人体呼吸系统包括上呼吸道和下呼吸道，这两个部分协同工作，保障人体能够进行呼吸，将氧气吸入肺部，同时排出二氧化碳。
呼吸系統的解剖
上呼吸道
上呼吸道是指空气进入身体时所经过的部位，主要包括鼻腔、口腔、咽和喉部。这些结构的主要功能是将空气引导到肺部，同时对其进行过滤、加温和湿润处理。
1.鼻腔：鼻腔是空气进入呼吸系统的主要入口。它包含有粘液和纤毛，这些结构有助于滤除空气中的微粒，并通过加热和湿润空气来保护呼吸系统。此外，鼻腔还包含嗅觉受体细胞，用于感知气味。
· 外鼻孔：外鼻孔是鼻腔的入口，通过它空气进入鼻腔。外鼻孔周围有鼻毛，可以过滤空气中的微小颗粒物质，防止它们进入鼻腔。
· 鼻腔分隔：鼻腔分隔由骨和软骨组成，将鼻腔分为左右两部分。它在鼻腔内提供结构支持，同时还有助于保持鼻腔的形状和稳定性。
· 鼻甲：鼻甲是位于鼻腔内的三片薄薄的骨片，分为上、中和下三部分。有助于增加鼻腔的表面积，从而加强空气与黏膜的接触，有助于滤除空气中的灰尘和微生物。
鼻旁窦：是一组与鼻腔相连的空腔，位于头骨骨头内。它们与鼻腔之间通过细小的通道相连，有黏膜覆盖。鼻旁窦包括额窦、筛窦、蝶窦和蝶腭窦。主要功能包括减轻头部重量· 主要功能包括减轻头部重量、提供声音共鸣、分泌黏液以保持鼻腔湿润，以及提供一个温暖的空气储存区。
2.口腔：口腔也可以作为空气进入身体的通道。如果鼻腔受阻或其他原因无法使用时，可通过口腔进行呼吸。尽管口腔对空气的滤除和加温能力不及鼻腔，仍然是一个可以让空气进入肺部的重要途径。
3.咽：是一个位于头颈部的肌肉管，它是呼吸道和消化道之间的共同通道。咽部位于口腔和鼻腔的后方，与喉部和食道相连，是呼吸、吞咽和语音等功能的关键结构。咽部可以分为三个主要部分：
· 鼻咽部：鼻咽位于鼻腔和口腔之间，是咽部的上部。它通过鼻腔与外部环境相连，并与中耳通过咽鼓管相连。鼻咽中含有较多淋巴组织，是喉头的一部分，空气进入体内的重要通道。
· 口咽部：口咽位于口腔和喉咽之间，是咽部的中部。包括扁桃体和舌根，同时也是消化系统和呼吸系统的交叉点。口咽是食物和液体通过的通道，同时也是空气进入气管的通道。
· 喉咽部：喉咽位于食道和喉部之间，是咽部的下部。食物从口咽进入喉咽，然后通过喉咽进入食道，同时空气从喉咽进入气管。喉咽的主要功能是将食物和空气分开，以便它们进入正确的通道。
4. 喉部：喉部是人体呼吸系统中的一个结构，位于气管和咽部之间。它是通过声带来调节空气流通并产生声音的关键器官。喉部主要的解剖结构有：
· 声带：声带是位于喉部内的两片薄膜，它们位于气管入口的顶部。当空气通过时，声带会震动，产生声音。声带的紧张程度和振动速度影响声音的音调和音量。
· 甲状软骨（Thyroid Cartilage）：甲状软骨是喉部最大的软骨，通常被称为“喉结”。位于喉部的前方，提供结构支持并保护喉部内部的其他组织。
· 杓状软骨（Arytenoid Cartilages）：杓状软骨位于甲状软骨的后方，它们与声带相关联，并通过调节声带的张力和位置来调节声音的音调。
· 会厌（Epiglottis）：会厌是一个软组织的盖子，位于喉部的顶部。它在吞咽时会关闭气管入口，防止食物进入气管。
· 喉头软骨（Cricoid Cartilage）：喉头软骨是一个环状的软骨结构，位于甲状软骨下方。它提供了喉部的基本结构支持。
· 喉头肌肉（Laryngeal Muscles）：喉头肌肉包括内在和外在的肌肉，这些肌肉协同工作以控制声带的张力和位置，从而控制声音的音调和音量。
