NSCA基础教程（2-2）呼吸系统的解剖学和生理学

肺

是人体呼吸系统的解剖结构。当气体通过鼻子，鼻腔行使三个不同的功能： 加热、加湿和净化空气。然后气体通过气管、支气管和小支气管进入到肺。气管是第一级呼吸信道，左、右主文气管是第二级呼吸信道，然后再分成小支气管。当气体进入肺泡之前大约有23级支气管。

每分通气量（每分钟气体的呼入量）表示了肺泡气体的含量。它是潮气晕（每次呼吸，在吸气和呼气过程中气体移动的量）和呼吸频率的函数。补吸气量是所吸入的最大气体体积减去正常安静吸气的潮气重。相反，补呼气量是所能呼出的是大气体体积减去正常安静呼气的潮气量。最大吸气和最大呼气所引起的气体移动:叫做肺活。但是，即使尽最大努力，还是有气体（余气量) 残留在肺中，使肺不至于被压扁。肺活量和余气量之和叫做肺总量。

吸气的时候，气体进人气体交换的区域。但是气体也会进入和占据其它的呼吸信道： 鼻子、嘴、气管、支气管和主支气管。这些区域都不用于气体交换，所以称为解剖无效腔（图2-9）。正常情况下，年轻人解剖无效腔的量大约为150毫升，随着年龄的增长而增加。因为深呼吸会拉伸呼吸信道，所以应该认识到随着潮气量的增加，解剖无效腔也会增加。但是，潮气量的增加比解剖无效腔的增加量大，所以解剖无效腔与潮气量的比值下降。因此，增加潮气量比单独增加呼吸频率更能提高通气的效率。

生理无效腔指在肺泡中存在的供血不足、通气量不足或者其它与肺泡表面有关的问题，影响气体交换 (图2. 9)。健康人肺部生理无效腔通常可以忽略，因为几乎所有肺泡都能起作用。但是，一些肺病（例如慢性梗阻性肺病、肺炎）能够显着降低肺泡的功能，增加生理无效腔，可以达到解剖无效腔的10倍。

气体交换

气体的量和运动是由肺的膨胀和回缩引起的。肺自身不能进行膨胀和回缩，而是通过两种方式：(1) 通过膈的上、下运动来改变胸腔的大小；（2）通过肋骨的升、降运动来改变胸腔前后直径的大小。

一般来说，安静呼吸完全由膈的运动来完成。在吸气阶段，膈的收缩使胸腔产生负压，气体被吸入到肺内。在呼气阶段，膈进行放松，肺、胸壁和腹部的弹性回缩力压缩肺部，气体被排出。在深呼吸过程中，弹性力不足以提供所需的呼吸反应，额外需要的力主要通过腹肌的收缩来实现。

使肺产生膨胀的第二种方法是提升肋骨腔的位置。因为胸腔比较小，而肋骨是斜向下排列的，所以提升肋骨腔的位置可以使肋骨向前突出，从而胸骨可以向前运动远离脊柱。提升肋骨的肌肉叫吸气肌，包括肋间外肌、胸锁乳突肌、前锯肌和斜角肌。压缩胸腔的肌肉叫做呼气肌，包括括腹肌（腹直肌、腹外斜肌、腹内斜肌和腹横肌）和肋间内肌。

胸膜压肺胸膜和壁胸膜之间狭小空间内的压力。这个压力通常是负压。因为肺是一种弹性结构，所以在正常吸气过程中，胸腔的膨胀拉动肺的表面，产生更大的负压，从而增强吸气能力。在呼气的过程中，情况完全相反。

肺泡压是在声门关闭并且没有气体进出肺的时候，肺泡内的压力。声门是喉咙最窄的部分。纤维软骨的开、闭使气体产生运动，同时防止其它物支进入气管。当声门开放的时候，没有气体进出肺部，呼吸树上所有部分的压力都相等，并且等于大气压力。在吸气运动中，为了引起气体向内流动，肺泡压力须降到大气压以下。在呼气运动中，肺泡压必须升高到大气压以上。

呼吸气体的交换

在呼吸过程中，氧气从肺泡扩散到肺部的血管，而二氧化碳则从血液中扩散到肺泡中。在扩散过程中，氧气和二氧化碳需要通过肺泡毛细血管膜。安静状态下，肺泡的氧气分压大约比肺部毛细血管的氧分压高60mmHg左右。因此，氧气扩散到肺毛细血管中。同样的，二氧化碳向相反的方向扩散。这个气体交换的过程非常快，可以认为是瞬间的。

 在呼吸过程中，氧气从肺泡扩散到肺部的血管，而二氧化碳则从血液中扩散到肺泡中。

呼吸的调节

神经系统通过调整呼吸的频率和深度来控制通气的速率，从而满足机体的需要。因此，动脉血的氧气含量和二氧化碳含量很难发生改变，即使在剧烈运动中也是如此。身体的呼吸中枢是由位于脑干下部两侧的广泛分散的神经组成的。呼吸中枢主要有三个集中的部位。

（1）背根呼吸群在呼吸的启动中起到了基础的作用。它还是呼吸节奏的主要设定者，维持呼吸频率的规律性。

（2）腹神经呼吸群具有几种重要的功能。首先，来自这些神经元的呼吸信号能够增加肺通气量。其次，一些神经元引起吸气或呼气，取决于刺激产生的部位。在深呼气的过程中，这些神经元尤其重要，能够向有力的腹肌提供呼气信号。

（3）呼吸调节中枢帮助调节呼吸的频率和方式，这个中枢的主要作用是调节肺通气循环的时间，这是呼气量的一个限制因素。这个中枢的另一个作用是对呼吸频率产生作用。当吸气时间减短的时候，呼气时间也减短，从而增加呼吸的频率，相反，当吸气时间延长的时候，呼气的时间也延长，从而降低呼吸频率。

神经系统通过调整呼吸的频率和深度来控制通气的速率，这样动脉血的氧气含量和二氧化碳含量就很难发生改变，即使在剧烈运动中也是如此。