■鼻腔的生理功能

更新于 2026年10月16日 版权声明
■鼻腔的生理功能

鼻腔的主要生理功能是呼吸及嗅觉,另外还有发音、排泄泪液及各种反射功能。

呼吸功能

鼻腔从梨状孔至鼻甲后端后鼻孔的面积约为160 cm2,只占整个呼吸道面积(70 m2)的0.023%。其面积虽小,但呼吸之时,大量的空气均经过鼻腔,据研究估计,24 h内,吸入的空气量约为14 m3。当吸入气流速度为400 mL/s时,空气在鼻腔停留的时间约为1/20 s。在如此接触面积小、停留时间短的情况下完成正常的生理功能,完全依赖于鼻腔的特殊解剖结构。

1.鼻腔的结构 吸入的空气在流经鼻腔时要有效交换热量并变得湿润,则与空气接触的黏膜面积要大、通过的管道要弯曲,即鼻道必须具备一定的阻力。鼻腔结构通过鼻瓣区和骨性鼻腔达到上述要求。

(1)鼻瓣区:相当于侧鼻软骨与鼻中隔之间的三角形孔道。侧鼻软骨、其附着处及各鼻肌决定此区的坚韧度。大翼软骨覆于侧鼻软骨下缘,呈一明显的嵴突,称为鼻阈(limen nasi)。鼻瓣区从此处延至梨状孔,其长度因人而异,与侧鼻软骨的大小有关。鼻瓣区的下口位于侧鼻软骨下缘与鼻中隔之间,为鼻腔的最狭窄处,亦称为鼻内孔,面积约为前鼻孔的50%。鼻翼及鼻翼肌可控制鼻内孔的宽度,并在深呼吸时避免鼻瓣塌陷,起到节制气流的作用。

(2)骨性鼻腔:当吸入空气时,鼻咽部与大气之间有一压力差,鼻内压力向鼻咽部递减。鼻腔压差增加时,其气流量也增加,但鼻压差增至一临界点时,气流量则趋于稳定,即达到最大流量。此时虽经用力吸气,亦不能增加鼻内气流量。

2.鼻黏膜血管 鼻腔黏膜血管丰富,其黏膜内血循环的过程也有别于其他组织,从小动脉到毛细血管,再到窦状隙,然后进入小静脉。窦状隙被平滑肌纤维所围绕,具有收缩及扩张性能,当其充盈血液时,则显著扩张如勃起组织。鼻黏膜的小动脉亦分3层:第1层为浅表层,位于黏膜下,第2层位于黏液腺和浆液腺,第3层位于近骨部。

3.鼻腔腺体 鼻腔黏膜腺体较丰富,在嗅区有嗅腺,在呼吸区有黏液腺、浆液腺及杯状细胞。对呼吸气体温度和湿度起调节功能的主要是呼吸区黏膜固有层内的腺体。呼吸区黏膜固有层的腺体主要分为2类:较小的腺体分布于整个呼吸区,腺泡成簇位于固有层上部,从每一簇腺泡有小管穿过上皮直达黏膜表面;较大的腺体则位于近鼻前庭的鼻中隔及鼻腔外侧壁,腺体的出口位于鼻内孔呼吸区假复层柱状上皮与鼻前庭区复层上皮交界处前的小陷窝中。50~80个小窝位于中隔处,多数位置较高,接近鼻内孔锐角顶部。50~80个小窝则在鼻外侧壁缘近鼻阈处。在鼻中隔结节及鼻底部,腺体重叠堆积,致使黏膜增厚。

从上述小窝导入分泌小管,从鼻内孔向后延伸,此种小管长3~20 mm,在鼻中隔上部排列较密,与鼻梁平行;在鼻中隔下部,则与鼻底平行。最长的分泌管系引流鼻中隔结节处的腺泡,在固有层深部呈窦状,在后部则呈分支状。腺泡位于鼻内孔固有层的,其输出管较短,3~10 mm,其腺泡藏于鼻翼结缔组织中,吸气时,鼻前庭扩张,此处结缔组织加压于腺泡之上,以促进腺液的分泌。腺管的开口多位于鼻内孔处,此处为鼻腔最窄处,吸气时,气流经此速度加快,腺管口压力减低,因此腺分泌液得以雾化并喷入鼻腔,参与湿润空气及嗅觉等生理功能。

