呼吸生理

肺通气

1 肺通气原理

气体进出肺取决于推动气体流动的动力和阻止气体流动的阻力的相互作用。动力克服阻力，建立肺泡与外界环境之间的压力差，肺通气才能实现。

1.1    肺通气的动力 肺泡与外界环境之间的压力差是肺通气的直接动力，呼吸肌收缩和舒张引起的节律性呼吸运动则是肺通气的原动力。上海市肺科医院胸外科谢冬

1.1.1          呼吸运动 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。主要的吸气肌为膈肌和肋间外肌，主要的呼气肌为肋间内肌和腹肌；此外，还有一些辅助吸气肌，如斜角肌、胸锁乳突肌等。

1.1.1.1    呼吸的过程：平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的；用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。

1.1.1.2    呼吸运动的形式：根据参与呼吸的呼吸肌的主次可以分为腹式呼吸、胸式呼吸和混合式呼吸；根据呼吸的用力程度可以分为平静呼吸和用力呼吸。

1.1.2          肺内压  是指肺泡内的压力。吸气时肺内压低于大气压，呼气时肺内压高于大气压，吸气末和呼吸末肺内压和大气压相等。

1.1.3          胸膜腔内压 胸膜腔内的压力。平静呼吸时，无论吸气还是呼气，胸膜腔内的压力始终为负值。吸气末：-5~-10mmHg，呼气末-3~-5mmHg。一旦胸膜腔密闭性被破坏，空气就会进入胸膜腔，形成气胸。胸内负压生理意义：（1）有利于肺的扩张（2）有利于胸腔内的静脉和胸导管的扩张，降低中心静脉压，促进静脉血液和淋巴液回流。

1.2    肺通气的阻力  肺通气阻力包括弹性阻力和非弹性阻力，其中，弹性阻力站70%，一般用顺应性来度量弹性阻力，计算公式为：顺应性=1/3弹性阻力。

肺泡液-界面含有活性物质叫做肺泡表面活性物质，是由肺泡II型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白混合物，主要成分是二棕榈酰卵磷脂，生理作用是：（1）降低肺泡表面张力（2）维持相通的、大小不同的肺泡的稳定性，保持肺泡正常扩张状态（3）维持肺泡与毛细血管之间正常流体静压力，防止肺水肿。

2          基本肺容积和肺容量

2.1    基本肺容积 基本肺容积是指互相不重叠、全部相加后等于非总量的指标，包括：潮气量、补呼气量、补呼气量和残气量。

潮气量 每次呼吸时吸入或呼出的气量，成人平静时一般以500ml计算。

补吸气量或吸气储备量 平静吸气末再尽力吸气，所能吸入和气量。

补呼气量或呼气储备量 平静呼气末，再尽力呼气能呼出的气量。

残气量或余气量 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量。

2.2    肺容量 肺容量是指肺容积中两项或两项以上的联合气量。

深吸气量 平静呼气末作最大吸气时能吸入和气量。

功能残气量 平静呼气末尚留存与肺内的气量，残气量+补呼气量。生理意义：缓冲呼吸过程中肺泡内氧气和二氧化碳分压的过度变化，利于气体交换。

肺活量 最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量称为肺活量，为潮气量+补吸气量+补呼气量。肺活量在一定程度上可作为肺通气功能的指标。

肺总量 肺所能容纳的最大气量，为肺活量+残气量。

2.3    肺通气量

肺通气量是指每分钟吸入或呼出的气体总量，=潮气量×呼吸频率，平静呼吸约6~9L/min。在尽力做深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量为最大随意通气量，是估计一个人能有多大运动量的生理指标之一，最大通气量可达150L/min。

肺泡通气量是每分钟吸入肺泡的新鲜空气量=（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率，平静呼吸约5.6L。

肺换气

1.1 肺换气的过程

肺换气指肺泡气与肺泡毛细血管之间通过扩散而进行的气体交换。肺泡PO2高于静脉血的PO2，其PCO2分压则低于静脉血的PCO2，因此，O2由肺泡向静脉血扩散，而CO2由肺泡毛细血管的静脉血中向肺泡内扩散，这样静脉血变成了动脉血。

1.2 肺换气的影响因素

呼吸膜的厚度和面积

气体分子的分子量

溶解度

通气/血流比值

气体在血液中的运输

1         氧的运输

1.1    氧的运输 主要为氧合血红蛋白的形式

物理溶解 占总运输量的1.5%，指溶解于血浆中的氧量。

化学结合 占总运输量的98.5%，是氧运输的主要形式，主要与血红蛋白结合形成氧合血红蛋白。

1.2    氧离曲线 是表示PO2与Hb氧饱和度关系的曲线，反映氧与Hb结合与解离的情况，呈S型，与Hb的变构效应有关。根据氧离曲线的斜度和各区间的功能可以自右向左分为3段：

上段 相当由于PO2在60~100mmHg之间的Hb的氧饱和度，这个范围内PO2的变化对Hb氧饱和度的影响不大。

中段 相当于PO2在40~60mmHg之间的Hb的氧饱和度，PO2轻微下降就有较多O2释放。

下段 相当由于PO2在15~40mmHg之间的Hb的氧饱和度，也是反映Hb与O2解离的部分。由于曲线比中段更陡，此时PO2轻微下降，就可引起大量O2释放。

1.3    影响氧离曲线的因素

使氧离曲线右移的因素有：PCO2升高，pH值下降，温度升高，2，3-DPG浓度升高。氧离曲线右移，代表Hb对O2亲和力下降，有利于HbO2中O2的释放；氧离曲线的左移，代表Hb对O2的亲和力升高，有利于Hb与O2的结合。

2         二氧化碳的运输

2.1    运输形式 主要为碳酸氢盐形式

物理溶解 占总CO2运输量的5%。

化学结合 CO2与H2O结合形成碳酸氢盐占88%，与Hb的氨基结合生成氨基甲酰血红蛋白占7%.

2.2    解离曲线

表示血液中CO2含量与PCO2关系的曲线，CO2解离曲线接近线形而不是S型，而且没有饱和点。

呼吸运动的调节

1   CO2对呼吸的调节

CO2是呼吸调节的最重要的生理性体液因素。吸入CO2稍微增加就会呼吸加深加快，通气量增加，但是吸入气的CO2超过一定比例，会造成体内CO2蓄积，抑制中枢和呼吸运动，出现呼吸困难，头痛等CO2麻醉症状。

CO2血中分压升高后，可以透过血脑屏障，通过提高脑脊液中的H+浓度，作用于中枢化学感受器，增强呼吸运动；也可以直接作用于外周化学感受器，增强呼吸。

2  H+对呼吸的调节

动脉血中的氢离子浓度升高可立即刺激外周化学感受器，加强呼吸；因为氢离子通过血脑屏障的速度较慢，限制了它对中枢化学感受器的作用。

3         低O2对呼吸的调节

低O2对呼吸的次级作用远不及PCO2和H+作用明显，仅在动脉血PO2<80mmHg以下时起作用。轻度缺氧时，表现为呼吸增强；严重缺氧时，呼吸减弱，甚至停止。