肺通气(pulmonary ventilation)是肺与外界环境之间的气体交换过程。
1 肺通气原理
1.1 肺通气的动力
肺内压(intrapulmonary pressure)（肺泡内的压力）与大气压的压力差是推动气体进出肺的直接动力，当肺内压低于大气压时引起吸气(inspiration)，肺内压高于大气压时引起呼气(expiration)。大气压通常相对恒定，在生理情况下只有通过肺内压的主动变化，才能形成肺内压与大气压之间的压力梯度。 肺内压的变化产生于肺的扩大与缩小，但肺本身不能主动扩大与缩小，是呼吸运动(respiratory movement)（呼吸肌舒缩引起的胸廓节律性扩张和缩小）引起肺容积和肺内压的相应变化。胸廓扩大为吸气运动，胸廓缩小为呼气运动。呼吸运动是肺通气的原动力。
1.1.1 肺内压
在吸气或呼气停止并保持呼吸道通畅时，肺内压等于大气压。 在吸气初期，由于肺的扩张，肺内压低于大气压，空气在压力差的推动下入肺。肺内压降低到最低点后逐渐升高，直至等于大气压，吸气停止。 在呼气初期，由于肺的回缩，肺内压高于大气压，空气在压力差的推动下出肺。肺内压升高到最高点后逐渐降低，直至等于大气压，呼气停止。 平静呼吸时肺容积和肺内压变化较小（1~2mmHg）。在紧闭声门的情况下尽力作呼吸运动，肺内压变化可达100mmHg（吸气时低至-100~-30mmHg，呼气时高达60~140mmHg）。
1.1.2 呼吸运动
在中枢神经系统作用下，呼吸肌(respiratory muscle)发生节律性收缩和舒张，使胸廓腔的容积发生周期性变化，带动胸廓内的肺随之张缩。
吸气肌主要是膈肌(diaphragm)和肋间外肌(external intercostal muscle)，还有斜角肌、胸锁乳突肌等辅助吸气肌。 膈肌构成胸腔的底，是最重要的吸气肌。静息时，膈肌呈穹窿状向上隆起。收缩时，膈肌的顶部下移，从而增大胸腔的上下径。平静呼吸时因膈肌收缩而增加的胸腔容积约占一次通气量的4/5。 肋间外肌分布于相邻的两肋之间，起于上位肋骨下缘，自外上方到内下方，止于下位肋骨上缘。收缩时，下位肋上提，肋弓向外侧翻转，使胸腔前后径、左右径均增大。 呼气肌主要有肋间内肌(internal intercostal muscle)和腹肌(abdominal muscle)。 肋间内肌是主要呼气肌，其走行方向与肋间外肌相反，收缩时使肋骨向下移位、向内旋转，使胸腔前后径、左右径均减小。 腹肌为辅助呼气肌，收缩时腹内压升高，压迫腹腔脏器推动膈上移，同时牵拉下部肋向下向内移位，使胸腔上下径减小。
一般情况下，成人的呼吸运动呈现腹式呼吸和胸式呼吸的混合形式。青壮年男性、运动员以腹式呼吸为主（腹式呼吸完成的肺通气量约占65%）。因幼儿胸廓发育较迟缓，肋骨倾斜度小，主要表现腹式呼吸。
腹式呼吸(abdominal breathing)：以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动。 胸式呼吸(thoracic breathing)：以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动。 正常人在安静时呼吸运动平稳而均匀，呼吸频率12~18次/分钟，称为平静呼吸(eupnea)。
平静呼吸时，吸气是主动的，由膈和肋间外肌收缩所致；呼气是被动的，不需要呼吸肌的收缩，而是当膈和肋间外肌舒张时胸廓和肺依靠肺的弹性回缩力而缩小。 机体运动或通气阻力增高时，吸气过程还有辅助吸气肌的参与，呼气也有呼气肌的收缩，此时呼气也是主动过程。这种呼吸运动称为用力呼吸(forced breathing)或深呼吸(deep breathing)。
1.1.3 胸膜腔内压
正常情况下，即使是用力呼气末，肺内的气体也并不全部排出体外，说明肺始终保持一定程度的扩张状态。其原因是胸廓的发育比肺快，胸廓的自然容积大于肺的自然容积，胸廓总是通过紧贴着的两层胸膜牵拉着肺。