4.鼻腔阻力 为了使空气通过鼻腔达到生理要求,鼻腔必须具备一定的阻力,故鼻腔解剖结构特殊,具有一段流量节制段,即前面所述的鼻内孔及鼻瓣区。鼻内孔和鼻瓣区产生的鼻腔阻力占全呼吸道阻力的50%~53%,平静呼吸时,鼻腔阻力可占其2/3。吸气时鼻腔阻力大于呼气时,吸气时鼻腔阻力占全呼吸道阻力的54%,呼气时占47%。这样有助于吸气时胸腔形成负压,使肺泡扩张,以增加气体交换面积,同时也使呼气时气体在肺泡内停留时间延长,以留有足够的气体交换时间。因此,正常的鼻腔阻力对肺泡气体交换过程的完成起到了重要的作用。另外,呼气时气流在鼻内孔及鼻瓣区遇到阻力,形成旋涡,流速变慢,也有利于鼻腔对水分和热量的回收。吸入冷、热空气时鼻腔阻力增加,尤其是吸入冷空气时更明显。这充分说明,鼻式呼吸是维持正常呼吸生理功能的最好方式。

研究发现,鼻腔阻力随年龄的增长而减低,婴幼儿时期鼻腔阻力较大,到16岁时接近成人水平,老年人鼻腔阻力一般相对降低,这可能与鼻腔组织退行性变有关。一般成人鼻腔阻力的正常范围是0.126~0.328 Pa ·s/mL,儿童的鼻腔阻力分布范围较广,正常范围是0.192~0.515Pa·s/mL。鼻腔阻力有一定的自然波动范围,但不应超过原值的50%,正常人两侧鼻腔的阻力虽因鼻甲周期的关系而有定期的交替性改变,但不影响鼻腔总阻力的数值,即不超过鼻腔总阻力的自然波动范围。鼻腔阻力的大小与性别和身高无关。

鼻腔阻力除有自然波动外,也受许多因素的影响,其中低气压和高碳酸血症为重要因素,二者之间有直接的伴随关系,并能减少鼻腔阻力。机体通过鼻腔黏膜血管床的变化改变鼻腔阻力,从而使鼻腔能为肺功能的调节保持最适宜的阻力。运动可降低鼻腔阻力,这在正常人和哮喘、变应性鼻炎、血管运动性鼻炎等患者中反应均甚敏感。但在运动终止后15~60 min,鼻腔阻力即恢复到运动前的水平。运动之所以降低鼻腔阻力,或许与促进交感神经冲动,使肾上腺素分泌增加有关。另外,也可能由于运动时体位的变化能改变颈动脉窦的压力,因而导致交感神经反射性兴奋。吸烟和饮酒均可增加鼻腔阻力,阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的患者甚至偶然的饮酒,也有可能增加病情的严重性。化学性气体如氨的刺激,可增加鼻腔阻力。非化学性刺激也可以引起同样的效果,如在身体的一侧不对称加压,则加压侧的鼻腔阻力增加,如侧睡时,卧侧的鼻腔是充血的。内分泌系统对鼻黏膜和鼻腔阻力有明显的影响;妊娠可使鼻黏膜明显充血,增加鼻腔黏膜的黏滞度。这些变化似与血液中的雌激素含量有关,妊娠终止后,上述变化则很快消退。

正常人常有单侧鼻塞,因鼻甲肿胀所致,日夜呈左右周期性的改变而不自觉。此种单侧性鼻塞较重时,在某一时段内的有效鼻腔气流全赖非阻塞侧鼻腔完成,但能使鼻呼吸的总阻力保持相对恒定。此种现象称为生理性鼻甲周期,也称鼻循环。指正常人两侧下鼻甲黏膜内的容量血管交替性收缩与扩张,表现为两侧鼻甲大小和鼻腔阻力相应地交替性改变。此种变化1~7h轮换一次,两侧鼻腔总阻力维持不变,对鼻呼吸无明显影响,故正常人常不觉鼻塞。

