呼吸系统应用解剖和生理呼吸系统应用解剖和生理北京协和医院呼吸科北京协和医院呼吸科 陆慰萱陆慰萱呼吸系统临床解剖和生理功能呼吸系统临床解剖和生理功能呼吸系统由鼻、咽、喉、气道和肺组成。主要功呼吸系统由鼻、咽、喉、气道和肺组成。主要功能是呼吸，即吸入能是呼吸，即吸入O2O2和呼出和呼出CO2CO2，使人体能在自然，使人体能在自然环境中生存。环境中生存。呼吸道以环状软骨为界分为上、下呼吸道。呼吸道以环状软骨为界分为上、下呼吸道。上呼吸道由鼻、鼻窦、咽、喉组成，除输送气体上呼吸道由鼻、鼻窦、咽、喉组成，除输送气体外，还有加温、湿化和过滤空气的作用。外，还有加温、湿化和过滤空气的作用。传道气道传道气道conducting airwayconducting airway：鼻、咽、气管、：鼻、咽、气管、支气管、段支气管、细支气管、终末细支气管。支气管、段支气管、细支气管、终末细支气管。呼吸区呼吸区respiratory zonesrespiratory zones：呼吸性细支气管、：呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊。肺泡管、肺泡囊。 上呼吸道上呼吸道占解剖死腔的50，呼吸道阻力的45。鼻腔：容积约20ml，三个鼻甲外表积达160cm2，形状不规那么，黏膜下丰富的毛细血管和黏液分泌，起加温、湿化和过滤功能。达咽部气体相对湿度80以上。其内气体形成湍流，使异物沉落，大于15um颗粒可被去除。咽：是气体进入下呼吸道门户，也是食物必经之路。正常咽功能可保证食物及口腔分泌物不流入呼吸道。气管切开患者吞咽功能障碍，咽局部泌物易流入气管内，成为院内获得性肺炎的重要原因。气管插管、气管切开、应用呼吸机患者由于丧失上述功能，极易肺部感染。下呼吸道下呼吸道自气管向下逐渐分支，通常一分为二，每分一支，其总面积比上一级至少大20左右。从气管到末梢，通常分为23级。按功能分： 传道气道016级和呼吸区1723级 胸外气道和中心气道胸内气道和肺外局部 主支气管，其组织硬韧，有软骨支撑，管径 受呼吸影响小 大气道和小气道吸气状态下管径小于2mm者， 包括局部小支气管和细支气管。支气管分支示意图支气管分支示意图传导气道传导气道功能：传导气体，对吸入气体进一步加温湿化净化。功能：传导气体，对吸入气体进一步加温湿化净化。组织结构：组织结构：黏膜：假复层纤毛柱状上皮，含杯状细胞，可分泌黏液；细支气管黏膜：假复层纤毛柱状上皮，含杯状细胞，可分泌黏液；细支气管为单层立方上皮，杯状细胞减少；终末细支气管，杯状细胞和纤为单层立方上皮，杯状细胞减少；终末细支气管，杯状细胞和纤毛均消失。毛均消失。软骨：软骨：“C字形状，越往下越不完全，到细支气管那么消失。字形状，越往下越不完全，到细支气管那么消失。平滑肌：随支气管分支、软骨减少过程中，平滑肌逐渐增多，至细平滑肌：随支气管分支、软骨减少过程中，平滑肌逐渐增多，至细支气管平滑肌最多。功能是通过口径改变调节气量。支气管平滑肌最多。功能是通过口径改变调节气量。支气管腺体：位于支气管黏膜下层，中等大小支气管中最多，分泌支气管腺体：位于支气管黏膜下层，中等大小支气管中最多，分泌酸性及中性多糖、白蛋白及抗体，可直接分泌，也可由迷走反射酸性及中性多糖、白蛋白及抗体，可直接分泌，也可由迷走反射诱发。诱发。粘液毯：内层为稀薄的溶胶，外层为粘稠的凝胶，在纤毛波浪状运粘液毯：内层为稀薄的溶胶，外层为粘稠的凝胶，在纤毛波浪状运动下以动下以1000-1500次次/分，粘液以分，粘液以6-18mm的速度向喉头推的速度向喉头推进，枯燥或黏液分泌过量使纤毛运动消失。进，枯燥或黏液分泌过量使纤毛运动消失。