呼吸1：肺通气
肺通气的动力与阻力 · 肺容积与肺容量
📚 学习目标
- ✓ 掌握肺通气的直接动力和原动力
- ✓ 理解胸腔负压的形成条件和生理意义
- ✓ 熟悉肺通气阻力的组成和调节机制
- ✓ 掌握肺泡表面活性物质的生理作用
- ✓ 理解气道阻力的影响因素
❓ 呼吸的两个基本过程
肺与外界环境之间的气体交换过程
肺与毛细血管之间的气体交换过程
一、肺通气的动力
1. 动力的分类
| 类型 | 定义 | 类比 |
|---|---|---|
| 直接动力 | 大气压与肺内压（肺泡内压力）之差 | 心房与心室的压力差 |
| 原动力 | 呼吸运动（呼吸肌收缩和/或舒张引起胸廓节律性扩大或缩小） | 心室肌舒张的抽吸作用 |
2. 呼吸肌的分类
📊 呼吸运动对比
| 呼吸类型 | 主要吸气肌 | 辅助吸气肌 | 呼气肌 | 特点 |
|---|---|---|---|---|
| 平静呼吸 | 收缩 | 舒张 | 舒张 | 吸气主动，呼气被动 |
| 用力吸气 | 收缩 | 收缩 | 舒张 | 双重吸气肌参与 |
| 用力呼气 | 舒张 | 舒张 | 收缩 | 呼气也是主动过程 |
3. 呼吸时肺内压的变化
🔬 ① 平静吸气过程
主要吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩
↓
胸廓扩张 → 肺扩张 → 肺内压↓
↓
大气压 ＞ 肺内压 → 空气流入肺泡
↓
肺内压↑ → 直到肺内压 = 大气压则吸气停止（吸气末）
🔬 ② 平静呼气过程
主要吸气肌（膈肌和肋间外肌）舒张
↓
胸廓回缩 → 肺回缩 → 肺内压↑
↓
大气压 ＜ 肺内压 → 空气流出肺泡
↓
肺内压↓ → 直到肺内压 = 大气压则呼气停止（呼气末）
4. 胸腔负压
形成条件：
-
胸膜腔密闭（最重要）
需注意：胸膜腔密闭有助于形成胸腔负压，而不是胸腔负压有助于保持胸膜腔密闭
-
胸膜腔内少量浆液的润滑和吸附
浆液分子之间的内聚力利于脏、壁两层胸膜紧贴（塑料袋里有水）
-
肺和胸廓均有弹性
平静呼吸时肺和胸廓分别产生向内、向外的弹性回缩力
胸膜腔内压 = 肺内压 +（-肺回缩压）
在吸气末或呼气末肺内压 = 大气压，若大气压计为0，则胸膜腔内压 = -肺回缩压
吸气 → 肺进一步扩张 → 肺回缩压↑ → 胸腔负压负值↑（更负）
5. 胸腔负压的生理意义
耦联肺和胸廓两个弹性结构，使肺能随胸廓的张缩而张缩
肺通气原动力转化为直接动力的关键
利于吸气（降低吸气阻力）、防止肺不张
保持腔静脉和胸导管的扩张，利于胸腔内静脉血和淋巴液的回流（又吸气又吸血）
吸气 → 肺进一步扩张 → 肺组织对小气道牵引↑ → 气道口径↑ → 气道阻力↓（越吸越容易）
6. 气胸（胸膜腔积气）
形成胸腔负压最重要条件是胸膜腔密闭，气胸时：
- • 胸腔负压减小或消失
- • 阻碍肺通气、吸气阻力增大
- • 阻碍静脉血和淋巴液回流、可出现颈静脉怒张（诊断学思维）
- • 可出现肺不张、胸廓扩大（肺和胸廓有各自的弹性回缩力）
二、肺通气的阻力
（一）阻力分类
- • 肺组织本身弹性成分的回缩力
- • 肺泡表面张力（占肺弹性阻力的2/3）
- • 胸廓的弹性阻力
- • 气道阻力：口径（主要）、流速、形式
- • 惯性阻力
- • 粘滞阻力
（二）弹性阻力详解
1. 胸廓的弹性阻力（胸廓有双弹性）
| 肺容量 | 胸廓位置 | 弹性阻力方向 | 作用 |
|---|---|---|---|
| = 肺总量的67% （平静吸气末） |
自然位置 （无变形） |
不表现胸廓弹性阻力 | - |
| ＞ 肺总量的67% （深吸气） |
向外扩大 （想弹回去） |
向内 | 吸气的阻力 呼气的动力 |
| ＜ 肺总量的67% （呼气） |
向内缩小 （想弹回去） |
