第五单元   呼吸

一、基本概念

呼吸（respiration）、腹式呼吸（abdominal breathing）、胸式呼吸（thoracic breathing）、肺内压（intrapulmonary pressure）、胸膜腔内压(intrapleuralpressure)、跨肺压（transpulmonary pressure）、气胸（pneumothorax）、顺应性(compliance)、表面张力(surface tension)、表面活性物质(surface activesubstance, surfactant)、潮气量(tidal volume)、余气量（residual volume）、功能余气量(functional residualcapacity)、肺活量(vital capacity)、时间肺活量（timed vital capacity）、每分通气量(minuteventilation volume)、肺泡通气量( alveolar ventilation volume)、无效腔(dead space)、呼吸膜(respiratory membrane)、肺扩散容量(pulmonary diffusion capacity)、通气/血流比值(ventilation/perfusion ratio)、血氧饱和度（oxygensaturation）、氧解离曲线（oxygen dissociation curve）、呼吸神经元（respiratory neuron）、肺牵张反射或Hering-Breuer反射（pulmonary stretch reflex or Hering-Breuer reflex）、中枢化学感受器（central chemoreceptor）、外周化学感受器（peripheral chemoreceptor）、

二、教学内容：

（一）肺通气

1.肺通气动力和阻力

（1）呼吸运动是肺通气的原动力

肺本身不具有主动张缩的能力，它的张缩是由胸廓的扩大和缩小所引起。以下两种运动方式均可导致胸廓容积的变化：

①横膈的上下运动。平静呼吸时横膈的移动范围在1－2 cm，深呼吸时可达7－10 cm。膈肌是最重要的吸气肌。

②肋骨的升降运动。平静呼吸时，呼气肌基本上没有收缩活动，因此呼气是被动的。

（2）肺内压与大气压之间的压力差推动气体进出肺

气体之所以能被吸入或被呼出，是因为在呼吸过程中形成了肺内压与大气压之间的压力差。肺内压（intrapulmonary pressure）是指存在于肺内气道和肺泡内的压力。肺泡通过呼吸道与大气相沟通，因此在没有呼吸运动时肺内压与大气压相等，压力差为零（压力差 = 肺内压 － 大气压），无气体流动。在吸气过程中吸气肌收缩，胸廓扩张，肺跟随着扩张。于是肺容积增加，肺内压下降至低于大气压水平，压力差为负。这时空气在压力差的推动下经呼吸道流入肺内。吸气末，肺容积不再增加，肺内压与大气压之间达到新的平衡，压力差为零，无气体流动。呼气过程中胸廓和肺回缩，肺容积缩小，肺内压上升至高于大气压，压力差为正。这时肺内气体在压力差的推动下经呼吸道流出肺外。

肺内压与大气压之间的压力差是肺通气的直接动力，人工呼吸和呼吸机正压通气就是建立肺内压与大气压的压力差维持肺通气的。

（3）胸膜腔内压维持肺处于扩张状态

§微课1：胸膜腔内压

在肺的表面及胸廓内侧面两部分胸膜之间的空间称为胸膜腔。胸膜腔中仅有少许浆液，起润滑作用。呼吸过程中两层胸膜可以相互滑动，就如同两片用水粘起来的玻璃。肺的自然容积（离体容积）远小于胸廓的自然容积，在肺泡表面张力和肺弹性组织回缩力的作用下，生理状态下的肺总是倾向于回缩。然而胸廓是一硬性结构，不会跟随肺回缩，因此造成了胸膜腔内压(intrapleural pressure)低于大气压（负压）的情况。可见胸膜腔内负压的大小与肺回缩力成正比。吸气时肺被扩张，肺回缩力增大，胸膜腔内压力降低（负值增大）；呼气时肺回缩，但回缩不到离体自然容积，胸膜腔内压力仍然低于大气压。