气管及各级支气管的结构特点气管及各级支气管的结构特点气管：气管：位置C6至T5、6之间，全长1012cm，前后径，左右径，分叉位于T5上部，胸骨角或稍下，气管插管时应注意以上参数。气管软骨环1416个，气管切开一般在24软骨环进行。主支气管：主支气管：右主支气管短而宽，偏斜较小，气管插管或异物易进入；左主支气管与轴线偏斜较大，但较细而长，引流效果差而易发生支气管扩张。气管及各级支气管的结构特点气管及各级支气管的结构特点随支气管分支，软骨环减少，平滑肌增多，胸内压对支气管内径影响增加，尤其肺气肿患者，当胸内压大于50cmH2O时支气管可被压闭。一个细支气管分成18个一级终末细支气管，总截面积大增，气管截面积5cm2，至呼吸道末端达1000cm2，面积增加200倍之多。小气道为内径小于或等于2mm的支气管，仅占呼吸道阻力的1/10，横截面积大，使气流流速变慢，均匀进入肺泡；管腔窄、壁薄、无软骨支撑，易发生黏液阻塞、炎症。DPB和支气管扩张易影响此局部而导致低氧血症。呼吸区呼吸区呼吸性细支气管呼吸性细支气管17171919级：由细支气管向级：由细支气管向肺泡过渡阶段，上皮由立方转为扁平，整个外肺泡过渡阶段，上皮由立方转为扁平，整个外表均有气体交换功能。最后一级呼吸细支气管表均有气体交换功能。最后一级呼吸细支气管可达数十万，总截面积大增，气流速度下降，可达数十万，总截面积大增，气流速度下降，气体运输主要靠弥散作用进行。气体运输主要靠弥散作用进行。肺泡管肺泡管20202222级：一个呼吸性细支气管至级：一个呼吸性细支气管至少有少有4040个肺泡管和囊，每个肺泡管约有个肺泡管和囊，每个肺泡管约有2020个肺个肺泡，成人肺泡直径约泡，成人肺泡直径约300um300um。肺泡囊肺泡囊2323级：最后一级分支，为盲端。级：最后一级分支，为盲端。肺泡肺泡结构和功能：结构和功能：全肺约3亿个肺泡，总面积70m2，有扩张性和弹性。肺泡毛细血管膜：厚度1um，通透性大，肺水肿、肺炎时因液体量增多，厚度增大，气体交换减少。毛细血管内皮的胞浆突起间存在裂隙，血容量增多，毛细血管流体静脉压增高时，裂隙可以扩张，液体外渗增加。肺泡上皮的胞浆突起间的裂隙远较前者小，可有效防止间质内液体进入肺泡。通气血流比率：。肺泡肺泡结构和功能：结构和功能：气体的弥散量与该气体的弥散系数、弥散面积、气体在不同介质中的分压差成正比，与气体交换膜的厚度成反比氧气分压差为60mmHg,二氧化碳为5mmHg，而二氧化碳的弥散速度较氧气快20倍，故二氧化碳较氧气更易于排出体外。肺泡隔有孔氏小孔，直径1015um。肺气肿时小孔扩大，隔组织破坏，融合成少数大肺泡，但肺泡膜面积大大减少，换气功能下降。细支气管与邻近细支气管所属肺泡之间的通气侧支称Lambert通路。病理情况下，细支气管之间可能形成侧支通路，称为Martin通路。肺泡肺泡肺泡细胞：肺泡细胞：I I型肺泡细胞：扁平，覆盖型肺泡细胞：扁平，覆盖9696肺泡面积，与肺泡面积，与血管内皮融合。血管内皮融合。IIII型肺泡细胞：分泌细胞，与外表活性物质生型肺泡细胞：分泌细胞，与外表活性物质生成有关。成有关。毛细血管内皮细胞：除气体交换外尚有代谢功毛细血管内皮细胞：除气体交换外尚有代谢功能。能。巨噬细胞：吞噬功能，可生成、释放多种细胞巨噬细胞：吞噬功能，可生成、释放多种细胞因子，在肺部疾病发病过程中起重要作用。因子，在肺部疾病发病过程中起重要作用。肥大细胞：分泌多种代谢活性物质。肥大细胞：分泌多种代谢活性物质。肺的双重血液供给肺的双重血液供给 肺肺循循环环：由由肺肺动动脉脉主主干干及及其其分分支支、毛毛细细血血管管和和肺肺静静脉脉组组成成具具有有高高容容量量、低低阻阻力力、低低压压力力的的特特点点。肺肺动动脉脉压压和和肺肺血血管阻力管阻力 仅为周身循环的仅为周身循环的1/71/71/101/10。