呼吸过程的变化

肺泡压(alveolar pressure,PA)在一次吸气(single inspiration)过程中的变化;

Pressure changes during quiet breathing


大气压力的值是0 mmHg;负数表示亚大气压(sub-atmospheric:低于大气压力),正数表示高于大气压。

Time 0——在两次呼吸之间的短暂停顿中,肺泡压等于大气压(0 mmHg at point A1);当压力相等时,没有空气流动;

Time 0–2 sec: Inspiration吸气——当吸气开始时,吸气肌收缩,胸腔容积增大;随着容积的增加,肺泡压力降到低于大气压约1mmHg(-1mmHg,A2),空气流入肺泡(C1、C2);因为胸腔容积的变化比空气流动的速度快,肺泡压在吸气的一半左右达到最低值(A2)

随着空气继续流入肺泡,压力增加,直到胸腔停止扩张,就在吸气结束之前;空气运动会持续几秒钟,直到肺部的压力与大气压力相等(A3);吸气结束时,肺容积达到呼吸循环的最大值(C2),肺泡压等于大气压;


吸气结束时,从躯体运动神经元到吸气肌的脉冲停止,肌肉放松;肺部和胸廓的弹性反冲使横膈膜和胸腔回到原来放松的位置,就像伸展的弹性腰带在释放时会发生反冲一样;因为在安静的呼吸中呼气涉及被动的弹性反冲而不是主动的肌肉收缩,所以它被称为被动呼气(passive expiration);

Time 2–4 sec: Expiration呼气——随着呼气期间肺部和胸腔容积的减少,肺部的气压增加,最高达到高于大气压约1 mmHg(A4);肺泡压现在比大气压高,所以气流反向流动,空气从肺部排出;

Time 4 sec——呼气结束时,当肺泡压力再次等于大气压时(A5),空气运动停止;肺容积在呼吸循环中达到最小值(C3);此时,呼吸循环( respiratory cycle)已经结束,准备好再次开始下一次呼吸;

主动呼气(Active expiration)发生在自主呼气和呼吸频率(ventilation rate)超过每分钟30-40次时;(成人正常的“静息通气率resting ventilation rate”为每分钟12—20次呼吸);主动呼气使用肋间内肌和腹部肌群,而吸气时不使用这些肌肉;这些肌肉统称为呼气肌(expiratory muscles)

肋间内肌(internal intercostal)排列在胸廓(rib cage)的内侧;当它们收缩时,它们将肋骨向内拉,减少胸腔的体积;要感觉到这个动作,把手放在你的胸廓上;尽可能多的用力呼出肺部的空气,注意手的运动;

肋间内肌和肋间外肌作为拮抗肌群发挥作用;在通气过程中改变胸廓( rib cage )的位置和容积;然而,横膈膜没有拮抗肌群;相反,腹部肌群在主动呼气(active expiration)时收缩,以补充肋间内肌的活动

腹部收缩将下方胸廓向内拉,减少腹部容积,使肠和肝脏向上移;位置移动的脏器将横膈膜推向胸腔,被动的减少胸腔容积;腹部肌肉在用力呼气(forced expiration)时的作用就是为什么在腹部“紧缩crunches”、抬起头和肩膀时要吐气;呼气的积极过程有助于加强腹部的肌肉收缩;

任何削弱骨骼肌或损害其运动神经元的神经肌肉疾病都会对通气产生不利影响;随着通气量下降,进入肺部的新鲜空气减少;此外,咳嗽(cough)能力的丧失会增加肺炎(pneumonia)和其他感染的风险;影响通气运动控制的疾病包括重症肌无力(myasthenia gravis,一种骨骼肌运动终板乙酰胆碱受体被破坏的疾病)和脊髓灰质炎(poliomyelitis,小儿麻痹症),一种麻痹骨骼肌的病毒性疾病;


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