5.鼻腔流体力学 由于鼻腔的解剖关系,呼吸时空气经过鼻腔并非直线进行。吸气时,气流经前鼻孔后,向上流经鼻腔顶部,然后转向下呈抛物线,至后鼻孔处,则呈扇形展开。气流的主要部分沿鼻中隔经过嗅沟,仅有少量进入各鼻道内。

呼气时,气流路径大致与吸气气流相仿,但向前到达鼻前庭上缘时,一部分经鼻前孔呼出,另一部分折返鼻腔,形成中心旋涡,经下鼻道向上,复与来自鼻咽腔的主流会合。中心旋涡的部分气流也流经中鼻道。因此,鼻腔及鼻咽部疾病如鼻甲肥大、鼻中隔偏曲、腺样体肥大等可以改变两侧鼻腔的呼吸空气量及气流路径。

当人体一呼一吸之际,因鼻腔阻力不同,鼻腔气压也略有差异,吸气时稍呈负压,呼气时则呈正压。在正常平静呼吸时,此种差别为±6 mm H2O。这样可促使鼻腔中空气发生交换,即吸气时鼻窦中空气外泄,呼气时空气可进入鼻窦中。如此鼻窦开口仅与温暖湿润的空气相接触,不致遭受冷气流的刺激。鼻窦中空气的交换量甚小,其中亦无明显的气流形成,内部空气完全交换1次,需要约1 h。

6.温度调节作用 吸入空气的温度调节全赖于鼻腔黏膜血运的散热作用。下鼻甲、中鼻甲游离缘及两者相对应的鼻中隔黏膜,具有丰富的海绵状血管丛,经神经反射作用,容易发生舒张及收缩现象,因而有调节吸入空气的温度,使之保持相对恒定的作用。

当外界空气被吸入鼻腔后即被调节到近似正常体温,以保护下呼吸道不受损害。通常情况下鼻腔黏膜温度为33~35℃。温度的调节作用有赖于鼻腔广大而迂曲的黏膜面和丰富的血液供应,主要是动静脉吻合处的大量动脉血流和下鼻甲黏膜固有层内丰富的海绵状血窦,海绵状血窦可随外界气温的变化而迅速扩张和收缩,从而改变鼻腔的容积,使气流加速或缓慢地通过鼻腔,以利于调节吸入空气的温度。

鼻腔温度的调节作用与吸入空气的温度、数量、速度、湿度和鼻腔分泌物的性质有关。当冷空气进入鼻腔时,冷刺激可通过三叉神经反射使鼻黏膜发生动脉性充血,既能使鼻腔容积变小,鼻腔阻力增加限制吸入空气的流量,又可提高血运速度,增加供热量。当外界气温为-8~40℃时,正常的鼻腔黏膜可将吸入空气的温度调节到32~34℃。当气温低于-20℃时,鼻腔后段温度才降到31℃。

7.湿度调节作用 为了保持鼻腔、气管、支气管黏膜纤毛的正常功能,有利于肺泡中O2及CO2的交换,吸入空气必须保持适宜的湿度。因此,湿度的调节亦为鼻黏膜的主要生理功能。空气流经鼻腔时,因温度升高,其体积膨大,于是吸入的湿气量也随之增加。故当空气经鼻腔吸至咽部时,湿度已提高至75%相对湿度。

鼻腔湿度的调节作用主要依靠:①黏膜上皮内杯状细胞的分泌液;②呼吸性上皮下黏液腺及浆液腺的分泌液;③嗅膜下嗅腺分泌液;④毛细血管经上皮细胞渗出液体;⑤保留呼出空气中的水分。

据研究估计,24 h内鼻黏膜所排出的水分为1000 mL左右,其中700 mL用于保持吸入空气的湿度。其余以液体形态向后流入咽部。口腔吸入空气后也有短暂的湿润作用,但常用口呼吸者,其咽喉必感干燥。

