导图社区 肺通气
生理学第五章第一节肺通气，讲述了器官、重要组织结构、呼吸系统功能、动力、阻力、肺通气功能的评价等方面。
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肺通气
概念
器官
呼吸道、肺泡、胸膜腔、膈和胸廓等
重要结构
气管-支气管树
25级
呼吸系统功能
呼吸道
加温、加湿、过滤和清洁
防御性呼吸反射——咳嗽反射和喷嚏反射
肺泡
肺换气的主要场所
约7亿
肺泡相互依存关系
原理
动力
直接动力
实质
肺内压与大气压之差
影响因素
呼吸肌的舒缩→胸廓的节律性舒缩→肺的舒缩
肺不具有主动张缩能力
原动力
呼吸肌的舒缩引起的节律性呼吸运动
呼吸运动
呼吸肌的舒缩引起的胸廓节律性扩缩的运动
组成
吸气运动和呼气运动
主要吸气肌
膈肌和肋间外肌
辅助吸气肌
斜角肌、胸锁乳突肌等
主要呼气肌
肋间内肌和腹肌
过程
平静呼吸
特点
吸气是主动过程
呼气肌不参与运动
吸气表现
肋间外肌收缩
肋骨和胸骨上举
肋骨下缘向外侧偏转
胸腔的前后径和左右径↑
膈肌收缩
隆起的中心下移
胸廓上下径↑
呼气表现
膈肌和肋间外肌舒张
用力吸气
吸气与呼气都是主动过程
辅助吸气肌参与吸气
型式
腹式呼吸
以膈肌舒缩活动为主
表现
腹腔内器官位移→腹部明显起伏
经典
胸腔积液、胸膜炎等患者
婴儿
肋骨排列基本与脊柱垂直，倾斜度小
肋骨运动不易扩大胸腔容量
胸式呼吸
以肋间外肌舒缩活动为主
胸部明显起伏
妊娠后期的女性，腹腔巨大肿块、腹水、胃肠道胀气或腹膜炎症等患者
呼吸平稳而均匀
12-18次／分
用力呼吸
加深加快
条件
机体劳动或运动
呼吸不畅或肺通气阻力↑
吸入气中CO2↑或O2↓
胸锁乳突肌，斜角肌收缩
胸骨柄及第一对肋骨向上向外提起，扩展胸廓上部
膈肌和肋间外肌收缩
吸气肌舒张
腹肌收缩
腹内压↑，膈肌被推挤向上
胸腔上下径↓
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↓
病症
呼吸困难
缺氧或CO2增多较严重
呼吸明显加深
鼻翼扇动
胸部困压感
肺内压
呼吸运动的缓急、深浅和呼吸道是否通畅等
吸气
<大气压1~2mmHg
呼气
>大气压1~2mmHg
<大气压30~100mmHg
>大气压60-140mmHg
大气压=760mmHg
胸膜腔内压
胸膜腔
定义
脏，壁两层胸膜之间的密闭的、潜在的、无气体和仅有少量浆液的腔隙
浆液的作用
分子间的内聚力使两层胸膜紧贴，形成负压
润滑，减小摩擦
10µm厚
胸膜腔内压/胸内压
测量
直接法
将针头斜刺入胸膜腔内，直接测定
缺点
有刺破脏胸膜和肺的危险
间接法
受试者吞下带有薄壁气囊的导管至下胸段食管内，测量食管内压
平静
呼气末
<大气压3~5mmHg
吸气末
<大气压5~10mmHg
<大气压90mmHg
>大气压110Hg
肺和胸廓的自然容积不同
胸廓>肺
肺始终处于扩张状态
肺的回位力向内牵引胸廓
V胸廓<自然容积
胸廓的回位力扩张胸廓
作用于胸膜腔的力
肺回缩压(决定因素)
胸膜腔内压＝肺内压＋（－肺回缩压）
意义
扩张肺，使肺随胸廓张缩
扩张腔静脉和胸导管
气胸
原因
密闭的胸膜腔与大气相通
负压减小或消失
肺弹性而回缩→肺不张
静脉血和淋巴液回流受阻
纵隔向健侧移位→纵隔随呼吸左右摆动
阻力
肺通气过程中所遇到的阻力
分类
弹性阻力(静态阻力)
肺弹性阻力
胸廓弹性阻力
非弹性阻力(动态阻力)
气道阻力
惯性阻力
组织的黏滞阻力
弹性阻力70%
非弹性阻力30%
弹性阻力和顺应性
弹性阻力
弹性体对抗外力作用所引起的变形的力
衡量标准
顺应性的高低
顺应性C
弹性组织在外力作用下发生变形的难易程度
表示
ΔV/ΔP(单位跨壁压)
肺的弹性阻力和顺应性
