肺
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肺(lung)，呼吸系統(tǒng)的重要器官，肺泡是最基本的結(jié)構(gòu)。機體為了維持生活所需的能量，必須從外界吸取氧氣，并排出機體新陳代謝產(chǎn)生的二氧化碳。肺就是完成這種氣體交換的器官。外界空氣通過肺泡與肺毛細(xì)血管進行氣體交換，血液從肺泡吸取氧氣并將組織細(xì)胞帶來的二氧化碳排出去，這個過程稱外呼吸，由肺來完成。血液中的氣體通過細(xì)胞膜與組織進行氣體交換，血液中氧釋放出來供細(xì)胞利用，并將代謝后的二氧化碳帶走，這個過程稱內(nèi)呼吸。內(nèi)呼吸與外呼吸密切配合構(gòu)成完整的呼吸生理。
目錄 |
發(fā)育
肺和消化系統(tǒng)的胚胎均發(fā)自原腸，胚胎發(fā)育第3～5周時，咽囊前下方中線處出現(xiàn)一突起──肺芽，末端擴張，突起與咽囊相連處周圍組織日后發(fā)育為喉部，肺芽繼續(xù)發(fā)育成管狀即氣管，氣管前端分叉形成左右支氣管，支氣管繼續(xù)再分叉，最后形成肺。第 6個月時各級支氣管均已形成。由于肺在胚胎發(fā)育上與消化系統(tǒng)有關(guān)，故有些呼吸系統(tǒng)的先天性畸形與消化系統(tǒng)畸形伴發(fā)，如食管閉鎖的一些類型中食管與氣管相連。
結(jié)構(gòu)和生理
解剖上肺由支氣管、細(xì)支氣管、呼吸性細(xì)支氣管、肺泡道和肺泡構(gòu)成。肺分左右兩肺，分別位于兩側(cè)胸腔內(nèi)，表面覆以胸膜臟層，左右兩肺隔以縱隔。胎兒肺在母體中不進行呼吸活動，肺未充氣，肺的體積比胸腔體積小得多，故入水即沉。出生后肺即開始呼吸活動。吸入空氣后，肺開始充氣，肺體積迅速膨脹，直至肺與胸膜間僅存一潛在的閉合腔，其中有少量胸液使肺表面與胸膜相隔。充氣的肺置于水中則浮于水面，借此可鑒別嬰兒死亡于出生前或出生后。 右肺分上、 中、下3葉，上、中葉之間隔以右肺副裂，中、下葉之間隔以葉間裂。左肺分上下2葉，兩葉間隔以葉間裂。
肺內(nèi)支氣管及肺泡
氣管在第5胸椎上緣處分為左右支氣管，支氣管與血管神經(jīng)匯集成束在肺隔面中部進入肺內(nèi)，此處稱肺門。支氣管、血管和神經(jīng)由此分支進入肺內(nèi)，經(jīng)多次分支，形如一倒置的樹枝，每分叉一次稱為一級，支氣管共有23級。在第二級的水平，每側(cè)肺部有10個肺段支氣管，按肺段支氣管將兩肺各分為10個肺段。右側(cè)支氣管與總氣管成角較大，故較陡直，誤入氣管的異物就容易進入右支氣管。左下葉支氣管較為細(xì)長，引流不暢時容易引起感染。氣管與支氣管有半月形透明軟骨支持，保持氣道的張開，自支氣管11級開始軟骨消失。軟骨間有環(huán)形的肌層，這些平滑肌分布直至0.1mm的小支氣管或更細(xì)小的支氣管處。平滑肌收縮則使支氣管痙攣，舒張則支氣管松弛。刺激迷走神經(jīng)末梢，可使平滑肌收縮；而興奮交感神經(jīng)則可使支氣管平滑肌松弛，在哮喘患者中使用腎上腺素類藥物可顯示出這種機理。