一、肺通气调节

肺通气的调节作用较迅速，约数小时达高峰。延髓呼吸中枢通过调整呼吸的深度和频率加速或减慢CO2的排出。PaCO2升高或p H 降低，呼吸加深加快，CO2排出增多；反之，PaCO2降低或p H 升高，则呼吸变浅变慢，CO2排出减少。因此通过呼吸中枢调控血液H2CO3（CO2）的浓度，使血液中［Na HCO3］／［H2CO3］尽可能维持正常，p H 也维持相对稳定。当然PaCO2升高的患者多有呼吸功能（包括呼吸器官和调节系统）显著减退，实际调节作用有限，但临床上经常忽视或错误解读。

（一）呼吸调节的基本环节

1.运动神经元、呼吸肌或呼吸相关肌群驱动呼吸肌或呼吸相关肌群的运动神经元位于脊髓的不同节段或脑干的不同部位，支配膈肌的运动神经元在C3～C5，支配肋间肌的位于T1～T12，支配腹壁肌群的位于T4～L3。控制气道肌群的运动神经元主要位于脑干疑核和迷走神经核，分别通过舌咽神经和迷走神经支配咽喉部肌群和气管平滑肌。膈肌和肋间外肌、肋间内肌和腹肌（有多块肌群）分别是最重要的吸气肌和呼气肌。最重要的呼吸道肌肉是气管平滑肌和上呼吸道骨骼肌。

2.呼吸节律和基本调节呼吸肌节律性收缩形成的呼吸运动改变胸廓和肺的容积，引起通气。除呼吸的自主性节律和脑干调节外，神经系统对呼吸运动的调节可分为两个方面：自主性呼吸调节和行为性呼吸调节，前者主要包括化学性调节和机械性调节。在健康人，化学性调节起决定作用，通过位于延髓呼吸中枢神经元群的节律性或周期性放电发挥调节作用，通过脊髓及相应的末梢神经传导至呼吸肌（主要是吸气肌）完成通气动作，最终通过气体交换使PaO2、PaCO2维持在适当范围；同样在化学感受区的PO2及PCO2也维持在一定范围内。当血液及脑脊液中PO2、PCO2变化时，信号上行传至呼吸中枢神经元群，通过调整呼吸运动和气体交换使PaO2、PaCO2维持在正常值范围，上述调节为自主性调节，也称为非随意呼吸调节。屏气、唱歌、说话时呼吸受大脑皮质调节，即大脑皮质能在一定限度内随意控制呼吸，称为行为性呼吸调节，也称为随意性呼吸调节。清醒时呼吸调节由这两种形式共同完成，两者作用强度的比例取决于人体的状态，总体非随意呼吸调节起决定作用，行为性呼吸调节可随时发挥作用。当由清醒时转为睡眠时，特别是非快动眼（NREM）睡眠时，行为性呼吸调节失去作用，完全依赖于自主性呼吸调节。

3.影响呼吸中枢调节的因素主要有化学性和机械性两类。正常情况下，化学性因素（主要是PaCO2、p H 和PaO2）起主要作用（图9-6、图9-7）。在严重气道-肺实质疾病患者，机械性因素（肺牵张反射、呼吸肌本体感受性反射、肺毛细血管旁感受器引起的反射等）可能发挥更主要的影响。

图9-6　PaCO2、PaO2、p H单一改变对肺泡通气量的影响

图9-7　PaCO2、PaO2、p H综合改变对肺泡通气量的影响

（二）呼吸的化学性调节(https://www.daowen.com)