8.鼻腔黏膜纤毛运动系统 鼻腔黏膜表面覆有一层黏液,此黏液层与鼻窦、咽鼓管、咽部及下呼吸道的黏液层连成一片,称为黏液毯。此种黏液毯可分为内外两层,外层含有黏蛋白,较稠厚,与上皮纤毛外端接触;内层为水样层,上皮纤毛运动于其中。鼻腔黏液毯由于纤毛运动、自身牵引力及吞咽动作,不断向后向下移动至鼻咽部,然后被咽下或被咳出。黏液毯及纤毛运动二者相互为用,对清洁吸入空气作用很大。

鼻腔除鼻前庭、鼻腔嗅膜及鼻甲前一小区域外,均为具有纤毛上皮的黏膜。纤毛突出于上皮细胞的表面,每一细胞所具纤毛的平均数为8.5个。人类鼻黏膜纤毛长约7μm,直径约为0.3 μm。此种纤毛具有颤动能力,其运动可分为两期:一为效验期,为有力地颤动,纤毛呈直挺状,指向鼻腔后部;二为恢复期,与效验期方向相反,纤毛呈弯曲状,其活动较缓。纤毛颤动的频率约为250次/分。

鼻腔内纤毛运动的方向是从前向后直达后鼻孔的。鼻窦纤毛运动的方向始终由窦腔的周边朝向自然窦口。上颌窦纤毛运动方向是从窦底和周边集中朝向自然窦口。额窦纤毛运动的方向是从内侧壁朝向上壁和外侧壁,再经窦的底壁到达窦口。但在鼻额管的内侧,纤毛运动的方向又向上,并可直达额窦内壁。额窦内所形成的这种环形运动,导致只有部分分泌物引流到鼻腔。(https://www.daowen.com)

黏液毯的移动方向和速度与黏膜上皮纤毛活动有密切关系。一般而言,鼻腔前1 /3部黏液毯移动缓慢,而其后2/3部则甚活跃。

影响纤毛运动的因素有以下几种。

(1)干燥:轻度干燥时纤毛运动即可停止,过于干燥达数分钟之久时,即可破坏纤毛。

(2)温度:纤毛运动的最适温度是28~33 ℃。温度下降可减低纤毛运动的频率,温度降至7~10℃时,纤毛运动暂时停止;升至43~45℃时,纤毛凝固,可致纤毛运动永久性停止。

(3)渗透压:纤毛运动最适渗透压为0.7%~0.9%氯化钠液,渗透压过高或过低都可影响纤毛运动,直至停止。

(4)pH变化:鼻腔黏液的pH不稳定,通常为5.5~7.0,呈弱酸性,不利于细菌生长。黏液酸度越高,其变成凝胶状的程度就越明显。而碱度越高,黏液就越呈水样。在酸性溶液中,纤毛运动容易瘫痪,若pH降至6.4以下,则纤毛运动停止。在弱碱性溶液中,纤毛运动的活性增加,在中性溶液中纤毛运动恢复正常。鼻腔的pH易受各种因素的影响发生变化,如在急、慢性鼻炎或过敏性鼻炎发作时,pH趋于碱性,遇冷也为碱性,遇热则呈酸性。

(5)药物:5%可卡因溶液或1%的肾上腺素溶液可使纤毛运动麻痹相当长的时间,2.5%可卡因溶液则对其影响不大。0.5%~1%呋喃西林麻黄素液不影响纤毛运动,0.1%萘甲唑啉对纤毛运动则有明显的抑制作用。

(6)有害气体:空气中二氧化硫、甲醛、臭氧、一氧化碳或煤气达到一定含量时,均可影响鼻腔纤毛的传输功能。

嗅觉功能

人类的嗅觉功能相对于其他动物有一定程度的退化,但仍具有影响食欲、情绪及警示危险信号等作用。嗅觉系统具有敏锐的识别能力,能感觉到空气中浓度为0.0001%的气味分子,正常人能识别2000~100000种气味。人类嗅黏膜的面积为200~400 mm2,主要分布在上鼻甲内侧面和与其对应的鼻中隔部分,小部分可延伸至中鼻甲内侧面和与其对应的鼻中隔部分,因此,上、中鼻甲与鼻中隔之间的腔隙称为嗅裂或嗅沟。