可可过过滤滤和和去去除除血血中中栓栓塞塞性性物物质质、灭灭活活血血液液中中某某些些化化学学物物质。质。 支支气气管管循循环环：包包括括支支气气管管动动脉脉和和静静脉脉，是是肺肺、气气道道和和胸胸膜等的营养血管。膜等的营养血管。支支气气管管动动脉脉起起自自胸胸主主动动脉脉或或肋肋间间、锁锁骨骨下下或或乳乳内内动动脉脉，与与支支气气管管伴伴行行至至呼呼吸吸性性细细支支气气管管水水平平，形形成成毛毛细细血血管管网。网。支支气气管管动动脉脉的的血血液液局局部部经经支支气气管管静静脉脉注注入入体体循循环环的的静静脉脉而而入入右右心心房房，另另一一局局部部由由肺肺静静脉脉入入左左心心房房，产产生生正正常常的解剖性右至左分流。的解剖性右至左分流。肺肺循循环环与与支支气气管管循循环环常常有有潜潜在在的的交交通通支支，能能时时相相调调节节或或相互补偿，使两者的血流量保持平衡。相互补偿，使两者的血流量保持平衡。 由于肺组织双重供血，肺血管阻塞时不易梗死。由于肺组织双重供血，肺血管阻塞时不易梗死。肺血管床阻塞程度与其病理生理关系肺血管床阻塞程度与其病理生理关系肺的淋巴引流肺的淋巴引流肺淋巴管：可分浅深两组。浅淋巴管：位于脏层胸膜深面，收纳肺周围部的淋巴，流向肺门淋巴结。深淋巴管：起于肺小叶间结缔组织和小支气管壁的淋巴毛细管网，收纳肺深部淋巴再向肺门聚集成一些大的淋巴管入肺门淋巴结。右肺和左肺大局部淋巴通过右淋巴导管，左肺局部淋巴通过胸导管到达锁骨下和颈内静脉交叉点进入全身静脉系统。气管旁淋巴结的淋巴引流可达锁骨上淋巴结。肺内淋巴组织对肺泡壁颗粒的去除、感染的播散和肿瘤的转移有重要临床意义。肺的神经分布肺的神经分布支气管及肺接受内脏运动内脏运动和内脏感觉内脏感觉神经支配内脏运动神经内脏运动神经包括胸26交感神经节的纤维和迷走神经，主要调节气管、支气管与血管平滑肌收缩及腺体分泌；交感神经兴奋能使支气管扩张、血管收缩和抑制腺体分泌。迷走神经兴奋使支气管收缩、血管扩张和增加腺体分泌。内脏感觉神经内脏感觉神经分布于气管、支气管粘膜上皮、血管外膜以及脏层胸膜，接受 这些部位的感觉性冲动。肺牵张感受器可通过迷走神经传入纤维向中枢传导神经冲动， 控制呼吸运动。胸膜胸膜胸膜为单层间皮细胞覆盖在结缔组织上的结构。胸膜血供：脏层胸膜血供来自肺动脉壁层胸膜可分为肋、纵隔和横膈局部。肋胸膜的血供来自肋间动脉，纵隔胸膜的血供来自心包-膈动脉，膈肌局部胸膜也接受肋间动脉、上隔动脉和膈肌动 脉的血液。胸膜神经分布： 壁层胸膜有感觉神经末梢分布，脏层胸膜无痛觉神经分布，因此胸部疼痛由壁层胸膜发生病变或受刺激 引起。胸膜腔：正常情况下为潜在的腔隙，含有微量液体， 呼吸时起润滑作用。呼吸系统的主要功能呼吸功能：防御功能：1、物理防御：鼻腔过滤；粘液毯；上皮屏障；喷嚏、咳嗽；1-抗胰蛋白酶。2、吞噬细胞防御：颗粒；微生物；递呈抗原至淋巴细胞。3、免疫防御：淋巴组织；IgA等。肺的非呼吸系统影像解剖呼吸系统影像解剖肺段命名右肺 尖段S1 上叶 后段S2 前段S3 中叶 外侧段S4 内侧段S5 尖上段S6 内侧心底段S7 下叶 前底段S8 外侧底段S9 后底段S10左肺 尖段S1 后段S2上叶 前段S3 上舌段S4 下舌段S5 尖上段S6 内侧底段S7 下叶 前底段S8 外侧底段S9 后底段S10尖后段S12内前底段S78肺叶右肺叶右肺叶左肺叶左肺段右上叶肺段右上叶肺段右中叶肺段右中叶肺段右下叶肺段右下叶肺段左上叶肺段左上叶肺段左下叶肺段左下叶肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT肺段肺段CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT纵隔纵隔CTCT呼吸生理呼吸生理肺通气肺换气呼吸的调控胸廓的机械运动胸廓的机械运动由胸椎、胸骨、肋骨、肋间肌、膈肌组成，在神经支配下随意有规律进行呼吸运动。