呼吸系统是机体和外界进行气体交换的器官总称。呼吸系统通过肺泡内的气体交换吸入新鲜空气,使血液得到氧气并排出二氧化碳,从而维持人体正常的新陈代谢。
肺的发育分为5个阶段,包括胚胎期、假腺体期、导管期、囊泡期及肺泡期。
肺的发育始于胚胎发育的第3~7周。胚胎第3周时,在咽腔内形成喉气管沟,即喉、气管及肺的始基——肺芽。胚胎第4周时,肺芽末端分成两支,即为引导气管。胚胎第4~5周时,左右主支气管逐渐分支形成次级支气管,即肺叶支气管。约在胚胎发育第37天,形成肺叶气道,右侧三支,左侧两支。胚胎第6周时,肺叶支气管继续分支形成肺段支气管。
在胎龄第5~17周,肺小叶内以内柱状上皮围成的终蕾为主,腔很小,类似腺泡结构。此期肺内支气管发育迅速,管壁结构完善,70%的细支气管在此期形成。原始细支气管不断延长、分支,形成支气管树。在胎龄第17周时,肺段支气管分支形成2~3级细支气管,止于终末细支气管。气道、静脉及动脉发育程度在大体结构上已与成人相似。有报道称,在胎龄第12周时即可出现胎儿呼吸,但无气体交换功能。
在胎龄16~26周,支气管管腔变大,至胎龄24周时,终末细支气管长出2个以上的呼吸性细支气管。呼吸部发育突出,同时肺组织上皮内大量糖原颗粒在后期消失,糖原可能起重要作用。此期有3个重要变化:腺泡形成;血-气屏障发育;气道上皮细胞出现分化,肺泡Ⅱ型上皮细胞内开始产生肺泡表面活性物质(PS)。
在胎龄24~38周,由于导管期细支气管的不断扩展,形成原始肺泡和肺泡隔。胎龄24~26周仅有少量细胞,气体交换能力较弱,肺泡表面活性物质很少。至胎龄26~32周,Ⅰ型上皮细胞及Ⅱ型上皮细胞转化增多,但肺泡表面活性物质仍不足。胎龄34~35周,肺泡表面活性物质数量迅速增加。
从胎龄36周至出生后2~8岁,次级肺泡隔形成,毛细血管床重构,原始肺泡间的结缔组织中有许多毛细淋巴管,变为Ⅰ型上皮细胞及Ⅱ型上皮细胞。原始肺泡于出生后发育成肺泡管,未成熟肺泡数目继续增加,体积继续增大,生成更多原始肺泡,逐渐形成典型的成熟肺泡。
1.鼻
鼻腔上皮起源于外胚层,在胚胎第4周时,形成原始鼻腔。由于面部颅骨发育不足,所以早产儿鼻腔相对短小。早产儿鼻黏膜柔嫩,富含血管和淋巴管,鼻黏膜易充血、肿胀而发生鼻塞,出现呼吸困难。早产儿以经鼻呼吸为主,一般在出生后1个月才建立经口呼吸。因此,保持鼻腔通畅对于早产儿来说非常重要。
2.咽部
咽部由鼻咽部、口咽部及喉咽部组成。鼻咽部包括鼻咽部扁桃体、舌及腭扁桃体,它们呈环形排列,围绕咽部;且鼻咽部富含淋巴组织,这些淋巴组织肿胀时可引起部分气道阻塞。咽后壁淋巴组织感染可发生咽后壁脓肿。
3.喉部
早产儿喉部较成人相对较长,为漏斗形。其位置比成人高,以环状软骨下缘为标志。早产儿喉软骨较软,会厌软且弯曲,声带及喉黏膜较薄弱,且富含血管及淋巴组织,当有轻微炎症时,即可导致喉梗阻。
4.气管、支气管
早产儿气管位置相当于第4颈椎水平,其分叉相当于第3胸椎水平,此后随着年龄增长位置逐渐下降。因右主支气管较左主支气管粗短且直,气管插管过深时常进入右主支气管,且异物容易落入右主支气管。早产儿气管和支气管管腔相对狭窄,软骨柔软且缺乏弹性组织,黏膜血管丰富,黏液腺分泌不足而较干燥,黏膜纤毛运动不足,不能很好地排出微生物,故容易引起感染,且可致阻塞而发生呼吸困难。
5.肺
