拉普拉斯定律(Laplace’s law)

拉普拉斯(Laplace)定律 P=2T/r 。 P 代表肺泡回縮力,T代表表面張力,r代表肺泡半徑。肺回縮力與表面張力成正比,與肺泡的半徑成反比。這如同把一顆氣球吹大,增加一定的氣體體積,所需的力量也要越多
資料來源:互動百科

資料來源:喬治亞州立大學

心臟的應用:如果心室擴大的話,要擠出與正常心臟相同血液容積時,會發現需要消耗比較多的功,正是因為拉普拉斯定律(Laplace’s law)

肺部壓力體積曲線(pressure-volume curve of lung)

A.以肺間壓(ΔP = Palv- Pip)為橫軸,肺部體積改變量(以肺餘容積RV作基準)為縱軸,所繪出的三條曲線,曲線兩點間之斜率即為CL
B. 當斜率越水平:CL(肺的順應性)越小,回彈力越強,也就是肺泡較硬,因此呼氣容易,但吸氣很困難,通氣量因而受影響,此狀況常見於肺纖維化的病人
C. 當斜率越垂直:CL(肺的順應性)越大,回彈力越弱,也就是肺泡很軟,因此吸氣容易,但呼氣困難,由於呼氣呼不乾淨,這類病人的FRC會比正常人來得大,此狀況常見於肺氣腫的病人

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(1)Fick第一定律(Fick’s First Law):適用於擴散通量不隨時間改變的穩態擴散(Steady-state Diffusion),其中,

(1)

為擴散通量(Diffusion flux),定義為單位時間內垂直通過單位橫斷面積的質量D為擴散係數(Diffusion coefficient),為濃度梯度(Concentration gradient)

(2)Fick第二定律(Fick’s Second Law):適用於系統中某一特定點的擴散通量和濃度梯度隨時間改變,而造成擴散物質的淨累積或淨耗損之非穩態擴散(Nonsteady-state Diffusion)

(2)

若擴散係數與成分無關,則(2)式可簡化為常用之Fick第二定律:

由於混凝土中氯離子的擴散通量與濃度梯度會隨時間而改變,故宜引用非穩態擴散之Fick第二定律。但為符合混凝土多孔的特性,應用Fick第二定律來分析時,須作下列之假設:(1)混凝土孔隙為均勻分佈,孔隙截面積相等。(2)氯離子在孔隙溶液中為一維擴散。(3)孔隙中毛細管水所含之氯離子可擴散並入侵混凝土內部。

遲滯現象(hysteresis)

1.肺泡體積很小時不易撐開,所以可以看到吸氣的B路徑一開始斜率很低,順應性(compliance, CL)小,需要蓄積部分壓力才能增加一點點體積,不易撐開。而B路徑中肺泡脹得很大時,因為大小已接近極限不易再撐開,同樣可以看到斜率很低,順應性很小,且回彈力大
2. 大肺泡與小肺泡所分泌出來的表面張力素量一樣,所以小肺泡內的表面張力素會堆疊得較厚,可以降低較多表面張力;反之,大肺泡內的表面張力素會堆疊得較薄,降低較少表面張力。
參見:拉普拉斯定律(Laplace’s law)

資料來源:麥吉爾大學

資料來源:麥吉爾大學
3. 吸氣時,表面張力素隨著肺泡壁擴張而被拉開,變得較稀薄;呼氣時,表面張力素隨著肺泡壁回縮而再度變厚。呼吸過程中,因為表面張力素變薄又再變厚,所以每瞬間所降低的表面張力幅度不同,造成吸、呼的斜率不同,此即為遲滯現象(hysteresis)。

資料來源:mechandz

呼吸道阻力(Airway resistance)

主要決定呼吸道阻力的因素是呼吸道管徑的大小。呼吸道半徑會受到各種物理、神經及化學因素所控制。
一、影響因素
Raw(呼吸道阻力)= ΔP(呼吸道間壓)÷ Air Flow(受測者吹入管內的氣流)
R=8ηl/πr4次方=8∗氣體黏滯係數∗管長/π∗呼吸道半徑4次方
A. 大呼吸道氣流速較快,管徑較大,產生氣流為渦流(turbulent flow)。配合纖毛黏液系統,渦流使雜質易沾黏於黏液上,再藉由纖毛擺動排出,故有利於過濾雜質。
B. 尾端的小呼吸道氣流速較慢,產生氣流為平流(laminar flow)有利於慢慢進行氣體交換。

