呼吸系统
呼吸系统是由呼吸道和肺共同构成的系统，担负着机体与外界环境之间进行气体交换的功能。人体在进行新陈代谢过程中要不断摄取和消耗氧气，产生和排出二氧化碳，呼吸系统是氧运输系统的重要组成部分，是机体维持新陈代谢及其它功能活动所必须的基本生理基础。健身运动能对呼吸系统的构造和功能产生良好的影响，提高机体对氧的摄入和利用的能力，进一步适应和满足运动对呼吸系统的要求。
一、呼吸道的构造与功能概述
呼吸道是气体进出肺的通道，由鼻、咽、喉、气管和主支气管组成。从鼻腔到气管，可将其分为上呼吸道与下呼吸道两部分。
（一）上呼吸道
上呼吸道包括鼻、咽、喉。
鼻是呼吸道的起始部位，同时也是嗅觉器官，是高度分化的感受化学刺激的器官，具有感受各种气味刺激、湿润、加温、过滤空气等功能。鼻由外鼻、鼻腔、鼻旁窦三部分组成。外鼻位于面部的中央，自上而下分别为鼻根、鼻背和鼻尖，鼻尖的两侧为鼻翼，鼻翼在平静呼吸时，无显著活动，而呼吸困难的人，鼻翼可出现明显的扇动。鼻腔内面覆以粘膜和皮肤，可分为前后两个部分，前部称为鼻前庭，后部称为固有鼻腔。鼻前庭与外界相通，内有鼻毛，能过滤吸入的空气，可有效地减少尘埃等有害物质的吸入。固有鼻腔是鼻腔的主要部分，与咽相连，腔内嗅区黏膜含有嗅细胞，能感受嗅觉刺激，呼吸区黏膜内则含有丰富的血管和黏液腺，对吸入的空气有加温、湿润、净化的作用，当鼻腔遇到有害气体或异物刺激时，往往出现打喷嚏、流鼻涕等反应，这是人体自身的一种保护性反射动作，能避免和减少有害物的吸入。
咽是呼吸系统和消化系统的共同通道，由粘膜和咽肌组成。咽上连鼻腔，下连喉，分别与鼻腔、口腔和喉腔相通，因此咽自上而下可分为鼻咽、口咽和喉咽三个部分。咽具有呼吸和吞咽的功能，同时也是发音共振器官，对发音有辅助的作用，另外，咽具有丰富的淋巴组织，由扁桃体等组成咽淋巴环，可防御细菌对咽部的侵袭。
喉既是气体通道，也是发音器官，位于颈前正中部，由软骨、韧带、喉肌及粘膜构成的锥形管状器官。喉上与喉咽相通，下与气管相连，喉腔内左右各有一条声带，两声带之间的空隙称为声门裂，在正常情况下声门是空气出入肺部的必经之路，机体对气体的需要量，受中枢神经系统反射性调节，声门裂的大小也随之改变，安静呼吸时声带略内收，深吸气或体力劳动时声带极度外展，声门扩大，增加了肺内气体交换，调节了血与肺泡内二氧化碳浓度。喉对下呼吸道具有保护作用，吞咽食物时喉体上提，会厌会向后下倾斜，盖住了喉上口，声带闭合，食物沿着两侧梨状窝下行进入食道，而不会误入下呼吸道。即使异物误入下呼吸道，喉的咳嗽反射能将误入的异物通过防御性反射性剧咳，迫使异物排出。
（二）下呼吸道
下呼吸道包括气管和主支气管。
气管和支气管都是以软骨、肌肉、结缔组织和粘膜构成，软骨为“C”字形的软骨环，缺口向后，各软骨环以韧带连接起来，环后方缺口处由平滑肌和致密结缔组织连接，保持了持续张开状态，管腔衬以粘膜，表面覆盖纤毛上皮，粘膜分泌的粘液可粘附吸入空气中的灰尘、细菌，纤毛规则地不断向喉口摆动将黏附有灰尘和细菌的粘液排出，以净化吸入的气体。气管位于食管的前方，上起自环状软骨，下至第四、第五胸椎之间的平面（相当于胸骨角平面）可分为左、右主支气管。左主支气管细长，走向较水平，而右主支气管粗短，走向较垂直，因此，气管异物容易落入右主支气管。气管和主支气管不仅是空气的通道，同时还能调节空气温度、湿度、起到过滤等功能。
二、肺的构造与功能概述
肺是呼吸系统最重要的器官，肺主要由主支气管在肺内的各级分支和肺泡构成。
（一）肺的位置
肺位于胸腔内，分居于纵隔的两侧，膈的上方，左右各一。
（二）肺的形态
肺的形态近似圆锥形，上部肺尖钝圆，下部肺底向上凹陷。肺有三个面：外侧面、肋面、膈面。肺的外侧面广阔圆凸，肺的膈面贴近纵隔和脊柱，膈面中央凹陷处称为肺门，有主支气管、肺动脉、肺静脉、淋巴管和神经等出入。肺的前缘锐薄，右肺前缘接近垂直，左肺前缘下部有一明显缺口形成一弧形凹陷，称心切迹。右肺因膈下有肝向上隆起，左肺因心脏偏向左侧，因此右肺形状宽而短，左肺形状窄而长。左肺分为两叶，右肺分为三叶.
