肺通气的动力

肺通气的直接动力是肺泡与外环境之间的压力差。此压力差产生于肺张缩所引起的肺内压的变化，但肺本身无主动扩张和回缩的能力，其容积的大小完全依赖于胸廓容积的改变而变化，而胸廓容积的变化又是由呼吸运动造成的。因此，呼吸运动是肺通气的原动力。

（一）呼吸运动

呼吸肌收缩和舒张引起胸廓节律性扩大与缩小称为呼吸运动，包括吸气运动和呼气运动。参与呼吸运动的肌肉称为呼吸肌。凡是使胸廓扩大，产生吸气运动的肌肉称为吸气肌，主要有膈和肋间外肌；凡是使胸廓缩小，产生呼气运动的肌肉称为呼气肌，主要有肋间内肌和腹壁肌群。此外，斜角肌、胸锁乳突肌等在用力呼吸时也参与呼吸运动，称为吸气辅助肌。

1．呼吸运动的过程 呼吸运动包括吸气运动和呼气运动。

（1）吸气运动：当胸廓扩大时，带动肺扩张而使肺容积增大，导致肺内压下降，当肺内压低于大气压时，外界气体进入肺泡，形成吸气运动。平静呼吸时，吸气运动主要由膈肌和肋间外肌等吸气肌收缩引起。膈位于胸、腹腔之间，构成胸腔底部，呈穹隆状向上隆起。当膈收缩时，穹隆部下降，使胸腔上下径增大。肋间外肌收缩时，肋骨前端和胸骨上举，并使肋弓稍外展，胸腔前后径和左右径均增大（图5-2）。因此，膈肌和肋间外肌收缩共同使胸腔容积增大，产生吸气。用力呼吸时，辅助吸气肌也参与收缩，使胸廓进一步扩大，以吸入更多的气体。由于胸腔呈圆锥形，下部容积比上部容积大得多，因此，膈肌稍下降，就可使胸腔和肺的容积显著增大，膈的舒缩在肺通气中起重要作用。

（2）呼气运动：当胸廓缩小时，肺回缩而使肺容积减小。导致肺内压升高，当肺内压超过大气压时，肺泡气被排出，则形成呼气运动。平静呼吸时，呼气运动主要是由膈和肋间外肌舒张所引起。膈舒张时，腹腔脏器回位，使膈穹隆上移，胸腔上下径减小，同时肋间外肌舒张，肋骨和胸骨下降，胸腔前后径和左右径均减小，形成呼气（图5-2）。用力呼吸时，除吸气肌舒张外，还有呼气肌参与收缩，使胸廓进一步缩小，以呼出更多的气体。

2．呼吸运动的形式 根据呼吸深度不同可分为平静呼吸和用力呼吸两种。根据呼吸参与肌肉的不同，分为腹式呼吸和胸式呼吸。

（1）平静呼吸和用力呼吸：是指人体在安静时平稳而均匀的呼吸，频率为12～18次／分，其主要特点是吸气是主动的，呼气是被动的。当机体活动增强（劳动或运动）时加深加快的呼吸，称用力呼吸，其主要特点是吸气和呼气都是主动的。在某些病理情况下，即使用力呼吸，仍不能满足人体需要，患者可出现鼻翼扇动等现象，同时主观上有喘不过气的感觉，临床上称为呼吸困难。

（2）腹式呼吸和胸式呼吸：膈肌的收缩和舒张可引起腹部的起伏，这种以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸。肋间外肌收缩和舒张时主要表现为胸部的起伏，因此，以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸。一般情况下，成年人的呼吸运动呈腹式和胸式混合式呼吸，只有在胸部或腹部活动受限时才会出现某种单一形式的呼吸运动。

