第七节　呼　吸　运　动

呼吸运动(breathing movement)受神经和体液的调节。呼吸运动的低级中枢位于延髓,呼吸中枢受血液中CO2含量的影响。呼吸运动是在不自觉的状态下进行的。发自呼吸中枢的神经冲动,传递到颈段与胸段脊髓,经C3～5组成的膈神经支配膈,与T1～2构成的肋间神经支配肋间肌,形成呼吸活动自主调节的运动通路(图3-35,图3-36),呼吸运动又是在骨骼肌的作用下实现的,因此人们可以随意控制呼吸。

图3-35　肺的呼吸运动和主要呼吸肌

呼吸运动为机体同外界环境进行气体(主要为O2和CO2)交换的整个过程。分为内呼吸与外呼吸。前者指组织细胞与体液之间的气体交换过程,后者指血液与外界空气之间的气体交换过程。一般所称呼吸运动系指外呼吸。外呼吸由胸廓的节律性扩大和缩小,以及由此引起的肺被动的扩张(吸气)、回缩(呼气)和歇息而实现。健康成年人安静时每分钟16～18次,小儿每分钟20～30次,每次吸入和呼出气体约各为500ml。人在各种不同条件下其呼吸形式亦不同。以肋骨运动为主者称为“胸式呼吸”,以膈和腹壁肌运动为主者称为“腹式呼吸”。

肺在呼吸过程中的活动是被动的,肺周围有密闭的胸膜腔包绕,胸壁肌的收缩与舒张,使胸腔的大小发生改变,当胸壁肌收缩、肋骨上提、膈下降、胸腔扩大时,胸膜腔内压力下降,为0.667～1.23kPa(5～10mmHg),低于大气压,使肺被动扩张,外界空气吸入肺内,完成吸气动作。当胸壁肌松弛、肋复位、膈顶上升、胸腔缩小时,胸膜腔内压力上升,即负压减小,同时肺本身弹性纤维的回缩力使肺内空气排出体外,完成呼气动作。由于呼吸活动依赖于胸腔交替的扩大与缩小,导致密闭的胸膜腔压力改变,因此,伤、病或人为的使空气进入胸膜腔,以致胸膜腔内的负压环境遭受破坏,产生压力关系的改变,均可阻断呼吸。维持胸膜腔负压及肺呼吸活动的因素主要有:①气管、支气管、肺泡等气道通畅无阻;②胸壁坚固,能正常活动,胸廓容积能随呼吸运动扩大和缩小;③胸膜腔必须是空而密闭的;④胸膜有吸收功能,以保持胸膜腔内无积液;⑤肺具有弹性回缩力。上述几个因素中的任何之一受到破坏,如气道阻塞,胸壁或肺破损致胸膜腔不完整,胸壁或膈运动异常使胸腔容积病理性增大或减少,胸膜表面正常的吸收能力遭到破坏使胸膜腔内积聚过多液体,或胸膜粘连使胸膜腔容积减少,肺的弹性回缩力变化等,由此引起的压力关系改变,都可能影响正常的呼吸,有时还可造成全身性的生理紊乱甚至死亡。

图3-36　呼吸肌的神经支配

膈的收缩与舒张,使胸腔的上、下径发生变化,由此完成的呼吸运动称为腹式呼吸。肋间肌的舒缩,引起肋骨和胸骨的升降,改变胸腔的左右径和前后径,由此完成的呼吸运动称为胸式呼吸。新生儿肋骨的位置接近水平,胸壁的前后径和左右径处于充分扩展状态,因而其呼吸运动主要靠膈肌的活动来完成,属于腹式呼吸。年龄增长,肋骨的位置逐渐倾斜,大约到7岁以后,呼吸运动主要由肋间肌的活动来完成,为胸式呼吸。但腹式呼吸与胸式呼吸并不能截然分开,通常是两种呼吸形式均有参与,在某一状态下以一种呼吸形式占优势,而且通过训练,呼吸形式也是可以改变的。

当平静吸气时,膈与肋间外肌收缩,胸壁收缩、抬起肋骨、膈下降,引起胸腔前后、左右及上下径均增大,胸膜腔内压力下降到0.667～1.23kPa,低于外界大气压,使肺被动扩张,外界空气进入肺内,完成吸气动作。当膈和肋间外肌松弛时,肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位,胸腔缩小,胸膜腔内压力上升,同时肺本身弹性纤维的回缩力使肺内空气排出体外,完成呼气动作。

深呼吸时,除了膈与肋间肌的作用外,其他在胸壁有附着点的肌,也参与呼吸作用,这些肌包括:颈部的斜角肌收缩,使第1～2肋上提,胸锁乳突肌胸骨头收缩,抬起胸骨柄,加深吸气,同时,肋提肌和后锯肌收缩,协助稳定肋骨,腹壁肌收缩,使腹压增加,提高膈顶的上升力度,帮助加深呼气。在极度呼吸困难时,胸壁浅层的胸大肌、胸小肌、前锯肌、斜方肌、菱形肌,甚至背部的竖脊肌均发挥作用,使胸段脊柱挺直,肋骨向两侧展开,以利于深吸气,腹壁斜肌和背阔肌的作用,帮助强力呼气。上述颈部、胸壁和腹壁参与呼吸运动的肌肉,均为呼吸辅助肌。

根据呼吸运动的原理,可用人工方法让胸廓有节律地扩大和缩小,以帮助呼吸运动减弱或暂时停止呼吸的患者维持肺的通气功能,称为人工呼吸。人工呼吸常用于抢救因意外事故突然停止呼吸的患者,如溺水、煤气中毒、触电等心脏仍在跳动,而呼吸停止;或心跳停止,但做人工呼吸以利于进行人工心脏按压,以人工维持患者的肺通气,达到通过肺换气来改善全身缺氧,促进呼吸中枢功能的恢复,从而产生自发呼吸。