（三）肺的解剖结构
主支气管进入肺后分出肺叶支气管，肺叶支气管入肺叶后继续分出肺段支气管，以后反复分支，越分越细，形似树枝，称为支气管树，因此肺是以支气管反复分支形成的支气管树为基础的。左、右支气管在肺门分成第二级支气管，第二级支气管及其分支构成肺叶，每支第二2级支气管又分出第三级支气管，每支第三级支气管及其分支构成肺段，支气管在肺内反复分支可达23～25级，最后形成肺泡。当分支直径在0.35～0
肺泡之间的间质内含有丰富的毛细血管网，是血液和肺泡内气体进行气体交换的场所。肺的支气管经反复分支后的细支气管，其末端膨大成囊，囊的四周有很多突出的小囊泡，即为肺泡。肺泡是肺部气体交换的主要部位，是肺的功能单位。氧气从肺泡向血液弥散，要依次经过肺泡内表面的液膜、肺泡上皮细胞膜、肺泡上皮与肺毛细血管内皮之间的间质、毛细血管的内皮细胞膜等四层膜。这四层膜合称为呼吸膜，而这些结构称为气血屏障。
（四）呼吸过程
机体与外界环境之间进行气体交换时，要经历三个相互联系的环节：外界环境与血液在肺部实现气体交换，气体在血液中进行运输，血液与组织细胞间进行气体交换。
1. 呼吸运动与肺通气
呼吸肌（主要是胸壁的肋间外肌和膈肌）收缩和舒张引起的胸廓扩大与缩小，称为呼吸运动。外界环境与肺进行气体交换的过程称为肺通气，呼吸道是肺通气的通道，而肺泡则是肺通气的场所，呼吸运动引起的胸廓的运动是肺通气的动力。呼吸肌收缩时，肺随着胸廓的扩大而扩大，肺容积也随之增大使肺内压低于大气压，外界的空气就随着呼吸道进入肺部，这即是吸气的过程。吸气后，胸廓不再扩张，肺内压与大气压平衡后，气体不进入肺部，随后吸气肌舒张，胸廓在重力和腹部压力的作用下缩小，肺容积也随着减少，使肺内压高于大气压，于是气体经呼吸道出肺，这即是呼气过程。在正常情况下，不论是吸气还是呼气，胸膜腔内的压力总是低于大气压的，肺部一直处于扩张状态，具有回缩力，维持正常呼吸。
安静状态下，呼吸运动平稳而均匀。吸气是主动的，是由膈肌和肋间外肌的收缩引起的；呼气则是被动的运动，此时呼气肌并不收缩，只是吸气肌舒张（图2-3）。用力吸气时，其他的辅助吸气肌，如胸锁乳突肌、胸大肌等也参与收缩，以加强吸气动作；用力呼气时，除呼气肌（肋间内肌）收缩外，腹壁肌也参加收缩，以加强呼吸动作。生活中咳嗽和打喷嚏都是用力呼气的形式，因此有人会在反复咳嗽和喷嚏后产生腹肌和肋间肌肉的疼痛。
2.肺容积和肺容量
呼吸时，吸入和呼出的气量称为潮气量，平静呼吸时，正常成年人潮气量约为400～600毫升。在平静吸气末，再尽力吸气吸入的气量为补吸气量，正常成年人约为150～200毫升。在平静呼气末，尽力呼出所能呼出的气量为补呼气量，正常成年人约为900～1200毫升。最大呼气末，肺内余留的气体量为余气量，正常成人约为1000～1500毫升。肺容积就是由这四个量组成的，是其中两项或两项以上的联合气量。
从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量为深吸气量，是补吸气量与潮气量的和，是衡量最大通气能力的重要标志，胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等的病变，可使深吸气量减少而降低最大通气潜力。