图5-2 呼吸时膈、肋骨及胸腹运动

A：膈运动 B：肋骨运动 C：胸腹运动

实线表示呼气时的位置；虚线表示深吸气时的位置

（二）肺内压

肺泡内的压力称为肺内压（intrapulmonary pressure）。在呼吸运动过程中，肺内压随胸腔容积的变化而变化。平静吸气开始时，肺容积随着胸廓逐渐扩大而相应增加，肺内压逐渐下降，低于大气压1～2mmHg，空气经呼吸道进入肺泡。随着肺内气体的逐渐增多，肺内压也逐渐升高，至吸气末，肺内压升至与大气压相等，气体在肺与大气之间停止流动。平静呼气开始时，肺容积随着胸廓的逐渐缩小而相应减小，肺内压逐渐升高，高于大气压1～2mmHg，肺泡内气体经呼吸道排出体外。随着肺泡内气体逐渐减少，肺内压逐渐降低，至呼气末，肺内压与大气压又相等，气体在肺与大气之间又停止流动（图5-3）。

图5-3 呼吸时肺内压胸膜腔负压及呼吸气量的变化

呼吸过程中肺内压变化的幅度，与呼吸运动的深浅、缓急和呼吸道通畅程度有关。若呼吸浅而慢，呼吸道通畅，则肺内压变化较小；若呼吸深而快，呼吸道不够通畅，则肺内压变化增大。

在呼吸运动过程中，肺内压的周期性升降，造成肺内压和大气压之间的压力差，是肺通气的直接动力。根据这一原理，在人的自然呼吸停止时，就可以用人工方法改变肺内压，建立大气压和肺内压之间的压力差，以维持肺通气，这就是人工呼吸。

（二）胸膜腔内压

胸膜腔是由脏胸膜和壁胸膜在肺门处相互移行所形成的密闭的、潜在的腔隙。正常情况下，胸膜腔内没有气体，仅有少量薄层浆液，这层浆液的润滑作用可减少呼吸运动时两层胸膜间的摩擦，同时浆液分子之间的内聚力使两层胸膜紧贴一起，不易分开，从而使肺能随胸廓的运动而运动。胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压（intrapleural pressure），可用连接检压计的针头刺入胸膜腔内直接测量（图5-3），也可用测定食管内压来间接了解胸膜腔内的压力。由于胸膜腔内压通常低于大气压，因此习惯上称为胸膜腔负压（视大气压为零），或简称胸内负压。

胸膜腔负压是人在出生后形成的，并随着胸廓和肺的生长发育而逐渐增大。胎儿一出生，立即进行呼吸，肺一旦扩张（第一次吸气后），就不能回复到原来的状态，即使是最强呼气时，肺泡也不可能完全被压缩，而且出生后的发育期间，胸廓的生长速度比肺快，肺的自然容积是小于胸廓容积的，因此肺总是处于被扩张状态，只是在呼气时被扩张的程度较吸气时小些而已。另一方面，肺又是弹性组织，并借呼吸道与大气相通，当它被扩张时，总存在回缩倾向。所以正常情况下，胸膜腔实际上通过胸膜脏层受到两种方向相反的力的影响，即：促使肺泡扩张的肺内压与促使肺泡缩小的肺回缩力，因此胸膜腔内承受的实际压力应为：

胸膜腔内压＝肺内压－肺回缩力

正常人不论在吸气末或呼气末，气流停止，此时肺内压等于大气压，因而，

胸膜腔内压＝大气压－肺回缩力

若将大气压视为零，则：

胸膜腔内压＝ －肺回缩力

可见胸膜腔负压实际上是由肺回缩力所决定的，故其值也随呼吸过程的变化而变化。吸气时，肺扩大，回缩力增大，胸膜腔负压增大；呼气时，肺缩小，回缩力减小，胸膜腔负压也减小。呼吸愈强，胸膜腔负压的变化也愈大。

胸膜腔负压的意义：①保持肺处于扩张状态。 ②使肺随胸廓的运动而运动。 ③使腔静脉和胸导管扩张，促进血液及淋巴液的回流。当外伤或疾病等导致胸膜破裂时，胸膜腔与大气相通，空气将进入胸膜腔内，形成气胸。此时胸膜腔内压等于大气压，肺将因其自身的弹性回缩力而塌陷，不再随胸廓的运动而扩张和缩小，导致呼吸和循环功能障碍，严重时可危及生命。

综上所述，肺与外界大气之间的压力差，是实现肺通气的直接动力，而呼吸肌舒缩引起呼吸运动是肺通气的原动力。胸膜腔负压的存在，则能保证肺处于扩张状态并随胸廓的运动而张缩，是原动力转化为直接动力的关键。