資料來源:nialbarker

C實際因素
氣管縮小、阻力變大
I. 神經性因素: 副交感神經興奮時,節後神經所釋放的神經傳導物是乙烯膽鹼(ACh),可以作用在M受體(muscarinic receptor)上,使呼吸道平滑肌收縮。
II. 化學性因素: 過敏物質、外界進入的煙、發炎物質(如組織胺、前列腺素等等)。
III. 物理性因素: 肺水腫(edema),或是呼吸道黏液過度分泌,會使管徑被分泌物壓扁。
氣管變大、阻力減少
I.交感神經(藥理學上屬於adrenergic)興奮時,節後神經所釋放的神經傳導物質是正腎上腺素(NE),可以作用在β2 receptor
II.腎上腺髓質釋放神經賀爾蒙腎上腺素(E)到血液中,可以作用在β2 receptor上,使呼吸道平滑肌舒張
二、阻力來源
A. 呼吸道阻力主要由中大型呼吸道所貢獻,占2/3。
B. 呼吸道阻力主要是看每一段呼吸道截面積大小來決定。因為小呼吸道的總截面積最大,所以其貢獻的呼吸道阻力小。因此,小呼吸道被稱為silent zone
C. 呼吸道阻力(R)的正常範圍為0.6~2.4。若某人的R 大幅度地提升(ex. 1→5),幾乎可直接判斷為中、大型呼吸道阻塞;但若R 提升程度極小(ex. 1→1.1),無法判斷是小呼吸道阻塞或是正常(因仍落在正常範圍)。

資料來源:pneumon

肋膜腔壓(Intrapleural pressure)

1. 肋膜腔壓(Intrapleural Pressure):即為「肋膜腔內的壓力」
2. 正常情況與氣胸的肋膜腔壓之比較:

正常情況氣胸
胸壁平常想往外,肺泡平常想往內,而導致肋膜腔內的壓力-4 mmHg產生,此壓力可以影響肺泡的大小若有氣胸,則肋膜腔會和外界相通,因而造成肋膜腔內的壓力變為基準值零,使得肺泡的壓力也變為零,而使肺泡脹不開,也就無法吸氣

呼氣末-4mmHg 吸氣末-7mmHg 呼氣末-4mmHg

資料來源:奧斯汀佩伊州立大學

呼吸接受器(respiratory receptor)

一、Central Chemoreceptor
中樞化學受器在medulla,偵測腦部血流CO2 分壓的增加
CO2 從血管擴散到腦脊液後透過CA(carbonic anhydrase 碳酸酐酶)變成H+和HCO3-,其中H+會去刺激中樞化學受器以增加通氣量、呼吸頻率
由於腦部血管有BBB,所以血中本來的H+無法跑出來直接造成影響
↑Arterial PCO2 可同時影響周邊和中樞的化學接受器,其中主要影響的是中樞化學接
受器(有70%);對於周邊化學接受器的影響只有30%

資料來源:莫德斯托初級學院

二、Peripheral chemoreceptor
Peripheral chemoreceptor 分為:
A. Carotid body (90%,主要偵測,它對血氧濃度較敏感):當血氧濃度低時,會引發動作電位,將訊息藉由CN9(舌咽神經)傳至中樞,
B. Aortic body (10%):藉由CN10(迷走神經)將訊息傳至中樞
PO2最主要的偵測所在