早产儿出生时肺重约50g,相当于成人的1/20。随着年龄增长,肺泡开始分化,气管、支气管直径和长度增长。早产儿肺泡数量较成人少,约为24×10 6 个,相当于成人的1/10。随着肺泡、气管、支气管的发育,成人的气体交换面积较出生时约增加了20倍。早产儿肺组织的特点是弹力组织发育较差,血管组织丰富,整个肺含血多但含气相对少,在感染时易发生黏液阻塞而致间质性肺炎和肺不张。
6.胸廓、胸膜、纵隔
胸廓主要由胸骨、肋骨和胸椎构成,除保护、支持功能外,主要参与呼吸运动。早产儿胸廓前后径与横径相等,因而胸腔狭窄;另外,呼吸肌不发达,肌张力差,呼吸时胸廓的活动范围小,吸气时肺的扩张受限,换气不够充分。胸膜是衬覆于胸壁内面、膈上面及肺表面的一层浆膜。早产儿的胸膜薄且较易滑动,当纵隔受压时,应注意对纵隔器官产生的影响。
7.呼吸肌
呼吸肌是呼吸的动力,膈肌是最重要的呼吸肌,较肋间肌相对发达,且肋骨呈水平位,肋间隙小,故早产儿以腹式呼吸为主。早产儿呼吸肌发育差,肌纤维纤细,间质较多,而且肌纤维中耐疲劳的肌纤维较少,故容易疲劳而发生呼吸衰竭;另外,膈肌麻痹和膈膨升也是发生呼吸窘迫的重要原因。
若胎儿的肺充满液体(20~30ml/kg),基本等于功能残气量。这些液体并非羊水,而是由肺内产生的液体,经过咽部和口腔进入羊水中,肺以每小时2~4mg/kg的速度持续不断地产生液体。
由于肺液的运动及肺液的组成成分(特别是卵磷脂)进入羊水中,卵磷脂/鞘磷脂(L/S)成为一个特殊的临床监测工具。Gluck和Kulovich发现,L/S的突然增高能够预示呼吸窘迫综合征(ARDS)的发生风险。若L/S比值>2∶1,与ARDS无关;如果<2∶1,则与ARDS有关。肺泡表面活性物质中第二常见的磷脂是磷脂酰甘油(PG),胎龄36周时才出现,持续增加至足月。PG的存在可降低ARDS的发生风险,PG缺乏时,ARDS的发生风险则大大增加。
自然分娩时,早产儿从产道中娩出,由于胸部受到挤压,使得约1/3的肺液得以清除。尽管肺毛细血管起着很重要的作用,剩余肺液主要还是依靠肺部的淋巴回流进行清除。剖宫产时,所有肺液通过肺部毛细血管和淋巴回流予以清除。
随着早产儿受到触碰、冷热、化学和机械等刺激,开始了第1次呼吸做功,对于充满液体的肺来说,表面张力是第1次呼吸做功的阻力。出生时,肺内液体被气体取代来扩张肺泡。在最初的几次呼吸后,肺泡扩张,表面活性物质形成一层薄膜以稳定肺泡。出生后第1次呼吸需要60~80cmH 2 O的扩张力以克服气-液交界面的表面张力,尤其是小气道和肺泡。在随后的呼吸中,扩张肺所做的功越来越小。
早产儿的呼吸调节通过反射、中枢及化学调节来实现。呼吸节律通常通过迷走神经反射来控制,存在典型的赫-伯反射。该反射在早产儿中可存在数月。其作用是:当其他呼吸调节系统不成熟时,可以简单地维持呼吸;限制潮气量,增加呼吸频率,呼气时间缩短,呼气末肺容量增加,有助于维持肺的膨胀;通过肺内牵张感受器反射性地增强肋间肌的作用,稳定潮气量,增加胸廓稳定性。早产儿呼吸的中枢调节是通过网状结构呼吸神经元发出冲动,但其中枢系统不稳定,呼吸长且不规则,受睡眠的影响。化学调节表现为当缺氧发生时,肺通气迅速增大,1min后开始下降,早产儿对缺氧的呼吸反应表现为双向性。吸入高浓度CO 2 可致通气量增大,在出生后3周内,对CO 2 的反应随日龄增加而增高。