通气时胸膜内压的变化

通气需要不能自行扩张和收缩的肺随着胸腔的扩张和放松而运动;

肺被包裹在充满液体的胸膜囊中,肺的表面被内脏胸膜(visceral pleura)覆盖,胸腔周围的囊部称为壁胸膜( parietal pleura);胸腔内液体的内聚力使可伸展的肺与胸腔粘连,当胸腔在呼吸过程中移动时,肺也随之移动;

胸内压(Subatmospheric Intrapleural Pressure )

胸膜间液体的胸膜内压力通常为亚气压(subatmospheric,低气压);

这种亚气压在胎儿发育过程中产生,此时胸廓及其相关胸膜的生长速度比肺及其相关胸膜的生长速度快;

两层胸膜被胸膜液黏合在一起,所以弹性的肺被迫伸展以适应胸腔的较大容积;然而,与此同时,肺的弹性反冲产生了一种向内的力,试图将肺从胸壁上拉出来(图17.10a);胸廓的向外拉和弹性肺的向内反冲相结合,产生了大约—3 mmHg的胸腔内压;


你可以用注射器装一半水,排除所有的空气,然后用插好的针头或三通阀盖住注射器的末端;此时,筒体内的压力等于大气压;现在用一只手握住注射器筒(胸壁chest wall),同时你试着拔出柱塞(弹性肺从胸壁上拉开);当你拉动柱塞时,桶内的体积会略微增加,但是水分子之间的内聚力会使水抵抗膨胀;活塞筒内的压力最初与大气压力相等,但当你拉动柱塞时,压力会略有下降;如果你松开柱塞,它会迅速回到静止位置,恢复注射器内的大气压力;这个实验证明了水的内聚力( cohesive forces/粘聚力 ):水不会被“拉伸(stretched)”

气胸(Pneumothorax)

现在假设在密封的胸膜腔和大气之间开一个口。在现实生活中,这种情况可能会发生在肋骨之间,肋骨断裂刺穿胸膜,或者其他任何破坏胸膜腔密封的事件。空气沿着压力梯度向下移动,因此打开胸膜腔与大气接触,就可以让空气流入胸腔,就像当你用开罐器打破密封时,空气进入真空包装的罐子一样。

进入胸膜腔的空气打破了将肺固定在胸壁上的液体关系。胸壁向外扩张,而弹性肺则塌陷到非拉伸状态,就像一个被放气的气球(图17.10b)。这种情况被称为气胸((Pneumothorax)),导致肺部塌陷,无法正常工作。气胸可由外伤引起,但也可在先天性肺气泡(bleb,肺组织的薄弱部分)破裂时自发发生,使肺部的空气进入胸膜腔。

气胸的矫正有两个组成部分:

  • 用抽吸泵尽可能多地排出胸膜腔中的空气,并密封胸腔以防止更多的空气进入;

  • 任何残留在腔内的空气都会逐渐被血液吸收,恢复胸膜液的关系,并使肺重新充气;

呼吸周期(Respiratory Cycle)中的胸膜内压

胸膜液中的压力在呼吸周期中变化;吸气开始时,胸膜内压约为—3 mmHg;

随着吸气的进行,胸膜和肺由于胸膜液的结合而沿着膨胀的胸腔运动,但弹性肺组织不被拉伸;肺部试图拉离胸壁更远,导致胸腔内的压力变为负值;

因为这个过程很难想象,让我们回到充水注射器与堵塞的针头的类比。你可以不费很大力气就把柱塞拔出一小段距离,但是水的粘性使它很难再拔出。当你的吸气肌在吸气过程中收缩时,你所做的努力与你试图拔出柱塞所做的工作是一样的。呼吸越用力,伸展弹性肺所需的“做功work“就越多

当肺充分扩张、安静吸气结束时,胸膜腔内压降到 —6mmHg左右;

在运动或其它用力吸气过程中,胸膜腔内压可达到 —8mmHg 或更低

在呼气期间,胸腔会回到休息位置(resting position);肺从伸展的位置放松,胸腔内压力恢复到正常值,约 —3mmHg;

胸膜腔内的压力永远不会与大气压力平衡,因为胸膜腔是一个封闭的腔室;


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