胸膜腔内压的测定方法

①直接法

②间接法

胸膜腔内负压具有重要生理意义。1)保持肺处于扩张状态，并使肺跟随胸廓的运动而胀缩。2)促进血液及淋巴液的回流。胸膜腔内负压作用于胸腔内静脉血管、淋巴管，使其扩张；胸膜腔内负压具有“抽吸”作用，促进血液、淋巴液向心脏方向流动。

胸膜腔封闭性被破坏，气体进入胸膜腔，这种状态称为气胸（pneumothorax）。外伤导致胸壁破损，胸膜腔与大气直接接通，称为开放性气胸。

（4）肺通气的弹性阻力和顺应性

§微课2：肺的弹性阻力

顺应性(compliance)是指在外力作用下弹性组织的可扩张性。肺顺应性用单位跨肺压的变化所导致的肺容量变化来表示。正常成年人两肺的总顺应性约为200 mL/cm H₂O。测定肺顺应性时，逐步吸气（或充气入肺）或呼气（或从肺放气），每步吸入或呼出一定量空气后即测定胸膜腔内压和肺容量，绘制容量—压力曲线，即肺的顺应性曲线。

肺顺应性曲线的特征取决于肺的弹性回缩力。肺的弹性回缩力是吸气的阻力，又称为弹性阻力。肺弹性回缩力由肺组织本身的弹性回缩力和肺泡表面张力导致的弹性回缩力两部分组成。

①肺组织本身的弹性回缩力

肺泡壁、小气道的管壁等组织富含弹力纤维和胶原纤维。当肺扩张时，这些纤维因被拉长而倾向于回缩。肺扩张程度越大，回缩力也越大.

②肺泡表面张力

肺泡的内表面覆有一薄层液体，与肺泡内的气体构成了液—气界面。液体表面具有表面张力(surface tension)，在表面张力作用下肺泡面积倾向于缩小，表现为肺泡直径倾向于缩小。根据Laplace定律：

附加压强 P = 2 T / R

式中R表示弯曲液面曲率半径。假设肺泡表面张力不变的情况下，曲率半径越小，附加压强就越大，表现为小肺泡内的附加压强大于大肺泡内的附加压强，也即小肺泡内的气体会流向大肺泡，造成小的肺泡越小，大的肺泡越大，

但实际情况并非如此，这是因为有肺表面活性物质存在，使大、小肺泡的表面张力不同。

③肺表面活性物质

能够使某液体表面张力系数减小的物质，称为该液体的表面活性物质(surface active substance, surfactant)。肺泡II型上皮细胞具有分泌表面活性物质的作用。这是一种成分复杂的混合物，有效成分是二棕榈酰卵磷脂（dipalmitoyl lecithin或dipalmitoyl phosphatidylcholine）。

肺表面活性物质具有很强的降低表面张力的作用。这一作用具有重要的生理功能。1)大幅度降低肺回缩力。肺回缩力的2/3来自肺泡表面张力，肺表面活性物质的存在使肺泡表面张力降低为原来的1/2 － 1/10。 2)防止液体渗入肺泡。表面张力具有吸引肺泡壁毛细血管中液体进入肺泡的作用。这会严重影响肺泡内气体与肺泡壁毛细血管血液之间的气体交换。肺表面活性物质通过降低表面张力防止液体的渗出。3)稳定肺泡容积。从Laplace定律P = 2 T / R可以看出，肺泡半径（R）越小，由表面张力导致的回缩力就越大。因此如果相邻的两个相通的肺泡大小不等，则小肺泡会逐渐塌陷而大肺泡被过度扩张。肺泡内表面存在表面活性物质时这一现象就不会发生。这是因为当肺泡体积缩小时内表面的表面活性物质分子密度变大，降低表面张力的作用也变大，使小肺泡不至于塌陷。

§简单案例分析：

患者婴儿，男性，出生两天。胎龄7个月，早产，为顺产。其母讲述，患儿出现短暂的呼吸费力，嘴唇及面部发乌。考虑新生儿呼吸窘迫综合征。

问题与思考：为何早产儿更容易发生急性呼吸窘迫综合征？