称为用力呼吸或深呼吸呼吸困难：在缺O2、CO2增多、或肺通气阻力增大较严重的情况下，可出现呼吸困难，表现为呼吸运动显著加深，鼻翼扇动，同时还会出现胸部困压的感觉肺内压：即肺泡内的压力在呼吸运动过程中呈周期性波动2. 肺内压,吸气时：肺容积增大，肺内压下降并低于大气压（若以大气压为0，则肺内压为负值）→ 外界气体被吸入肺泡 → 随着肺内气体增加，肺内压逐渐升高，吸气末升高到与大气压相等 → 气流停止呼气时：肺容积减小，肺内压升高并超过大气压（为正值）→ 气体由肺内呼出 → 随着肺内气体减少，肺内压逐渐降低，至呼气末降低到与大气压相等 → 气流停止。

在呼吸过程中，肺内压变化的程度与呼吸运动的缓急、深浅和呼吸道是否通畅有关平静呼吸时，肺内压波动较小，吸气时为-1 ~ -2 mm Hg，呼气时为+1 ~ +2 mm Hg用力呼吸或呼吸道不通畅时，肺内压波动幅度显著增大，如尽力做呼吸运动时，吸气时肺内压可低至-30 ~ -100 mm Hg），呼气时可高达+60 ~ +140 mm Hg胸膜腔：是肺和胸廓之间一个潜在的密闭腔室，由紧贴于肺表面的胸膜脏层和胸廓内壁的胸膜壁层构成3. 胸膜腔内压,胸膜腔的构成及其作用,胸膜腔内的浆液及其作用：腔内没有气体，仅有少量厚约10 m的浆液作用在于：① 在两层胸膜之间起润滑作用，减小呼吸运动过程中两胸膜层互相滑动的摩擦阻力；② 浆液分子的内聚力使两胸膜层互相紧紧地贴附在一起，不易分开 胸膜腔的作用：密闭的胸膜腔将肺和胸廓两个弹性体连接在一起，使不具有主动张缩能力的肺能够随着胸廓容积的变化而扩大和缩小胸膜腔内压：胸膜腔内的压力即为胸膜腔内压 胸膜腔内压的测定方法：可采用直接法和间接法进行测定直接法：将与检压计相连接的注射针头斜刺入胸膜腔内，直接测定胸膜腔内压；缺点是有刺破胸膜脏层和肺而导致气胸的危险。

间接法：让受试者吞下带有薄壁气囊的导管至下胸段食管，通过测定食管内压来间接获得胸膜腔内压（因为食管介于肺和胸壁之间，且壁薄而软，故其内压的变化与胸膜腔内压的变化基本一致）呼吸过程中胸膜腔内压的变化,平静呼吸时：胸膜腔内压始终低于大气压，即为负压与肺内压一样，胸膜腔内压也随呼吸运动发生周期性波动平静呼气末胸膜腔内压为-5 ~ -3 mm Hg，平静吸气末为-10 ~ -5 mm Hg肺通气阻力增大时：胸膜腔内压的波动幅度显著增大，呼气时也可能高于大气压例如，用力吸气时，胸膜腔内压可降至-90 mm Hg；用力呼气时，胸膜腔内压可升高到 +110 mm Hg胸膜腔内负压的形成原因：① 肺和胸廓都是弹性组织，具有弹性回缩力；② 出生后胸廓发育比肺快，使胸廓的自然容积大于肺的自然容积这两方面原因使得胸膜腔受到两个相反的力作用：,肺的内向回位力：由于两层胸膜紧紧贴在一起，肺被牵引而始终处于扩张状态，扩张的肺产生的回位力向内牵引胸廓，使胸廓容积缩小；同时，该回位力使肺泡缩小，引起肺回缩压的变化胸廓的外向回位力：当胸廓的容积因肺的回位力牵拉而小于其自然容积时，胸廓将产生向外扩展的回位力，使胸廓的容积趋于扩大，以回到其自然容积位置；同时，该回位力使肺泡扩张，引起肺内压的变化。

