呼吸力学
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-04-29
作者: 医知苑
最后更新时间: 2024-04-29
吸气（吸气）和呼气（呼气）过程对于向组织提供氧气和从体内排出二氧化碳至关重要。吸气是通过肌肉（例如膈肌）的主动收缩而发生的，而呼气往往是被动的，除非是被迫的。
在本文中，我们将研究 通气的生理学 ——吸气和呼气的过程，安静呼吸和用力呼吸之间的区别，以及它们的临床相关性。
肺和呼吸
肺外表面和胸廓内壁之间的空间称为 胸膜腔。它通常充满胸膜液，形成密封，通过表面张力将肺部固定在胸壁上。这种密封确保当胸腔扩张或缩小时，肺部的尺寸也会相应地扩张或缩小。
呼吸过程中，肌肉的收缩和舒张会改变胸腔的容积。当胸腔和肺部一起移动时，这会改变肺部的体积，进而改变肺内的压力。
波义耳定律指出，气体的体积与压力成反比（当温度恒定时）。所以：
- 当胸腔体积增加时，肺部体积增加，肺内压力降低。
- 当胸腔容积减小时，肺部容积减小，肺内压力增加。
图 1 – 波义耳定律的演示：体积增加导致压力下降。
灵感的过程
吸气是空气进入肺部的通气阶段。它是由吸气肌收缩引发的：
吸气肌的作用导致胸腔容积增加。当肺部通过胸膜密封紧贴内胸壁时，它们的体积也会增加。
根据波义耳定律，肺容量的增加会导致肺内压力的降低 。肺部外部环境的压力现在大于肺部内部的环境，这意味着空气沿着压力梯度进入肺部。
图 2 – 显示休息时吸气和呼气过程的图表。
被动过期流程
呼气是空气从肺部排出的通气阶段。它是由吸气肌放松引发的：
- 隔膜– 放松以返回其静止位置，减少胸腔的上/下尺寸。
- 肋间外肌——放松以压低肋骨和胸骨，减少胸腔的前/后尺寸。
吸气肌松弛导致胸腔容积减小。先前扩张的肺组织的弹性反冲力使它们能够恢复到原来的大小。
根据波义耳定律，肺容量减少会导致肺内压力增加。现在肺部内部的压力大于外部环境的压力，这意味着空气沿着压力梯度从肺部流出。
用力呼吸
强迫呼吸是一种主动呼吸模式，它利用额外的肌肉来快速扩张和收缩胸腔容积。它最常发生在运动期间。
积极的灵感
主动吸气涉及呼吸辅助肌的收缩（除了安静吸气时的膈肌和外肋间肌）。所有这些肌肉的作用都是增加胸腔的体积：
- 斜角肌——抬高上肋骨。
- 胸锁乳突肌——抬高胸骨。
- 胸大肌和胸小肌——将肋骨向外拉。
- 前锯肌– 抬高肋骨（当肩胛骨固定时）。
- 背阔肌——抬高下肋骨。
有效到期
主动呼气利用一些胸部和腹部肌肉的收缩。这些肌肉的作用是减少胸腔的体积：
- 腹前外侧壁——增加腹内压力，将隔膜进一步向上推入胸腔。
- 肋间内肌——压低肋骨。
- 最里面的肋间——压低肋骨。
临床相关性： 膈肌麻痹
膈神经为膈肌提供运动神经支配。如果神经受损，可能会导致膈肌麻痹。膈神经麻痹的原因包括：
- 机械创伤 ——手术期间神经结扎或损伤。
- 压迫 ——由于胸腔内的肿瘤。
- 吉兰-巴利综合征 ——自身免疫引起的肌肉无力，通常由感染引发。
- 神经肌肉疾病——例如多发性硬化症或运动神经元疾病。
膈肌麻痹会产生 反常的运动。吸气时隔膜受影响的一侧向上移动，呼气时隔膜受影响的一侧向下移动。单侧膈肌麻痹通常是无症状的，通常是 X 射线检查中偶然发现的。如果两侧均瘫痪（称为双侧膈肌麻痹），患者可能会出现运动耐量差、端坐呼吸和疲劳等症状。肺功能测试将显示 限制性缺陷。
膈肌麻痹的治疗有两个方面。首先，必须确定并治疗根本原因（如果可能）。在单侧膈肌麻痹中，患者通常不需要通气支持，除非他们已经患有严重的肺部疾病或有症状。在双侧瘫痪中，患者可能需要通气支持，例如无创正压通气，或者在更严重的情况下，需要插管和有创通气。