两层膜,一层薄液
每一侧的肺都被一层光滑的双层膜包裹,称为胸膜:一层紧贴着肺,另一层衬在胸壁内侧,两层之间是一层极薄的液膜。这层液体的作用,就像两片湿玻璃片相贴时——可以自由滑动,却很难被拉开。于是肺在呼吸时能自由滑行,又牢牢地与胸壁“耦合”在一起。胸壁动到哪儿,肺就被带到哪儿。
两根方向相反的“弹簧”在这层液膜处相遇。肺里满是被拉伸的弹性组织,时刻想往里缩;胸壁则像一张拉满的弓,想往外弹。两者都在拉扯中间的液体。由于液体无法被拉伸,这场拔河便把胸膜腔里的压力拉到略低于大气压。我们称之为胸膜腔内压,静息时约为 −5 厘米水柱。
跨肺压:让肺保持张开的力量
判断肺是张开还是塌陷,最关键的一个数值是跨肺压:肺泡内的压力减去肺外侧(胸膜腔)的压力。只要这个差值为正——向外撑的力比胸膜往里拉的力略大——肺就保持充气。在静息点FRC处,这个温和的正向跨肺压恰好抵消肺的弹性回缩,于是什么都不动,你便在两次呼吸之间安然停住。
吸气,本质上只是把这个数值变大。当膈肌下降、胸腔扩张时,胸膜腔内压变得更负(比如从 −5 变到 −8)。此时肺泡被更用力地向外拉开,跨肺压上升,肺被拉伸,空气流入。呼气则相反:胸膜腔内压回升向 −5,跨肺压下降,富有弹性的肺再次缩小。
Transpulmonary pressure = Alveolar pressure − Intrapleural pressure
Resting (FRC), no airflow:
P_alveolar = 0 (open to atmosphere, nothing flowing)
P_pleural = -5
P_transpulmonary = 0 - (-5) = +5 cmH2O -> lung held open
Mid-inspiration, chest expanding:
P_alveolar = -1 (briefly below atmosphere, air rushing in)
P_pleural = -7
P_transpulmonary = -1 - (-7) = +6 cmH2O -> lung stretched larger当密封被打破
整套系统都依赖胸膜腔保持密封。一旦空气进入——经由胸壁的破口或肺的裂口——胸膜腔内压就会跳升至大气压,原本把肺撑开的那股负压消失,跨肺压随之塌向零。于是肺凭自身的弹性回缩把自己皱缩起来。这就是气胸:一侧肺失去了对胸壁的“抓握”。