向外 | 吸气的动力 呼气的阻力 |
2. 肺的弹性阻力
胸腔负压保持肺的扩张 → 肺始终要弹性回缩 → 肺始终产生向内的弹性回缩力 → 肺弹性阻力始终是吸气的阻力、呼气的动力
| 疾病 | 机制 | 后果 |
|---|---|---|
| 肺纤维化 肺泡表面活性物质↓ |
肺弹性阻力↑ | 吸气困难 |
| COPD（肺气肿） | 中性粒细胞弹性蛋白酶 → 破坏肺的弹性成分 → 肺弹性阻力↓ | 呼气困难 |
（三）肺泡表面活性物质
主要成分：二棕榈酰（软脂酰）卵磷脂
生理意义：
- 降低表面张力
→ 降低吸气阻力、减少吸气做功、使吸气省力
- 增大静态肺顺应性
（表面张力为静态阻力）
- 防止肺不张
若出现肺不张可致pH↓（缺氧酸中毒）
- 防止肺水肿
减少肺组织液生成、防止毛细血管液体进入肺泡
- 维持肺泡容积和压力的稳定性
肺泡扩大时表面活性物质密度↓（总量不变）→ 表面张力↑ → 避免肺泡过度增大；
肺泡缩小时表面活性物质密度↑ → 表面张力↓ → 避免肺泡过度萎陷
表面活性物质不能降低呼气阻力（表面张力是呼气的动力）
表面活性物质防止肺不张、防止肺水肿，但不能防止肺气肿
糖皮质激素使表面活性物质↑，而胎儿6个月左右才分泌表面活性物质，因此早产儿可致呼吸窘迫综合征，可给糖皮质激素治疗
三、非弹性阻力（动态阻力）——气道阻力为主
1. 气道阻力分布
2. Laplace定律与肺泡稳定性
没有表面活性物质的后果：
小肺泡内压力 ＞ 大肺泡内压力
↓
小肺泡的气体进入大肺泡
↓
小肺泡越来越小、大肺泡越来越大（小的越小大的越大）
↓
小肺泡萎陷不张、大肺泡过度膨胀（肺泡容积和压力不稳定）
3. 气道阻力的影响因素
（1）气流形式
若为湍流（如粘液、渗出物、肿瘤、异物等造成狭窄）→ 气道阻力↑
（2）气流流速
若流速↑ → 单位时间呼吸道气体量↑ → 摩擦↑ → 气道阻力↑（打工人挤地铁）
（3）气道口径（主要）
若口径↓ → 气道阻力↑
气道口径的影响因素：
气道内压力↑ → 跨壁压↑ → 气道口径被动扩大 → 气道阻力↓
吸气 → 肺进一步扩张 → 肺组织对小气道牵引↑ → 气道口径↑ → 气道阻力↓（越吸越容易）
→ 支气管哮喘患者呼气比吸气更困难
| 神经类型 | 递质/受体 | 作用 | 结果 |
|---|---|---|---|
| 副交感神经 | ACh → M-R | 气道平滑肌收缩 | 口径↓，阻力↑ |
| 交感神经 | NA → β2-R | 气道平滑肌舒张 | 口径↑，阻力↓ |
| NANC | VIP / P物质 | 舒张 / 收缩 | - |
ACh、P物质、PGF₂α、组胺、白三烯、TXA₂、内皮素ET
儿茶酚胺（β2-R）、VIP、PGI₂、PGE₂、NO、CO₂、糖皮质激素
四、为什么越吸越容易、越呼越困难？
吸气过程：
吸气 → 气道跨壁压↑
↓
肺进一步扩张 → 肺组织对小气道牵引↑ → 气道口径↑ → 气道阻力↓ → 吸气阻力↓
↓
交感神经紧张性↑
↓
胸腔负压负值↑ → 吸气阻力↓
尽管胸腔负压间接降低气道阻力（非弹性阻力）→ 吸气阻力↓、呼气阻力↓（气道阻力是吸气和呼气的阻力）
但胸腔负压保持肺的扩张 → 对抗肺的弹性回缩（肺弹性阻力）→ 吸气阻力↓（肺弹性阻力是吸气的阻力、呼气的动力）
肺通气的阻力以弹性阻力为主（70%），因此胸腔负压不能降低呼气阻力，即气胸患者呼气阻力不会增高
五、专题串联：本节小结和临床联系
（一）胸腔负压 vs 表面活性物质
| 对比项 | 胸腔负压 | 表面活性物质 |
|---|---|---|
| 作用 | 保持肺扩张、对抗肺弹性阻力 | 降低表面张力（肺通气最主要阻力） |
| 限制 | 不能降低呼气阻力、不能防止肺气肿 | - |
| 功能1 | ①降低吸气阻力、防止肺不张 | ①降低吸气阻力、防止肺不张 |
