1.认识我们的呼吸系统

我们的身体包含数以亿计的细胞，这些细胞需要不断地吸收氧气和营养物质来完成相应的工作。呼吸系统为我们执行气体交换这一生理功能，从而维持我们身体的正常活动和健康。

1.1 与呼吸相关的器官

与呼吸相关的器官主要位于胸腔、颈部和头部（见图1-1）。胸腔内的呼吸器官主要是肺。肺是呼吸的功能器官，具有包括呼吸调节、肺循环、造血、免疫等在内的多种功能，从而使呼吸能够顺利进行。呼吸道的一部分位于颈部和头部，主要包括鼻子、嘴巴、喉咙，这部分在临床上通常被称为上呼吸道；气管以下的气体通道部分一般被称为下呼吸道，下呼吸道主要位于胸腔内。呼吸道在呼吸运动中主要扮演气体运输通道的角色，同时也极大地影响着我们的呼吸，甚至会阻碍气体的流通，并且呼吸道的不同部位对呼吸的影响也不尽相同。气体进入人体深处需要经过气管和支气管，气管壁上的纤毛保证了吸入气体的清洁程度。气管壁的表面有一层黏液，具有黏附病毒、细菌、灰尘的功能，然后通过纤毛向喉部摆动，将这些病毒、细菌、灰尘排出器官（或者将其咳出，或者将其咽下）。通过气管的气体会随机左转或右转，进入呼吸系统中最重要的器官——肺。肺的外在形状偏于圆锥状，其表面是一层光滑而湿润的胸膜，这层膜的存在使肺可以自由滑动，其形态会随着气体的充盈程度和胸廓的形状变化。肺由5片肺叶组成，右肺有3片，左肺有2片（因为心脏在左侧胸腔，挤压了左肺的空间）。肺的基础结构中，支气管占有重要地位，支气管通过反复分叉，形成一级一级的支气管树，将肺组织层层剖开，会发现级别可达到23~25级，然后才到达肺泡。肺部气体交换主要发生在肺泡，肺泡具有体积小（平均直径约0.2毫米）、数量多（成人的肺泡数量有3亿~4亿个）的特点。气体先进入肺泡，再跟随血液循环到达全身。

1.2 呼吸系统的“保护伞”

呼吸系统的结构特点是由骨或软骨作为支架。肺位于人体的胸腔内，胸腔是由胸骨、胸椎和肋骨围成的空腔，介于颈部与腹腔之间，膈肌将胸腔与腹腔隔开。胸、肋骨作为支架为呼吸系统提供保护，在帮助呼吸系统抵御外界的碰撞和打击的同时，保证在肺部形态随着气体充盈程度的变化而变化的时候，呼吸道的管壁不会出现塌陷，气流能顺畅地通过。

1.3 与呼吸相关的气体交换

呼吸是人体内、外环境之间进行气体交换的必需过程，呼吸系统的正常运转是身体细胞氧气需求得到满足的前提。气体交换主要发生在肺泡和血液之间、血液和组织之间，通过肺通气、肺换气和组织换气几个步骤完成。其中肺通气和肺换气又称为外呼吸，外呼吸是发生在肺泡和血液之间的气体交换过程，主要是通过一吸一呼的动作将静脉血转换为动脉血的过程。组织换气又称为内呼吸，多发生在血液和组织之间。当肺部吸进氧气后，血液载上新鲜的氧气，通过心脏泵出输送到身体的各个部分和各个细胞，这样葡萄糖和氧气就能够结合从而产生能量，而葡萄糖和氧气“燃烧”过程中的代谢产物就是二氧化碳，血液循环通过逆向的途径将二氧化碳排出体外，即一次气体交换的完成。这样的一次气体交换，有赖于气管的分叉结构。气管从胸骨角处第一次分叉，分为左、右主支气管，它们分别再逐级分叉，直至形成千万条更小的支气管，最窄处直径仅有0.5毫米，如此庞大的支气管量是支撑高效率气体交换的基础。正常情况下，气体交换的过程是自然而然发生的，不需要额外干预，但是当机体对气体交换的需求增加时，或者是呼吸系统存在炎症、发生病变时，我们不得不刻意地关注我们的呼吸。

1.4 与呼吸相关的肌肉

呼吸系统最重要的器官是肺，但其在呼吸过程中不会自主扩张或收缩，需要身体的许多肌肉参与到呼吸中来，比如膈肌。膈肌在呼吸肌中是最重要的肌肉，整个呼吸的发生过程，都离不开膈肌。平静呼吸时，吸气为主动呼吸，主要由膈肌和肋间外肌收缩引起吸气运动（见图1-2）；呼气为被动呼吸，主要由膈肌和肋间外肌舒张引起呼气运动。用力呼吸时吸气运动和呼气运动均为主动呼吸运动，多种肌肉参与其中：有些肌肉参与吸气，可以使肺容积增大；有些肌肉参与呼气，可以使肺容积缩小；还有些肌肉既参与吸气也参与呼气，这取决于它们与其他肌肉协同运动时的组合方式。有的时候这些肌肉并不直接参与呼吸运动，而是以其他方式参与。比如我们可以通过抑制呼吸运动而使呼吸中断，也可以通过简单的放松让呼吸运动自然发生。一些呼吸运动的进行不涉及肌肉活动。