· 声门（Glottis）：声门是声带的空隙部分，当声带振动时，空气通过声门产生声音。
下呼吸道
下呼吸道是指从气管分叉开始，包括支气、支气管管和肺部。下呼吸道的主要功能是将空气输送到肺部，并在肺泡中进行气体交换，即将氧气输送到血液中，同时将二氧化碳排出体外。
1.气管：从咽部通向肺部的通道。气管壁由C形软骨环组成，这些软骨环赋予气管硬度并通过完全扩张来维持气管硬度。
2.支气管：气管分成两根管子，称为支气管，分别进入每个肺部。支气管分为二级细支气管和三级细支气管，并进一步分支成称为肺泡的小气囊。
3.肺：肺是下呼吸道的主要器官。它们位于心脏的两侧，位于胸部的胸腔中。右肺有三叶，左肺有两叶。
· 肺组织分为肺实质和肺间质。
-肺间质由血管、淋巴管和神经组成。
-肺实质由导气部和呼吸部组成。
- 导气部包括肺段支气管、小支气管、细支气管及终末细支气管。
- 呼吸部包括呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡。
· 胸膜——胸膜是双层膜，包围肺部并排列在胸腔内部。
· 膈肌：膈肌是位于肺部下方的圆顶形肌肉。肺的下部位于膈肌上。
呼吸系统的生理功能
1.发声: 涉及到声带的运动和声音的产生。声音的产生主要发生在喉咙，其中的声带是关键部分。当空气通过声带时,声带振动,产生声波。然后这些声波通过喉咙进入口腔和鼻腔，这些空腔对声音的共鸣进行调制，加工成具有独特的音色。
2.嗅觉: 鼻腔上部的嗅觉上皮,含有数百万个专门的嗅觉受体细胞,可以检测到各种气味分子并做出反应,从而使人类能够感知环境中的各种气味和气味。
3.保护作用:鼻道是天然过滤器，捕获空气中存在的较大颗粒，如灰尘、花粉和其他污染物。鼻道、气管、支气管和较大细支气管上皮衬里的杯状细胞分泌粘液，与同一呼吸道的纤毛衬里一起可以捕获和清除任何吸入的颗粒、病原体和刺激物，防止它们进入肺部。
4.呼吸（肺通气）——呼吸系统最基本的功能是将富含氧气的空气带入体内，并排除新陈代谢的废物二氧化碳。这个过程是通过吸气和呼气来完成的。
肺通气的路径：鼻→鼻咽→声门→气管→主干支气管→细支气管→肺泡。
1)吸气和呼气：吸气和呼气是人体呼吸过程中的两个基本阶段，通过这两个过程，空气进入肺部，进行气体交换，同时将废弃的气体排出体外。
· 吸气（吸入）： 吸气是指将空气引入肺部的过程。吸气开始时，膈肌的收缩导致膈肌向下移动，肋间肌的收缩引起肋骨的上升，这些运动使胸腔容积增大，肺容积增大，导致肺泡内气体压力降低，相对于外部大气压，产生了气压差，外部进入鼻腔或口腔中的空气通过气道进入肺部。在肺泡中，氧气从空气中进入血液，而二氧化碳从血液中进入空气。
· 呼气（呼出）：呼气的过程通常是一个相对较为被动的过程。呼气时，膈肌松弛并返回到其原始位置，肋间肌松弛肋骨下降，导致胸腔容积减小，肺容积减小，使肺泡内的气体压力升高，空气被推出肺部。在肺泡中，二氧化碳从血液中进入空气，同时氧气从空气中进入血液。肺部排出富含二氧化碳的废弃气体。
2) 肺通气功能的评价参数
肺的容积
· 潮气量（Tidal Volume VT): 静息呼吸时每次吸入或呼出的气体量。
· 补吸气量（Inspiratory Reserve Volume，IRV）：在正常吸气之后，仍然可以额外吸入的空气量。
· 补呼气量（Expiratory Reserve Volume，ERV）：在正常呼气后，额外可以呼出的空气量。