由于肺扩张，脏胸膜受到向内的肺弹性回缩力、胸膜腔内压力和向外的肺内压力，受力平衡时：肺弹性回缩压+胸膜腔内压=肺内压，即胸膜腔内压=肺内压-肺弹性回缩压。以大气压为零点且肺内压与大气压偏离不大时，胸膜腔内压≈-肺弹性回缩压。因而胸膜腔内的压力低于大气压（以大气压为零，低于大气压称为负压）。
胸膜腔(pleural cavity)是由脏胸膜(visceral pleura)和壁胸膜(parietal pleura)围成的密闭的、潜在的腔隙。胸膜腔内无气体，有一层厚约10μm的浆液，一方面有润滑作用、减少摩擦，另一方面浆液分子的内聚力使两层胸膜紧贴。胸膜腔把肺与胸廓两个弹性结构紧密联系在一起，使得不具有主动张缩能力的肺可以自如地随着胸廓变化而变化。 胸膜腔内压(intrapleural pressure)简称胸内压，又称胸膜腔负压，在呼吸过程中呈周期性波动。平静呼气末约为-5~-3mmHg，平静吸气末约为-10~~-5mmHg。在用力呼吸或通气阻力增高时，胸膜腔内压变化幅度显著增大。例如关闭声门用力吸气时，肺内压明显降低，胸膜腔内压可降至-90mmHg；用力呼气时，肺内压明显升高，胸膜腔内压可升高到110mmHg。 吸气时肺扩大，肺弹性回缩力增大，胸膜腔内压减小（即负压增大）。呼气时肺缩小，肺弹性回缩力减小，胸膜腔内压增大（即负压减小）。 跨肺压(transpulmonary pressure)定义为肺内压与胸膜腔内压之差，是肺组织受到的净压力。单位跨肺压引起的容积变化（ΔV/ΔP）称为顺应性(compliance)，顺应性大则表示其可扩张性大，即在较小的跨壁压作用下就能引起较大的腔内容积改变，因而弹力较小。
婴幼儿由于肺与胸廓的自然容积相差不大，肺扩张不大，肺弹性回缩力较小，胸膜腔内压与大气压差别很小（即负压较小）。在个体发育过程中，胸膜腔内压逐渐小于大气压（即负压逐渐增大）。 一旦胸膜破裂，胸膜腔与大气相通，胸膜腔内压等于大气压（负压消失），肺将因其本身的弹性回缩力而塌陷。胸廓的呼吸运动不再能引起肺的张缩，静脉和淋巴回流也将受阻。
1.2 肺通气的阻力
1.2.1 弹性阻力
弹性阻力(elastic resistance)是指弹性体在外力的作用下发生变形时所产生的对抗外力作用的力。弹性阻力的大小可用顺应性的高低来衡量，顺应性大则弹性阻力小。
肺的弹性阻力：即肺的弹性回缩力，是吸气时的阻力，也是呼气时的动力。 肺组织本身的弹性成分所产生的弹性阻力仅占肺的弹性阻力的1/3，而肺泡表面张力占2/3。表面张力(surface tension)源自肺泡内衬液与肺泡气之间的液-气界面的表面层分子的分子间作用力，使肺泡液-气界面有使液体表面收缩至表面积最小的趋势。表面张力的合力指向气泡中央，阻碍肺泡的扩张。表面张力产生的附加压力可用Laplace定律计算：附加压力=2×表面张力/气泡半径（）。相同表面张力下，肺泡半径越大，压力越小。 肺泡内存在具有降低表面张力作用的肺表面活性物质(pulmonary surfactant)，主要由Ⅱ型肺泡上皮细胞产生，主要成分为二棕榈酰卵磷脂(DPPC)，极性端插入液体层，非极性端朝向肺泡腔，形成单分子层，减弱液体分子间的作用力，且密度随肺泡的张缩而改变。如果没有该物质，小肺泡内气体容易进入大气泡，导致小肺泡塌陷。此外，肺表面活性物质增加肺顺应性，降低吸气阻力；减少肺组织液的生成，防止肺水肿。
胸廓的弹性阻力：来自于胸廓的弹性成分。
1.2.2 非弹性阻力
非弹性阻力包括惯性阻力、黏滞阻力和气道阻力，以气道阻力为主。
惯性阻力(inertial resistance)是气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。
黏滞阻力(viscous resistance)来自呼吸时组织发生相对位移而产生的摩擦。
气道阻力(airway resistance)来自气体经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁间的摩擦，可用维持单位时间内气体流量所需要的压力差(ΔP/Q)来表示。
