肺部病理生理及解剖
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呼吸病学病理生理及解剖
1、呼吸系统从早期胚胎发生到出生后分为:假腺期(24天~16周)、小管期(17周~26周)、终末囊泡期(26周~出生)。至8岁时才停止发育。
2、在24天时从内胚层的消化管腹侧开始,适在咽部的尾侧发生肺芽,此芽近端连于喉的管道即为气管,气管与食管之间有气管食管隔,二者之间有瘘管相连,称为气管食管瘘,气管远端分为左右肺囊,产生左右支气管,继而形成叶支气管,第5周开始产生段支气管,第10周可分至4~8级支气管,12周时肺叶也明显形成,16周时肺内支气管已达15~25级,以后又分出细支气管及呼吸性细支气管,延续到肺泡期,在肺芽扩展分支时,包绕肺芽的间质伸入分支间并包绕各级分支,分化成为呼吸道的平滑肌、软骨、血管、淋巴管以及结缔组织、脏层胸膜等。
3、气管与支气管的软骨是有近端向远端发展的,在第4周时,软骨首先在气管内壁出现,第10周时在主支气管内出现,第12周时见于段支气管,16周时可增至6~12环。
呼吸道上皮起源于内胚层,间或也来自外胚层和中胚层,有8种上皮细胞和2种游走细胞。在假腺期,呼吸道粘膜与食管相似,上皮为复层上皮,以后逐渐衍变成假复层柱状上皮。上皮细胞起始时统一的未分化型,以后逐渐分化成7种细胞。纤毛细胞出现较早,在第10周时可在气管上皮内见到,在第13周可见于所有支气管树的各级支气管-细支气管-呼吸性细支气管。杯状细胞在第13周开始出现于气管和支气管,逐渐远向生长直到32周,其中分泌性糖蛋白与分泌酸性糖蛋白的杯状细胞相等,在成人则以分泌酸性者为主。浆液细胞在胎儿出生后才发生,可能起源于基底细胞。Clara细胞是细支气管上皮的主要细胞,无纤毛,有丰富的分泌颗粒,提供纤毛液体环境。刷状细胞类似小肠上皮细胞,游离缘有微绒毛,在人胚呼吸道上皮中无此种细胞,可能存在于成人。中间细胞起源于内胚层细胞,为纤毛细胞和腺细胞的前驱细胞。基底细胞在人胚10周上皮分化成假复层时即已形成,位于柱状上皮细胞的深面。此外还有Kulchitsky细胞及起源于中胚层的淋巴细胞和球状白细胞。Kulchitsky细胞起源于外胚层神经嵴,为一种神经内分泌细胞。
4、正常人胸腔的容积为4L,肺泡内的CO2分压为40mmhg,氧分压为100mmhg,血气屏障的厚度为0.3μm,血气屏障面积为80~100m2,有300万个肺泡,肺泡直径为1/3mm。气道从气管分支逐渐变细直到肺泡囊,经历23级分级,气管—左右主支气管—叶支气管—段支气管—终末支气管—呼吸性支气管—肺泡管—肺泡囊。气管至终末支气管16级气道,构成传导气道,容量为150ml。肺的呼吸区:呼吸性细支气管—肺泡囊(7级)都有肺泡参与气体交换,容量达2500~3000ml。肺动脉压15mmhg。肺有双重循环系统,除接收肺循环外还接收支气管循环的血液供应。
5、测试者正常呼吸为潮气量(TV:500ml)。然后最大吸气后呼气所测得呼气量为肺活量(VC)。最大呼气留在肺内的气体为残气量(RV)。平静呼气末肺内所残留的气体为功能残气量(FRC)。残气量加上肺活量为肺总量(TLC)。每分钟通气量=潮气量500ml×呼吸频率15次/分。CO的弥散阻力主要来自于肺毛细血管容积,故与血气屏障的面积和厚度有关,还受肺毛细血管容积影响。正常动脉血O2分压为100mmhg,溶解O2为0.3ml/100ml,正常血液含有Hb15g/100ml,Hb所能结合最大的氧容量为20.8mlO2/100ml。1g纯血红蛋白Hb可以结合O2为1.39ml。Hb氧饱和度=氧含量/氧容量×100%。血氧含量=(1.39×Hb×氧饱和度%)+(0.003×PO2)。
