第二章　儿童呼吸治疗的生理基础

呼吸系统的形态发育从孕第五周开始，共分为五期。①胚胎期（4～6周）：于妊娠26～28周开始。②腺期（7～16周）：由于本期的肺组织切片与腺泡相似，故有此名。到本期末，原始气道形成管腔，此期气管与前原肠分离，分类不全则形成气管试管瘘，是重要的先天畸形。③成管期（17～27周）：此期支气管分支继续延长，形成呼吸管道。毛细血管和肺的呼吸部分的生长为本期特点。④成囊期（28～35周）：末端呼吸道在此期加宽并形成柱状结构，为肺泡小囊。⑤肺泡期（36周～生后3岁）：本期出现有完整的毛细血管结构的肺泡，肺泡表面扩大，这是肺泡能进行气体交换的形态学基础，肺呼吸部分的主要发育在出生以后。在五期中不同肺结构的发育见图2-1。

呼吸系统以环状软骨为界分为上、下呼吸道。上呼吸道包括鼻、鼻窦、咽、咽鼓管、会厌及喉；下呼吸道包括气管、支气管、毛细支气管、呼吸性毛细支气管、肺泡管及肺泡。从气管到肺泡逐级分支成23级：0～16级为传导区，包括从气管到毛细支气管各级分支，专司气体传导；17～19级为移行区，由呼吸性毛细支气管构成，有部分呼吸功能；20～23级为呼吸区，由肺泡管及肺泡囊组成，为肺的呼吸部分。呼吸系统下气道解剖分级见图2-2。

上呼吸道是气体进出的通道，起到气体滤过、加温、加湿功能，有保护下气道的作用。上呼吸道包括鼻、咽和喉。

鼻腔分为外鼻、鼻腔和鼻窦三部分。外鼻为颜面中央隆起的器官，由鼻骨、鼻软骨、鼻肌和外鼻皮肤构成；鼻腔分为鼻前庭和固有鼻两部分，鼻腔始于鼻前庭，前起前鼻孔，向后经鼻内孔与鼻咽部相通，鼻腔被鼻中隔分为左右两侧，鼻中隔是鼻腔的屏障，鼻中隔外侧由小至大有上中下3个穹隆结构突入鼻腔称作鼻甲，同时形成上、中、下三个鼻道，每个鼻甲下方有鼻窦开口。临床上称为黎氏动脉区（Little’s area）的部位位于鼻中隔下部，该区为易出血区，该处毛细血管轻微损伤即可引起鼻出血。平对两侧下鼻甲处各有一个三角形的漏斗样开口，称为咽鼓管咽口，下鼻甲肥大可妨碍咽鼓管通气引流而导致耳鸣、听力下降等症状；鼻窦为鼻腔周围含有空气与鼻腔相通的骨腔，共有四对，呈左右对称排列，依其所在的骨的部位分别称为额窦、筛窦、蝶窦和上颌窦。

婴幼儿鼻腔较成人短，无鼻毛，富于皮脂腺及汗腺，后鼻道狭窄，黏膜柔嫩，血管丰富，是疖肿的好发部位之一。鼻黏膜丰富的毛细血管网使得吸入空气很快被湿化和加温，但当感染或过敏原刺激时也很快引起鼻部毛细血管网充血，特别是小婴儿，后鼻腔易于堵塞而导致呼吸与吸吮困难。其黏膜与鼻窦黏膜连续，且鼻窦口相对较大，故急性鼻炎时容易导致鼻窦炎。咽鼓管相对成人较宽、直、短、呈水平位，因而鼻咽炎容易波及中耳，引起中耳炎。鼻中隔轻度弯曲属于正常状态，显著的弯曲则属于病理情况，鼻中隔严重弯曲时可出现鼻出血、鼻塞及头痛等症状。

咽分为鼻咽（nasopharynx）、口咽（oropharynx）和喉咽（laryngopharynx）三部分。

咽向前与鼻腔、口腔和喉相通，向后与第1、2颈椎相邻。咽腔最宽的部位是鼻部，最窄部位在喉部与食管移行处。咽腔是呼吸道中连接鼻腔与喉腔之间的要道，也是消化道从口腔到食管之间的必经之路。