肺顺应性CL
测定
分步吸气或呼气
肺内压=大气压
压力－容积曲线
"S"形
较大或较小肺容积处曲线较平坦
中等肺容积处曲线较陡直
斜率反映肺顺应性或肺弹性阻力
正常成人平静呼吸
0.2L/cmH2O
肺总量的影响
肺总量
肺所能容纳的最大气体量
比顺应性
单位肺容量的顺应性
公式
CL/肺总量
作用
比较不同肺总最个体的肺弹性阻力
来源
肺的弹性成分
弹力纤维和胶原纤维等
肺泡表面张力
肺泡内表面液－气界面的能使液体表面积缩小的力
液体间的引力>液体与气体间的引力
肺泡内表面液层每一点上的合力方向朝向肺泡中心
肺弹性阻力的主要来源
2/3
滞后现象
向离体肺注入与抽出气体时的肺顺应性曲线并不重叠
Laplace定律
P=2T/r
P——肺泡内液－气界面的压强
引起肺泡回缩
T——肺泡内液－气界面的表面张力系数
r——肺泡半径
肺水肿
表面张力过大→CL↓，阻力↑
肺表面活性物质
肺泡II型上皮细胞
脂质约90%
PL80% 固醇10%
二棕桐酰卵磷脂DPPC
60%以上
双嗜性
垂直排列于液－气界面
极性端插入液体层
非极性端朝肺泡腔
表面活性物质结合蛋 SP约10%
种类
A,B,C,D四种
功能
维持DPPC的功能和分泌、清除和再利用DPPC
↓肺泡表面张力，↓肺泡的回缩力
T=(5~30) x 10-3 N/m
T血浆=5xl0-2N/m
↓吸气阻力，↓吸气做功
维持肺泡的稳定性
防止肺水肿，阻止组织液渗入肺泡
新生儿呼吸窘迫综合征NRDS
胎儿在六、七个月之后才能合成和分泌肺表面活性物质
早产儿肺泡II型细胞尚未成熟，缺乏肺表面活性物质→肺泡极度缩小→肺不张
肺泡表面张力过高→肺毛细血管血浆进入肺泡→形成一层透明膜阻碍气体交换
治疗
糖皮质激素
延长妊娠时间
出生后给予外源性肺表面活性物质
成年人患肺炎、肺血栓→肺不张
吸气困难
肺充血、肺组织纤维化或肺表面活性物质↓时→CL↓，弹性阻力↑
呼气困难
肺气肿→肺弹性成分大量破坏→肺回缩力↓→CL↑，弹性阻力↓
胸廓弹性阻力和胸廓顺应性
胸廓的弹性成分
胸廓处于自然位置
肺容量约为肺总量的67%
平静吸气末的肺容量
胸廓无变形，无弹性阻力
胸廓缩小
肺容量<67%
弹性阻力向外
吸气的动力，呼气的阻力
胸廓扩大
肺容量>67%
弹性阻力向内
吸气的阻力，呼气的动力
胸廓的顺应性Cchw
ΔP=胸内压与大气压之差
正常=0.2L/cmH2O
肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚和腹腔内占位性病变——↓
肺和胸廓的总弹性阻力和总顺应性
总弹性阻力
两者弹性阻力之和
总顺应性CL+chw
平静呼吸=0.1L/cmH20
非弹性阻力
类别
气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性产生的阻力
黏滞阻力
呼吸时组织相对位移产生的摩擦力
平静呼吸，两者都很小
气体流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间摩擦产生的阻力
80%-90%
维持单位时间内气体流量所需的压力差
气道阻力=大气压与肺内压之差/单位时间内气体流量
气流速度、气流形式和气道口径等
气道阻力↑
流速快
湍流
黏液、渗出物或肿瘤、异物等
气道口径↓
最重要
总气道阻力
1-3cmH2O•s/L
分布
鼻
50%
声门
25%
气管和支气管
15%
细支气管(d<2mm)
10%
气道口径影响因素
跨壁压
吸道内压力高→ΔP↑→气道口径↑→阻力↓
肺实质对气道壁的牵引
小气道的弹力纤维和胶原纤维与肺泡壁的纤维彼此穿插
自主神经系统
受交感和副交感的双重支配
副交感N.
气道平滑肌收缩→口径↓→阻力↑
交感N.
