肺通气原理
肺与外界进行气体交换的过程。
实现肺通气器官:呼吸道、肺泡、胸廓
(一)肺通气的动力
1.肺内压的变化是肺通气的直接动力
平静吸气初:肺内压<大气压→气入肺
平静吸气末:肺内压=大气压→气流停
平静吸气末:肺内压>大气压→气出肺
平静呼气末:肺内压=大气压→气流停
2.呼吸肌运动是肺通气的原动力
(1)呼吸肌与呼吸运动
呼吸肌收缩与舒张引起胸廓节律性的扩大和缩小,称为呼吸运动(respiratory movement),它包括吸气运动和呼气运动。
主要的呼吸肌:膈肌和肋间外肌,辅助吸气肌有斜角肌、胸锁乳突肌等; 主要的呼气肌:肋间内肌和腹壁肌。
(2)呼吸运动的形式
①平静呼吸(每分钟12~18次,小儿较快,老人偏慢)
吸气运动:主要由膈肌和肋间外肌的收缩完成。膈肌收缩时,其隆起的中心下移,使胸腔上下径增大。当肋间外肌收缩时,肋骨和胸骨上举,同时肋骨下缘向外翻转,使胸腔的前后径和左右径增大。因此,引起整个胸腔和肺容积增加,肺内压低于大气压,外界气体流人肺内,完成吸气过程。
呼气运动:是由吸气肌的舒张所致。吸气肌舒张时,肺依靠自身的回缩力而回 位,牵引胸廓使之缩小,从而引起胸腔和肺容积减小,肺内压高于大气压,肺内气体被呼出,完成呼气过程。所以平静呼吸时的呼气过程是被动的。 ②用力呼吸
用力吸气:膈肌和肋间外肌加强收缩,辅助吸气肌也参与收缩,使胸腔和肺的容积进一步扩大,故能吸入更多的气体。
用力呼气:,除吸气肌舒张外,还有呼气肌参与收缩。由于肋间内肌的行走方向与肋间外肌相反,其收缩时使肋骨和胸骨下移,肋骨还向内侧旋转,使胸腔的前后径和左右径进一步缩小,呼气运动增强,呼出更多的气体;同时腹肌收缩压迫腹腔器官,推动膈肌上移,并牵拉下部肋骨向下向内移位,从而使胸腔容积缩小,加强呼气。故用力呼气时,呼气过程是主动的过程。
3.胸膜腔负压是维持肺扩张状态的重要条件
胸膜腔内压的形成与作用于胸膜腔的两种力有关:一是肺内压,使肺泡扩张,二是肺的回缩力,使肺泡缩小。胸膜腔内的压力是这两种方向相反力的代数和,即:胸膜腔内压=肺内压一肺回缩力。在吸气末与呼气末,肺内压等于大气压,所以:胸膜腔内压=大气压一肺回缩力。若以大气压为0,则:胸膜腔内压=—肺回缩力。生理意义:维持肺处于扩张状态,促进血液和淋巴液回流。
(二)肺通气的阻力
1.弹性阻力
(1)肺的弹性阻力
①肺弹性组织回缩力(1/3)②肺泡表面张力(2/3)
(2)胸廓的弹性阻力
胸廓处于自然位置时,肺容积占肺总量的67%左右(相当于平静吸气末的肺容量),这时,胸廓无变形,弹性阻力为O。
肺容量低于肺总量的67%(如平静呼气或深呼气)时,胸廓被牵引向内而缩小,弹性阻力向外,变为吸气的动力,呼气的阻力;
肺容量大于肺总量的67%(如深吸气)时。胸廓被牵引向外而扩大,其弹性阻力向内,成为吸气的阻力,呼气的动力。
胸廓弹性阻力既可是吸气或呼气的阻力,也可是吸气或呼气的动力,要视其位置而定。与肺的情况不同,肺的弹性阻力总是吸气的阻力。
2.非弹性阻力
包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。
惯性阻力是气体在发动、变速、转向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。除高频呼吸外,惯性阻力小,可忽略不计。
粘滞阻力来自呼吸时器官、组织相对移位产生的摩擦,亦较小。