· 余气量（Residual Volume，RV）：在最大呼气后肺部仍然残留的空气量，无法被主动呼出。
肺的容量
· 肺活量(Vital Capacity，VC): 尽量深吸气后尽量深呼气所能呼出的最大气体量。肺活量是由三个主要呼吸容积和容量组成，包括潮气量、补吸气量和补呼气量。VC=VT +IRV + ERV 肺活量是一个重要的生理指标，可用于评估呼吸系统的功能。通常通过肺功能试验（Spirometry）测量。
· 深吸气量（Inspiratory Capacity，IC）：在正常呼吸周期中，从最大呼气到最大吸气的最大空气量。由潮气量和补吸气量组成：IC=VT + IRV 深吸气量是一个衡量呼吸系统功能的指标，通常通过肺活量试验（Spirometry）等方法进行测量。
· 功能余气量（Functional Residual Capacity，FRC）：在最大呼气后，肺部剩余的空气量，包括余气量和补呼气量。FRC=ERV + RV 缓冲呼吸中肺泡内动脉血氧分压和动脉血二氧化碳分压的变化。
· 肺总量（Total Lung Capacity，TLC）：肺部在最大吸气后的总容积，由四个主要部分组成，包括潮气量、余气量、补吸气量和补呼气量。TLC=IRV+ VT + ERV + RV 肺总量是一个重要的肺功能指标，可用于评估一个人的呼吸系统的弹性、容量以及整体的呼吸功能。测量肺总量通常需要使用一些特殊的肺功能测试（Pulmonary Function Test，PFT）。
5.气体交换 - 呼吸气体交换是从空气中吸入氧气并将其输送到组织，同时将二氧化碳从组织中去除并排出体外的过程。
1) 肺气体交换（外呼吸）：发生在肺泡与血液之间的气体交换。肺泡中空气的氧分压比肺毛细血管中的氧气含量高，氧气 (O2) 从肺泡扩散到毛细血管，与红细胞中的血红蛋白结合，输送到全身组织；从全身组织返回的血液中二氧化碳（CO2）浓度高于肺泡中的浓度，二氧化碳从毛细血管扩散到肺泡中被呼出。
2) 组织气体交换（内呼吸）：发生在血液与身体的组织之间。血液携带的氧气从血红蛋白中释放出来并从毛细血管扩散到组织细胞中，用于细胞呼吸。组织细胞代谢过程产生的二氧化碳从细胞扩散到血液中，并被运回肺部以从体内排出。
6.气体在血液中的运输
1) 氧气的运输：呼吸系统在氧气从肺部运输到身体组织的过程中起着至关重要的作用。氧气通过与红细胞内的血红蛋白结合而在血液中被携带，这一过程有几个关键步骤：
· 肺吸入氧气：氧气从呼吸通道被吸入并穿过呼吸膜从肺泡（气囊）扩散到肺毛细血管中。氧气与红细胞中的血红蛋白结合，血红蛋白由两个a链（亚基）和两个b链（亚基）组成。每一个亚基又由一条肽链和一个血红素组成，每个血红素中间有一个亚铁离子，该亚铁离子可以和氧气分子结合，形成氧合血红蛋白。氧合血红蛋白是运输氧气的主要形式（占98.5%），少部分氧气直接溶于血浆中运输。
· 全身氧运输：氧合血红蛋白随血液循环输送到身体组织，氧气从血红蛋白分离出来并扩散到细胞中，用于细胞呼吸以产生能量（ATP）。
· 返回肺部：当组织在细胞呼吸中使用氧气时，会产生二氧化碳作为废物。释放氧气后的去氧血红蛋白则与二氧化碳结合形成氨基甲酸血红蛋白(Hb·CO2),通过全身静脉带回心脏，然后泵入肺部，因肺部有大量新吸入的氧气，血红蛋白释放二氧化碳，转而和氧气结合。
2) 二氧化碳的运输：二氧化碳的去除对于维持身体的酸碱平衡至关重要。通过以下步骤完成的：
· 血液中二氧化碳的运输：二氧化碳是细胞呼吸的副产品。以三种形式从血液中运输到肺部：