| 功能2 | ②利于胸腔内静脉血和淋巴液回流（吸气吸血） | ②减少肺组织液生成、防止肺水肿 |
| 功能3 | ③间接降低气道阻力（越吸越容易） | ③稳定肺泡容积和压力 |
| 功能4 | ④耦联肺和胸廓两个弹性结构 | - |
（二）Valsalva动作（瓦尔萨瓦动作）
定义：
深吸气、再紧闭声门用力呼气 → 胸腔负压可变为正值
第一阶段：
胸腔负压变正值 → 回心血量明显↓ → 前负荷↓ → 搏出量↓ → 动脉血压↓ → 经窦弓反射兴奋交感神经
第二阶段：
紧闭的声门突然松开 → 回心血量明显↑ → 搏出量↑ → 动脉血压↑ → 经窦弓反射兴奋迷走神经
（三）肺通气阻力与顺应性
肺顺应性定义：
弹性阻力越大 → 顺应性越小
① 肺总量大（成人）比肺总量小（儿童）的肺顺应性更大，因此用比顺应性（单位肺容量的顺应性）比较不同肺总量的个体
② 平静呼吸的肺顺应性更大（平静呼吸省力）
③ 肺的顺应性 ＞ 肺和胸廓的总顺应性（肺和胸廓总的弹性阻力更大）
④ 肺充满生理盐水时顺应性增大（表面张力消失）。需注意肺水肿患者的顺应性减小
（四）静态 vs 动态肺顺应性
| 类型 | 定义 | 影响因素 |
|---|---|---|
| 静态肺顺应性 | 气流被阻断（憋气）时肺的顺应性 | 只与弹性阻力有关 |
| 动态肺顺应性 | 气流未被阻断（正常呼吸）时肺的顺应性 | 受弹性阻力（静态阻力）和气体流动的非弹性阻力（动态阻力）双重影响 |
（五）COPD患者的肺顺应性特点
动态肺顺应性↓、静态肺顺应性↑
① 细支气管不完全阻塞
→ 气道阻力（动态阻力）↑ → 动态肺顺应性↓（先出现）
② 中性粒细胞活跃
→ 弹性蛋白酶和抗胰蛋白酶失衡 → 破坏末梢肺组织的弹性成分 → 肺弹性阻力（静态阻力）↓ → 静态肺顺应性↑（再出现）
六、呼吸过程总结
吸气时的变化：
先↓后↑
负值↑（更负）
↓（表面张力/肺弹性阻力↑）
↓
七、支气管哮喘的治疗举例
支气管哮喘（过敏、气道慢性炎症、小气道痉挛）的治疗机制：
糖皮质激素（如布地奈德）、白三烯受体拮抗剂（如孟鲁司特）
β₂-R激动剂（如沙丁胺醇）
抗胆碱药（如异丙托溴铵）
八、历年真题精选
2013N153X 引起气道阻力增加的调节因素有
答案：AC
A. 迷走神经兴奋（ACh→M-R→收缩）✓
B. 交感神经兴奋（NA→β₂-R→舒张）✗
C. 气道流速加快 ✓
D. 肾上腺皮质激素分泌增多（舒张）✗
2016N8A 以下呼吸系统疾病中，主要表现为呼气性呼吸困难的为
答案：C
A. 肺炎（吸气性呼吸困难）
B. 肺水肿（吸气性呼吸困难）
C. 肺气肿（COPD，呼气性呼吸困难）✓
D. 肺纤维化（吸气性呼吸困难）
2017N7A 以下选项中，引起气道平滑肌舒张的化学因素是
答案：D
A. 组胺（收缩）
B. PGF₂α（收缩）
C. 乙酰胆碱（收缩）
D. 去甲肾上腺素（β₂-R→舒张）✓
2019N138X 在肺泡液-气界面存在适量的肺表面活性物质，其生理意义在于
答案：ACD
A. 使吸气变得较省力 ✓
B. 防止肺气肿的发生 ✗
C. 防止肺水肿的发生 ✓
D. 稳定肺泡内压力和容积 ✓
2020N138X 当发生气胸时，对机体功能活动的危害有
答案：AB
A. 阻碍静脉和淋巴回流 ✓
B. 吸气阻力增大 ✓
C. 呼气阻力增大 ✗（肺通气阻力以弹性阻力为主）
D. 引起肺气肿 ✗
2022N7A 在呼吸过程中，肺内压最低值出现的时期是
答案：B
A. 吸气相起始期
B. 吸气相中期（肺内压最低）✓
C. 呼气相起始期
D. 呼气相中期
2023N7A 合成和分泌肺表面活性物质的细胞是
答案：B
A. 肺泡Ⅰ型上皮细胞
B. 肺泡Ⅱ型上皮细胞 ✓
C. 肺间质细胞
D. 肥大细胞