在鼻咽的两侧各有一个咽鼓管开口，该管与鼓室相通，咽鼓管的作用是维持内耳气压与大气相通，以保证听觉清楚。儿童的耳咽管宽，直且短，呈水平位，外耳道也短，故容易患中耳炎。儿童鼻咽部最大的特点是淋巴组织（也称腺样体）丰富，在儿童时期增生明显。容易患反复呼吸道感染和存在过敏性鼻炎的患儿可出现腺样体明显增大，从而引起阻塞性呼吸困难、睡眠障碍等。腺样体一般在11～12岁以后逐渐缩小。咽扁桃体6个月才开始发育，至1岁末逐渐增大，4～10岁达到发育高峰，14～15岁时逐渐退化，故扁桃体炎在婴儿期较少见。

为咽的下段，包括会厌、喉腔、声襞、前庭襞以及喉室。喉上连口咽，下接食管，并与气管相通，是呼吸道的门户。喉口的下方称作喉腔，是呼吸道最狭窄的部位，在儿童最为明显。

儿童喉部呈漏斗状，喉腔较窄，声门裂相对狭窄，软骨柔软，喉部组织娇嫩，黏膜及黏膜下组织松弛，含有丰富的血管和淋巴组织，轻微的炎症或者刺激就易引起喉部黏膜下组织肿胀，当儿童喉腔内黏膜肿胀1mm，声门入口处通气面积就会减少到原来面积的35%，从而导致喉梗阻。且儿童喉部神经敏感，受刺激易发生喉痉挛。

小儿下呼吸道从环状软骨以下气管开始，依次为气管、隆突，向下分支为左、右总支气管，肺叶支气管，肺段支气管，亚段支气管，总共23级分支，如同一棵树，称为支气管树。是气体通过上气道进入肺的通道，故称为气道。

是一个上起自环状软骨下缘，紧接喉下段的软骨膜性管。气管上接喉，下至胸骨角平面分叉，体表位置相当于第6颈椎水平至第4～5胸椎上缘。气管由16～20个C形软骨环以及平滑肌和结缔组织构成。软骨环之间由结缔组织和平滑肌连接，构成气管膜部。儿童气管长度和宽度依年龄、身高而不同。

是位于气管分叉与肺门之间的管道。主支气管左右各一，为左、右主支气管，在第5胸椎平面成65°～80°角。右主支气管自气管叉向右下延行，恰似气管的直接延续，该支与气管呈25°～30°角，比较陡直，异物较易坠入右支气管，且气管插管容易置入右主支气管。左主支气管与气管呈50°角，略水平趋势。

左右主支气管在肺门处以肺叶分级的支气管叫肺叶支气管（2级支气管）。右肺分为三叶，即上、中、下叶，左肺有二叶，上叶及下叶。肺段支气管（3级支气管）的分支形式和有关动静脉分支有关，变异多样化。小儿的气道壁占小气道面积的30%，而成人仅为15%；婴幼儿的气管、支气管均较成人狭窄，软骨柔软，缺乏弹力组织，支撑作用薄弱，呼吸时受压，可导致气体滞留，影响气体交换。

肺是呼吸系统中最重要的器官，位于胸腔内，纵隔两侧，分为左肺和右肺。肺在胸腔的负压环境中呈膨胀状态。肺内支气管分支直径在1mm以下者称为细支气管（8级以下），细支气管反复分支管径在0.35～0.5mm（20级以下）时，为终末细支气管，其有控制进入肺泡内气体流量的作用。终末细支气管继续分支，管壁出现肺泡，开始有呼吸功能，称为呼吸性细支气管。呼吸性细支气管再分支称为肺泡管，肺泡管末端膨大，称为肺泡囊，在肺泡囊上出现更多的肺泡。肺泡是气体交换的场所，肺泡直径约为0.1～0.2mm，成人肺泡有3亿～4亿个。肺泡含有上皮细胞和肺巨噬细胞两种细胞。肺泡上皮细胞由Ⅰ型细胞（扁平细胞）和Ⅱ型细胞（分泌细胞）构成。肺泡Ⅱ型细胞的分泌物涂布于肺泡表面，形成一层很薄的液膜，具有表面活性剂的作用。有利于降低肺泡表面张力，也可维持肺泡壁的稳定性，在呼气末时肺泡不会完全塌陷。肺泡巨噬细胞具有吞噬功能，吞噬外来异物，经过各级支气管，借助纤毛的摆动，最终随痰液排出体外。