1.4.1 吸气肌

吸气的发生，主要依赖的肌肉是膈肌与肋间肌，它们通过运动可以促使肺容积增大。除此之外，胸锁乳突肌、斜方肌、斜角肌、背阔肌、胸肌也都有辅助呼吸的作用，属于辅助吸气肌。膈肌的位置在胸廓内部以及肺的下部，其形状为穹隆状，属于扁薄阔肌，将胸腔与腹腔分隔开，在呼吸运动中像泵一样发挥作用。人体75%的呼吸功能都需要膈肌的参与。

膈肌的起点分布于胸廓下口周围边缘、腰椎的前部，以及胸骨的剑突后方，共分为3部分：肋部、腰部和胸骨部。肋部起于下6对肋骨和肋软骨；腰部有左、右两个膈脚，起自上2~3个腰椎；胸骨部起于剑突后方。它们均止于中央的中心腱。膈肌与心包通过筋膜相连，膈肌下面连接髂腰肌，膈肌和髂腰肌的张力直接影响周围的身体重要器官。“筋膜理论”中，膈肌是躯干得以保持稳定姿势的“中继站”，其与腰背筋膜以及腹部筋膜相互连接，处于“前深线”上。膈肌收缩向下运动时如同活塞般移动至腹腔内，此时穹隆变平，胸腔内产生与运动幅度成正比的负压力，在形成收缩力的同时，增加了胸腔容积；膈肌向下运动至腹腔内，在增加腹腔内压力的同时，还能增强脊柱稳定性。膈肌上分布着3个裂孔，即主动脉裂孔、食管裂孔、腔静脉裂孔。主动脉和胸导管从主动脉裂孔通过，食管和迷走神经从食管裂孔通过，下腔静脉及膈神经从腔静脉裂孔通过。膈肌的支配神经主要是第十对脑神经——迷走神经，以及膈神经。其中，迷走神经是体内行程最长的脑神经，分布也最广，综合运动神经纤维、感觉神经纤维、副交感神经纤维于一体。迷走神经就像大脑与其他器官的“接线员”，支配着人体呼吸系统、消化系统的绝大部分器官，还支配着内脏感觉和运动、躯体感觉和运动以及腺体的分泌。因此迷走神经损伤可引起循环、消化和呼吸系统功能失调。换言之，膈肌受到损伤或者功能退化的时候，不仅会对我们的呼吸系统产生影响，对我们的消化系统也会产生不良影响。

除了膈肌，肋部吸气肌也在帮助我们吸气。膈肌在胸廓内部活动，而肋部吸气肌大都在胸廓外部活动，因为肋部吸气肌几乎都位于人体浅层，所以我们很容易观察到肋部吸气肌的活动。胸锁乳突肌、斜方肌、斜角肌、肋间外肌在我们进行吸气动作时发挥着辅助作用，如我们吸气的时候胸锁乳突肌通过收缩提升胸骨、斜角肌通过收缩提升和固定上肋骨、肋间外肌通过收缩提升肋骨而增加胸腔宽度等。

这些吸气肌的运动方向不一，有些吸气肌的运动是横向的，有些则是纵向的，而且运动幅度也不尽相同。这使得我们在吸气时因为参与的肌肉不同，肺容积增大的形式也不同。吸气的时候，肺容积增大主要是通过相关肌肉的收缩拉伸肺底部或者拉伸肺的前面、侧面以及后面来实现的。

1.4.2 呼气肌

呼气肌属于骨骼肌，其收缩能使胸廓缩小，使呼气动作产生。重要的呼气肌有肋间内肌与腹肌，其中腹横肌、腹内斜肌、腹外斜肌、腹直肌均参与呼气运动。当人体用力呼气时，肋间内肌、腹肌收缩，膈肌、肋间外肌舒张，完成一次胸廓的收缩，使胸廓的容积变小。在上述肌肉的共同作用下，呼气运动的第一个作用力来自肺的弹性回缩力，大多数呼气运动都是在这个力的作用下产生的。呼气肌主要在补呼气量状态下、加大呼气力度时、加快呼气速度时发挥作用。呼气肌收缩，可能会使肋骨下降，也可能会使肺底部上升，还可能使两种情况同时发生。