上呼吸道是气道阻力的主要部位，张口呼吸或气管插管时可使气道阻力大幅度降低。
口径小于2mm的小细支气管仅占总气道阻力的10%左右，因而小气道病变常悄悄发展而不易被觉察，待症状明显时往往已成为不可逆的病理变化。
气道阻力受气流速度（速度越快阻力越大）、气流形式（湍流阻力大于层流，雷诺数>2000易发生湍流。氦-氧混合气取代常规的氮-氧混合气进行机械通气可减少湍流）和气道管径（管径越大阻力越低）的影响，其中以气道半径的变化最为重要。影响气道半径的因素有：
肺实质的牵拉作用。小气道壁上的纤维与肺泡壁的纤维彼此穿插，对气道壁发挥牵拉作用。吸气时肺容积增大，肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用增强，管径增大。 跨壁压。吸气时胸膜腔内压减小（即负压增大），气道跨壁压增大，管径扩大，阻力降低。呼气时胸膜腔内压增大（即负压减小），但正常呼气时气道内压不会低于胸膜腔内压，气道保持通畅；用力呼气时气道内压低于胸膜腔内压，气道塌陷，阻碍呼气，称为气道的动态挤压(dynamic compression)。 自主神经系统的调节。呼吸道平滑肌接受迷走神经和交感神经支配。迷走神经末梢释放乙酰胆碱使平滑肌收缩，使气道黏膜腺体分泌增多，不利于气道通畅。交感神经末梢释放去甲肾上腺素作用于β2受体引起气道平滑肌舒张。吸气时交感神经紧张性增高，气道阻力降低；呼气时迷走神经紧张性增高，气道阻力增大。 体液因素的作用。儿茶酚胺类物质、PGE2等可引起气道平滑肌舒张，组胺、白三烯、内皮素可引起气道平滑肌收缩。
2 肺通气功能评价
通气功能障碍分为限制性通气障碍（吸气时肺泡扩张受限所致的通气不足）和阻塞性通气障碍（气道狭窄或阻塞所致的通气不足）。
2.1 肺容积和肺容量
肺容积(pulmonary volume)：肺内气体的容积，分为四个部分。 潮气量(tidal volume, TV)：每次呼吸时吸入和呼出的气体量。正常人约500mL。 补吸气量(inspiratory reserve volume, IRV)：平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量。正常人约1500~2000mL。 补呼气量(expiratory reserve volume, ERV)：平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量。正常人约900~1200mL。 残气量(residual volume, RV)：最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气体量。正常人约1000~1500mL。残气量的存在可以避免肺泡在低肺容积条件下的塌陷，若肺泡塌陷则需要极大的跨肺压才能实现肺的再扩张。残气量增加通常提示阻塞性通气障碍，残气量降低通常提示限制性通气障碍。
肺容量(pulmonary capacity)：肺容积的四个部分中两项或两项以上的联合气体量。 深吸气量(inspiratory capacity, IC)：潮气量+补吸气量，衡量最大通气潜力。 功能残气量(functional residual capacity, FRC)：残气量+补呼气量，代表呼吸肌处于舒张状态时的肺容量。正常人约2500mL，仰卧位比直立位少800mL。功能余气量的生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡内气体成分的过度变化和维持氧分压、二氧化碳分压的相对稳定。FRC主要取决于肺的弹性回缩力，FRC增大提示与肺弹性降低有关的病变（如肺气肿），FRC减小提示肺弹性回缩力增强的病变（如肺纤维化）。 肺活量(vital capacity, VC)：潮气量+补吸气量+补呼气量，即尽力吸气后从肺内所能呼出的最大气体量，可反映一次通气的最大能力。正常成年男性约3500mL，女性约2500mL。 肺总量(total lung capacity, TLC)，为潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量之和。正常成年男性约5000mL，女性约3500mL。TLC下降是限制性通气障碍定性诊断的最敏感、最准确的标准。