1)5%的二氧化碳直接溶解于血浆中，然后进入红细胞。
2)一小部分（占7%）二氧化碳与血红蛋白结合形成氨基甲酸血红蛋白(HHbNHCOOH)，随血液回到肺部。在肺部氨基甲酸血红蛋白与氧气作用，氨基甲酸血红蛋白解离（HHbNHCOOH + O2 HbNH2O2 + H+ + CO2），释放CO2。
3)大部分二氧化碳（占88%）从血浆扩散到红细胞中，在红细胞中与水(H2O)反应，碳酸酐酶将二氧化碳转化为碳酸（H2CO3）。碳酸不稳定，立即分解成碳酸氢根离子(HCO3-)和氢 (H+) 离子。HCO3-在红细胞内与K+结合成KHCO3。HCO3-便顺浓度梯度扩散出红细胞进入血浆，与血浆中Na+结合成NaHCO3，H+大部分与血红蛋白结合（Hb·H+）。
· 全身气体交换：携带二氧化碳的脱氧血液随血液循环回到肺部，HCO3- 由血浆扩散至红细胞内,与Hb·H+ 释放的H+ 结合形成H2CO3，H2CO3在碳酸酐酶作用下分解为好H2O和CO2。CO2由红细胞经血浆扩散到肺泡。
· 通过呼气消除：呼气时，呼吸系统将二氧化碳排出体外。
气体运输交换的整个过程见图解：
呼吸的调节
人体呼吸的调节是一个复杂的过程，涉及多种生理机制，以确保身体保持氧气和二氧化碳的适当平衡。调节呼吸有两种机制：神经调节和化学调节。
1.呼吸的神经调节
1) 脊髓：脊髓中有支配呼吸肌（膈肌、肌间肌和腹肌）的运动神经元。
2）呼吸中枢是位于脑干的神经元的集合，主要位于延髓和脑桥。
延髓是主要的呼吸控制中枢。
· 背侧呼吸群的神经元下行至脊髓颈段，支配膈运动神经元，刺激吸气运动。
· 腹侧呼吸群的神经元支配脊髓肌间内、外肌和腹肌的运动神经元，刺激呼气运动。
脑桥的主要功能是控制不自主呼吸的节律或速度。
· 呼吸模式调节：脑桥通过调整呼吸肌肉的活动，调节呼吸的节律和模式，使得呼吸能够适应身体的需要，例如在休息和活动状态之间的转变。
· 呼吸节律的平稳性： 脑桥通过与延髓中的呼吸中枢和其他脑部结构的相互作用，维持呼吸节律的平稳性。
2. 呼吸的化学调节
呼吸的化学调节是呼吸非自愿（自主）控制的一部分。这种机制有助于维持体内氧气、二氧化碳和pH值的适当平衡和浓度。
1）中枢化学感受器：
· 中枢化学感受器位于靠近吸气中枢的延髓区域。中枢化学感受器监测血液中CO2 的水平。它不感受缺O2的刺激。中枢化学感受器负责约80% 的对CO2浓度变化的反应。
· 中枢化学感受器的生理刺激是脑脊液和局部细胞外液的H+。在体内，血液中的CO2能迅速通过血脑屏障，使化学感受器周围液体中的[H+]升高，从而刺激中枢化学感受器，再引起呼吸中枢的兴奋。
2）外周化学感受器：
· 外周化学感受器位于颈动脉体和主动脉体中，具有与感觉神经末梢接触的神经上皮细胞（Ⅰ型细胞）。
· 外周化学感受器对动脉血氧水平的变化高度敏感。
- PO2降低时，抑制细胞 K+通道的开放，K+外流减少，细胞膜发生去极化，促使电压依从性Ca2+通道开放，Ca2+流入细胞增加。
- PCO2或[H+]升高时，进入细胞内的H+增多，可激活细胞的Na+-H+交换机制，Na+流入细胞，细胞内[Na+]增多，使细胞的Na+-Ca2+交换受抑制，Na+流出细胞，Ca2+进入细胞，引起细胞浆内[Ca2+]升高。Ⅰ型细胞浆内[Ca2+]升高，触发递质释放，引起传入神经纤维兴奋，呼吸变深快。
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