嗅觉受体神经元是外周嗅觉感受器,人类每平方厘米嗅黏膜中约有3000000个嗅觉受体神经元。其树突伸向嗅上皮表面,每个树突小结上有10~30根嗅纤毛。纤毛上分布有气味受体,是识别和转换气味信号的场所。嗅素随空气进入接触嗅区黏膜后,首先溶解于嗅腺分泌液中,继而刺激部分嗅纤毛,通过第二信使信号转导途径将化学信号转化为电信号,产生冲动,经嗅神经、嗅球传至大脑嗅觉中枢而产生嗅觉。因此,嗅觉的产生有赖于嗅觉刺激物的属性、嗅觉感受器及传导通路的完整性和可靠性。

发音功能

鼻腔鼻窦对声音起到共鸣作用,使其正常悦耳。正常语音的辅音“m”“n”及“ng”,需要经鼻腔发出。如鼻部有阻塞性疾病如鼻炎、鼻息肉等,发声时将无法产生正常的鼻部共鸣作用,音显平实,即呈所谓的“闭塞性鼻音”。如腭肌瘫痪,或有腭裂,则可致鼻咽腔无法闭合,发音时出现“开放性鼻音”。

排泄泪液功能

鼻泪管为泪囊的向下延续部分,经上颌骨额突中的骨性鼻泪道,向下并稍向内后侧而止于下鼻道。鼻泪管长15~20 mm,直径3~7 mm,可分为:①骨管部,位于鼻泪道中,长约12.4 mm;②鼻道部,离开骨管后,位于下鼻道外侧壁黏膜内。此管下端开口通常位于下鼻道外侧壁穹隆顶部,紧接下鼻甲附着缘之下,距前鼻孔外侧缘30~40 mm。管的下端黏膜形成皱襞,称鼻泪管皱襞,有司管口开闭之功,且与眼睑的开闭运动一致。

泪液排入鼻部,并非一种向下自流现象,而是由泵抽作用导致的。当眼轮匝肌收缩、松弛时,可使泪囊内发生交替性正、负压改变。因眼轮匝肌与睑韧带及泪囊的解剖关系,闭目收缩时,使泪囊扩张、泪小管变短变宽、下睑缘向内、泪点沉入泪湖,此时泪液注入泪囊。当眼睑张开时,眼轮匝肌有挤压泪囊的作用,同时借鼻泪管下端开口张开及吸气时鼻内的负压作用,使泪液向下排入鼻腔。

鼻部反射功能

鼻腔内有丰富的神经分布,鼻黏膜受到刺激后常会出现许多反射现象,这主要通过一系列的反射弧与邻近或远离器官发生密切关系。其中较为重要的反射有以下几种。

1.鼻肺反射 每侧鼻腔与同侧肺有反射现象,如向一侧鼻腔吹气,可使同侧胸部扩张。有人对全喉切除患者进行试验,利用气流通过鼻腔刺激鼻黏膜,发现患者呼吸速率发生改变,一侧鼻腔受气流刺激,则同侧胸部扩张。这种反射作用主要是由三叉神经及迷走神经传导的。如用麻醉剂麻醉鼻腔黏膜,此种反射即消失。

2.喷嚏反射 此反射亦属于鼻肺反射的一部分,此为鼻内感觉神经(三叉神经)受刺激后的反射现象,如较大尘粒或其他刺激物接触鼻黏膜后,通过神经反射作用,先有深吸气,继而强呼气,使一阵强气流从鼻咽部经鼻腔喷出,可使鼻腔内刺激物清除。此反射同下呼吸道的咳嗽反射一样,是一种保护性反射动作。

3.鼻心反射 当鼻腔吸入冷空气时,会使心脏速率减慢,颈动脉压增高。此反射可能是通过迷走神经传导的。

4.鼻睫反射 鼻黏膜受到强刺激会出现流泪、球结膜充血、瞳孔缩小等。而眼受刺激后,鼻腔黏膜会出现水肿,分泌物增多。

5.嗅觉条件反射 当嗅到饭菜香味时,会增加唾液和胃液的分泌。

6.对体表温度改变的反应 大面积皮肤受凉后,鼻黏膜收缩,鼻内温度迅速下降,小动脉呈反射性收缩,后出现血管窦舒张。全身受热后,鼻黏膜充血、肿胀。

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