1.PaCO2PaCO2变化是健康人调节呼吸中枢的重要因素。PaCO2对呼吸中枢的影响主要通过两条途经实现，一是延髓的中枢化学感受器，该部位对PCO2的变化（主要通过H+的变化）非常敏感。PaCO2升高2 mm Hg即出现通气增强反应；二是通过外周化学感受器间接影响呼吸中枢的兴奋性，但其敏感性较低，PaCO2升高10 mm Hg才会出现通气增强反应。不仅如此，PaCO2通过中枢化学感受器直接兴奋延髓呼吸中枢的作用强度也远超过外周化学感受器，前者作用约占80%，后者约占20%。在下述情况下，外周化学感受器的作用可能起主要作用：①中枢化学感受器的反应速度减慢，当PaCO2突然升高时，外周化学感受器可能起主要作用；②中枢化学感受器受抑制时，外周化学感受器起主要作用。PaCO2变化兴奋呼吸中枢的作用有一定限度，当PaCO2明显升高时抑制中枢神经系统，包括呼吸中枢的活动，产生CO2麻醉。CO2麻醉出现与否还取决于PaCO2的升高速度，短时间PaCO2迅速升高者更易出现CO2麻醉。

2.动脉血p H 或［H+］与PaCO2变化对呼吸中枢的影响相似，p H 变化对呼吸中枢的影响也通过中枢和外周化学感受器实现。中枢化学感受器对p H（或H+）变化的敏感性远比对外周化学感受器高，前者约为后者的25倍。脑脊液H+是中枢化学感受器最有效的刺激物，PCO2对中枢化学感受器的作用主要通过H+实现。由于血-脑屏障的作用，血液中的H+进入脑脊液的速度非常缓慢，故代谢性酸碱紊乱时其调节作用的发挥受到限制；但CO2可自由通过血-脑屏障，故呼吸性酸碱紊乱时中枢感受器可迅速发挥作用。

正常状态下脑脊液与血液的p H 一致，但因H+、HCO3-不易透过血-脑屏障，所以血液发生代谢性酸碱紊乱时，脑脊液出现紊乱的速度和代偿的速度皆较缓慢。CO2可自由通过脑脊液屏障，呼吸性酸碱紊乱极易出现HCO-3、PaCO2变化的不同步的情况，出现明显的脑脊液酸碱紊乱和相应的临床症状，如慢性高碳酸血症患者（常有HCO-3代偿性升高）MV治疗后，若通气量过大、PaCO2下降速度过快，即使PaCO2仅降至正常，患者仍表现为呼吸抑制，其原因之一就是因为脑脊液仍呈碱性。在MV治疗、撤离过程中应充分考虑该因素的影响，否则容易导致脑功能障碍或撤机失败。

3.PaO2PaO2降低通过外周化学感受器调节呼吸中枢的兴奋性，但对呼吸中枢的直接作用是抑制性的。一般情况下，PaO2对呼吸中枢的影响最不敏感，PaO2下降至80 mm Hg以下时才可能出现可被觉察的通气反应增强；下降至60 mm Hg以下时，才可出现通气反应的明显增强（与呼吸衰竭的诊断标准和临床纠正低氧血症的基本标准一致）。因此正常情况下，PaO2对呼吸中枢兴奋性的影响微乎其微。但在慢性CO2潴留的患者，呼吸中枢对PaCO2的变化逐渐适应，低PaO2对呼吸中枢的兴奋性才可能更重要；但疾病状态下也多是次要的，机械性调节可能发挥更重要作用，详见后述。

4.PaCO2、H+、PaO2在调节呼吸中的相互作用三种因素可单独发挥作用，也可共同发挥作用，但更多情况下多种因素共同发挥作用。图9-7显示保持2个因素不变而仅改变1个因素时的通气效应变化，其中PaO2变化对呼吸增强的影响最弱、最慢，只有当PaO2＜60 mm Hg时，才逐渐出现通气反应明显增强。PaCO2和H+则不同，只要稍有升高，通气量就明显增大，高PaCO2的反应尤其明显。但实际情况不可能仅仅是单因素改变，图9-8为一种因素改变时其他因素不予控制的情况，其中PaCO2升高、p H 降低时每分通气量的增加幅度较单独PaCO2升高大。p H 降低时通气量增大，使CO2排出量增加，PaCO2降低，抵消了一部分p H降低的作用；PCO2下降也使p H 升高，结果使通气量增加幅度减弱。PaO2降低时通气量增加，呼出较多CO2，使PaCO2降低，p H升高，从而使低氧的刺激作用减弱。当然，若同时出现低氧血症和高碳酸血症，则两者的作用叠加，使通气效应的增加幅度更大。