RV和FRC不能用肺量计(spirometer)测得，可用体积描记法或气体稀释法。
体积描记法(plethysmography)的原理是Boyle定律：密闭容器中一定质量的理想气体在一定温度下压强和体积成反比（）。
例如测定平静呼气末的肺容积（即功能残气量FRC），设为，此时肺内压与大气压相等，即。受试者佩戴鼻夹坐于密闭的体描箱中，佩戴鼻夹、嘴含口器，平静呼气末关闭口器外的阀门，此时整个气道为密闭状态。受试者再作出用力呼气动作，导致肺容积降低到（可根据体描箱压力变化计算），肺内压增加到（因气道为密闭容器，肺内压等于口腔压），由此可计算出（此处应为V1）即FRC。
另一种是气体稀释法，以重复呼吸氦稀释法为例：受试者经一密闭系统重复平静呼吸一定比例的氦、氧、氮混合气，达到平衡后根据氦气浓度变化计算FRC。
2.2 用力肺活量和用力呼气量
肺活量并不能充分反映通气功能的变化，原因是不限制呼气的时间。
用力肺活量(forced vital capacity, FVC)：在测定肺活量时要求被试者做最大深吸气后尽力尽快呼气，所能呼出的最大气体量。为了避免患者疲劳，通常用第6秒用力呼气即FEV6代替FVC。在正常情况下VC与FVC相等，但在气流阻塞的情况下用力呼气可致气道陷闭，从而导致FVC略低于VC。 用力呼气量(forced expiratory volume, FEV)：在测定肺活量时要求被试者做最大深吸气后尽力尽快呼气在一定时间内所能呼出的气体量，例如1秒用力肺活量(FEV1)。
FEV1/FVC、FEV2/FVC、FEV3/FVC的正常值分别约83%、96%、99%。限制性通气障碍时FEV1/FVC正常或升高（≥70%），而阻塞性通气障碍时FEV1/FVC降低（＜70%）。
2.3 肺通气量和肺泡通气量
肺通气量(pulmonary ventilation)：每分钟吸入或呼出肺的气体总量，又称每分通气量，等于潮气量×呼吸频率。正常成人平静呼吸时呼吸频率为12~18次/分，潮气量为500mL，肺通气量为6~9L/min。 最大通气量(maximal voluntary ventilation, MVV)：尽力作深、快呼吸时每分钟所能吸入或呼出的最大气体量。一般可达150L/min，是肺通气量的25倍。通气贮量百分比(percentage of ventilation reservation)是最大通气量与每分通气量的差值占最大通气量的比例，正常值≥93%。 肺泡通气量(alveolar ventilation)：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。肺泡通气量小于肺通气量，原因是生理无效腔(physiological dead space)的存在。生理无效腔包括解剖无效腔和肺泡无效腔。 解剖无效腔(anatomical dead space)：每次吸入的气体并非完全进入肺泡内，一部分留在气道内不参与气体交换。这部分传导性的呼吸道容积称为解剖无效腔。70kg成人的解剖无效腔约为150mL。 肺泡无效腔(alveolar dead space)：进入肺泡的气体因某些肺泡未得足够的血液供应而不能都与血液进行气体交换，未能发生交换的这一部分肺泡容量称为肺泡无效腔。正常人的肺泡无效腔接近0。 若潮气量为500mL，无效腔气量为150mL，则每次吸入肺泡的新鲜空气为350mL。若功能残气量为2500mL，则每次呼吸仅使肺泡内气体更新350mL/2500mL=14%。
当潮气量加倍（例如从500mL增加到1000mL）和呼吸频率减半（例如从16次/分增加到32次/分）时，肺通气量保持不变（仍为8000mL/min），但肺泡通气量从8000mL/min-150mL×16/min=5600mL/min增加到8000mL/min-150mL×8/min=6800mL/min。适度的深慢呼吸比浅快呼吸更有利于气体交换。
