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呼吸系统

最后更新:2020年11月23日

人体细胞需要源源不断的氧气来维持生命。呼吸系统为身体细胞提供氧气,同时清除二氧化碳,而二氧化碳是一种废物,如果任其堆积,就会致命。呼吸系统有3个主要部分:气道、肺和呼吸肌肉。呼吸道包括鼻、口、咽、喉、气管、支气管和细支气管,负责在肺和身体外部之间输送空气。肺部继续滚动阅读下面的更多…

继续从上面…… 作为呼吸系统的功能单位,通过将氧气送进身体和将二氧化碳送出身体。最后,呼吸的肌肉,包括膈肌和肋间肌,共同发挥泵的作用,在呼吸过程中推动空气进出肺部。

呼吸系统解剖学

鼻及鼻腔

鼻及鼻腔形成呼吸系统的主要外部开口,是人体气道的第一部分——空气通过呼吸道运动。鼻子是由软骨、骨骼、肌肉和皮肤构成的面部结构,支撑和保护鼻腔的前部。鼻腔是鼻腔内的一个中空的空间头骨上面布满了毛发和粘液膜。鼻腔的作用是在空气到达肺部之前,对进入人体的空气进行温暖、保湿和过滤。鼻腔里的毛发和粘液有助于在灰尘、霉菌、花粉和其他环境污染物到达身体内部之前将它们困住。通过鼻子排出身体的空气在呼入环境之前将水分和热量返回鼻腔。

口,又称口口腔,是呼吸道的第二次外部开口。大多数正常的呼吸都是通过鼻腔进行的,但在需要时,口腔可以用来补充或替代鼻腔的功能。因为空气从口腔进入人体的途径比从鼻子进入人体的途径短,所以嘴巴不能像鼻子一样温暖和滋润进入肺部的空气。口腔也缺少毛发和黏液来过滤通过鼻腔的空气。用嘴呼吸的一个好处是,它的距离短,直径大,可以让更多的空气迅速进入身体。

咽,也被称为咽喉,是一个肌肉发达的漏斗,从鼻腔的后端延伸到上端食道和喉。咽分为3个区域:鼻咽、口咽和喉咽。的鼻咽是咽部的上区,位于鼻腔的后部。吸入的空气由鼻腔进入鼻咽,经口咽下降,口咽位于口腔后部。通过口腔吸入的空气在咽部口咽.吸入的空气然后下降到咽喉在那里,它被会厌转到喉头的开口。的会厌是一个有弹性的软骨瓣,起着在气管和食道之间切换的作用。因为咽也用来吞咽食物,会厌通过覆盖食道的开口来确保空气进入气管。在吞咽过程中,会厌会移动覆盖气管,以确保食物进入食道,防止窒息。

喉头,也被称为喉头,是呼吸道中连接咽喉和气管的一小段。喉头位于颈部的前部,就在舌骨在气管上方。几个软骨结构组成了喉,并赋予了它的结构。会厌是喉部的软骨块之一,在吞咽时起覆盖喉部的作用。在会厌下面的是甲状软骨,通常被称为喉结,因为它在成年男性中最常见的放大和可见。的甲状腺打开喉头前端,保护声带。甲状软骨下面是环状环状软骨,它保持喉头打开并支撑其后端。除了软骨,喉头还包含被称为声带的特殊结构,它允许身体发出说话和唱歌的声音。声带是黏膜的褶皱,通过振动发出声音。声带的张力和振动速度可以改变它们产生的音调。

气管

气管是一根5英寸长的管,由c形透明软骨环构成,内衬假层纤毛柱状上皮。气管将喉部和支气管连接起来,让空气通过颈部进入胸腔。组成气管的软骨环使它始终保持开放的空气。软骨环的开放端向后面对食道,使食道扩张到气管所占据的空间,以容纳大量的食物通过食道。

气管的主要功能是为空气进出肺部提供一条通畅的气道。此外,气管内壁的上皮细胞会产生黏液,黏液会吸附灰尘和其他污染物,阻止它们到达肺部。上皮细胞表面的纤毛将粘液向上移动到咽部,在那里粘液可以被胃肠道吞咽和消化。

支气管和细支气管

在气管的下端,气道分成左右分支,即主支气管。左支气管和右支气管分别进入每只肺,然后分支成较小的次支气管。次支气管携带空气进入肺叶- 2在左肺和3在右肺。次支气管依次在每个叶内分裂成许多小的第三支气管。的三级支气管分裂成许多更小的细支气管,扩散到整个肺部。每个细支气管进一步分裂成许多直径小于一毫米的小分支,称为末端细支气管。最后,数以百万计的末端细支气管将空气输送到肺的肺泡。

随着气道分叉成树枝状的支气管和细支气管,气道壁的结构开始改变。初级支气管含有许多c形软骨环,这些软骨环牢牢地保持气道的开放,并使支气管形成一个扁平的圆圈或字母d。当支气管分支成二级和三级支气管时,软骨的间距变得更大,在管壁中发现更多平滑肌和弹性蛋白。细支气管的结构与支气管的不同之处在于,它们根本不含任何软骨。平滑肌和弹性蛋白的存在使较小的支气管和细支气管更灵活和收缩。

支气管和细支气管的主要功能是将空气从气管输送到肺部。肺壁的平滑肌组织有助于调节进入肺部的气流。当身体需要更多的空气时,如在运动中,平滑肌放松,使支气管和细支气管扩张。扩张的气道对气流的阻力更小,可以让更多的空气进出肺部。平滑肌纤维在休息时能够收缩,以防止过度通气。支气管和细支气管也利用它们上皮层的粘液和纤毛来捕获和移动肺部的灰尘和其他污染物。