近肺泡端的細(xì)支氣管依賴肺泡的彈性回縮力維持張開狀態(tài)，肺氣腫患者的肺支氣管彈性回縮力下降，尤其在呼氣時近肺泡端的毛細(xì)支氣管尤易發(fā)生陷閉，肺泡氣更不易呼出，產(chǎn)生肺泡氣陷閉現(xiàn)象。氣管內(nèi)面有纖毛柱狀上皮，這些纖毛有規(guī)則的運動可將肺及氣道內(nèi)的分泌物或異物(如進入氣道的塵埃)向上傳輸排出。呼入的空氣常含微塵和細(xì)菌，但氣道的曲折、支氣管的收縮、分泌物的粘附和纖毛的向上傳輸作用，使細(xì)菌不能進入肺泡，所以肺泡通常處于無菌狀態(tài)。纖毛受損，肺的排泌異物功能就失常。纖毛活動異常癥是一種先天性纖毛內(nèi)軸絲結(jié)構(gòu)或功能異常的綜合征，由于纖毛不能活動或活動不一致，不能有效地排出吸入肺內(nèi)的塵埃和細(xì)菌等，易發(fā)生肺部感染和支氣管擴張。支氣管的末端(肺泡管)是一串由肺泡組成的囊泡，肺泡大小不一，直徑75～300μm。成人肺泡數(shù)約3億余個，因此肺泡表面積極大，可達70m2左右，為成人體表面積的40倍。巨大的肺泡表面積有助于血液氣體的迅速交換，肺具有很大的氣體交換儲備力。肺泡間的間隔厚度約為 0.1μm，肺泡與肺泡間有微細(xì)小孔（稱科恩氏孔）相通。兩層肺泡上皮間含有毛細(xì)血管、淋巴管、神經(jīng)及彈力和膠原纖維等，其間可見各種單核細(xì)胞和組織細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等。某些細(xì)胞還可轉(zhuǎn)化為吞噬細(xì)胞，它可把進入肺泡內(nèi)的顆粒吞噬，在細(xì)胞內(nèi)被酶類消化，如對肺炎球菌就常以此種方式處理。若吞噬的物質(zhì)對酶類有抵抗作用，吞噬細(xì)胞就將被吞噬的物質(zhì)運往肺泡管，經(jīng)細(xì)支氣管逐步向上傳輸排出。這個過程最典型的可見于脂性肺炎。也可將這些物質(zhì)運至淋巴管排出。吞噬細(xì)胞內(nèi)含有多種蛋白酶，細(xì)胞死亡，蛋白酶即釋出，能消化破壞肺泡隔，導(dǎo)致肺氣腫。這些酶部分可經(jīng)喉部排出，部分被來自血漿抗蛋白酶系統(tǒng)（如 α1抗胰蛋白酶）結(jié)合而失活。反之，α1抗胰蛋白酶缺乏者因不能抑制蛋白酶對肺組織的破壞，故較易形成肺氣腫。這類α1抗胰蛋白酶缺乏癥在西方人群中較多見，在中國較少見。氣管與肺泡中還有大量肥大細(xì)胞，這類細(xì)胞能合成組胺、5-羥色胺和慢反應(yīng)物質(zhì)等介質(zhì)。肥大細(xì)胞表面具有IgE受體，吸入的抗原進入氣管與肺之后，可經(jīng)特異性IgE與肥大細(xì)胞結(jié)合，致肥大細(xì)胞脫顆粒，組胺等介質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)釋出，引起呼吸道和血管平滑肌痙攣，導(dǎo)致哮喘樣發(fā)作。肺泡內(nèi)壁為單層的上皮細(xì)胞，肺泡上皮細(xì)胞分為三類。Ⅰ型肺泡鱗狀上皮細(xì)胞或稱 A型細(xì)胞，數(shù)量最多，覆蓋著大部分肺泡表面，厚約 0.1μm，氣體交換主要通過這種細(xì)胞進行。Ⅱ型肺泡細(xì)胞或稱 B型細(xì)胞，呈立方形，數(shù)量較少，是一種分泌型細(xì)胞，細(xì)胞質(zhì)中含有特殊的小球狀結(jié)構(gòu)物，稱為板層小體，它可產(chǎn)生表面活性物質(zhì)。Ⅲ型肺泡細(xì)胞為一種刷狀細(xì)胞，數(shù)量更少，其功能尚不清。