2.4 流量-容积环
流量-容积环(flow-volume loop)显示从完全呼气（残气位）到最大吸气和从最大吸气（肺总量位）到最大呼气的流量(L/s)与容积（L）的关系。吸气相为相对对称的马鞍形曲线。呼气相为先迅速上升至呼气峰值流量(peak expiratory flow, PEF)、然后几乎线性下降至残气量。
用力呼出25%、50%、75%肺活量时的呼气流量分别记为FEF25%、FEF50%、FEF75%，MMEF75/25为用力呼气25%～75%肺活量时的平均流量。FEF50、FEF75、MMEF75/25三项指标中有两项低于正常值下限(lower limits of normal, LLN)，可判断为小气道功能障碍。 阻塞性通气障碍时，所有流量均降低，且呼气过程最明显（曲线凹向横轴）。 残气量(RV)增加。 限制性通气障碍时，环缩窄，但形状与正常曲线相近。 残气量(RV)和肺总量(TLC)均降低，曲线右移。正常用力呼气时气道内压低于胸膜腔内压，气道塌陷，阻碍呼气；但在肺顺应性降低时弹性回缩力增加，胸膜腔内压降低，气道可保持开放，因此在相同肺容积下流量较高。
3 肺通气功能障碍
限制性通气不足(restrictive hypoventilation)：指由于吸气时肺的扩张受限所引起的通气不足。其主要原因是呼吸肌麻痹(respiratory muscle paralysis, RMP)、胸廓的顺应性降低（如严重的胸廓变形）、肺的顺应性降低（如肺纤维化、肺表面活性物质减少）、胸腔积液和气胸(pneumothorax)等。
阻塞性呼吸不足(obstructive hypoventilation)：指气道狭窄或阻塞所致的通气不足，包括气道平滑肌痉挛、气道内异物、气管和支气管等黏膜过度分泌、气道外肿瘤压迫等。常见疾病如慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease, COPD)、支气管哮喘(bronchial asthma)发作的急性期等。
中央性气道阻塞：指气管分叉处以上的气道阻塞。阻塞若位于胸外（如声带麻痹、炎症、水肿等），气道外压力为大气压，吸气时气道内压低于大气压，气道狭窄加重，表现为吸气性呼吸困难(inspiratory dyspnea)。阻塞若位于胸内，气道外压力为胸膜腔内压，呼气时胸膜腔内压升高而压迫气道，气道狭窄加重，表现为呼气性呼吸困难(exspiratory dyspnea)。 外周性气道阻塞：主要指口径小于2mm的小细支气管（称为小气道，small airway）阻塞。呼气时气道阻力较大，表现为呼气性呼吸困难。 外周性气道阻塞的患者用力呼气时因等压点上移到小气道部位，可引起等压点下游的小气道闭合，导致严重的呼气性呼吸困难。具体来说： 呼气时气道压力由肺泡向中央气道逐渐降低，而胸膜腔内压不变。气道压与胸内压相等的点称为等压点，等压点下游气道压小于胸内压，气道可能压缩；但正常人的等压点位于有软骨环支撑的大气道，不会闭合。 慢性支气管炎时小气道阻塞，气体通过阻塞部位的压力降较大，等压点上移到无软骨支撑的小气道。 肺气肿时，肺泡弹性回缩力下降，胸膜腔内压升高；细支气管壁上肺泡附着点减少，可引起细支气管缩小变形，阻力增加。等压点上移到无软骨支撑的小气道。
Ⅱ型呼吸衰竭多因为肺通气功能障碍，低氧(hypoxemia)伴二氧化碳潴留(hypercapnia)，血气分析特点是PaO2<60mmhg同时伴有PaCO2>50mmHg。（动脉血氧分压PaO2正常值为80~100mmHg，动脉血二氧化碳分压PaCO2正常值为35~45mmHg）。二氧化碳的扩散系数约是氧气的20倍，肺泡气二氧化碳分压通常等于动脉血二氧化碳分压，取决于肺泡通气量(VA)与体内每分钟产生的二氧化碳量(VCO2)，用公式表示为：
