气道阻力受气流流速、气流形式和管径大小影响。流速快，阻力大；流速慢，阻力小。气流形式有层流和湍流，层流阻力小，湍流阻力大。气流太快和管道不规则容易发生湍流。如气管内有粘液、渗出物或肿瘤、异物等时，可用排痰、清除异物、减轻粘膜肿胀等方法减少湍流，降低阻力。气道管径大小是影响气道阻力的另一重要因素。管径缩小，阻力大增，因为R∝1/r⁴（见循环系统）。气道管径又受四方面因素折影响：

　　（1）跨壁压：这里跨壁压是指呼吸道内外的压力差。呼吸道内压力高，跨壁压增大，管径被动扩大，阻力变小；反之则增大。

　　（2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引：小气道的弹力纤维和胶然后纤维与肺泡壁的纤维彼此穿插，这些纤维象帐蓬的拉线一样对气道发挥索引作用，以保持那些没有软骨支持的细支气管的通畅。

　　（3）自主神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节：呼吸道平滑肌受交感、副交感双重神经支配，两者均有紧张性。副交感神经使气道平滑肌收缩，管径变小，阻力增加；交感神经使平滑肌舒张，管径变大，阻力降低，临床上常用拟上腺素能药物解除支气管痉挛，缓解呼吸困难，近来发现呼吸道平滑肌的舒缩还受自主神经释放的非乙酰胆碱的共存递质的调制，如神经肽（血管活性肠肽、神经肽Y、速激肽等）。它们或作用于接头前受体，调制递质的释放、或作用于接头后，调制对递质的反应或直接改变效应器的反应。

　　（4）化学因素的影响：儿茶酚胺可使气道平滑肌舒张；前列腺素F_2α可使之收缩，而E₂使之舒张；过敏反应时由肥大细胞释放的组胺和慢反应物质使支气管收缩；吸入气CO₂含理的增加可以刺激支气管、肺的C类纤维，反射性地使支气管收缩，气道阻力增加。近来的研究发现气道上皮可合成、释放内皮素，使气道平滑肌收缩。哮喘病人肺内皮素的合成和释放增加，提示内皮素可能参与哮喘的病理生理过程。

　　在上述四种因素中，前三种均随呼吸而发生周期性变化，气道阻力也因而出现周期性改变。跨壁压增大（因胸膜内压下降），交感神经兴奋都能使气道口径增大，阻力减小；呼气时发生相反的变化，使气道口径变小，阻力增大，这也是为何支气管哮喘病人呼气比吸气更为困难的主要原因。

　　（三）呼吸功

　　在呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力和右面弹性阻力而实现肺通气所作的功为呼吸功。通常以单位时间内压力变化乘以容积变化来计算，单位是kg·m。正常人平静呼吸时，呼吸功不大，每分钟约为0.3-0.6kg·m,其中2/3用来克服弹性阻力，1/3用来克服非弹性阻力。劳动或运动时，呼吸频率、深度增加，呼气也有主动成分的参与，呼吸功可增至10kg·m。病理情况下，弹性或非弹性阻力增大时，也可使呼吸功增大。

　　平静呼吸时，呼吸耗能仅占全身耗能的3%。剧烈运动时，呼吸耗能可升高25倍，但由于全身总耗能也增大15-20倍，所以呼吸耗能仍只占总耗能的3%-4%。

　　三、基本肺容积和肺容量

　　了解肺通气量的简单方法是用肺量计记录进出肺的气量。图5-6示呼吸时肺容量变化的曲张。

　　（一）基本肺容积

　　图5-6左侧示肺的四种基本容积，它们互不重叠，全部相加等于肺的最大容量。

　　1．潮气量 每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量（tidal volume,TV）。平静呼吸时，潮气量为400-600ml,一般以500ml 计算。运动时，潮气量将增大。

　　2．补吸气量或吸气贮备 平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量为补吸气量（inspiratory reserve volume,IRV），正常成年人约为1500-200ml。

　　3．补呼气量或呼气贮备量 平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量为补呼气量（espiratory reserve volume,ERV），正常成年人约为900-1200ml。

　　4．余气量或残气量 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量为余气量（res idual volume,RV）。只能用间接方法测定，正常成人约为1000-1500ml。支气管哮喘和肺气肿患者，余气量增加。目前认为余气量是由于最大呼气之末，细支气管，特别是呼吸性细支气管关闭所致。

　　（二）肺容量

　　是基本肺容积中两项或两项以上的联合气量（图5-5右）。

　　1．深吸气量 从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量为深吸气量（inspiratory capacity），它也是潮气量和补吸气量之和，是衡量最大通气潜力的一个重要指示。胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等的病变，可使深吸气量减少而降低最大通气潜力。

　　2．功能余气量 平静呼气末尚存留于肺内的气量为功能余气量（functional residual capacity,FRC），是余气量和补呼气量之和。正常成年人约为2500ml，肺气肿患者的功能余气量增加，肺实质性病变时减小。功能余气量的生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压（PO₂和PCO₂）的过度变化。由于功能余气量的稀释作用，吸气时，肺内PO₂不至突然升得太高，PCO₂不致降得太低；呼气时，肺内PO₂则不会降得太低，PCO₂不致升得太高。这样，肺泡气和动脉血液的PO₂和PCO₂就不会随呼吸而发生大幅度的波动，以处于气体交换。