6、肺胶原纤维占肺结缔组织的60~70%,其主要成分是胶原(100-200mg)。Ⅰ、Ⅲ型胶原由成纤维细胞和平滑肌细胞组成,存在于间质基质内。Ⅱ型胶原来源于软骨细胞,存在于气道中。Ⅳ胶原是组成基底膜的成分,主要由内皮或上皮细胞合成,为胶原酶分解。Ⅴ主要存在于基底膜,来源于平滑肌细胞。特发性肺纤维化时,胶原纤维总量无变化,但Ⅰ型胶原相对增加,Ⅰ、Ⅲ型胶原比率显著增加。Ⅰ型胶原纤维是一种高张力强度、低顺应性、呈平行排列的交叉带状纤维。弹力纤维占肺间质结缔组织的20-30%,主要蛋白是弹性蛋白,来源于间质成纤维细胞,出生前肺弹性蛋白的产生达到高峰,出生后随年龄增长而减小。α1抗胰蛋白酶(α1-A)和α2抗胰蛋白酶(α1-B)能抑制弹性蛋白酶的活性。蛋白酶-抗蛋白酶平衡失调可导致阻塞性肺气肿。在气管中滴入弹性蛋白酶抑制剂,可造成诱导性肺气肿,但在酶制剂中加入α1-A则可以防止实验性肺气肿的发生。磷脂和某些中性脂肪是构成肺表面活性物质的主要成分,在Ⅱ型细胞层状体内合成并与蛋白结合,存在于肺泡表面,大约由90%脂质和10%的表面物质特异蛋白(SP-A、SP-B、SP-C)组成。肺泡表面活性物质在肺泡的主要功能是在低肺容量时,将表面张力降至10mN/m,以防止肺泡在低肺容量时发生萎缩和液体漏进肺泡腔。
解剖结构:
右支气管:长1.9~2.6cm,外径1.2~1.5cm,与气管延长线角度为22~25度。在第5胸椎体水平入右肺,异物易坠入右下肺。
左支气管:长4.5~5.2cm,外径0.9~1.4cm,与气管延长线角度为22~25度。在第5胸椎体水平入左肺。
右肺:1、上叶尖段;2、上叶后段;3、上叶前段;4、中叶外段;5、中叶内段6、下叶尖段;7、内侧底段;8、前底段;9、外侧底段;10、后基底段
左叶:1、2上叶尖后段;3、上叶前段;4、上舌段;5、下舌段6、下叶尖段;7、8内前底段;9、外侧底段;10、后底段
1、上叶尖段支气管;
2、上叶后段支气管;
3、上叶前段支气管;
4、中叶外侧段支气管或舌叶
上段支气管;
5、中叶内侧段支气管或舌叶
下段支气管;
6、下叶上段支气管;
7、下叶内侧段支气管;
8、下叶前底段支气管;
9、下叶外侧底段支气管;
10、下叶后底段支气管
各级支气管级别、数目、直径与横断面积
级别 数目 直径mm 横断面积cm2
气管 0 1 25 5
主支气管 1 2 11~19 3.2
叶支气管 2~3 4~8 4.5~13.5 2.7
段支气管 4 16 4.5~6.5 3.2
小支气管 5~11 32~200 3~1.0 7.9
细支气管与终末支气管 12~16 4000~65000 0.65 116
呼吸性支气管 17~19 13万~50万 0.45 1.0m2
肺泡道 20~22 100万~400万 0.4 1.7m2
肺泡囊与肺泡 23 800万~7×108 0.3 80m2
右上叶支气管:1、尖段支气管:B1区,斜向外上方至右肺尖,由于通气差,肺结核好发部位。2、后段支气管:B2区,行向后外上方至右肺上叶后下部,是肺脓肿好发部位。3、前段支气管:B3区,行向前外下方至右肺上叶的前下部。
右中叶支气管:1、外段支气管:B4区,行向外侧,分布于中叶的外侧部。2、内段支气管:B5区,行向前下方,分布于中叶的内侧部。右中叶支气管短而细,其起点周围有前、内、外三组淋巴结,肿大时可从前、内、外三面压迫中叶支气管。