如果VCO2不变，VA减少，必然引起PaCO2升高。PaCO2是反映肺泡通气量变化即通气效果(ventilatory effectiveness)的最佳指标。
肺泡通气公式的推导：根据质量守恒，（表示呼出气体的CO2体积分数；表示吸入气体的CO2体积分数，约等于0），即。肺泡气CO2分压与肺泡气CO2体积分数成正比，由于VCO2是在标准温度、标准压力、干燥条件(STPD)下测得，VA是在体温、环境压力和水蒸气饱和条件(BTPS)下测得，还需通过一系数进行校正。
4 哮喘
支气管哮喘简称哮喘(asthma)，是由多种细胞以及细胞组分参与的慢性气道炎症性疾病。临床表现为反复发作的喘息(wheezing)、气短(shortness of breath)，伴或不伴胸闷(chest tightness)或咳嗽(cough)等症状，同时伴有气道高反应性和可变的气流受限(variable expiratory airflow limitation)，随着病程延长可导致气道结构改变，即气道重塑。哮喘是一种异质性疾病，具有不同的临床表型。大部分哮喘为过敏性哮喘。
可变气流受限的客观检查：支气管舒张试验阳性（吸入舒张剂后FEV1增加＞12%，且绝对值增加＞200mL）。或支气管激发试验阳性（吸入激发剂后FEV1下降≥20%）。或至少7日的平均每日昼夜呼气峰值流量(PEF)变异率>10%，或PEF周变异率>20%。
4.1 哮喘的病理学表现
嗜酸性粒细胞浸润为主的慢性支气管炎症。其效应是募集更多炎症细胞和杯状细胞增殖、支气管平滑肌收缩。
可逆性气道狭窄。主要由于发作性支气管平滑肌收缩，并涉及支气管黏膜充血水肿、腺体分泌亢进等多个环节。
气道高反应性(airway hyperresponsiveness, AHR)。指气道对各种激发因子反应性增高，这些刺激在正常人呈无反应状态或反应程度较轻，而在某些人却引起了明显的支气管狭窄。高反应性与炎症反应和气道修复有关，治疗后部分可逆。其原因包括气道平滑肌过度收缩（平滑肌肥大增生、收缩力增强），气道收缩解耦（气道炎症导致失去在吸入支气管收缩物质时正常气道中出现的最大收缩平台），气道壁增厚（气道壁黏膜充血水肿、结构改变），感觉神经敏感（黏膜上皮细胞脱落，感觉神经末梢暴露；感觉神经末梢因炎症而致敏）。
气道重塑(airway remodeling)。随着炎症的迁延和反复加重，哮喘患者的气道发生上皮基底膜增厚、上皮下纤维化(subepithelial fibrosis)、腺体肥大增生和过度分泌、平滑肌增生肥厚和新生血管形成等病理改变。气道重塑可使疾病加重，表现为气道的持续性通气功能障碍和对药物不敏感。
4.2 哮喘的病理生理学机制
气道狭窄(airway narrowing)。 气道平滑肌收缩(airway smooth muscle contraction)是主要机制，可被支气管扩张剂(bronchodilator)缓解。 气道水肿(airway edema)。主要由于炎症反应所致的微血管渗漏(microvascular leakage)增加。 气道增厚(airway thickening)：气道结构改变，发生重塑。现有治疗手段不能完全逆转。 黏液高分泌(mucus hypersecretion)：黏液分泌增加和炎症渗出液增多，可能导致痰栓(mucus plugging)，堵塞气道。
动态肺过度充气(dynamic pulmonary hyperinflation, DPH)。 健康状况下，平静呼气末肺和胸廓的弹性回缩力达到静态平衡时的肺容积为功能残气量(FRC)，肺内压等于大气压。 过度充气是平静呼气末肺容积(end-expiratory lung volume, EELV)异常增加的一种状态，可分为静态肺过度充气和动态肺过度充气。 静态肺过度充气是指肺泡结构破坏、弹性回缩力下降，较早达到静态平衡，EELV增加。但此时呼吸状态相对稳定，呼气时间充足，肺内多余的气体可以充分排出，呼气末肺内压等于大气压。 动态肺过度充气是指当患者疾病加重或运动时，呼吸频率增快、呼气时间缩短，加上气道阻力增加，气流受限阻碍完全呼出，EELV增加，气体陷闭(air trapping)。此时呼气末肺内压大于大气压，存在内源性呼气末正压(intrinsic positive end-expiratory pressure, PEEPi, auto-PEEP)。
