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第五章　呼吸

第一節(jié) 呼吸的三個環(huán)節(jié)

　　機體在新陳代謝過程中，不斷地消耗氧，同時產生二氧化碳，因此，機體需要不斷地從外界攝取O2并排出CO2。機體與環(huán)境之間的氣體交換稱為呼吸。

　　呼吸過程包括三個連續(xù)的環(huán)節(jié)：

　　一、外呼吸

　　指外界空氣與血液在肺部實現的氣體交換。外呼吸包括肺通氣(肺與外界的氣體交換)和肺換氣(肺泡與血液之間的氣體交換)兩個過程。

　　二、氣體在血液中的運輸

　　指機體通過血液循環(huán)，把肺攝取的02運送到組織細胞，又把組織細胞產生的CO2運送到肺的過程。

　　三、內呼吸

　　是指血液通過組織液與細胞之間的氣體交換過程，也就是組織換氣。

第二節(jié) 肺通氣

　　一、肺通氣的原理

　　當推動肺通氣的動力大于阻止肺通氣的阻力時便實現了肺通氣。

　　(一)肺通氣的動力

　　肺通氣的直接動力是肺泡氣與大氣之間的壓力差，而造成這種壓力差的原動力是呼吸肌收縮和舒張所引起的呼吸運動。

　　1.呼吸運動

　　呼吸肌收縮和舒張所造成的胸廓的擴大和縮小，稱為吸呼運動。呼吸運動是肺通氣的原動力。

　　人體在安靜時所進行的吸呼稱為平靜呼吸。平靜吸氣時，膈肌和肋問外肌收縮，使胸廓增大，由于胸膜腔的藕聯作用，使肺的容積也跟隨胸廓的擴大而擴大，肺內壓降低，低于大氣壓，外界氣體被吸人肺內。平靜呼氣時，膈肌和肋問肌舒張，胸廓自然網位，肺隨之回縮，肺內壓升高，高于大氣壓，

　　肺內氣體被壓出體外。由上可見，推動氣體入肺(吸氣)或出肺(呼氣)的商接動力是大氣壓與肺內壓力的壓力差。平靜呼吸，吸氣是主動的過程，呼氣是被動的。

　　在勞動或運動時.用力而加深加快的呼吸運動稱為用力呼吸。用力呼吸時，除膈肌和肋問外肌加強收縮外，還有胸鎖乳突肌、胸大肌、胸小肌和肋問內肌參加，使胸廓進一步擴大和縮小。用力呼吸時，吸氣和呼氣都是主動的。

　　以肋問外肌收縮為主的呼吸運動稱為胸式呼吸。以膈肌收縮為主的呼吸運動稱為腹式呼吸。

　　2.呼吸時肺內壓與腑內壓的變化

　　(1)肺內壓：肺內壓是指氣道和肺泡內氣體的壓力。在呼吸暫停、吸呼道通暢時，肺內壓與大氣壓相等。吸氣時肺內壓低于大氣壓，呼氣時肺內壓高于大氣壓。

　　(2)胸膜腔內壓：胸膜腔內壓是指胸膜腔內的壓力，簡稱胸內在。在平靜呼吸過程中，胸內壓較大氣壓低，故稱為負壓。胸內負壓實際卜是肺彈性網縮力造成的，敝當吸氣時胸廓擴大，肺被擴張，回縮力增大，胸內負壓也增大。呼氣時相反，胸內負壓減小，但仍為負壓。僅當緊閉聲門用力呼氣，胸內壓可成為正值。胸內負壓有重要的生理意義：①使肺和小氣道維持擴張狀態(tài)，不致因回縮力而使肺完全塌陷。②有助于靜脈血和淋巴的回流。因胸腔內的腔靜脈、胸導管等可由胸內負壓使其被動擴張，有利于舊流。當胸膜腔的密閉性遭到破壞時，空氣立即進入胸膜腔，形成氣胸。

　　(二)肺通氣的阻力

　　肺通氣的阻力包括彈性阻力和非彈性阻力兩部分。

　　1.彈性阻力 彈性阻力是指彈性組織(肺和胸廓)在外力作用下變形時所產生的對抗變形的力，即回縮力。彈性阻力占肺通氣總阻力的70%左右。彈性阻力越大，吸氣時阻力也越大。

　　胸廓和肺的彈性阻力大小可用順應性表示。在外力作用下容易擴張，表示順應性大，彈性阻力小;不易擴張的，表示順應性小，彈性阻力大。

　　順應性=1/彈性阻力

　　2.非彈性力 非彈性阻力包括慣性阻力、黏滯阻力和氣道阻力。慣性阻力是氣流在發(fā)動、變速、換向時因氣流和組織的慣性所產生的阻止運動的因素。平靜呼吸頻率低時，呼吸頻率低、氣流流速慢，慣性阻力小，可忽略不計。黏滯阻力來自呼吸時組織相對位置所發(fā)生的摩擦。氣道阻力來自氣體流經呼吸道時氣體分子間和氣體分子與氣道之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分，約占80%～90%。氣道口徑是影響氣道阻力的主要因素。當支氣管平滑肌痙攣，氣道口徑變小，氣道阻力增加，單位時間內氣流量減少。

