JOVANA
Library Glossary Getting Started Three Levels Fields How it works Mission
Join the mission
All guides

驱动空气的那些压力

肺为什么不会塌成一个小球?胸壁一旦被刺穿,那一侧的肺为什么就罢工了?答案藏在两个压力——胸膜腔内压与跨肺压——以及那层把肺“粘”在胸壁上的薄薄液膜里。

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
正向跨肺压让肺保持充气;吸气使其升高,呼气使其降低。

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”。