动态肺过度充气的损害包括：
肺容积增加。 膈肌收缩作用减弱， 呼吸功增加，吸气初要额外做功克服PEEPi。 肺泡通气不足。原因包括肺顺应性降低、气道阻力增加、无效腔增加、呼吸肌减弱等。 肺损伤，如间质性肺气肿(pulmonary interstitial emphysema)、纵膈气肿(mediastinal emphysema)、皮下气肿、气胸(pneumothorax)。 血流动力学抑制。肺容积增加时，肺泡周围血管由于肺泡扩张的挤压导致直径逐渐减小，阻力逐渐增大；而肺泡间质血管由于肺泡的牵拉导致血管直径变大，阻力逐渐降低。肺容积为FRC时肺血管阻力最小，偏离FRC时肺血管阻力均增加，右心室后负荷增大。胸内压增大使静脉回流受阻，回心血量减少。心输出量降低。
通气-血流比失衡(ventilation-perfusion ratio imbalance)。哮喘发作时由于气道阻塞且通气分布不均，部分肺泡通气-血流比降低，可致肺泡-动脉血氧分压差增大，严重发作时可有缺氧，PaO2降低。
4.3 哮喘的治疗药物
4.3.1 β2受体激动药(β2 agonists)
药理作用：兴奋支气管平滑肌细胞膜表面的β2受体，激活腺苷酸环化酶，增加细胞内cAMP合成，cAMP激活的PKA通过抑制MLCK等引起平滑肌松弛，支气管扩张。
临床应用：
短效β2受体激动药(SABA)：如沙丁胺醇(salbutamol)。吸入给药是缓解轻至中度急性哮喘症状的首选给药方式，也可用于运动性哮喘。通常在数分钟内起效，作用维持4~6小时。口服给药适用于夜间哮喘患者的预防和治疗。 长效β2受体激动药(LABA)：如沙美特罗(salmeterol)、福莫特罗(formoterol)，作用维持12小时以上。沙美特罗起效慢，不适用于哮喘急性发作；福莫特罗起效迅速，可用于哮喘急性发作。不推荐长期单独使用LABA（长期单用LABA增加哮喘死亡风险），应与吸入糖皮质激素(inhaled corticosteroid, ICS)联合使用。
吸入型给药途径又分为气雾剂(aerosol)给药和溶液给药。
不良反应：如心动过速(tachycardia)、肌肉震颤(muscle tremor)、低血钾(hypokalemia)（促进骨骼肌摄钾）。
4.3.2 M胆碱能受体拮抗药(muscarinic cholinergic antagonists)
选择性阻断M1和M3胆碱能受体可使支气管扩张，短效抗胆碱药物(SAMA)有异丙托溴铵(ipratropium bromid)等。其舒张支气管的作用弱于β2受体激动药，起效也较慢。长期应用不易产生耐药。可作为β2受体激动药疗效不满意时的替代药，或联用。
4.3.3 茶碱(theophylline)
非选择性抑制磷酸二酯酶(PDE)，提高支气管平滑肌内cAMP水平；阻断腺苷受体，预防内源性腺苷(adenosine)诱发的支气管收缩。支气管扩张作用不及β2受体激动药，抗炎作用不及吸入糖皮质激素。“治疗窗”窄。口服给药用于轻至中度哮喘发作和维持治疗，缓慢静脉注射用于哮喘急性发作。不良反应有头痛、恶心、呕吐、心律失常、尿液增多等。
4.3.2 糖皮质激素(glucocorticoids)
糖皮质激素具有很强的抗炎作用，可抑制呼吸道局部炎症反应、发挥免疫抑制和抗过敏效应、抑制气管高反应性、增加支气管平滑肌对儿茶酚胺类物质的敏感性等。糖皮质激素与细胞内糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,)结合成复合物进入核内，调节相关基因的表达。
吸入给药是首选给药方式，如倍氯米松(beclomethasone)、布地奈德(budesonide, BUD)等。多数成人哮喘患者吸入小剂量激素既可较好地控制哮喘。常见不良反应为口咽部的不良反应，包括声音嘶哑(hoarseness)、咽部不适和念珠菌感染(monilial infection)。
