五、气道陷闭
有关小气道的描述中,皆提到小气道的弹性开放与陷闭问题。正常情况下小气道的开放程度主要取决于肺容积,肺容积显著缩小(缓慢用力呼气)可导致小气道陷闭,称为容积依赖性陷闭;而肺容积的快速缩小(快速用力呼气)可导致小气道的大量陷闭(流速依赖性陷闭)。陷闭的主要原因在于小气道的内径特别小,而跨壁压又特别低,甚至出现跨壁压的逆转和负值出现。
1.等压点与气体陷闭 肺泡驱动压是驱动呼气的主要因素,其为肺泡内压(P alv)与大气压之差,由于大气压为0,实际驱动压即为P alv;而P alv等于胸腔内压(P pl)和胸肺弹性回缩力(P st)之和,即:
P alv=P pl+P st
在用力、快速呼气过程中,如测定最大呼气流量-容积(MEFV)曲线时P pl迅速升高,其后逐渐下降;P st则逐渐下降。
气道通畅程度和气道跨壁压是维持气道开放和影响呼气阻力的主要因素,取决于下述多种因素:气道和肺实质结构、肺容积、气道内外压力(跨壁压)。气道结构的完整可保持大气道的通畅,气道结构和肺实质的完整则保持小气道的通畅。肺容积大,气道被牵拉扩张,阻力减小;反之气道回缩,阻力增加。气道内压使气道扩张,气道外压力使气道回缩或趋向陷闭。
(1)等压点:用力呼气时气道阻力导致驱动压从肺泡内压(P alv)开始向气道口逐渐下降,即气道内压逐渐下降(图5-18),以至于从肺泡到口、鼻腔的气道内形成压力梯度,其间必有一点,气道内外压力相等,称为等压点。在等压点位置,跨壁压等于0。
(2)等压点的意义:以等压点为界,可将气道分为2 个部分:等压点至肺泡端称为上游气道(upstream airway)。上游气道内气道内压大于气道外压,即维持一定程度的跨壁压,气道倾向于开放和扩张。等压点至口腔端称为下游气道(downstream airway),下游气道内气道内压小于气道外压,即跨壁压逆转为负值,气道倾向于回缩和萎陷。
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图5-18 用力呼气时气道内外压力变化模式图
A.平静呼吸;B.用力呼吸
(3)正常等压点:对健康人而言,等压点位置主要决定于肺容积及用力呼气程度和速度;测定MEFV时,用力呼气的程度和速度恒定,且处于最大水平,故等压点位置主要决定于肺容积;换言之,在一定肺容积水平某一气道的等压点是不变的,但在整个呼气过程中等压点随着肺容积减少逐渐移动。Macklem等研究发现从TLC开始,呼出气容积占VC 80%~70%时,等压点位于肺叶支气管,从此直至占VC 40%时等压点逐渐向外周缓慢移动;占VC小于40%后等压点迅速向上游移动;占VC达25%时等压点移至细支气管。在气流阻塞性肺疾病,等压点的变化将更显著,且影响更大。
胸腔内压升高,压迫肺泡,驱动压升高,使肺泡内压和气道内压升高,促进气体排出;同时压迫气道,跨壁压缩小,使气道趋向回缩和陷闭,但正常情况下前者作用较后者大;气道结构完整,大气道有气管软骨环支撑,小气道有弹力纤维牵拉,故尽管存在等压点,但仍可避免气道陷闭。平静呼吸时,用力呼气至FRC以下时,部分小气道陷闭,产生气体陷闭;随年龄增长,肺弹性减退,陷闭气体量增加。需强调,在TLC位置时快速用力呼气或咳嗽初期,气管周围压力可达5~7 kPa(50~70 cm H2O),也可导致气管塌陷,但仍能保持正常通气。
2.气体陷闭与闭合气量 闭合容量(closing capacity,CC)是平静呼气过程中肺部小气道开始关闭时所测得的肺容积;闭合气容积(closing volume,CV)为CC与RV的差值。正常情况下CV非常小,正常年轻人CV/VC为0.05~0.1,30岁以后随年龄增长而增大,80岁时可达0.3。
(1)年龄的影响与变化特点:年轻人肺弹性好,有利于气道开放;随年龄增长,肺弹性减退,不利于气道开放,小气道提前关闭。当发生小气道轻度病变或肺弹性功能轻度减退,低容积时,小气道口径明显变小,呼气过程中提前关闭,CV增大;小气道病变越严重或肺弹性功能减退越明显,CV增加也越明显,这主要见于阻塞性肺疾病。在生理状态下,小气道闭合与呼气流量有关,不同呼气流量将影响CV的大小。
(2)慢阻肺的变化规律与处理特点:COPD患者常通过改善呼吸形式改善气道陷闭,降低CV。呼吸形式的改变主要包括深慢呼吸和缩唇呼气,前者通过降低流量、降低湍流强度降低气道阻力;降低呼气用力,降低小气道外压力和改善气道的跨壁压;缩唇呼气则通过增加下游气道的压力增加气道的跨壁压,从而对抗和改善气道陷闭,降低CV。COPD等阻塞性肺疾病患者还通过增加RV 和FRC改善气体陷闭,因为肺容积增大可导致气道扩张,降低气道阻力。临床治疗上还常通过持续气道正压/呼气末气道正压(CPAP/PEEP)增加下游气道压力,改善跨壁压和降低CV。