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呼吸运动的调控

作者: Noah Lechtzin, MD, MHS, Johns Hopkins University School of Medicine

呼吸运动受脑干呼吸中枢潜意识调控。即使在睡眠中或者意识丧失的情况下呼吸运动都能持续进行。另一方面,人体也可根据意愿比如讲话、唱歌或屏气时主动控制呼吸运动。大脑、主动脉和颈动脉的微小感受器能够感受血液中氧气和二氧化碳水平。在健康人群中,二氧化碳浓度增高对呼吸具有强力的刺激作用,使之加深加快。相反,当血中二氧化碳浓度过低时,呼吸变慢,大脑降低呼吸频率和深度。平静呼吸时,成人平均呼吸频率为每分钟15次。

膈肌在呼吸过程中的作用

当膈肌收缩时,胸腔增大,胸内压力降低。为维持压力平衡,空气进入肺内。当膈肌松弛时,肺和胸壁的弹性将气体排出脾脏。

肺脏本身并没有肌肉,呼吸运动是由膈肌、肋骨之间的肌肉(肋间肌)、颈部肌肉和腹部肌肉来完成。膈肌为一拱顶型的薄层肌肉组织,将胸腔与腹部分开,是最重要的与吸气相关的肌肉。膈附着于胸骨底部、肋骨下部和脊柱。当其收缩时,能使胸腔的长度和直径增加,从而使肺扩张。肋间肌能帮助肋弓移动来辅助呼吸。所有参与呼吸运动的肌肉只有当其与大脑之间的神经连接完整时才能产生收缩。在一些颈部或背部受伤的患者,脊髓束可受到严重破坏,切断了脑和肌肉之间的神经联系,除非给予人工通气,否则病人将会死亡。

安静状态下,呼气的过程(呼气)通常为被动过程。依赖胸廓和肺组织的弹性回缩可将气体从肺内排除。因此,当机体处于安静状态下,呼气不需要呼吸肌做功。但在剧烈运动时,部分呼吸肌会辅助呼气,其中最主要的是腹部肌群。腹部肌肉收缩,腹内压增加,将松弛的膈肌推向肺部,促使气体呼出。

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