第五章　呼吸

【学习目标】

●掌握呼吸的概念、过程及意义。

●掌握肺通气的原理及肺容量和肺通气量的概念。

●熟悉气体的交换和运输。

●掌握呼吸中枢及化学感受性反射。

●了解机械感受性反射和防御性呼吸反射对呼吸的影响。

机体与环境之间的气体交换过程称为呼吸。呼吸是维持机体生命活动的关键过程，因为机体在新陈代谢过程中，需要的O₂和排出的CO₂，都是通过呼吸进行的，一旦呼吸停止，生命即将终止。因此，呼吸的生理意义在于维持机体内环境O₂和CO₂的相对稳定，保证机体新陈代谢的正常进行。呼吸的过程由三个环节组成(图5－1):外呼吸或肺呼吸，包括肺通气(肺与外界环境之间的气体交换过程)和肺换气(肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程);气体在血液中的运输;内呼吸或组织呼吸，即组织换气(组织毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换过程)，有时也将细胞内的氧化过程包括在内，三个环节之间彼此联系并同时进行。

图5－1　呼吸全过程示意图

二、肺通气的阻力

肺通气的阻力有弹性阻力和非弹性阻力两种。平静呼吸时，弹性阻力约占总通气阻力的70%。

（一）弹性阻力

肺通气的弹性阻力包括肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力，以肺的弹性阻力为主。正常情况下，肺总是处于一定程度的被动扩张状态，故肺弹性阻力与吸气肌作用方向相反，而与呼气肌作用方向相同，因而是吸气的阻力、呼气的动力。

肺弹性阻力1／3来自肺泡壁弹性纤维的回缩力，2／3来自肺泡表面张力。肺泡表面张力是肺泡内液－气界面上使肺泡缩小的力，它是肺弹性阻力的主要来源。肺泡的液－气界面之间分布着单分子层的肺泡表面活性物质，由肺泡的Ⅱ型细胞合成，具有降低肺泡表面张力的作用，可使肺泡表面张力降低到原来的1／7～1／14。肺泡表面活性物质的这一作用使肺的弹性阻力减小，有利于肺扩张，同时降低表面张力对肺毛细血管中液体的吸引作用，防止肺水肿的发生。

（二）非弹性阻力

非弹性阻力主要是指呼吸道阻力，它是肺通气时气流通过呼吸道产生的摩擦阻力，也称气道阻力，占非弹性阻力的80%～90%。气道阻力增加是临床上通气障碍的最常见原因。

气道管径大小是影响气道阻力的重要因素。气道阻力与气道半径的4次方成反比，即气道管径变化一倍，气道阻力将变化16倍。正常呼吸周期中，吸气时的气道管径比呼气时稍大，因此吸气时的气道阻力小于呼气时的气道阻力。支气管哮喘的病人，支气管平滑肌痉挛，管径变小，气道阻力明显增大而出现呼吸困难，特别是呼气比吸气更困难。

三、肺容量和肺通气量

（一）肺容量

肺容量是指肺容纳的气体量。在呼吸周期中，肺容量随着进出肺的气体变化而变化（图5－4）。

1．潮气量　每次呼吸时吸入或呼出的气体量称为潮气量。正常成人平静呼吸时为400～600ml，平均500ml。

2．补吸气量和深吸气量　平静吸气末再尽力吸气，所能增加吸入的气体量称为补吸气量或吸气储备，正常成年人为1 500～2　000ml。深吸气量是指从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。它是潮气量与补吸气量之和。

3．补呼气量　平静呼气末再尽力呼气，所能增加的呼出气体量称为补呼气量或呼气储备。正常成年人900～1 200ml。

图5－4　肺容量及其组成示意图

4．残气量和功能残气量　最大呼气末仍存留于肺内不能再呼出的气体量称为残气量，正常成年人为1 000～1 500ml。平静呼气末存留于肺内的气体量称为功能残气量，正常成年人2　500ml，它是残气量与补呼气量之和。

5．肺活量和用力呼气量　在最大吸气之后做最大呼气，所能呼出的最大气体量称为肺活量。它是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。正常成年人男性约为3　500ml，女性约为2　500ml。肺活量有较大的个体差异，与年龄、性别、身高等有关，一般测定值低于正常值的80%为异常。肺活量反映肺一次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的指标，但由于肺活量测定不限制呼气时间，因此，它是一种静态指标。一些肺通气功能障碍的患者，可以通过延长呼气时间，使测得的肺活量与正常值相差不大。因此，肺活量作为反映肺功能的指标有一定的缺陷。

用力呼气量也称时间肺活量，是指一次最大吸气后，再以最快的速度尽力呼气，第1、2、3秒末呼出的气体量占肺活量的百分数。正常成年人第1、2、3秒末的时间肺活量，分别为其肺活量的83%、96%、99%。正常成年人在头3秒内基本上可呼出全部的肺活量，其中第1秒末的时间肺活量意义最大，低于60%为不正常。时间肺活量是一种动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且因为限制了呼气时间，所以还能反映呼吸阻力的变化，是评价肺通气功能的较理想指标。

如何提高肺活量

提高肺活量最好进行有氧运动。

有氧运动首推跑步。时间最好安排在早晨，每次最好连续30分钟左右，速度可以根据自己的身体素质灵活控制，但心率不要超过180次／分，不要低于120次／分。

其次，跳绳也是非常好的有氧运动，每天跳绳30分钟，对改善心肺功能和提高协调能力很有效，效果也不亚于跑步。

教学楼的楼道干净且通风，爬楼梯也是一种好的运动方式。

要提高肺功能，只要坚持锻炼，2～3个月就能见到成效。

肺总量是指肺所能容纳的最大气体量，它等于肺活量与残气量之和。正常成年人男性约为5　000ml，女性约为3　500ml。

（二）肺通气量

肺通气量是指单位时间吸入或呼出肺的气体总量。与肺容量相比它能更好地反映肺的通气功能。肺通气量分为每分通气量和肺泡通气量。

1．每分通气量　是指每分钟吸入或呼出肺的气体总量，它等于潮气量与呼吸频率的乘积。正常成年人安静时每分通气量为6～9L／分。劳动或剧烈运动时，每分通气量增大，可达70L／分以上。

以最快速度和尽可能深的幅度进行呼吸时的每分通气量称为最大通气量。它代表单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的通气量，全面反映了肺活量、胸廓和肺组织的机能状况以及呼吸道的通畅情况，是评价一个人能否进行高强度运动的生理指标。测定时，一般只测15秒，将所测数值乘以4，即可换算成每分最大通气量。健康成年人一般可达70～120L／分。将最大通气量与平静呼吸时的每分通气量进行比较，可以了解肺通气功能的贮备能力，如果最大通气量明显减小，则说明不能胜任强度较大的运动或劳动。

2．肺泡通气量　指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。鼻腔与终末细支气管之间的呼吸道是气体进出肺的通道，该通道没有气体交换的功能，这部分呼吸道称解剖无效腔，容量约为150ml。由于解剖无效腔的存在，每次吸入的新鲜空气不能全部进入肺泡，因此，从气体交换的角度考虑，真正有效的通气量是肺泡通气量。

肺泡通气量＝（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率

正常成年人安静时肺泡通气量约为4　200ml／分，相当于每分通气量的70%左右。当潮气量与呼吸频率发生改变时，由于无效腔的存在，每分通气量与肺泡通气量并不是同比变化的，如潮气量减半、呼吸频率增加一倍，每分通气量不变，肺泡通气量却明显减少（表5－1）。所以，就气体交换的效率而言，在一定范围内，深慢呼吸比浅快呼吸的效率高。

表5－1　不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量