資料來源:莫德斯托初級學院

當血中氧分壓低時,會有oxygen sensor 接受刺激,使sensor 旁的K+ channel 關閉,K+通透性下降→細胞去極化並釋放類似dopamine 的物質至神經元
資料來源:lookfordiagnosis
三、Lung Sensory Receptors
機械性接受器的起源,可以追朔到19世紀,當時人們已經暸解迷走神經和呼吸的調控有相關,但是詳細的作用卻是一無所知。直到Hering以及Breuer兩位學者的研究,才揭開了機械性接受器及呼吸調控間的關連性3。1868年他們發現在麻醉的動物 (貓,狗及兔子) 身上,如果將肺部充氣(expansion或inflation),會造成反射性的抑制吸氣並且延長吐氣時間;相對的如果將肺部空氣抽出,則會中止吐氣並引發吸氣動作,且呼吸時間受影響的程度會與進出氣體體積變化的程度有正相關。他們分別稱之為赫-鮑二氏肺擴張反射(Hering-Breuer inflation reflex,或縮寫成HBIR)及肺塌陷反射(deflation reflex,或叫肺縮小反射)。他們並發現如果將迷走神經切斷,這些反射作用便會消失,表示這樣的調控需要迷走神經的完整。因此提出了迷走神經可以自我調控呼吸動作的假設,這也是第一個在生物體上描述到 “負向回饋" 的概念4。
赫-鮑二氏反射也稱為肺牽張反射(Hering-Breuer reflex,也可稱為pulmonary stretch reflex),理論上應該包含兩種牽張接受器所造成的反射(肺擴張及肺塌陷),但在其後的研究中,大多著重在肺擴張反射(HBIR),而只有少數文章探討肺塌陷反射,故在文獻中常提到的肺牽張反射其實也多是在講擴張反射,所以如沒有特別說明,一般可將此兩個名詞互相混用 (即赫-鮑二氏反射=肺牽張反射=肺擴張反射)。
資料來源:tsim
四、Other Receptors
A. 上呼吸道的接受器(Nose and upper airway receptor)
B. 運動相關受器:在開始運動還未改變血氧或二氧化碳濃度時就會刺激呼吸

呼吸控制中樞(Respiratory control center)

在正常情況下,除了大腦皮質能夠主動且短暫的改變呼吸的速率及深度之外,還有呼吸控制中樞對呼吸做非隨意的調控,包括兩部分,一在橋腦,一在延腦。

資料來源:國立台灣大學

1.橋腦部分有兩個中心,一是調節中心,對呼吸快慢深淺作精細的微調;另一則是長吸中樞,具有抑制吸氣的作用。
A呼吸調節頻率中樞(Pneumotaxic center)
 位於橋腦上方臂旁核(nucleus parabrachialis)的背側
 主要是控制呼吸的速率與深度、限制吸氣時間
 如果衝動訊號強,吸氣持續時間可少至0.5 秒,肺部只能稍維充氣;衝動訊號弱,吸氣持續時間可持續5 秒或更久,肺部就能充滿更多空氣
長吸式呼吸中樞(Apneustic center):當聯結到呼吸調節頻率中樞的訊號被阻斷後,長吸式呼吸中樞會傳出衝動訊號至背側呼吸群使產生吸氣作用
2.延腦也有兩個呼吸神經元群,一是背呼吸神經元群,負責在平靜呼吸時發出吸氣訊號;腹呼吸神經元群則同時含有負責吸氣及呼氣的神經元,平靜呼吸時不活動,在運動時才參與呼吸的驅動。
背側呼吸群(Dorsal respiratory group)
 最重要的呼吸中樞,主要控制吸氣作用
 基本的呼吸節律主要在此產生,即使將所有進入延髓的周邊神經切斷、延髓上下腦幹做橫切,這群神經元仍會重複放出吸氣的神經動作電位,原因目前並不清楚
腹側呼吸群(ventral respiratory group)
 正常平靜呼吸時不活化(正常平靜呼吸靠的是背側呼吸群以及胸廓的彈性回縮)
 當肺通氣量的需求增加時,訊號除了傳到背測呼吸群外,也會傳到腹側呼吸群以
提供額外的呼吸動力
 同時具備吸氣和呼氣的功能,對於非常用力呼氣時相當重要,可提供強烈的呼氣
衝動訊號給腹肌,例如:劇烈運動時此區多少能提供些額外的機械動作幫助呼吸
  另外還有一些化學受器,包括位於延腦的中央化學受器,負責偵測腦脊髓液中的二氧化碳濃度及氫離子濃度(酸鹼度);周圍化學受器則位於頸動脈體及主動脈體,負責感受氧濃度的變化進而影響呼吸中樞。另外在肺組織間的伸張感受器亦能協助控制呼吸。其他影響呼吸的因素尚有情緒刺激、體溫高低、疼痛、呼吸道受刺激以及血壓的升降等。

