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肺通氣的動(dòng)力需要克服肺通氣的阻力方能實(shí)現(xiàn)肺通氣。阻力增高是臨床上肺通0氣障礙最常見(jiàn)的原因。肺通氣的阻力有兩種:彈性阻力(肺和胸廓的彈性阻力),是平靜呼吸時(shí)主要阻力,約占總阻力的70%;非彈性阻力,包括氣道阻力,慣性阻力和組織的粘滯阻力,約占總阻力的30%,其中又以氣道阻力為主。
1.用同等大小的外力作用時(shí),彈性阻力大者,變形程度小;彈性阻力小者,變形程度大。一般用順應(yīng)性(compliance)來(lái)度量彈性阻力。順應(yīng)性是指在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性,容易擴(kuò)張者順應(yīng)性大,彈性阻力小;不易擴(kuò)張者,順應(yīng)性小,彈性阻力大?梢(jiàn)順應(yīng)性(C)與彈性阻力(R)成反變關(guān)系:
C=1/R
順應(yīng)性用單位壓力變化(△P)所引起的容積變化(△V)來(lái)表示,單位是L/cmH2O,即 C=[(△V/△P)L ]/[cmH2O ]。
(1)肺彈性阻力和肺順應(yīng)性:肺具有彈性,在肺擴(kuò)張變形時(shí)所產(chǎn)生的彈性回縮力,其方向與肺擴(kuò)張的方向相反,因?yàn)槭俏鼩獾淖枇,即肺彈性回縮力是肺的彈性阻力。肺的彈性阻力可用肺順應(yīng)性表示:
跨肺壓是肺內(nèi)壓與胸膜腔內(nèi)壓之差。
1)肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線:測(cè)定肺順應(yīng)性時(shí),進(jìn)行分步吸氣(或打氣入肺)或分步呼氣(或從肺內(nèi)抽氣),每步吸氣或呼氣后,屏氣,放松呼吸肌,測(cè)定肺容積的變化和胸膜腔內(nèi)壓(因?yàn)檫@時(shí)呼吸道內(nèi)沒(méi)有氣流流動(dòng),肺內(nèi)壓等于大氣壓,所以只測(cè)胸膜腔內(nèi)壓就可知道跨肺壓)。然后繪制容積-壓力(V-P)曲線(圖5-3),就是肺的順應(yīng)性曲線。因?yàn)闇y(cè)定是在屏氣無(wú)氣流的情況下進(jìn)行的,所在是肺靜態(tài)順應(yīng)性。曲線的斜率反映不同肺容量下順應(yīng)性或彈性阻力的大小。曲線斜率大,順應(yīng)性大,彈性阻力小;曲線斜率小,則意義相反。正常成年人在平靜呼氣末,肺容積約為肺總量的40%左右時(shí),肺順應(yīng)性正好位于曲線的中段,此段斜率最大,故平靜呼吸時(shí)肺彈性阻力小,呼吸省力。此時(shí)健康成年人CL約為0.2L/cmH2O。當(dāng)肺充血、肺組織纖維化化或肺泡表面活性物質(zhì)(見(jiàn)后文)減少時(shí),肺的彈性阻力增加,患者吸氣困難;肺氣腫時(shí),肺彈性成分大量破壞,肺回縮量減小,彈性阻力減小,患者呼氣困難。
圖5-3 肺的靜態(tài)順應(yīng)性曲線(1cmH2O=0.098kPa)