肺泡直径在早产儿仅有75μm，新生儿、成人分别为100μm和250～350μm。足月新生儿肺泡数仅为成人的8%，新生儿肺泡数约为2 500万，而成人肺泡数约为3亿（2亿～6亿）。肺泡面积出生时为2.8m ²，8岁时32m ²，至成人达到75m ²。因此，儿童较成人气体交换单位少，且肺泡小。成人肺泡间存在Kohn孔，儿童2岁以后才出现，故新生儿及婴儿无侧支通气。

婴幼儿胸廓短，呈桶状；肋骨水平位，肋间肌欠发达，不能在呼气时增加胸廓扩展，因为胸部呼吸肌不发达，主要靠膈呼吸，且膈呈横位，且位置较高，而且胸腔较小，且肺相对较大，呼吸时胸廓活动范围小，肺不能充分扩张，影响通气和换气。由于婴儿胸壁柔软，很难抵抗胸腔内负压增加所造成的胸廓塌陷，因而肺的扩张受到限制。膈肌和肋间肌中耐疲劳的肌纤维数量少，新生儿只有25%，3个月时只有40%，容易引起呼吸衰竭。

呼吸道存在呼吸功能和非呼吸功能，其中呼吸功能包括通气和换气两大功能。其中上气道及部分下气道只有通气功能，只有部分下气道存在换气功能。肺的主要生理功能是吸入外界的氧气与排出血液内过剩的二氧化碳，在肺泡水平进行气体交换。

气体交换的全过程分为外呼吸与内呼吸。气体交换分为四个步骤：①通气与气体分布：外界空气经过上气道，1、2、3级气管吸入肺脏，基本均匀分布于肺泡内，血液内过剩的CO ₂经过弥散进入肺泡，由气道排出体外。②气体交换：肺泡中的O ₂与肺毛细血管血液中的CO ₂进行转换。每分钟静息状态下吸收的O ₂ 250ml，排出CO ₂ 200ml。③肺血流量：单位时间内一定量血流经过肺毛细血管。④血液中O ₂与CO ₂运输。

呼吸生理主要探讨外呼吸，涉及多个环节：肺容量、肺通气、气体分布、肺血流量、通气／血流比值、弥散、呼吸动力学与呼吸运动的调节。

儿童呼吸道的通气与换气与成人不同，具有以下特点：

呼吸频率较成人快，不同年龄儿童呼吸频率见表2-1。儿童呼吸中枢调节能力差，容易出现呼吸节律不齐，甚至呼吸暂停，尤其以早产儿、新生儿明显，婴幼儿为腹式呼吸，呼吸肌容易疲劳，学龄儿则以胸腹式混合式呼吸为主。

肺活量小，约为50～70ml/kg，按照体表面积计算成人大于小儿3倍。

年龄越小潮气量越小，不仅潮气量绝对值小，按照体表面积计算每平方米潮气量亦小于成人，无效腔／潮气量比值大于成人。

正常婴幼儿由于呼吸频率较快，每分通气量若按照体表面积计算与成人相近。

小儿肺脏小，肺泡毛细血管总面积与总容量均较成人小，故气体弥散量亦小。但单位肺容积计算则与成人相近。

气道阻力与管道半径4次方成反比，由于管径细小，小儿气道阻力大于成人，婴儿更甚，在呼吸道梗阻时尤为明显。气管管径随发育而增大，阻力随年龄增大递减。