气道阻力来自气体流经呼吸道时气体分子问和气体分子与气道壁之间的摩擦,是非弹性阻力的主要成分,约占非弹性阻力的80%~90%。影响气道阻力的因素有气流速度、气流形式和气道管径。流速快,阻力大;流速慢,阻力小。气流形式有层流和湍流,层流阻力小,湍流阻力大,气流太快和管道不规则,如管道内有异物 (肿瘤、黏液等)容易发生湍流,阻力增大。因此,采用清除异物、消肿、排痰等方法减少湍流,降低阻力。气道管径是气道阻力的主要因素。因为阻力与气道半径的4次方成反比关系,即R=l/r4。气道口径愈小,阻力越大。气道口径发生小的变化,气道阻力将发生较大的变化。呼吸道平滑肌受神经、体液因素的影响。例如,副交感神经使气管平滑肌收缩,致变小,阻力增大;交感神经使之舒张,口径变大,阻力变小。因此,临床上常用拟肾上腺素药物解除支气管平滑肌痉挛,缓解呼吸困难。体液因素中儿茶酚胺使支气管平滑肌舒张,组胺、自三烯、5一羟色胺、内皮素等使支气管平滑肌收缩,口径变小,阻力增大。由于多方面的因素,气道阻力在各处的分布不均匀,大部分气道阻力存在于上呼吸道。故气管切开可大大减少气道阻力,改善肺通气功能。鼻腔的阻力最大,约占 总阻力的50%,是经口腔呼吸的2~3倍,故呼吸困难时,常张口呼吸。直径小于2mm的外周气道阻力占气道阻力的比例较小,故常规肺功能测定不能发现这些部位的早期病变。
吸气时,气道阻力逐步降低,呼气时,气道阻力逐步增大。吸气时气道阻力降低原因:①肺容积增大,肺实质对气道壁的外向牵引作用大,使气道管径增大②吸气时胸内压降低,呼吸道内外的跨壁压增大,使气道被动扩张③吸气时交感神经紧张性增高,使气道平滑肌舒张,气道管径增大。因此,支气管哮喘等慢性阻塞性肺病患者呼气比吸气更为困难。
肺通气原理
肺与外界进行气体交换的过程。
实现肺通气器官:呼吸道、肺泡、胸廓
(一)肺通气的动力
1.肺内压的变化是肺通气的直接动力
平静吸气初:肺内压<大气压→气入肺
平静吸气末:肺内压=大气压→气流停
平静吸气末:肺内压>大气压→气出肺
平静呼气末:肺内压=大气压→气流停
2.呼吸肌运动是肺通气的原动力
(1)呼吸肌与呼吸运动
呼吸肌收缩与舒张引起胸廓节律性的扩大和缩小,称为呼吸运动(respiratory movement),它包括吸气运动和呼气运动。
主要的呼吸肌:膈肌和肋间外肌,辅助吸气肌有斜角肌、胸锁乳突肌等; 主要的呼气肌:肋间内肌和腹壁肌。
(2)呼吸运动的形式
①平静呼吸(每分钟12~18次,小儿较快,老人偏慢)
吸气运动:主要由膈肌和肋间外肌的收缩完成。膈肌收缩时,其隆起的中心下移,使胸腔上下径增大。当肋间外肌收缩时,肋骨和胸骨上举,同时肋骨下缘向外翻转,使胸腔的前后径和左右径增大。因此,引起整个胸腔和肺容积增加,肺内压低于大气压,外界气体流人肺内,完成吸气过程。
呼气运动:是由吸气肌的舒张所致。吸气肌舒张时,肺依靠自身的回缩力而回 位,牵引胸廓使之缩小,从而引起胸腔和肺容积减小,肺内压高于大气压,肺内气体被呼出,完成呼气过程。所以平静呼吸时的呼气过程是被动的。 ②用力呼吸
用力吸气:膈肌和肋间外肌加强收缩,辅助吸气肌也参与收缩,使胸腔和肺的容积进一步扩大,故能吸入更多的气体。
用力呼气:,除吸气肌舒张外,还有呼气肌参与收缩。由于肋间内肌的行走方向与肋间外肌相反,其收缩时使肋骨和胸骨下移,肋骨还向内侧旋转,使胸腔的前后径和左右径进一步缩小,呼气运动增强,呼出更多的气体;同时腹肌收缩压迫腹腔器官,推动膈肌上移,并牵拉下部肋骨向下向内移位,从而使胸腔容积缩小,加强呼气。故用力呼气时,呼气过程是主动的过程。