右下叶支气管:为右主支气管的延续,1、上段支气管,B6区,由右下叶支气管的后壁发出,为右下叶支气管发出的最大分支,先作水平位,继而向后上方弯曲行进,分布于右肺下叶的上部,吸入的异物容易坠入。右肺下叶基底段发出变异的亚上段支气管,出现率38~48%。2、内侧底段支气管:B7区,也称心段支气管,起始于肺基底段支气管的内前壁,行向下内方。分布于右肺下叶内侧部肺门以下的部位。3、前底段支气管:B8区,直接起源于基底段的前外侧壁,行向下方,分布于前面的外下方。4、外侧底段支气管:B9区,为基底段支气管的两大终末支之一,行向外下方,分布于肋面的外侧部和邻近的膈面。5、后底段支气管:B10区,为基底段支气管的另一终末分支。与外侧底段支气管共干,行向后下方,分布于肋面的后下部和相邻的膈面。
B1区是肺结核好发部位,B2区是肺脓肿好发部位,B8、B9、B10常为异物坠入的部位,也是炎症和支气管扩张的好发部位。 常见呼吸类型及特点:男性及儿童是以膈肌运动为主的腹式呼吸,女性以肋间肌为主的胸式呼吸。
正常成人呼吸频率为12~20次/分,呼吸与脉搏之比为1:4,新生儿为44次/分。
潮式呼吸:又称陈—施呼吸(Cheyne-Stokes),是一种由浅慢逐渐变为深快,然后再由深快转为浅慢,随之出现一段暂停呼吸后,又开始如上变化的过程。呼吸周期:30秒~2分钟。暂停期可持续5~30秒。
间停呼吸:又称比奥呼吸(Biots),表现为有规律呼吸几次后,突然停止一段时间,又开始呼吸,即周而复始的间停呼吸。
以上两种呼吸周期性节律变化是由于呼吸中枢的兴奋性降低,使调节呼吸的反馈系统失常。只有缺氧严重,二氧化碳潴留至一定程度时,才能刺激呼吸中枢,促使呼吸恢复和加强;当积聚的二氧化碳呼出后,呼吸中枢又失去有效的兴奋性,使呼吸又再次减弱进而暂停。间停式呼吸较潮式呼吸更为严重,预后不良,常在临终前发生。多发生于中枢神经疾病,如脑炎、脑膜炎、颅内压增高及某些中毒,如糖尿病酮症酸中毒。巴比妥中毒等。某些老人深睡时亦可出现潮式呼吸,此为脑动脉硬化、中枢神经供血不足的表现。
抑制性呼吸:为胸部剧烈疼痛所致的吸气相突然中断,呼吸运动短暂地突然受到抑制,患者表情痛苦,呼吸较正常浅而快,常见于胸膜炎、胸膜恶性肿瘤、肋骨骨折及胸部严重外伤等。
叹气样呼吸:表现在一段正常呼吸节律中插入一次深大呼吸,并常伴有叹息声,多为功能性改变。见于神经衰弱、精神紧张或抑郁症。
常见异常呼吸类型的病因和特点
类型 特点 病因
呼吸停止 呼吸消失 心脏停搏
Biots呼吸 规则呼吸后出现长周期呼吸停止又开始呼吸 颅内压增高,药物引起呼吸抑制,大脑损害(通常于延髓水平)
Cheyne-Stokes呼吸 不规则呼吸呈周期性,呼吸频率和深度逐渐增加和逐渐减少以致呼吸暂停相交替出现 药物引起的呼吸抑制,充血性心力衰竭,大脑损伤(通常于脑皮质水平)
库斯莫尔呼吸 Kussmaul呼吸、呼吸深而快 代谢性酸中毒
在肺或胸膜疾病时,如肺炎、重症肺结核及胸膜炎等,或胸壁疾病如肋间神经痛,肋骨骨折等均可使胸式呼吸减弱而腹式呼吸增强;腹膜炎、大量腹水、肝脾极度肿大、腹腔内巨大肿瘤及妊娠晚期时膈肌向下运动受限,腹式呼吸减弱而胸式呼吸增强。
三凹征:胸骨上窝、锁骨上窝。肋间隙向内凹陷。
组织的供氧量=动脉血氧含量×组织血量量;
组织的耗氧量=(动脉血氧含量—静脉血氧含量)×组织血量量;
成人静息时需氧量为250ml/分钟,而体内贮存的氧为1.5L。
缺氧:指组织供氧不足或用氧障碍,从而引起细胞代谢、功能以致形态结构发生异常变化的病理过程。
血氧分压PO2:溶解在血液中的氧产生的张力。正常动脉血氧分压PaO2为100mmHg。主要取决于吸入气体的氧分压和肺的外呼吸功能。静脉血氧分压为(PvO2)40mmHg,如PaO2正常,PvO2则主要取决于组织摄氧和利用氧的能力。
血氧容量:为100ml血液中的血红蛋白Hb被氧充分饱和时的最大带氧量。取决于Hb的量及与氧的结合能力。在38℃氧分压150mmHg,二氧化碳分压40mmHg,血红蛋白可被充分饱和,在氧充分饱和时1g血红蛋白可结合1.34ml氧,若按100ml含15g血红蛋白计算,血氧容量为20ml/dl。