介绍

吸入和呼气是由自主神经系统控制的自动功能[1]。呼吸的行为给血液充氧并清除二氧化碳，这是一种代谢废物。

肺

肺是由弹性组织构成的，在呼吸过程中会膨胀和收缩。肺不含肌肉[1]。在吸入过程中，肺部扩张以适应空气的吸入。呼气时，当空气排出时，肺部收缩。

胸腔

胸腔是容纳和保护肺以及其他器官、组织、神经和心血管血管的腔室。吸入时胸腔扩张。呼气时胸腔收缩。

膈膜

横膈膜是一层C形的肌肉和组织，将肺和腹部分开[1]。横膈膜的形状也类似于圆顶。在吸入过程中，隔膜收缩并向下移动，暂时放弃圆顶状静止形状。横膈膜的扁平化使肺得以扩张[1]。呼气时，横膈膜放松并向上移动，增加其圆顶状形状，以帮助从肺部排出空气。呼气时横膈膜的放松是一个被动过程，不需要身体的任何努力[1]。膈肌的松弛由迷走神经和膈神经发出的神经信号控制[1]。

i） 吸入

吸气时，膈肌收缩，膈肌变平。

ii）呼气

呼气时，横膈膜肌肉放松，横膈膜呈圆顶状。

肋间肌

胸腔骨骼之间的区域充满肋间肌[1]，这些肌肉有助于呼吸时吸入和排出空气。肋间肌起源于肋骨1-11，并插入肋骨2-12[1]。肋间肌又分为外肋间肌、内肋间肌和最内侧肋间肌[1]。

肋间外肌通过在肌肉收缩时弯曲肋骨，在呼吸过程中提升胸腔并扩张胸腔[1]。在呼吸过程中，肋间内肌有助于降低胸腔[1]。肋间内肌的收缩有助于肋骨向内弯曲，从而减少胸腔的容积[1]。最内侧的肋间肌是由神经和血管组成的神经血管束与肋间内肌分离的深层肌肉[1]。最内侧的肋间肌通过收缩减少胸腔的容积来帮助呼气[1]。

i） 吸入

吸气时，肋间外肌收缩，肋间内肌放松。

ii）呼气

呼气时，肋间外肌放松，肋间外肌收缩

呼吸持续时间

吸气和呼气发生在不同的时间段。平均吸入时间为2秒[1]。平均呼气时间为三秒[1]。

呼吸气体交换

呼吸过程中的气体交换是一个被动过程，氧气和二氧化碳通过肺泡肺组织中的肺毛细血管[1]。在气体交换中，氧气和二氧化碳通过肺泡表面膜扩散。在吸入过程中，氧气进入血液。呼气时，二氧化碳从血液中排出。

肺泡膜的厚度使氧气和二氧化碳能够被动扩散。气体的被动扩散是通过肺毛细血管和肺泡囊之间的压差实现的[1]。血液中的气体压力将与肺泡平衡，使动脉和肺毛细血管中的氧气压力保持在100毫米汞柱，二氧化碳压力保持在40毫米汞柱[1]。吸入和呼气速率由身体调节，以在整个循环系统中保持该压力[1]。这种持续的调节是由自主神经系统控制的自动过程。

i） 吸入

吸入期间，氧气穿过肺泡膜进入血液。

ii）呼气

呼气时，二氧化碳从血流中排出，穿过肺泡膜进入肺部，然后被推出体外。

神经系统

呼吸中心监测血液ph值

呼吸在很大程度上是一种由上脑干控制的非自愿行为，在上脑干中发现了称为呼吸中枢的系统[1]。这些呼吸区域利用受体持续监测血液pH水平[1]。当血液变得太酸性时，信号被发送到整个呼吸中心，从而引起呼吸增加[1]。这是因为呼气基本上去除了血液中的二氧化碳，从而提高了血液的pH值。提高血液pH值可避免血液酸中毒。

上脑干的延髓是初级呼吸中枢的所在地，而位于心脏附近的主动脉体和位于喉部的颈动脉体则充当大脑外的外围传感器，以协助进行持续监测[1]。呼吸控制中心通过神经系统发送信号，启动肋间肌肉的收缩和放松，从而产生吸气和呼气[1]。

呼吸中枢分为腹侧呼吸控制组和背侧呼吸控制组[1]。每个中心执行相关但离散的功能，有助于吸气和呼气。腹侧呼吸控制组在吸入期间通过膈神经向膈肌发送神经脉冲[1]。这些脉冲导致横膈膜收缩和扁平化。背侧呼吸控制组降低呼吸频率，维持每分钟12到16次呼吸[1]。

i） 吸入

由呼吸中枢发出的神经信号启动。

ii）呼气

由呼吸中枢发出的神经冲动终止引起。

呼吸暂停和肺趋化中心

延髓下方是脑桥，这是一个额外的呼吸中枢，产生脉冲，改变和控制呼吸频率[1]。该呼吸中枢进一步细分为两个系统，即呼吸暂停中枢和肺趋化中枢[1]。呼吸暂停中枢发送信号刺激长时间深吸气[1]。肺趋化中心发送的信号与呼吸暂停中心发送的信号相反，这样做会降低呼吸频率[1]。

i） 吸入

呼吸暂停中枢主要刺激吸入。

ii）呼气

趋肺中心限制吸入。

心血管系统

心脏表现出与吸入和呼气行为相关的心跳的自然变化[1]。吸入时心率增加，呼气时心率降低[1]。这种现象称为呼吸窦性心律失常，由迷走神经控制[1]。吸入时血压略有下降，呼气时血压有所上升[1]。吸入和呼出之间血压的正常变化为10 mmHg或更小[1]。当胸腔在吸入过程中膨胀时，胸腔内的压力相对于大气压力变得更负[1]。这种压力的变化使血管扩张，血液冲入胸部血管系统，在那里被氧化[1]。

总结