肋间肌：外肌收缩肋骨上举，内肌收缩肋骨下垂。吸气时外肌收缩，内肌缓和；平静呼气时外肌缓和，内肌并不收缩；用力呼气时内肌收缩。吸气肌：膈肌、肋间外肌。呼气肌：肋间内肌、腹外斜肌、腹内斜肌、腹直肌。膈肌：平静呼吸时膈肌移动度1cm左右，深呼吸可达7cm。如呼吸运动主要由于膈肌活动，那么腹壁的起落动作显著，成为腹式呼吸。用力吸气时，除加强肋间外肌和膈肌收缩外，辅助吸气肌胸锁乳突肌、斜角肌也参加收缩。用力呼气时，肋间内肌和腹壁肌肉收缩。 胸内压和肺内压变化胸内压和肺内压变化胸内负压：平均胸内负压：平均2O2O，随呼吸周期变化。直立位，随呼吸周期变化。直立位时，由于肺的重力作用，胸膜腔顶端的负压大时，由于肺的重力作用，胸膜腔顶端的负压大于底部，差距约于底部，差距约2O2O，对静脉、淋巴回流及右，对静脉、淋巴回流及右心充盈有影响，以上压力梯度也是气胸好发于心充盈有影响，以上压力梯度也是气胸好发于上肺的原因。上肺的原因。肺内压：肺内压：正常人呼吸暂停、声带开放、气道通畅时，肺内正常人呼吸暂停、声带开放、气道通畅时，肺内压肺泡内压与大气压相等。压肺泡内压与大气压相等。吸气时，胸内负压增加，牵引肺扩张，肺容量增吸气时，胸内负压增加，牵引肺扩张，肺容量增加，肺内压下降，与大气压产生压力梯度，使加，肺内压下降，与大气压产生压力梯度，使空气进入肺泡。空气进入肺泡。呼气时，胸内负压减少，肺回缩，肺容量减小，呼气时，胸内负压减少，肺回缩，肺容量减小，肺内压升高，气体排出。肺内压升高，气体排出。呼吸阻力呼吸阻力弹性阻力弹性阻力来自肺、胸廓弹性成分和肺泡外表张力。来自肺、胸廓弹性成分和肺泡外表张力。肺弹性阻力始终趋于回缩。肺弹性阻力始终趋于回缩。胸廓弹性阻力与不同呼吸状态有关。胸廓弹性阻力与不同呼吸状态有关。大小用顺应性表示，顺应性是弹性阻力的倒数。大小用顺应性表示，顺应性是弹性阻力的倒数。顺应性顺应性C容量变化容量变化V/压力变化压力变化P非弹性阻力非弹性阻力主要来自气道，少局部来自组织阻力。主要来自气道，少局部来自组织阻力。气道阻力与其长度、直径、气流速度、气流状态气道阻力与其长度、直径、气流速度、气流状态有关。有关。小气道正常状态下不占阻力主要成分，但管径变小气道正常状态下不占阻力主要成分，但管径变化大，病理状态下小气道阻力是产生呼吸困难化大，病理状态下小气道阻力是产生呼吸困难的主要原因。的主要原因。静态肺容量静态肺容量潮气量潮气量VT：平静呼吸时每次吸入或呼出的容：平静呼吸时每次吸入或呼出的容量。约量。约400500ml。深吸气量深吸气量IC：平静呼气末所能吸入的最大气：平静呼气末所能吸入的最大气量。量。补吸气量补吸气量IRV：平静吸气末所能吸入的最大：平静吸气末所能吸入的最大气量。气量。补吸气量补吸气量ERV：平静呼气末所能呼出的最大：平静呼气末所能呼出的最大气量。气量。功能残气量功能残气量FRC：平静呼气末肺内残留的气：平静呼气末肺内残留的气体量。体量。残气量残气量RV：最大呼气末肺内残留的气体量。：最大呼气末肺内残留的气体量。肺活量肺活量VC：最大吸气末缓慢而完全呼出的最：最大吸气末缓慢而完全呼出的最大气体量。大气体量。VCIRVVTERV。肺活量肺活量TLC：最大吸气末肺内所含的气体量。：最大吸气末肺内所含的气体量。 TLCVCRV。肺容量测量及组成肺容量测量及组成动态肺容量动态肺容量用力肺活量用力肺活量FVC：深吸气后用力呼气在最短：深吸气后用力呼气在最短时间内将全部肺活量呼出为时间内将全部肺活量呼出为FVC ，第，第1、2、3秒呼出的气量为时间肺活量。