呼吸力学:吸气和呼气过程

正常吸气过程

膈肌

通过收缩、压平和向下推动腹部内容物，增加胸腔内容积

胸壁

吸气骨骼肌收缩：

“斗柄”动作：抬高肋骨（主要靠肋间外肌）

“泵柄”运动：胸骨抬高（通过胸乳突肌）

这也增加了胸腔内容积并对抗大气压的影响

胸膜腔

呼气末胸腔内压通常为负值 (-5 cm H2O)

随着吸气肌的收缩，它变得更负（-8 cm H2O）

当胸膜负压克服肺的弹性回缩时，肺容积也随之扩大

肺泡

随着吸气时肺容积扩大，肺泡压力下降到大气压以下。

这会在上呼吸道和肺泡之间产生压力梯度

这种压力梯度产生进入肺部的气流

在吸气结束时，肺泡压力等于大气压，并且没有流动，因为没有压力梯度。

正常呼气过程

膈肌

通过放松，允许胸壁和腹部内容物减少胸腔内容积。

腹部肌肉通过保持张力，对腹部内容物施加压力并将其推入胸腔，使膈肌呈圆顶状。

通过侵入胸腔，胸腔内容积因膈肌松弛而减少。

胸壁

吸气骨骼肌放松

呼气肌（内肋间肌）通过收缩压低肋骨。

胸壁放松回到休息位置

随着胸壁直径减小，胸腔体积减小

胸膜腔

吸气末胸腔内压通常为负值 (-8 cm H2O)

随着吸气肌的收缩，负值变小（-5 cm H2O）

这种压力的增加与肺组织的弹性回缩相结合，增加了肺泡压力

肺泡

随着呼气期间肺容积收缩，肺泡压力增加到大气压以上。

这会在肺泡和上呼吸道之间产生压力梯度

这种压力梯度从肺部产生气流

在呼气结束时，肺泡压力等于大气压，并且没有流动，因为没有压力梯度。

在呼气结束时，肺泡容积为 FRC。

正常呼吸期间的压力、流量和容量关系

上图虽然出现在几乎所有生理学教科书中，但实际上似乎是虚构的。没有一本书给出了他们从哪里得到它的参考。事实上，它似乎是多项研究结果的串联，这些研究分别研究了呼吸力学的不同方面。

例如，压力和流量波形可能从 Otis 等人 1950 年的出版物中《人体呼吸力学》进行了解读.受试者虽然接受过执行这些测试的训练，但还是费力地呼吸，这说明气流和气道压力的值相对较高。

对于胸膜腔压力和潮气量之间的关系，可以通过以下方式获得的测量值：克里斯蒂和麦金托什 (1934)来自“右心尖最小结核性病变”的患者，使用 1 毫米套管针创建一个小 (40 毫升) 气胸并测量其内压力。

值得注意的是，在呼气期间，这些描记图中的气胸压力有所增加，这表示收缩胸部对其施加的压力。实际上，据说胸膜腔压力始终为负值，因此在呼气期间它必须稍微降低为负值。胸膜内压力的更真实的来自切尔尼亚克等人 (1955)。作者使用了一个食管压力计气球以及一个弯曲的细胸膜针。可以看到，吸气时胸膜压力低至 -8 cm H2O，这可能是教科书的数值来源。