呼吸的过程真是精妙(2)

文摘   健康   2024-01-21 00:00   北京  
在前文中,先初步了解了下肺通气的基本机制:呼吸的过程真是精妙(1)
接下来咱把这个过程继续聊一聊。
呼吸周期与呼吸模式

肺通气(呼吸过程)包含两个主要步骤:吸气和呼气。一次吸气和呼气构成一个呼吸周期。呼吸是由压力差异驱动的,空气沿着压力梯度流动,即从高压区域流向低压区域。吸气时,大气压大于肺泡内压,肺泡内压大于胸膜腔内压,从而空气流入肺部。呼气则是相反的过程,肺内压大于大气压,导致空气排出肺部。

在正常吸气过程中,通常使用两组肌肉:横膈肌和外肋间肌。当横膈肌收缩时,它向腹腔下移,使胸腔扩大;外肋间肌的收缩使肋骨向上和向外运动,使胸廓扩张,增加胸腔的体积。由于胸膜液的黏附作用,胸腔的扩张迫使肺部拉伸和扩张,增加体积导致肺泡内压降低,形成低于大气压的压力梯度,从而将空气推入肺部。如果需要更大的呼吸量,还可以使用其他肌肉。

正常呼气是被动的,即不需要能量将空气推出肺部。在吸气后,肺组织的弹性使肺组织回缩且吸气后横膈肌和外肋间肌的放松,胸腔和肺的体积减小,导致肺内压升高,形成高于大气压的压力梯度,使空气离开肺部。

此外,呼吸还涉及肌肉收缩和松弛,以及如前一篇所述的与肺的物理特性有关的阻力、顺应性和表面张力等因素。

不同的呼吸模式
1. 安静呼吸(quiet breathing/eupnea):发生在休息时,不需要个体认知思考的呼吸模式。在安静呼吸中,横膈肌和外肋间肌必须收缩。
2. 深呼吸/膈肌呼吸(deep breath/diaphragmatic breathing):需要横膈肌的收缩。随着横膈肌的松弛,空气被动离开肺部。
3. 浅呼吸/肋间肌呼吸(shallow breath/costal breathing):需要肋间肌的收缩。随着肋间肌的松弛,空气被动离开肺部。
4. 强迫呼吸/过度通气(forced breathing/hyperpnea):在运动或需要主动调控呼吸的情况下发生,如唱歌。在强迫呼吸中,吸气和呼气都是由肌肉收缩引起的。除了横膈肌和外肋间肌的收缩外,其他辅助肌肉也必须收缩。在用力吸气期间,颈部肌肉(包括斜角肌)收缩并抬起胸壁,从而增加肺容积。在用力呼气期间,腹部的副肌(包括斜方肌)收缩,迫使腹部器官向上靠近横膈肌,这有助于将横膈肌进一步推入胸部,将更多的空气排出。此外,副肌群(主要是肋间内肌)有助于压缩胸廓,这也减少了胸腔的体积。
呼吸容积和容量
呼吸容积(respiratory volume)是指在呼吸周期的某一点上肺部移动的空气体积。有四种主要类型的呼吸容积:潮气量、残气量、吸气储备量和呼气储备量。
1. 潮气量(Tidal Volume,TV):安静呼吸过程中通常进入肺部的空气量,约为 500 ml(4~8 ml/kg)。
2. 呼气储备量/补呼气量(Expiratory Reserve Volume,ERV):在正常潮气量呼气后,再用力呼气可以再呼出的空气量,对于男性可高达 1200 ml。
3. 吸气储备量/补吸气量(Inspiratory Reserve Volume,IRV):由深呼吸产生,即在平静呼吸后,再尽力吸气所能带入肺部的额外体积。
4. 残气量(Residual Volume,RV):尽量呼出尽量多的空气后剩余在肺部的空气。残气量可防止肺泡坍塌,使呼吸更轻松。

呼吸容量(respiratory capacity)

呼吸容量是两个或两个以上的容积的组合,进一步描述了在给定时间内肺部的空气量。
1. 总肺活量(total lung capacity,TLC):所有肺容积(TV+ERV+IRV+RV)的总和,代表一个人在强力吸气后肺部能够容纳的总空气量。TLC 对于男性约为 6000ml,而对于女性约为 4200ml。

2. 肺活量(vital capacity,VC):表示一个人可以向肺部吸入或排出的气体量,是除了残气量外所有容积的总和(TV+ERV+IRV)。通常在 4000-5000ml之间。

3. 吸气容量(inspiratory capacity,IC):指在正常潮气量的呼气后,最大可吸入的气体量,是潮气量和吸气储备容量的总和(TV+IRV)。

4. 功能残气量(functional residual capacity,FRC):指在正常潮气量呼气后,肺内剩余的气体量,是呼气储备容量和残气量的总和(ERV+RV)。

这些容量的理解有助于评估肺部的功能和健康水平,对于了解个体的呼吸状况以及检测与呼吸系统相关的疾病非常重要。

呼吸死腔

1. 解剖性死腔(anatomical dead space):存在于气道中的一部分无法到达肺泡的气体,不参与气体交换。

2. 肺泡死腔(Alveolar dead space):存在于不能正常工作的肺泡中的空气,比如那些受疾病或异常血流影响的肺泡。

3. 总死腔(total dead space):解剖性死腔和肺泡死腔的总和,代表了呼吸系统中所有未参与气体交换过程的空气。

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