总之，PaCO2升高、p H 降低或PaO2降低，呼吸中枢兴奋，呼吸加深、加快，CO2排出量增多，血液H2CO3浓度降低；反之，PaCO2降低、p H 升高或PaO2升高，呼吸变浅、变慢，CO2排出量减少，血液H2CO3浓度增加。因此，呼吸中枢通过对呼吸运动的调控调整血液 H2CO3（CO2）的浓度，使［Na HCO3］／［H2CO3］尽可能维持正常，p H 也维持在相对稳定的水平。需强调，不同化学性刺激或相同化学刺激在不同条件下对呼吸中枢影响的强度不同，与上述试验结果可能有较大差异；多数疾病状态情况下，机械性刺激发挥更大的作用，详见后述。

（三）中枢神经的调节呼吸肌由脊髓前角运动神经元支配，而后者又受呼吸中枢控制，呼吸运动的节律来自呼吸中枢。呼吸中枢位于脑干，由参与启动、调节呼吸运动的细胞群及其连接结构组成，不同部位的神经元群相互协调、制约，共同完成对呼吸运动的调节，其中延髓是呼吸节律的起源部位，脑桥部位的调节可使呼吸节律更完善，脊髓上位神经元是与主要呼吸肌进行神经联系的通路，大脑皮质主要在随意呼吸运动中起作用，详见第十章。

（四）神经反射性调节与其他神经系统反射活动相同，呼吸的神经反射性调节过程大体包括感受器、传入神经、中枢、传出神经和效应器5个部分（详见第十章），发挥复杂的调节作用。

（五）呼吸系统疾病患者真实呼吸调节呼吸调节的影响因素众多，首先呼吸是自主节律性运动，在健康人，化学性调节发挥重要作用；但在严重气道-肺实质疾病患者，化学性调节的作用往往减弱，如临床上更多见的是CO2麻醉和低PaO2对呼吸无明显刺激作用，此时机械性刺激或其他化学性刺激可能发挥更大的作用。

在慢性高碳酸血症患者，临床上强调低流量吸氧以维持低氧血症对呼吸中枢的兴奋性，又强调PaO2≥60 mm Hg以维持适当氧合，两者实际上相互矛盾，因为PaO2≥60 mm Hg时，其对呼吸中枢的兴奋作用基本不存在，此时气道-肺实质的力学变化才是兴奋呼吸中枢的主要因素。在支气管哮喘急性发作等急性通气功能障碍患者，将低氧血症作为兴奋呼吸中枢的因素也是错误的，该类患者很容易纠正低氧血症，但呼吸加深、加快照样存在或持续加重，并发生呼吸性碱中毒（详见第十章）。在ARDS或肺水肿等换气功能障碍患者，常常将低PaO2作为兴奋呼吸中枢的主要因素也是错误的，因为将PaO2纠正至60 mm Hg以上，即使SaO2达100%，呼吸加快、加深照样存在，且存在呼吸性碱中毒；加之应激反应等导致的肾脏重吸收HCO3-增多、排出H+减少，又合并代谢性碱中毒（吸收性碱中毒，见本章第四节），仍不能对呼吸产生抑制作用，因此肺容积变化、气道阻力变化和毛细血管张力变化等才是呼吸中枢兴奋的主要因素；只要肺水肿和肺损伤改善，气道阻力降低，呼吸增强、增快才会改善，否则需应用镇静-肌松剂抑制过强的自主呼吸。