資料來源:國立台灣大學

鼻腔(Nasal cavity)

壹、骨性結構介紹
鼻腔正面觀:
1. 硬骨組成:
A. nasal bone,左右對稱共有兩塊
B. frontal process of maxilla
C. zygomatic processs of maxilla
2. 鼻根(Nasion):兩塊nasal bone(鼻骨)frontal bone(額骨)的交接點
3. Piriform aperture(梨狀開口):由nasal bone(鼻骨)maxillary bone(上頷骨)構成
4. Anterior nasal spine(前鼻棘):是piriform aperture 最下緣正中央的一個小突起3

資料來源:giovannimariagaeta

一、Roof(鼻腔頂部)=前顱凹底部
1. 主要由篩骨水平的cribiform plate 構成,有嗅神經(CNⅠ)通過
2. 組成:
A. 前:nasal bone→frontal bone
B. 中:cribiform plate
C. 後:sphenoid bone

資料來源:springerimages

二、Floor(鼻腔底部)

資料來源:studyblue
三、Lateral wall (鼻腔外側壁)
組成:
1. 上方為ethmoid bone(篩骨),它有許多孔洞稱為ethmoidal air cells
2. 下方為 maxilla bone,它上方有maxillary sinus,和nasal cavity 相通
3. 後方為 perpendicular plate of palatine(顎骨垂直板),它將nasal cavity 與pterygopalatine fossa(翼顎窩)隔開,二者以sphenopalatine foramen 作為溝通管道
˙sphenopalatine foramen(蝶顎孔)為重要的八通關。
4. 最後方有兩個 process,是由sphenoid bone 的lesser wing 與greater wing向下延伸而來的。其中比較接近sagittal plane 的process 稱為medial pterygoid plate(蝶骨內翼板),與perpendicular plate of palatine 相接

資料來源:videohelp
四、鼻腔中骨頭的延伸1. concha (鼻甲)A. superior concha (上鼻甲):由ethmoid bone(篩骨)延伸出來B. middle concha (中鼻甲):由ethmoid bone(篩骨) 延伸出來C.inferior nasal conchae(下鼻甲):獨立的骨頭2. 三個 concha 和lateral wall 之間構成四個空隙,增加空氣與鼻黏膜的接觸面積,調整吸入的空氣的溫度A. spheno-ethmoidal recess (蝶-篩隱窩)B. superior meatus (上鼻道)C. middle meatus (中鼻道)D. inferior meatus (下鼻道)

資料來源:medicinembbs

1. spheno-ethmoidal recess 與sphenoidal sinus 相通,當鼻黏膜腫脹時,可能造成鼻水逆流使頭部感到沉沉的
A. sinus 或稱為air cell,為骨頭中的空腔
B. sphenoidal sinus 上方有hypophysial fossa(腦下垂體窩),用以容納pituitary gland

資料來源:studyblue
2. middle meatus 與frontal sinus相通
A.中鼻道的外側壁下方有一個凹隙稱為 semilunar hiatus(半月裂),其前端形成infundibulum(漏斗),彎向上方繼續成frontalnasal duct,通到frontal sinus
3. inferior meatus 與nasolacrimal duct 相通

Paranasal sinuses(鼻旁竇)
鼻旁竇為鼻腔周邊的空腔,和鼻腔及鼻咽相通,呼吸時,空氣能延伸到竇內,有助於潤濕、暖化空氣,含以下四種:

資料來源:billcasselman
1. frontal sinus(額竇):位於鼻腔上緣
2. ethmoid air cells(篩竇):為多孔狀,位於鼻骨後側
3. sphenoid sinus(蝶竇):位於蝶骨馬鞍處的正下方
4. maxilla sinus(上頷竇):最大,因為maxilla 佔顏面骨中最大面積,故要減輕重量。此處也是鼻竇炎最容易發生的位置
*除了蝶竇有spheno-ethmoidal recess (蝶篩隱窩)可通篩骨的上鼻甲外,其餘的竇皆是與中鼻甲相接*鼻中隔(Nasal septum)
參見:頭顱骨(skull)
貳、組織結構
1.鼻前庭(nasal vestibule):位於鼻腔最前部,由皮膚復蓋,富有皮脂腺和汗腺,並長有鼻毛,鼻前庭皮膚與固有鼻腔粘膜交界處稱為鼻閾。  
A.皮膚
a.上皮部份(epidermis)由角化複層扁平上皮(stratified squamous epithelium)組成
b.表皮部份(dermis)內具有:
I不規則緻密結締組織(dense irregular C.T)
II毛髮(鼻毛vibrissae):較一般毛髮粗,可過濾空氣
III毛囊(hair follicle)
IV汗腺(sweat gland)
V皮脂腺(sebaceous gland)
B.過渡區(transitional zone):此區表皮自角化轉變為無角化,為無角化重層扁平上皮(non-keratinized stratified squamous epithelium);結締組織內無其他器官,但具漿液黏液混合腺體(mixed/seromucous gland)
C.呼吸區(respiratory region)
分布於上鼻甲及部分中鼻甲內側面及相對應的鼻中隔部分,為偽重層柱狀上皮(pseudostratified columnar epithelium),由嗅細胞、支持細胞、基底細胞組成。其固有層內含分泌漿液的嗅腺,以溶解有氣味物質微粒,產生嗅覺。嗅細胞為雙極神經細胞,其中央軸突彙集多數嗅細胞嗅絲,穿過篩板達嗅球,周圍軸突突出上皮表面,成為細長的嗅毛
*含杯狀細胞(goblet cell)的纖毛偽重層柱狀上皮(ciliated pseudostratified columnar epithelium)可過濾空氣;另有厚的基底膜(basement membrane)做為障礙,使異物盡量不流入
*固有層(lamina propria),內含疏鬆結締組織,淋巴組織(lymphatic tissue)、靜脈叢(venous plexus)及混合腺體。其中靜脈叢為薄壁樣,近下鼻甲處特多,有加溫空氣的功能;混合腺體則有導管可送到上皮表面。其中杯狀細胞與混合腺體可泌黏液保持表皮表面黏滑
*圍軟骨膜(perichondrium)或圍骨膜(periosteum):組成為不規則緻密結締組織。鼻中膈、鼻甲有些為軟骨,有些則為硬骨,鼻內之軟組織(如黏膜)則附於其上

資料來源:維吉尼亞科技大學
D.嗅覺區(olfactory region)
除嗅區外,鼻腔各處均由呼吸區粘膜覆蓋,該區粘膜屬復層或偽重層柱狀上皮(pseudostratified columnar epithelium),其纖毛的運動主要由前向後朝鼻咽部。粘膜內含有豐富的漿液腺、粘液腺和杯狀細胞,能產生大量分泌物,使粘膜表面復有一層隨纖毛運動不斷向後移動的粘液毯(mucous blanket)。粘膜內有豐富的靜脈叢,構成海綿狀組織,具有靈活的舒縮性,能迅速改變其充血狀態,為調節空氣溫度與濕度的主要部分。下鼻甲上的粘膜最厚,對鼻腔的生理功能甚為重要,故手術時不宜過多去除。
*偽重層柱狀上皮(pseudostratified columnar epithelium)與呼吸區黏膜相較,其無纖毛、杯狀細胞,基底層也較薄──可見嗅黏膜在功能上與呼吸黏膜相異
*固有層(lamina propria) 組成為疏鬆結締組織,內含:
I.嗅絲(fila olfactoria),為無髓鞘之神經束,穿過 篩孔與嗅神經相接
II. bowman’s gland,漿液腺體,可溶解氣味微粒,助嗅覺神經分辨氣味
III. 靜脈叢與淋巴組織
IV. 固有層之結締組織附於篩骨骨膜上
資料來源:醫學百科

資料來源:sciencefare

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