秒呼出的气量为时间肺活量。FVC与呼吸速度与呼吸速度和时间有关。常用和时间有关。常用FEV1及及FEV1/FVC%，可，可鉴别阻塞性与限制性通气功能障碍。鉴别阻塞性与限制性通气功能障碍。最大呼气中期流速最大呼气中期流速MMEF25%-75%：一：一次用力呼气过程中，呼气在次用力呼气过程中，呼气在VC水平的呼气流速。水平的呼气流速。 MMEF25%-75%与用力无关，主要反映肺泡与用力无关，主要反映肺泡弹性回缩力和气道阻力。弹性回缩力和气道阻力。流速容积曲线流速容积曲线F-V:流量为纵轴，容积为横流量为纵轴，容积为横轴，记录一次用力呼气过程中不同肺活量水平轴，记录一次用力呼气过程中不同肺活量水平的呼气流速。的呼气流速。V25、V50、V75分别代表分别代表25、50%、75%VC水平的呼气流速，水平的呼气流速， V25、V50可作为反映小气道病变的敏感指标。可作为反映小气道病变的敏感指标。最大通气量最大通气量MVV：以最快频率和最大幅度呼：以最快频率和最大幅度呼吸吸1分钟的通气量分钟的通气量.反映呼吸肌和体力强弱、胸反映呼吸肌和体力强弱、胸廓、气道、肺组织的状态。廓、气道、肺组织的状态。每分静息通气量每分静息通气量MV：静息状态下每分出入：静息状态下每分出入肺的气量。肺的气量。MV=VT f。通气功能的临床应用通气功能的临床应用 VCMVVFEV1.0%RVRV/TLC阻塞性N或 限制性 或NN或N或混合性不等不等F-VF-V曲线临床意义曲线临床意义正常正常咳嗽咳嗽轻度阻塞轻度阻塞重度阻塞重度阻塞限制性通气障碍限制性通气障碍肺泡通气和无效腔肺泡通气和无效腔每分肺泡通气量每分肺泡通气量VAVA：每分钟进入呼吸性细：每分钟进入呼吸性细支气管和肺泡的气量，只有这局部气体才参与支气管和肺泡的气量，只有这局部气体才参与气体交换。气体交换。死腔通气或无效通气死腔通气或无效通气VDVD：未参与气体交换：未参与气体交换的通气。的通气。解剖死腔和肺泡死腔解剖死腔和肺泡死腔: :解剖死腔：指终末细支气管以上气道。解剖死腔：指终末细支气管以上气道。肺泡死腔：指进入终末呼吸单位而没有参加气肺泡死腔：指进入终末呼吸单位而没有参加气体交换的局部。体交换的局部。生理死腔生理死腔= =解剖死腔肺泡死腔。解剖死腔肺泡死腔。PTEPTE时，肺泡死腔增加可达时，肺泡死腔增加可达100100200ml200ml。VD /VTVD /VT：说明呼吸效率的重要指标，正常：说明呼吸效率的重要指标，正常3636。肺换气肺换气通气血流比值通气血流比值V/QV/Q：正常。：正常。V/QV/Q正常：见于正常状态或运动后，也见于病正常：见于正常状态或运动后，也见于病理状态，如气胸。理状态，如气胸。V/QV/Q增大：造成无效腔通气。见于肺动脉结扎、增大：造成无效腔通气。见于肺动脉结扎、肺血流中断、肺血栓栓塞症、肺气肿等。肺血流中断、肺血栓栓塞症、肺气肿等。V/QV/Q减小：见于肺气肿、哮喘、支气管痉挛、减小：见于肺气肿、哮喘、支气管痉挛、麻醉状态等。麻醉状态等。肺内气体弥散肺内气体弥散 影响弥散量因素：气体物理特性、弥散膜影响弥散量因素：气体物理特性、弥散膜两侧的气体分压差、弥散面积及厚度。两侧的气体分压差、弥散面积及厚度。呼吸调节呼吸调节中枢调节中枢调节呼吸反射呼吸反射肺牵张反射呼吸肌本体感受性反射刺激感受器J感受器反射化学调节化学调节二氧化碳：Pco2增高通过中枢和外周化学感受器使呼吸加深加快。对中枢比外周感受器作用大，但较缓慢。氧： Po2降低通过外周化学感受器使呼吸加强。 Po2降低对中枢直接作用是抑制，但co2麻醉时缺氧成为兴奋呼吸的主要动力。H+：血液及CSF中的H+可分别兴奋外周和中枢化学感受器，使通气量增加。