　　二、肺的容量與肺的通氣量

　　(一)肺容量與基本肺容積

　　肺容量是指肺容納的氣體量，由四個互不重疊的基本肺容積組成。

　　1.潮氣量 平靜呼吸時，每次吸人或呼出的氣量稱為潮氣量。

　　2.補吸氣量　平靜吸氣之末，再盡力吸入的最大氣最稱為補吸氣量。

　　3.補呼氣量　平靜呼氣之末，再盡力呼出的最大氣最稱為補呼氣量。

　　4.余氣量補呼氣之末，仍存在肺內的氣量稱為余氣量。

　　由上述基本肺容積中的兩項或兩項以上聯合組成不同的肺容量。

　　5.深吸氣量 平靜吸氣未作最大吸氣后肺所容納的氣體量。是潮氣量和補吸氣量之和。 6.功能余氣量　平靜呼吸末尚存在肺內的氣體量。是余氣量和補呼氣量之和。

　　7.肺活量和時間肺活量 肺活量是指在最大吸氣后，用力呼氣所能呼出的氣量。它是補吸氣量、潮氣量、和補呼氣量三者之和。正常成年男性平均約為3.5L，女性約為2.5L。肺活量可反映一次呼吸的最大通氣量。時間肺活量是指在最大吸氣后，以最快速度呼氣，分別測定呼氣的第1s、2s、3s末呼出氣體量占所能呼出氣體量的百分數，正常成人第一秒末約占83%、第二秒末約占96%、第三秒末約占99%。

　　8.肺總容量 肺所能容納的最大氣量，即為肺總容量，它等于肺活量與殘氣量之和。正常成年男性平均約5.0L，女性約3.5L。

　　(二)肺通氣量

　　肺通氣量是指單位時間內進出肺的氣體量。

　　1.每分通氣量 指每分鐘呼出或吸人的氣體量。每分通氣量=潮氣量×呼吸頻率(次/min)。成人平靜呼吸時約為6～8L/min。如以最大的呼吸深度和呼吸速度所達到的每分通氣量稱為最大通氣量。它既反映肺活量的大小，又反映胸廓和肺組織是否正常以及呼吸道是否通暢等情況。正常成人可達70～120L/min。

　　2.無效腔和每分肺泡通氣量

　　每次吸入的氣體，一部分留在從鼻至呼吸性細支氣管之間的呼吸道內，這部分氣體不參與肺泡與血液的氣體交換，故稱為解剖無效腔，其容積約為150mL。進入肺泡內的氣體，也可因血流在肺內分布不均而未能都與血液進行氣體交換，未能發(fā)生氣體交換的這一部分肺泡容量稱為肺泡無效腔，在正常情況下其容積可忽略不計。肺泡無效腔與解剖無效腔一起合稱生理無效腔。一般所講的無效腔是指解剖無效腔。

　　每分鐘進入肺泡，能與血液進行交換的新鮮氣體量稱為肺泡通氣量。

　　肺泡通氣量=(潮氣量-無效腔氣量)×呼吸頻率

　　在潮氣量減少，呼吸頻率加快時，肺通氣量可保持不變，但肺泡通氣量將明顯減小，故從氣體交換的角度來看，淺而快的呼吸是不利的。

第三節(jié) 肺換氣和組織換氣

　　一、氣體交換的原理

　　機體內的氣體交換就是以擴散方式進行的。單位時間內氣體擴散的容積為氣體擴散速率(D)，它受下列因素的影響。

　　(一)氣體分壓差

　　兩個區(qū)域之間的分壓差是氣體擴散的動力，分壓差大，擴散快。氣體在0.133 kPa(1 mmHg)分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴散的毫升數為擴散容量。

　　(二)氣體的相對分子質量和溶解度

　　質量輕的氣體擴散較快。在相同條件下，各氣體擴散速率和各氣體相對分子質量(MW)的平方根成反比。如果氣體交換是發(fā)生在氣一液之間，那么溶解度越大，氣體擴散越快。溶解度與相對分子質量平方根之比為擴散系數，取決于氣體分子本身的特性。CO2的擴散系數是O2的20倍，主要是因為CO2在血漿中的溶解度約為O2的24倍的緣故，盡管CO2的相對分子質量略大于O2。肺換氣時，由于肺泡處O2分壓是CO2分壓的10倍，所以，肺泡處CO2的擴散速率是O2擴散速率的2倍左右。當肺換氣不足時，缺O(jiān)2比CO2滯留更明顯。

　　(三)擴散面積和距離

　　擴散面積越大，所擴散的分子總數也越大，所以氣體擴散速率與擴散面積成正比。分子擴散的距離越大，擴散經全程所需的時間越長，因此，擴散速率與擴散距離成反比。

　　(四)溫度

　　擴散速率與溫度成正比。

　　二、肺換氣

　　肺換氣是指肺泡與血液之問，O2與CO2的交換過程。氣體交換是通過生物膜以擴散的方式實現的。氣體交換的動力是膜兩側各氣體的分壓差。O2與CO2總是順分壓差由分壓高處向分壓低處擴散。

　　影響肺換氣的主要因素如下：

　　(一)分壓差

　　分壓差是氣體交換的動力，決定氣體交換的方向和速率。分壓差越大，氣體擴散的速率越快。

　　(二)呼吸膜的面積和通透性

　　肺部氣體交換所經歷的組織結構為呼吸膜。呼吸膜由六層結構組成，但卻很薄，總厚度不到11μm，有的部位只有0.2μm，氣體易于擴散通過。當氣體擴散面積減少，肺泡壁增厚，通透性降低，氣體擴散量及速度都會減少。

　　(三)通氣/血流比值

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