胸膜腔内压正常呈负压,呼吸运动包括吸气和呼气,吸气时胸廓扩大、肺扩张,胸膜腔内压变化与呼吸运动密切相关。吸气时胸廓扩张、肺弹性回缩力变化及气体流动等使胸膜腔内压增大,儿童、老年人及特殊病史人群吸气时胸膜腔内压增大有不同特点,儿童呼吸肌弱等致其用力吸气时增大程度相对成人小且病理时易异常;老年人呼吸肌弱等致用力吸气时增大能力弱且患呼吸疾病时易紊乱;胸膜或肺部疾病人群吸气时胸膜腔内压增大情况异于常人。
一、呼吸运动与胸膜腔内压的基本概念
胸膜腔内压是指胸膜腔内的压力。正常情况下,胸膜腔内压低于大气压,呈负压状态。呼吸运动包括吸气和呼气两个过程,吸气时胸廓扩大,呼气时胸廓缩小,而胸膜腔内压的变化与呼吸运动密切相关。
二、吸气时胸膜腔内压增大的机制
1.胸廓的扩张
吸气时,呼吸肌收缩,例如膈肌收缩时,膈肌向下移动,肋间外肌收缩使肋骨上提,从而导致胸廓的前后径、左右径和上下径都增大。胸廓的扩张使胸腔容积增大,根据Boyle定律(一定量的气体,在温度不变时,气体的压强与体积成反比),胸腔容积增大,胸膜腔内的气体体积随之增大,而气体总量不变,所以胸膜腔内压降低。但这只是初始阶段,随着吸气的进一步进行。
另外,肺组织具有弹性,胸廓扩张会牵拉肺,使肺也随之扩张。肺扩张时,肺内的弹性纤维被拉长,肺产生回缩力。此时胸膜腔内压等于肺内压减去肺回缩力。吸气时,肺内压低于大气压,气体进入肺内,而肺的回缩力使胸膜腔内压进一步降低吗?不对,重新来。正确的机制是:吸气开始时,肺容积增大,肺内压降低(低于大气压),气体入肺。由于肺是弹性组织,被扩张后产生回缩力,肺的回缩力使胸膜腔内压进一步降低。例如,平静吸气末,胸膜腔内压约为-5mmHg~-3mmHg。但在用力吸气时,呼吸肌收缩更剧烈,胸廓进一步扩大,肺被扩张得更明显,肺回缩力增大,此时胸膜腔内压会增大。因为用力吸气时,呼吸肌收缩力量增强,胸廓扩张程度加大,肺的扩张程度也加大,肺回缩力增大,使得胸膜腔内压的负值减小,也就是胸膜腔内压增大。比如用力吸气末,胸膜腔内压可降至-10mmHg~-8mmHg左右,相对平静吸气时的胸膜腔内压是增大的状态。
2.肺的弹性回缩力的变化
肺的弹性回缩力是影响胸膜腔内压的重要因素。在吸气过程中,肺被不断扩张,肺的弹性回缩力逐渐增大。当吸气用力程度增加时,肺被扩张得更厉害,弹性回缩力进一步增强。胸膜腔内压等于肺内压减去肺弹性回缩力,当肺弹性回缩力增大时,如果肺内压变化不大,胸膜腔内压就会增大。例如,在用力吸气时,呼吸肌强力收缩,肺被过度扩张,肺弹性回缩力显著增加,导致胸膜腔内压较平静吸气时更高。
3.气体流动与压力平衡的调整
吸气时,外界气体进入肺内,使肺内压逐渐升高,当肺内压升高到与大气压相等时,吸气停止。但在吸气过程中,由于胸廓的扩张和肺的扩张,胸膜腔内的压力变化是一个动态过程。随着胸廓和肺的持续扩张,胸膜腔内压不断发生改变,在用力吸气时,这种压力变化更为明显,表现为胸膜腔内压的增大。从压力差的角度来看,大气压与肺内压之间的压力差促使气体进入肺内,而胸廓和肺的扩张情况又影响着胸膜腔内压,当吸气用力加强时,胸膜腔内压增大以适应这种强烈的呼吸运动需求。
三、不同人群吸气时胸膜腔内压增大的特点
1.儿童
儿童的呼吸肌力量相对较弱,胸廓和肺的弹性与成人有所不同。在吸气时,儿童用力吸气时胸膜腔内压增大的程度相对成人可能较小,但随着年龄增长,呼吸肌逐渐发育,用力吸气时胸膜腔内压增大的情况会逐渐接近成人。例如,婴幼儿在用力哭闹或剧烈活动吸气时,胸膜腔内压增大的幅度不如成人明显,但也会出现胸膜腔内压升高的情况,而且由于儿童的胸廓和肺发育尚未完善,在某些病理情况下,如患有先天性肺部疾病时,吸气时胸膜腔内压增大可能会出现异常变化,需要密切关注。
2.老年人
老年人的呼吸肌力量减弱,肺弹性回缩力下降。在吸气时,老年人用力吸气时胸膜腔内压增大的能力不如青壮年。同时,老年人常伴有呼吸系统的退行性变,如肺气肿等,肺气肿时肺弹性回缩力降低,吸气时胸廓扩张相对困难,胸膜腔内压增大的程度也会受到影响。而且老年人在吸气时,由于呼吸功能减退,更容易出现呼吸肌疲劳,进一步影响胸膜腔内压的正常变化,在患有慢性阻塞性肺疾病等疾病时,吸气时胸膜腔内压增大可能会出现紊乱,需要特别注意呼吸功能的维护。
3.特殊病史人群
对于患有胸膜疾病的人群,如胸膜炎患者,胸膜的炎症可能会影响胸膜腔内压的正常调节。在吸气时,炎症导致胸膜的顺应性改变,胸膜腔内压增大的情况可能会与正常人不同,可能会出现胸膜腔内压异常升高或降低的情况,需要结合具体的病史和病情进行评估和处理。对于患有肺部疾病导致肺弹性回缩力明显异常的人群,如肺纤维化患者,肺弹性回缩力增强,在吸气时,由于肺的扩张受限,胸膜腔内压增大的机制也会发生变化,需要针对原发疾病进行治疗来调整吸气时胸膜腔内压的异常情况。