肺泡內(nèi)壁覆有一層液體，液體與氣體交界面存在表面張力，它能促使肺泡縮小。但Ⅱ型肺泡細(xì)胞產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，這是一種含二棕櫚酰卵磷脂的脂蛋白，具有減低表面張力的作用，由于表面張力與表面活性物質(zhì)的存在和相互影響，呼氣時肺泡不會完全萎陷，吸氣時肺泡容易擴張。這種表面活性物質(zhì)于胎兒23周左右開始產(chǎn)生，至30周后才產(chǎn)生足量的肺泡表面活性物質(zhì)，并流入羊水，因此檢查羊水中表面活性物質(zhì)的含量，可推斷胎兒出生后有無呼吸窘迫綜合征的可能。早產(chǎn)、分娩時低血氧癥、嚴(yán)重感染和失血等因素可使表面活性物質(zhì)產(chǎn)量不足，因此出生后嬰兒可發(fā)生肺不張、肺萎縮，若肺毛細(xì)血管內(nèi)血漿或肺間質(zhì)液流入肺泡則形成一層透明膜，妨礙氣體交換，臨床上稱此為新生兒肺透明膜病或特發(fā)性呼吸窘迫綜合征（見新生兒疾病）。肺有雙重血流供應(yīng)，分別來自肺動脈和支氣管動脈。
肺的血液供應(yīng)
肺循環(huán)的特征為低壓、低阻、高容量。肺動脈的壓力僅為主動脈壓的 1/6左右，肺動脈收縮壓與右心室收縮壓相仿而略低，正常時在+12～+25mmHg之間，舒張壓在+4～+13mmHg之間，平均壓為+10～+18mmHg。肺動脈壓亦受胸腔內(nèi)壓力改變的影響。肺動脈收縮壓高于30mmHg，平均壓高于20mmHg，均可視為肺動脈高壓。在嚴(yán)重的肺動脈高壓，肺動脈的平均壓可能高于正常的5～6倍，此點與周圍動脈高壓時（即高血壓病或癥狀性高血壓）不同，后者的平均壓甚少高于正常的2倍。肺動脈壓減低見於肺動脈口狹窄。肺動脈發(fā)自右心室、攜帶乏氧血（靜脈血），在肺泡周圍形成毛細(xì)血管網(wǎng)，肺毛細(xì)血管床壁極薄（約0.1μm厚度），其表面積極大，幾乎達70m2，為體表面積40倍，毛細(xì)血管中的血液氣體可通過彌散作用與肺泡內(nèi)氣體進行交換，排出CO2，吸收O2，使乏氧血轉(zhuǎn)變?yōu)楦谎跹?(動脈血)，經(jīng)肺靜脈注入左心房。正常情況下，肺毛細(xì)血管開放僅半數(shù)左右，當(dāng)運動或其他原因增加代謝需要時，其余毛細(xì)血管也可適量開放。肺毛細(xì)血管平均壓正常在 5～10mmHg，此為心導(dǎo)管頂端嵌入肺小動脈末梢部、堵塞了肺小動脈時測得的壓力。與左心房壓力相仿，肺毛細(xì)血管壓力超過12mmHg即可認(rèn)為增高，見于左心衰竭、二尖瓣狹窄、左心室舒張充盈受阻的情況，如縮窄性心包炎、心內(nèi)膜纖維彈性組織增生癥、限制型原發(fā)性心肌病等。此外長時間的高血壓或左心室排血受阻引起左心室壓力顯著增高時，也可引起肺毛細(xì)血管壓上升。