3.胸膜腔负压是维持肺扩张状态的重要条件
胸膜腔内压的形成与作用于胸膜腔的两种力有关:一是肺内压,使肺泡扩张,二是肺的回缩力,使肺泡缩小。胸膜腔内的压力是这两种方向相反力的代数和,即:胸膜腔内压=肺内压一肺回缩力。在吸气末与呼气末,肺内压等于大气压,所以:胸膜腔内压=大气压一肺回缩力。若以大气压为0,则:胸膜腔内压=—肺回缩力。生理意义:维持肺处于扩张状态,促进血液和淋巴液回流。
(二)肺通气的阻力
1.弹性阻力
(1)肺的弹性阻力
①肺弹性组织回缩力(1/3)②肺泡表面张力(2/3)
(2)胸廓的弹性阻力
胸廓处于自然位置时,肺容积占肺总量的67%左右(相当于平静吸气末的肺容量),这时,胸廓无变形,弹性阻力为O。
肺容量低于肺总量的67%(如平静呼气或深呼气)时,胸廓被牵引向内而缩小,弹性阻力向外,变为吸气的动力,呼气的阻力;
肺容量大于肺总量的67%(如深吸气)时。胸廓被牵引向外而扩大,其弹性阻力向内,成为吸气的阻力,呼气的动力。
胸廓弹性阻力既可是吸气或呼气的阻力,也可是吸气或呼气的动力,要视其位置而定。与肺的情况不同,肺的弹性阻力总是吸气的阻力。
2.非弹性阻力
包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。
惯性阻力是气体在发动、变速、转向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。除高频呼吸外,惯性阻力小,可忽略不计。
粘滞阻力来自呼吸时器官、组织相对移位产生的摩擦,亦较小。
气道阻力来自气体流经呼吸道时气体分子问和气体分子与气道壁之间的摩擦,是非弹性阻力的主要成分,约占非弹性阻力的80%~90%。影响气道阻力的因素有气流速度、气流形式和气道管径。流速快,阻力大;流速慢,阻力小。气流形式有层流和湍流,层流阻力小,湍流阻力大,气流太快和管道不规则,如管道内有异物 (肿瘤、黏液等)容易发生湍流,阻力增大。因此,采用清除异物、消肿、排痰等方法减少湍流,降低阻力。气道管径是气道阻力的主要因素。因为阻力与气道半径的4次方成反比关系,即R=l/r4。气道口径愈小,阻力越大。气道口径发生小的变化,气道阻力将发生较大的变化。呼吸道平滑肌受神经、体液因素的影响。例如,副交感神经使气管平滑肌收缩,致变小,阻力增大;交感神经使之舒张,口径变大,阻力变小。因此,临床上常用拟肾上腺素药物解除支气管平滑肌痉挛,缓解呼吸困难。体液因素中儿茶酚胺使支气管平滑肌舒张,组胺、自三烯、5一羟色胺、内皮素等使支气管平滑肌收缩,口径变小,阻力增大。由于多方面的因素,气道阻力在各处的分布不均匀,大部分气道阻力存在于上呼吸道。故气管切开可大大减少气道阻力,改善肺通气功能。鼻腔的阻力最大,约占 总阻力的50%,是经口腔呼吸的2~3倍,故呼吸困难时,常张口呼吸。直径小于2mm的外周气道阻力占气道阻力的比例较小,故常规肺功能测定不能发现这些部位的早期病变。
吸气时,气道阻力逐步降低,呼气时,气道阻力逐步增大。吸气时气道阻力降低原因:①肺容积增大,肺实质对气道壁的外向牵引作用大,使气道管径增大②吸气时胸内压降低,呼吸道内外的跨壁压增大,使气道被动扩张③吸气时交感神经紧张性增高,使气道平滑肌舒张,气道管径增大。因此,支气管哮喘等慢性阻塞性肺病患者呼气比吸气更为困难。