第一节　肺通气

肺通气是指肺与外界的气体交换，包括外界氧气的吸入和肺部二氧化碳的排出。现将肺通气相关的结构与功能简要叙述如下：

一、肺通气的功能结构

气体经呼吸道进出肺的过程称为肺通气。实现肺通气的结构包括呼吸道、肺、胸廓、呼吸肌与密闭的胸膜腔。呼吸道由鼻道、咽、喉、气管及其各级分支、直至终末细支气管所组成。气管分为左、右主支气管；主支气管又逐级分为叶支气管、段支气管、支气管、细支气管与终末支气管。鼻、咽、喉为上呼吸道，气管至终末支气管为下呼吸道。传导气体的呼吸道上没有肺泡，不能进行气体交换，故构成呼吸道容积的解剖无效腔；这部分呼吸道的功能是传送气体进出肺，并具有调节吸入气体的温度与湿度、净化吸入气体的作用，以及防御与保护功能。在传导气体的呼吸道上，细支气管含平滑肌比例较大，结缔组织中含更多的弹性纤维，且缺乏软骨的支持，其口径易受气道内、外的压力差和外力牵张、平滑肌舒缩的影响，容易发生塌陷。呼吸道平滑肌受迷走神经与交感神经的双重支配。迷走神经末梢释放的乙酰胆碱作用于呼吸道平滑肌细胞M型胆碱受体，引起平滑肌收缩，呼吸道口径缩小，从而增大气道阻力；交感神经末梢释放去甲肾上腺素，作用于呼吸道平滑肌细胞β2受体，引起平滑肌舒张，使呼吸道平滑肌口径增大，减小气道阻力。终末细支气管再分为呼吸性细支气管（第17～19级）、肺泡管（第20～22级）与肺囊泡（第23级），发挥气体交换作用。

胸廓由肋骨、胸骨、胸椎形成的骨架以及附着的软组织构成其四壁，底部由膈肌封闭，对肺起到支撑与保护作用。呼气肌与吸气肌附着于胸廓之上，与膈肌形成呼吸的动力部分。由膈肌舒缩伴有腹壁起伏的呼吸运动，称为腹式呼吸；而由呼气与吸气的肋间肌舒缩使肋骨和胸骨运动产生的呼吸运动，称为胸式呼吸。腹式呼吸与胸式呼吸常同时存在，在平静呼吸时，以腹式呼吸为主。

二、肺容量

肺通气功能涉及肺容量、肺通量等一些概念。

（一）肺容量

肺容量是评价肺通气功能的基础，包括肺总容量（total lung capacity）、潮气量（tidal volume）、补吸气量（inspiratory reserve volume）、补呼气量（expiratory reserve volume）、余气量（residual volume）、功能余气量（functional residual capacity）与肺活量（vital capacity）等指标（图1-2-1-1）。补呼气量、潮气量、补吸气量与余气量之和为肺总容量，补呼气量、潮气量与补吸气量之和为肺活量，补吸气量与余气量之和为功能余气量。以身高1.7m的健康青年男性为例，在静息状态下，其肺总容量为6.5L，补呼气量约为3L，潮气量约为0.5L，补吸气量约为1.6L，余气量约为1.4L；而肺活量约为5.1L，功能余气量约为3L。

（二）肺通气量

成年人肺内气管与支气管系统分为23级，从第1级至第16级为气体流通的管道，没有气体交换功能，故形成平均大约150ml的解剖无效腔。而真正的气体交换主要发生在肺泡，成年人大约有3亿个肺泡，每个肺泡直径约0.3mm，形成的气体交换总面积为50～100m2，肺泡与毛细血管之间的气血交换膜非常薄，仅有约0.5µm。因此，如以静息状态下呼吸频率为15次/min计算，成年人肺通气量为潮气量×呼吸频率= 500ml×15次/min = 7 500ml/min；然而肺泡通气量为（潮气量-解剖无效容量）×呼吸频率=（500-150）ml×15 次 /min = 5 250ml/min。

三、肺泡气氧分压

肺泡气氧分压是肺通气功能的重要方面，下面着重叙述。

（一）气体的分压定律——道尔顿定律

道尔顿定律（Dalton's law）也就是气体分压定律（law of partial pressure），由英国科学家道尔顿（J.Dalton）于1801年提出，也称道尔顿分压定律。其表述为：某一气体在气体混合物中产生的分压等于它单独占有整个容器时所产生的压力，而气体混合物的总压强等于其中各气体分压之和。表达式为：

P = P1 + P2 + P3 + … + Pn

Pn = Fn×P

其中P表示混合气总压力，P1，P2，P3，…，Pn为混合气中各气体的分压。Fn表示某气体的百分比浓度。

（二）肺泡气氧分压的计算——简化肺泡气方程式

肺泡与大气虽通过支气管树分支相通，但肺泡中各组成气体的容积百分比浓度及分压皆不同于吸入气（图1-2-1-2），这是因为支气管树除对吸入气体具有滤过作用外，还具有加温与加湿作用。一方面，吸入气进入上呼吸道，就立即在体温条件下为水蒸气所饱和，如外界干燥吸入气的氧分压为：PO2 = PB×FO2，则进入气管内潮湿吸入气的氧分压为：PIO2 =（PB-47）×FIO2；另一方面，在肺泡中的O2不断弥散入血，而CO2则同时由血不断弥散进入肺泡，假定呼吸交换率（R）等于1，则因弥散入血所减少的氧分压值应等于肺泡气的二氧化碳分压值，故肺泡气氧分压应等于：

PAO2 =（PB-47）FIO2-PACO2

上式即为简化肺泡气方程式。但在实际情况下R≠1，故肺泡气方程式的全式应为：

PAO2 =（PB-47）FIO2PACO2［FIO2 +（1-FIO2）/R］

可见，只有吸入气氧浓度（FIO2）为100%；或者R = 1时，才可使［FIO2 +（1-FIO2）/R］项数值等于1，上述两式才能相等。但在不太严格的情况下，尽管R≠1，也可用简化肺泡气方程式粗略计算肺泡气氧分压。