正常時肺毛細(xì)血管壓遠低于血漿膠體滲透壓，故正常情況下有效濾過壓為負(fù)值，肺泡中的液體可被吸入血管內(nèi)，在淡水淹溺時，誤吸的淡水可迅速經(jīng)肺吸入，引起溶血反應(yīng)；據(jù)此，一些藥物可用氣霧劑的方式經(jīng)肺吸入，不但直接作用于氣道和肺泡表面，且易被肺吸入組織內(nèi)。肺部的血流量幾乎等于流經(jīng)全身所有臟器和組織的血量，其值約為5.4L/min，流量超過供應(yīng)肺泡組織代謝所需之血量，來自肺動脈的血流司氣體交換作用，并營養(yǎng)呼吸性細(xì)支氣管和肺泡。來自支氣管動脈的血流供呼吸性細(xì)支氣管以上肺組織的營養(yǎng)。左支氣管動脈來自胸主動脈，右支氣管動脈來自肋間動脈，均自肺門入肺，分布於支氣管壁、血管壁、肺泡間隔及胸膜臟層等，部分支氣管動脈的血流入肺靜脈。
肺的淋巴和神經(jīng)
肺內(nèi)淋巴管甚為豐富。肺內(nèi)交感神經(jīng)來自頸下神經(jīng)節(jié)及胸交感神經(jīng)節(jié)。副交感神經(jīng)來自迷走神經(jīng)，肺內(nèi)牽張感受器的反射就是通過迷走神經(jīng)傳遞的。
功能
肺具有呼吸和代謝兩種功能。
肺的呼吸功能
主要包括:肺容量、通氣、換氣、呼吸動力、血液運輸和呼吸的控制與調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)。
肺容量反映外呼吸的空間，是呼吸道與肺泡的總?cè)萘?。肺容量的大小變化，可借肺量計描繪，并根據(jù)呼吸運動的特點，將肺容量分為若干組成部分：①潮氣容積，每次吸入或呼出的氣量稱潮氣量，它受機體代謝率、運動量和情緒等因素的影響。靜息狀態(tài)時成人潮氣量約為500ml左右。②補吸氣容積，平靜吸氣后能吸入的最大氣量。它與呼吸肌肌力大小，胸廓彈性和氣道通暢情況等因素有關(guān)，它是最大潮氣量的來源，因此只有足夠的深吸氣量才能提供最大的通氣量。③補呼氣容積，平靜呼氣后所能呼出的最大氣量，可受體位、妊娠、肥胖和腹水等影響。④功能殘氣量，是平靜呼氣后肺臟內(nèi)存留的氣量。它包括殘氣量和補呼氣量兩個部分。功能殘氣量在生理上有穩(wěn)定肺泡氣體分壓的緩沖作用，減少通氣間歇對肺泡內(nèi)氣體交換的影響。若功能殘氣量減少在呼吸周期中氧與二氧化碳分壓的波動就很大，尤其在呼氣時肺泡內(nèi)沒有充分的氧可與循環(huán)血進行交換。⑤殘氣容積，指深呼氣后肺內(nèi)剩留的氣體量，生理意義與功能殘氣類同。⑥肺活量，最大吸氣后能呼出的最大氣量，包括深吸氣和補呼氣兩部分，它的大小和體表面積、性別、年齡、胸廓結(jié)構(gòu)和呼吸肌肌力強弱等因素均有關(guān)，故個體變異很大，但定期觀察動態(tài)變化可作為肺組織病理生理改變的簡單而實用的指標(biāo)。⑦肺總量，深吸氣后肺內(nèi)所含的全部氣量，即肺活量加殘氣。肺氣腫、氣道阻塞、氣道不暢、哮喘均可造成肺總量增加；反之，肺不張、肺纖維化、胸腔積液和氣胸等因素均使它減少。