气道平滑肌舒张→口径↑→阻力↓
化学因素
儿茶酚胺
气道平滑肌舒张
PGF2α
气道平滑肌收缩
PGE2
组胺和LT
支气管平滑肌收缩
吸入气CO2↑
支气管收缩
ET
肺通气功能的评价
限制性通气不足
肺的扩张受限
呼吸肌麻痹、肺和胸廓的扩张性变化，气胸等
阻塞性通气不足
气道口径↓或呼吸道阻塞
支气管平滑肌痉挛、气道内异物、气管和支气管等黏膜腺体分泌过多，气道外肿瘤压迫
肺容积和肺容量
肺容积
不同状态下肺所能容纳的气体量
潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量
总和=肺总量
潮气量TV
每次呼吸时吸入或呼出的气体量
平静呼吸400~600ml
呼吸肌收缩的强度
胸和肺的机械特性
机体的代谢水平
补吸气量IRV
平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气体量
1500-2000ml
反映吸气的储备量
补呼气量ERV
平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气体量
900-1200ml
反映呼气的储备量
余气量RV
最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气体量
1000-1500ml
避免肺泡在低肺容积条件下发生塌陷
肺容量
肺容积中两项或两项以上的联合气体量
深吸气量、功能余气量、肺活量和肺总量
深吸气量IC
平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量
TV+IRV
衡量最大通气潜力的指标
胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等发生病变——IC↓
功能余气量FRC
平静呼气末尚存留于肺内的气体量
RV+ERV
约2500ml
肺气肿
FRC↑
肺实质病变
FRC↓
缓冲肺泡内PO2和PCO2的变化幅度——有利于肺换气
肺活量VC
尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量
ET+IRV+ERV
身材、性别、年龄、体位、呼吸肌强弱等
正常成年男性
3500ml
正常成年女性
2500mL
反映肺一次通气的最大能力
肺功能测定的常用指标
用力肺活量FVC
一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量
略小于VC
为充分反映肺组织的弹性状态和气道通畅程度等变化
用力呼气量FEV
一次最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内所能呼出的气体量
用第1、2、3s末的FEV占FVC的百分数表示
FEV1/FVC
83%
应用价值最大
FEV2/FVC
96%
FEV3/FVC
99%
哮喘等阻塞性肺疾病患者
FEV1的降低比FVC更明显
EV↑
肺纤维化等限制性肺疾病患者
FEV1和FVC均↓
FEV1/FVC基本正常
EV↓
肺总量TLC
肺能容纳的最大气体量
VC+RV
性别、年龄，身材、运动量和体位
成年男性约5000ml
成年女性约3500ml
限制性通气不足→TLC↓
FRC测定
肺量计/气流仪
无法测RV，FRC,TLC
氦稀释法
氦气扩散迅速
不被吸收
易于测定
测FRC
计算得RV,TCL
肺通气量和肺泡通气量
肺通气量
每分钟吸入或呼出的气体总量
TV ×呼吸频率
500ml
6-9L/min
性别、年龄、身材和活动量
最大随意通气量
尽力作深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量
反映单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的通气量
估计机体最大运动量的生理指标
只测10/15s的最深最快的呼出或吸入气量,再换算
正常成人——150L/min
平静时的25倍
通气储量百分比
反映通气功能的储备能力
通气储量百分比=(最大通气量-每分平静通气量)/最大通气量
正常≥93%
肺泡通气量VA
无效腔
解剖无效腔
留在鼻或口至终末细支气管之间的呼吸道内，不参与肺泡与血液气体交换的气体容积
与体重相关
约2.2ml/kg
肺泡无效腔
进入肺泡但未能进行气体交换的这部分肺泡容积
正常人≈0
生理无效腔
肺泡无效腔+解剖无效腔
健康
生理无效腔≈解剖无效腔
病理
有些肺泡有通气但无血流形成肺泡无效腔
肺通气量不能全面反映气体交换的状况
每分钟吸入肺泡的新鲜空气量
(TV-无效腔)×呼吸频率
深而慢的呼吸→VA↑→气体更新率↑→呼吸更有效
最大呼气流速－容积曲线
直径<2mm的小气道
管壁薄，炎症易波及其全层和周围组织
管腔小，分泌物或渗出物的增多而易阻塞
缺乏软骨的支撑
依赖肺组织的弹性纤维牵拉
总横截面积大，气道阻力小
总气道阻力的10%
常规肺功能检查不易发现小气道病变
诊断
小气道阻力受肺组织弹性和小气道病变双重影响
只有排除肺组织弹性减退才能认为是小气道本身病变
最大呼气流速容积曲线MEFV
尽力吸气后尽力尽快呼气至RV，同步记录呼出的气量和流速
最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系曲线
肺容积变化常用肺容积所占VC的百分比（％VC）表示
升支较陡
降支较平坦
表示呼气过程中不同肺容积时的最大呼气流速
降支下移与气道的动态挤压有关
气道反应性测定/支气管激发试验BPT
测试支气管对吸入刺激性物质产生收缩反应的程度
吸入前后的肺通气功能指标
FEV1，呼吸阻力等
结果表达
PC20
P——“激发的"
C——激发剂浓度
20——通气功能指标下降20%
PC20-FEV1
引起FEV1下降20%的激发剂浓度
哮喘的诊断
作为哮喘治疗过程中的重要指标
判断预后
呼吸功
呼吸肌在呼吸运动中克服通气阻力的做功
计算
ΔP×肺容积(TV/每分肺通气量)
cmH2O×L
单位
J
1J=10. 2L•cmH2O
平静呼吸时主要用于吸气
约0.25J
全身总耗能的3%-5%
病理情况
弹性阻力/非弹性阻力↑→呼吸功↑
剧烈运动
耗能升高25-50倍