口服给药用于中度哮喘发作、慢性持续哮喘大剂量吸入激素联合治疗无效的患者和静脉应用激素治疗后的序贯治疗。如泼尼松(prednisone)、泼尼松龙(hydroprednisone)、甲泼尼龙(methylprednisolone)。
严重急性哮喘发作时静脉给药，如琥珀酸氢化可的松(hydrocortisone succinate)、甲泼尼龙(methylprednisolone)。
4.3.4 其他
白三烯调节剂(leukotrienes modifiers)：如孟鲁司特(montelukast)、扎鲁斯特(zafirlukast)等。除吸入激素外口服白三烯调节剂是唯一可单独应用的长效控制药，可作为轻度哮喘的替代治疗药物和中重度哮喘的联合治疗用药。 抗IgE药物，如奥马珠单抗(omalizumab)。 炎症细胞膜稳定剂：如色甘酸钠(disodium cromoglycate)，选择性抑制肥大细胞钙离子通道，抑制肥大细胞脱颗粒，从而抑制组胺的释放。
5 慢性阻塞性肺疾病(COPD)
慢性阻塞性肺疾病以持续呼吸症状和气流受限为特征，其病理学改变主要是气道和（或）肺泡异常，通常与显著暴露于有害颗粒或气体有关，吸烟是慢阻肺最重要的环境致病因素。慢阻肺的主要症状是慢性咳嗽(cough)、咳痰(sputum production)和呼吸困难(dyspnea)。吸入支气管扩张剂后FEV1/FVC＜70%是判断存在持续气流受限、诊断慢阻肺的功能性标准。在明确慢阻肺诊断的前提下，以FEV1占预计值的百分比来评价气流受限的严重程度。
慢阻肺最常见是由慢性支气管炎(chronic bronchitis)和（或）肺气肿(emphysema)发展而来。
慢性支气管炎是气管、支气管黏膜及周围组织的慢性非特异性炎症，临床以咳嗽、咳痰为主要症状，每年发病持续3个月，连续2年或2年以上。 肺气肿是指终末细支气管远端的气道弹性减退，过度膨胀、充气和肺容积增大或同时伴有气道壁破坏的病理状态。
慢阻肺的病理生理学机制包括：
气流受限及气体陷闭(airflow limitation and gas trapping)。进行性发展的不可逆气流受限是慢阻肺病理生理的核心特征，其原因包括外周气道炎症狭窄（气道阻力增加）、肺气肿导致肺实质破坏（肺泡弹性回缩力下降）和小气道动态塌陷（肺泡弹性回缩力下降，胸膜腔内压升高；细支气管壁上肺泡附着点减少，可引起细支气管缩小变形，阻力增加。等压点上移到无软骨支撑的小气道）。气流受限所致的过度充气使肺总量(TLC)增加、呼气末肺容积(EELV)增加，深吸气量(IC)降低。静息状态下的过度充气包括静态过度充气和动态过度充气，而体力活动、急性发作等情况下可逆的、暂时的EELV增加主要是由于动态过度充气所致。过度充气在慢阻肺早期即可出现，是劳力性呼吸困难(exertional dyspnea)的主要机制。
气体交换异常(gas exchange abnormalities)。气流受限致肺过度充气和肺容量增加，降低吸气肌肉力量；气道阻力增加导致呼吸负荷增加；两者的共同作用使肺泡通气量明显下降。肺实质的广泛破坏，肺毛细血管床减少，使通气/血流比率失调，气体交换进一步恶化，出现低氧血症(hypoxemia)常同时伴有高碳酸血症(hypercapnia)。 黏液高分泌(mucus hypersecretion)和纤毛功能失调。烟草烟雾和其他有害物质刺激导致杯状细胞数量增加，黏膜下腺体增大，进而出现黏液高分泌；吸烟可使柱状上皮鳞状化生，纤毛变短而不规则，引起纤毛运动障碍。是慢性咳嗽咳痰的主要原因。 肺动脉高压(pulmonary hypertension)：随着慢阻肺的进展，肺血管床面积减少，肺容积扩大增加肺血管阻力，肺小动脉缺氧性收缩，慢性缺氧继发的红细胞增多引起血粘度增加，内皮细胞功能障碍，平滑肌肥大、增殖，共同参与了缺氧性肺动脉高压的发生发展，进而出现慢性肺源性心脏病和右心衰竭，提示预后不良。