胸廓擴張與收縮改變了肺容量，從而產(chǎn)生通氣，新鮮空氣吸入肺泡，并排出經(jīng)過代謝氣體交換后的肺泡氣。進入肺臟的氣體并不能全部進入肺泡參加氣體交換，只有進入肺泡的氣體，才有可能參與氣體交換，故肺通氣量需與肺泡通氣量相區(qū)別。肺每分通氣量指潮氣量與呼吸頻率的乘積。靜息狀態(tài)時每分鐘約6～8L，劇烈活動時可增加達100L左右，每分通氣量變化很大，它受體液和神經(jīng)的嚴(yán)密控制和調(diào)節(jié)以適應(yīng)人體需要。依主觀努力所作的每分通氣量稱最大通氣量，男性一般為100L/min，女性80L/min左右。 肺泡通氣量則是潮氣量除去口、鼻、氣管和支氣管等無氣體交換能力的氣道的氣量，即所謂死腔量。解剖死腔受體表面積和年齡影響、約120ml，所以 肺泡通氣量 =（潮氣量－死腔量）×每分呼吸頻率在相同潮氣量及頻率下，死腔量越小肺泡通氣量越大，死腔越大則肺泡通氣量越??；在相同每分通氣量時，呼吸頻率越快則肺泡通氣量越小。所以在相同死腔時呼吸頻率慢而潮氣量大時則有效肺泡通氣量越大。
由于重力影響，胸腔內(nèi)呼氣時負(fù)壓以0.25cmH2O/cm的梯度由肺尖向肺底遞減。因此，吸氣開始時胸腔上部先呈負(fù)壓，肺底受重力影響較遲呈現(xiàn)負(fù)壓，故肺上區(qū)肺泡先行擴張充氣，逐步肺下區(qū)肺泡擴張充氣，故在呼吸周期內(nèi)肺泡擴張與排空在不同的肺部位是不同的。不同部位的肺泡受生理病理影響不一，小氣道直徑亦不同，均造成呼吸時氣體分布不一致。肺血流也受到重力、血壓、胸膜腔內(nèi)負(fù)壓和肺泡內(nèi)壓的不同因素影響，使肺血流在肺內(nèi)分布不均。直立位時，因重力關(guān)系肺尖和肺底血流量分別為0.6和3.4L/min，相差達6倍左右。
肺內(nèi)各部分因通氣和血流分布的不同，導(dǎo)致通氣和血流灌注比例不均。正常肺通氣和血流量分別為4L/min和5L/min，通氣量與血流量之比率為0.8。有時即使通氣或血流絕對值發(fā)生變化，只要二者比值保持0.8，肺臟的換氣功能就維持正常。人體對通氣和血流的比例具有調(diào)節(jié)能力，若某肺區(qū)通氣能力不足時，該區(qū)氧分壓下降，肺泡的肺小動脈收縮，血流量相應(yīng)減少；反之肺小動脈因某種因素使血流減少時，該區(qū)的小支氣管也會發(fā)生痙攣，相應(yīng)減少通氣量，使肺通氣血流比率保持0.8左右。若通氣血流比率失調(diào)，不論是通氣抑或血流因素，均導(dǎo)致氧的交換損害，血氧分壓下降。若通氣量明顯下降則更可引起CO2潴留。
彌散功能也是肺部氣體交換中的重要物理現(xiàn)象之一。彌散量是表示氣體彌散功能的效率指標(biāo)，以單位氣體分壓某種氣體通透量表示：
彌散量=氣體通透量（ml/min）/氣體分壓（mmHg）影響彌散的因素有氣體分子的特性，一般與彌散分子分子量的平方根成反比，而與彌散間質(zhì)液中的溶解度成正比。CO2分子量雖比O2分子量大，但其溶解度遠遠超過O2分子，所以CO2的彌散力為氧的20倍之多。彌散量還與彌散屏障厚度和面積有關(guān)。肺臟的彌散屏障不限于肺泡膜，以O(shè)2分子量而言，除肺泡膜外，尚與肺毛細(xì)血管和肺泡膜間的接觸面積、紅細(xì)胞面積等因素有關(guān)。當(dāng)肺水腫、呼吸窘迫綜合征、肺纖維化等疾病時，彌散屏障增厚，彌散能力明顯下降。