2)比順應(yīng)性:肺順應(yīng)性還受肺總量的影響。肺總量大的,其順應(yīng)性較大;反之,較小,F(xiàn)舉例說(shuō)明。設(shè)若用0.5kPa(5cmH2O)的壓力將1L的氣體注入一個(gè)人的兩肺,計(jì)算得出全肺順應(yīng)性為0.2L/cmH2O。如果左、右兩肺的容積和順應(yīng)性是一樣的,那么同樣0.5kPa的壓力,將同樣1L氣體送入肺內(nèi),每側(cè)肺容量?jī)H增加0.5L,計(jì)算出每側(cè)肺的順應(yīng)性只有 0.1L/cmH2O,而不是0.2L/cmH2O。這是因?yàn)槲胪热莘e的氣體,在肺總量較大者,其擴(kuò)張程度較小,彈性回縮也也較小,彈性阻力小,僅需較小的跨肺壓變化即可,順應(yīng)性大;而在肺總量較小者,其擴(kuò)張程度大,彈性加縮力也大,彈性阻力大,需較大的跨肺壓變化,故順應(yīng)性小。由于不同個(gè)體間肺總量存在著差別,在比較其順應(yīng)性時(shí)必須排除肺總量的影響,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,測(cè)定單位肺容量下的順應(yīng)性,即比順應(yīng)性(specific compliance)。比順應(yīng)性=測(cè)得的肺順應(yīng)性(L/cmH2O)/肺總量(L)。
3)肺彈性阻力的來(lái)源:肺彈性阻力來(lái)自肺組織本身的彈性加回縮力和肺泡內(nèi)側(cè)的液體層同肺泡內(nèi)氣體之間的液-氣界面的表面張力所產(chǎn)生的回縮力,兩者均使肺具有回縮傾向,故成為肺擴(kuò)張的彈性阻力。
肺組織的彈性阻力主要來(lái)自彈力和膠原纖維,當(dāng)肺擴(kuò)張時(shí),這些纖維被牽拉便傾向于回縮。肺擴(kuò)張?jiān)酱,?duì)纖維的牽拉程度也越大,回縮力也越大,彈性阻力也越大,反之則小。
圖5-4示離體的肺在充氣和充生理鹽水時(shí)各自的順應(yīng)性曲線?梢(jiàn)擴(kuò)張充氣的肺比擴(kuò)張充生理鹽水的肺所需的跨肺壓力大得多,前者約為后者的3倍。這是因?yàn)槌錃鈺r(shí),在肺泡內(nèi)襯液和肺泡氣之間存在液-氣界面,從而產(chǎn)生表面張力。球形液-氣界面的表面張力方向是向中心的,傾向于使肺泡縮小,產(chǎn)生彈性阻力。而充生理鹽水時(shí),沒(méi)有液-氣界面,因此不存在表面張力作用,僅肺組織的彈性回縮所產(chǎn)生的阻力作用。由此可見(jiàn),肺組織的彈性阻力僅約占肺總彈性阻力的1/3,而表面張力的約占2/3。因此,表面張力對(duì)肺的張縮有重要的作用。
圖5-4 充空氣和充生理鹽水時(shí)肺的順應(yīng)性曲線(1cmH2O=0.098kPa)
根據(jù)Laplace定律,P=2T/r(P是肺內(nèi)的壓力,T是肺泡表面張力,r是肺泡半徑)。如果大、小肺泡的表面張力量樣的,那么,肺泡內(nèi)壓力將隨肺泡半徑的大小而反變。小的肺泡,壓力大;小的肺泡,壓力小。如果這些肺泡彼此連通,結(jié)果小肺泡內(nèi)的氣體將流入大肺泡,小肺泡塌陷,大肺泡膨脹,肺泡將失去穩(wěn)定性(圖5-5)。但實(shí)際并未發(fā)生這種情況,這是因?yàn)榉闻荽嬖谥档捅砻鎻埩ψ饔玫谋砻婊钚晕镔|(zhì)的緣故。
肺泡表面活性物質(zhì)(alveolar surfactant)是復(fù)雜的脂蛋白混合物,主要成分是二棕櫚酰卵磷脂(dipalmitoyl lecithin,DPL或 dipalmitoylphosphatidyl choline choline,DPPC),由肺泡Ⅱ型細(xì)胞合成并釋放,分子的一端是非極性疏水的脂肪酸,不溶于水,另一端是極性的易溶于水。因此,DPPC分子垂直排列于液-氣界面,極性端插入水中,非極性端伸入肺泡氣中,形成單分子層分布在液-氣界面上,并隨肺泡的張縮而改變其密度。正常肺泡表面活性物質(zhì)不斷更新,以保持其正常的功能。
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