图5-6 基本肺容积和肺容量图解

　　3．肺活量和时间肺活量 最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量称作肺活（vital capacity,VC），是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。肺活量有较大的个体差异，与身材大小、性别、年龄、呼吸肌强弱等有关。正常成年男性平均约为3500ml，女性为2500ml。

　　肺活是反映了肺一次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的指标。但由于测定肺活量时不限制呼气的时间，所以不能充分反映肺组织的弹性状态和气道的通畅程度，即通气功能的好坏。例如，某些病人肺组织弹性降低或呼吸道狭窄，通气功能已经受到损害，但是如果延长呼气时间，所测得的肺活量是正常的。因此，提出时间肺活量（timed vital capacity），也称用力呼气量的概念，用来反映一定时间内所能呼出的气量。时间肺活量为单位时间内呼出的气量占肺活量的百分数。测定时，让受试者先作一次深吸气，然后以最快的速度呼出气体，同时分别测量第1、2、3s末呼出的气量，计算其所占肺活量的百分数，分别称为第1、2、3s的时间肺活量（图5-7），正常人各为83%、96%和99%肺活量。时间肺活量是一种动态指标，不仅反映肺活量容量的大小，而且反映了呼吸所遇阻力的变化，所以是评论肺通气功能的较好指标。阻塞性肺疾病患者往往需要5-6秒或更长的时间才能呼出全部肺活量。

图5-7 时间肺活量

A：正常时间肺活量 B：气道狭窄时的时间肺活量

4．肺总量 肺所能容纳的最大气量为肺总量（total lung capacity,TLC），是肺活量和余气量之和。其值因性别、年龄、身材、运动锻炼情况和体位而异。成年男性平均为5000ml，女性3500ml。

　　四、肺 通 气 量

　　（一）每分通气量

　　每分通气量（minute ventilation volume）是指每分钟进或出肺的气体总量，等于呼吸频率乘潮气量。平静呼吸时，正常成年人呼吸频率每分12-18次，潮气量500ml，则每分通气量6-9L。每分通气量随性别、年龄、身材和活动量不同而有差异。为便于比较，最好在基础条件下测定，并以每平方米体表面积为单位来计算。

　　劳动和运动时，每分通气量增大。尽力作深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量为最大通气量。它反映单位时间内充分发挥全部通气量，是估计一个人能进行多大运动量的生理指标之一。测定时，一般只测量10s或15s最深最快的呼出或吸入量，再换算成每分钟的，即为最大通气量。最大通气量一般可达70-120L。比较平静呼吸时的每分通气量和最大通气量，可以了解通气功能的贮备能力，通常用通气贮量百分比表示：

　　 通气贮量百分比＝[（最大通气量－每分平静通气量）／最大通气量 ]×100%

　　正常值等于或大于93%。

　　（二）无效腔和肺泡通气量

　　每次吸入的气体，一部分将留在从上呼吸道至呼吸性细支气管以前的呼吸道内，这部分气体均不参与肺泡与血液之间的气体交换，故称为解剖无效腔（anatomical dead space），其容积约为150ml。进入肺泡内的气体，也可因血流在肺内分布不均而未能都与血液进入气体交换，未能发生气体交换的这一部分肺泡容量称为肺泡无效腔。肺泡无效腔与解剖无效腔一起合称生理无效腔（physiollgical dead space）。健康人平卧时生理无效腔等于或接近于解剖无效腔。

　　由于无效腔的存在，每次吸入的新鲜空气不能都到达肺泡进入气体交换。因此，为了计算真正有效的气体交换，应以肺泡通气量为准。肺泡通气量（alveolar ventilation）是每分钟吸入肺泡的新鲜空气量，等于（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率。如潮气量是500ml，无效腔气量是150ml，则每次呼吸仅使肺泡内气体更新1/7左右。潮气量和呼吸频率的变化，对肺通气和肺泡通气有不同的影响。在潮气量减半和呼吸频率加倍或潮气量加倍而呼吸频率减半时，肺通气量保持不变，但是肺泡通气量却发生明显的变化，如表5-1所示。故从气体交换而言，浅而快的呼吸是不利的。

表5-1 不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量

　　高频通气 近年来，临床上在某些情况下（如配合支气管镜检查，治疗呼吸衰竭等）使用一种特殊形式的人工通气，即高频通气。这是一种频率很高，潮气量很低的人工通气，其频率可为每分钟60-100次或更高，潮气量小于解剖无效腔，但却可以保持有效的通气和换气，这似乎与上述浅快呼吸不利于气体交换的观点矛盾。目前，对于高频通气何以能维持有效的通气和换气还不太清楚，可能其通气原理与通常情况下的通气原理不尽相同，有人认为它和气体对流的加强及气体分子扩散的的加速有关。高频通气的临床应用和通气原理都有待进一步研究。