平静呼气末尚存留于肺内的气量为功能余气量，是余气量和补气量之和，正常成年人约为2500毫升，功能余气量是缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压（PO2和PCO2）的过度变化。最大吸气后，从肺内尽力所能呼出的最大气量为肺活量，是潮气量、补吸气量和补呼气量的和。肺活量有较大的个体差异，与身材大小、性别、年龄、呼吸肌强弱等有关。正常成年男性平均约为3500毫升，女性约为2500毫升。肺活量反映了肺一次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的指标，而不能充分反映肺组织的弹性状态和气道的通畅程度，即通气功能的好坏。时间肺活量是单位时间内呼出的气量占肺活量的百分数，是一种动态指标，不仅反映肺活量容量的大小，而且反映了呼吸所遇阻力的变化，因此是评论肺通气功能的较好指标。肺总量是肺所能容纳的最大气量，是肺活量和余气量的和。
3.肺通气量
肺通气量是单位时间内出入肺的气体量，反映肺的通气功能。肺通气量可分为每分通气量、最大通气量、无效腔气量和肺泡通气量等。每分通气量指肺每分钟吸入或呼出的气体总量，即为潮气量与呼吸频率的乘积，一般安静时正常成人呼吸频率为12～18次/分钟，潮气量约为500毫升，因此每分通气量约6～8升。每分钟所能吸入或呼出的最大气量为最大通气量，即每分通气量的最大数值。成年男子最大通气量可达100～110升，女子可达70～80升，而运动员可达
肺中的气体交换在肺泡中进行，而每次吸入的新鲜空气不可能全部进入肺泡，其中一部滞留在呼吸性细支气管前的呼吸道内，这段空间称为解剖无效腔，存在于无效腔里的气体量称为无效腔气量，因此进入肺泡的气体量才是有效的通气量，即肺泡通气量。每分肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率。健康人吸入的气体中有三分之二可达肺泡，其余三分之一留在无效腔中。由于无效腔的存在，浅而快的呼吸不如深而慢的呼吸有效。尤其在人体从事运动时，由于肺通气量的增加，适当深而慢的呼吸不仅提高了肺通气的效率，还能够有效防止呼吸肌的疲劳。
4.气体的交换
气体交换包括肺泡与血液之间，以及血液与组织细胞之间氧气和二氧化碳的交换。前者称为肺换气，后者称组织换气，两种换气都通过扩散方式来实现的。气体分压是指总压力与该气体的容积百分比的乘积，而气体交换的动力则是分压差。肺泡、血液、组织内的氧气和二氧化碳的分压是不同的，存在着分压差，使气体从分压高处向分压低处扩散。气体分子扩散速度快，气体交换也快，一般二氧化碳扩散速度是氧气的两倍。肺换气要穿过呼吸膜，因此呼吸膜的通透性和面积影响这气体交换的速率。通气/血流比值是指每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比值，只有在适宜的通气/血流时才能实现适宜的肺换气。如果通气/血流增大就意味着通气过剩，血流相对不足，部分肺泡气体未能与血液气体充分交换，致使肺泡无效腔增大。反之，通气/血流比值下降，则意味着通气不足，血流相对过多，混合静脉血中的气体不能得到充分更新。由此可见,无论通气/血流增大或减小，都会妨碍有效的气体交换，导致机体缺氧和二氧化碳潴留。氧扩散容量是指呼吸膜两侧的氧分压差为0.13千帕时每分钟可扩散的氧量，氧扩散容量大说明肺换气效率高，而氧扩散容量是随年龄、性别、体位、机能活动水平等的改变有所不同。
联系客服