肺的非呼吸功能
包括儲血、過濾和代謝的功能。
① 儲血功能，肺循環(huán)的血管中含血液600ml，構(gòu)成一個小血庫。肺循環(huán)血管與左心房共同組成一供應(yīng)左心室血液的儲血器、以維持左心室足量的排血量。
② 過濾功能、肺循環(huán)位于體循環(huán)的動靜脈之間。靜脈血中的顆粒（如氣泡、血凝塊、脂肪滴、脫落的各種細(xì)胞、靜脈注射時帶入的小顆粒）經(jīng)過肺時被阻留在前小動脈與毛細(xì)血管交界處，使其不易進入體循環(huán)，造成阻塞末端小動脈（如冠狀動脈、腦動脈）。由于肺毛細(xì)血管數(shù)量遠遠多于氣體交換所需的數(shù)量。所以部分毛細(xì)血管為顆粒阻塞時，肺循環(huán)不受影響。受阻于肺毛細(xì)血管的顆粒被吞噬細(xì)胞吞噬、特異溶酶消化而去除，使肺毛細(xì)血管重新開放。心臟直視手術(shù)時，血液越過肺部經(jīng)氧合泵循環(huán)，肺的過濾功能便完全缺失。
③ 代謝功能，肺臟還具有儲存、轉(zhuǎn)化、分解和合成多種物質(zhì)的功能。很多酶類參與代謝，但它們產(chǎn)生的部位至今不清。已知一些肺內(nèi)的細(xì)胞含有參與代謝的成分。如肺泡上皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、肺血管內(nèi)皮細(xì)胞、肥大細(xì)胞等。肥大細(xì)胞含有豐富的肝素、組織胺、慢反應(yīng)物質(zhì)以及一些酶類。但這些物質(zhì)是由肥大細(xì)胞合成還是僅起貯存與釋放作用尚未明了。這些物質(zhì)的確切作用與物質(zhì)之間的相互作用也未完全了解。如組胺較多見于過敏反應(yīng)時，肥大細(xì)胞脫顆粒及破裂時大量釋出。而肝素則是一種抗凝物質(zhì)，抑制纖維蛋白原的形成，是否起著使肺內(nèi)血液不易凝固作用，防止血液在肺毛細(xì)血管內(nèi)形成血栓，此外肝素還抑制透明質(zhì)酸酶并具有抗組織胺作用。在應(yīng)用肝素治療肺血管血栓與栓塞性疾病時可見到肝素具有抑制肥大細(xì)胞釋放組織胺的作用。肺毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞網(wǎng)不僅起著血氣之間的柵欄作用，而且還是大量纖維蛋白溶解物質(zhì)的來源，如纖維蛋白溶酶激活因子和纖維蛋白溶酶原。
此外，肺尚有脂蛋白脂質(zhì)酶，及合成蛋白與糖蛋白的能力。其他一些物質(zhì)如血清素可能來自肺部的血小板，再有一些肺組織酶能參與兒茶酚胺代謝。前列腺素不僅可在肺內(nèi)合成還在肺組織酶作用下轉(zhuǎn)化，起著平衡支氣管與肺血管收縮與擴張作用。血管活性多肽類可由肺釋出。也可在肺內(nèi)失活，這些包括緩激肽系統(tǒng)與血管緊張素系統(tǒng)?？傊蔚姆呛粑δ軜O為復(fù)雜，尚待深入研究。
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