在胸部外侧是否发现一对巨大的海绵状器官在横膈膜上。每个肺都被一层胸膜包围,它为肺提供了扩张的空间,以及相对于身体外部的负压空间。这种负压使肺部在放松时被动地充满空气。由于心脏指向身体的左侧,左右肺的大小和形状略有不同。因此,左肺比右肺略小,由2叶组成,而右肺有3叶。

肺内部由海绵状组织组成,其中包含许多毛细血管和大约3000万个微小的肺泡肺泡.肺泡呈杯状结构,位于末端细支气管的末端,被毛细血管包围。肺泡内布满了薄薄的单层鳞状上皮,使进入肺泡的空气与流经毛细血管的血液交换气体。

肌肉的呼吸

肺周围有几组肌肉,它们能够使空气从肺中吸入或呼出。人体呼吸的主要肌肉是横膈膜,它是一层薄薄的骨骼肌,构成胸腔底部。当膈肌收缩时,它向下移动几英寸进入腹腔,扩大胸腔内的空间并将空气吸入肺部。放松隔膜可以让空气在呼气时回流到肺部。

肋骨之间有许多小的肋间肌帮助隔膜扩张和压缩肺部。这些肌肉分为两组:内肋间肌和外肋间肌。内肋间肌是更深的一组肌肉,通过压迫肋骨来压缩胸腔,迫使空气从肺部呼出。外肋间位于内肋间的浅表,其作用是抬高肋骨,扩大胸腔体积,使空气吸入肺部。

呼吸系统生理学

肺通气量

肺通气是将空气进出肺部以促进气体交换的过程。呼吸系统利用负压系统和肌肉收缩来实现肺通气。呼吸系统的负压系统包括在肺泡和外部大气之间建立一个负压梯度。当肺处于休息状态时,胸膜将肺密封在略低于大气的压力下。这导致空气跟随压力梯度,在休息时被动地充满肺部。当肺部充满空气时,肺内的压力会上升,直到与大气压力相匹配。此时,通过膈肌和肋外肌的收缩,可以吸入更多的空气,增加胸腔容积,使肺部的压力再次降低到大气压力以下。

呼出空气时,膈肌和外肋间肌放松,内肋间肌收缩,减小胸腔容积,增加胸腔内压力。此时压力梯度被逆转,导致空气的呼出,直到肺内和体外的压力相等。此时,肺的弹性会使它们回缩到静息容积,恢复吸气时的负压梯度。

外部呼吸

外呼吸是充满肺泡的空气与围绕肺泡壁的毛细血管中的血液之间的气体交换。与毛细血管中的血液相比,从大气中进入肺部的空气有更高的氧气分压和更低的二氧化碳分压。分压的差异导致气体沿其压力梯度由高到低通过肺泡单层鳞状上皮衬里被动扩散。外部呼吸的最终结果是氧气从空气中进入血液,二氧化碳从血液中进入空气。然后氧气被运送到身体组织,而二氧化碳在呼出过程中被释放到大气中。

内部呼吸

内呼吸是毛细血管中的血液和身体组织之间的气体交换。与毛细血管所流经的组织相比,毛细血管有更高的氧分压和更低的二氧化碳分压。分压的差异导致气体沿着其压力梯度从高到低的扩散通过毛细血管的内皮衬里。内呼吸的最终结果是氧气扩散到组织和二氧化碳扩散到血液。

运输的气体

两种主要的呼吸气体,氧气和二氧化碳,通过血液运输全身。血浆有能力运输一些溶解氧和二氧化碳,但血液中运输的大多数气体是结合在一起运输分子的。血红蛋白是在红细胞中发现的一种重要的运输分子,它携带了血液中几乎99%的氧气。血红蛋白还能将组织中的少量二氧化碳带回肺部。然而,绝大多数二氧化碳以碳酸氢盐离子的形式在等离子体中携带。当组织中二氧化碳的分压高时,碳酸酐酶催化二氧化碳和水之间的反应,形成碳酸。然后碳酸分解成氢离子和碳酸氢盐离子。当肺部的二氧化碳分压较低时,反应就会逆转,二氧化碳被释放到肺部呼出。

呼吸的稳态控制

在正常的静息状态下,身体会保持一个安静的呼吸频率和深度,这被称为eupnea。在身体对氧气的需求和二氧化碳的产生由于更大的消耗而增加之前,eunea一直维持着。体内的自主化学感受器监测血液中氧气和二氧化碳的分压,并将信号发送到脑干的呼吸中心。呼吸中枢然后调整呼吸的频率和深度,使血液恢复到正常的气分压水平。

影响呼吸系统的健康问题

当某些东西削弱了我们将二氧化碳转化为氧气的能力时,这显然是一个严重的问题。许多健康问题都会导致呼吸系统问题,从过敏、哮喘到肺炎和肺癌。造成这些问题的原因也是多种多样的,其中包括感染(细菌或病毒)、环境暴露(例如污染或香烟烟雾)、遗传或多种因素的结合。有时发病非常缓慢,直到病情进一步恶化我们才会去看医生。有时,就像被称为α -1抗胰蛋白酶缺乏症(A1AD)的遗传疾病一样,症状逐渐出现,常常诊断不足或误诊。DNA健康测试可以筛查你的A1AD基因风险。