 肺内向回位力, 胸廓外向回位力,可见，胸膜腔内压为肺内压和肺回缩压两种相反作用力的代数和：,胸膜腔内压 = 肺内压 ＋（- 肺回缩压）,在吸气末或呼气末，呼吸道内气流停止，且与外界环境相通，此时肺内压等于大气压因此，上式可写成：,胸膜腔内压 = 大气压 ＋（- 肺回缩压）,胸膜腔内压 = - 肺回缩压,在呼吸过程中，肺始终处于被扩张状态并总是倾向于回缩，故平静呼吸时，胸膜腔内压始终为负值 吸气时：肺扩张程度增大，肺回缩压增大，胸膜腔内负压更大 呼气时：肺扩张程度减小，肺回缩压降低，胸膜腔内负压减小若以大气压为0，则：,可维持肺的扩张状态外伤或疾病导致胸壁或肺破裂时，胸膜腔密闭性丧失，空气自外界或肺泡进入胸膜腔内，形成气胸气胸时，胸膜腔内压等于大气压，肺内向回缩而塌陷，丧失呼吸功能 可作用于壁薄而扩张性大的腔静脉和胸导管，使它们扩张而有利于静脉血和淋巴液的回流因此，气胸时不仅呼吸功能障碍，血液和淋巴回流也减少肺通气原理和动力的总结：呼吸肌的收缩和舒张引起胸廓的扩大和缩小，为肺通气提供原动力由于胸膜腔和肺的结构和功能特征，肺随胸廓的张缩而张缩，肺容积也随之发生变化，从而建立肺内压与大气压之间的压力差，为肺通气提供直接动力，推动气体进出于肺，实现肺通气。

胸膜腔内负压的生理意义,肺通气的过程中所遇到的阻力为肺通气的阻力肺通气的动力须克服肺通气的阻力才能实现肺通气 肺通气的阻力分为弹性阻力和非弹性阻力：,（二）肺通气的阻力,弹性阻力：包括肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力弹性阻力在气流停止的静止状态下仍然存在，属静态阻力（约占总肺通气阻力的70%） 非弹性阻力：包括气道阻力、惯性阻力和组织的粘滞阻力，其中以气道阻力为主非弹性阻力只在气体流动时才有，为动态阻力（约占总肺通气阻力的30%）肺通气阻力增大是临床上肺通气障碍的最常见原因弹性阻力（elastic resistance）：弹性物体对抗外力作用所引起的变形的力，其大小可用顺应性来度量 顺应性（compliance, C）：度量弹性体可扩张性（distensibility）的参数，它反映了弹性体在外力作用下发生变形的难易程度 在空腔器官，顺应性（C）可用单位跨壁压（腔内外的压力差）变化（P）所引起的器官容积变化（V）来表示，单位是L/cm H2O，即：,1．弹性阻力和顺应性,顺应性的意义：由于肺和胸廓均为弹性组织，它们的弹性阻力大小可用顺应性来表示 顺应性（C）与弹性阻力（R）成反变关系，顺应性越大，弹性体的弹性阻力越小，物体在外力作用下易变形；顺应性越小，弹性阻力越大，物体在外力作用下不易变形。

肺的弹性阻力是肺在被扩张时产生回缩力，对抗外力所引起的肺扩张；肺回缩力的方向与肺扩张的方向相反，因而是吸气的阻力，呼气的动力 肺的弹性阻力可用肺的顺应性（compliance of lung, CL）表示：,（1）肺的弹性阻力和顺应性,式中：跨肺压 = 肺内压 - 胸膜腔内压肺顺应性曲线 定义：由于肺顺应性为单位跨肺压引起的肺容积改变，故肺顺应性曲线即肺的压力-容积变化曲线测定方法： 跨肺压的测定：令受试者分步吸气（或打气入肺）或分步呼气（或从肺内抽气），在每步吸气或呼气后屏气并保持气道通畅；此时，呼吸道内没有气体流动，肺内压等于大气压，故根据胸膜腔内压（间接法测定食管内压）即可以计算出跨肺压肺容积的测定：即每步吸入或呼出的气量 肺顺应性曲线的获得：根据每次测得的跨肺压和肺容积数据可绘制出压力-容积曲线（pressure-volume curve），该曲线就是肺的顺应性曲线由于此曲线是在呼吸道无气流的情况下测定到的，故为肺静态顺应性（static compliance）曲线肺顺应性曲线代表的意义： 曲线的斜率反映不同肺容量下顺应性或弹性阻力的大小斜率大，说明肺顺应性大，弹性阻力小；斜率小，肺顺应性小，弹性阻力大。

正常成人平静呼吸时，肺顺应性约为0.2 L/cm H2O，此点位于曲线斜率最大的中段，故平静呼吸时肺的弹性阻。