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第三节 肺
一、肺的解剖学
(一)肺的位置和形态
肺为气体交换的器官,位于胸腔内,纵隔的两侧,左、右各一。右肺因膈下有肝,较左肺短而宽;左肺因心脏偏左,较右肺窄而长。左、右肺呈圆锥形,肺上端为肺尖,经胸廓上口突入颈根部,肺下端为肺底(又称膈面)。肺外侧面为肋面,邻近肋和肋间肌;内侧面为纵隔面,邻近纵隔。纵隔面中央的凹陷为肺门,是支气管、血管、淋巴管和神经出入之处,这些结构被结缔组织包裹形成肺根。此外,肺门处还有肺门淋巴结。
在肺三个面的交界处有前、后、下三缘。肺前缘锐利,右肺前缘近于垂直,左肺前缘的下半有心切迹,切迹下方有一舌状突起名肺小舌。肺的后缘圆钝,贴于脊柱的两侧。肺的下缘较为锐利,伸入膈与胸壁的间隙内,其位置随呼吸运动而变化。左肺被斜裂分为上、下两叶。右肺除有与左肺相应的斜裂外,尚有一横行的右肺副裂,故右肺分为上、中、下三叶(图2-8,图2-9)。
图2-8 气管、支气管及肺
肺表面包有胸膜脏层(肺胸膜),湿润而有光泽,通过肺胸膜可见多边形的肺小叶轮廓。肺的颜色随年龄和职业而不同。初生儿为淡红色;成人由于不断吸入外界尘埃,沉积在肺泡壁内,致使肺变为深灰色。肺组织柔软并有伸缩性,内含一定量的空气,呈海绵状,入水不沉。
(二)肺内支气管和肺段
肺内支气管反复分支形成树状,称支气管树。右主支气管入肺门后,分为上、中、下三支肺叶支气管,分别进入上、中、下叶。左主支气管分为上、下两支肺叶支气管,分别进入上、下叶。此后,每个肺叶支气管再分出数个肺段支气管,每个肺段支气管及其分支分布区的全部肺组织构成肺段。肺段呈圆锥形,尖端朝向肺门,底端朝向肺的表面,构成肺的形态和功能的独立单位。各肺段占一定部位,各段间有少量结缔组织。肺动脉的分支与肺段支气管伴行,肺静脉则行于肺段之间,引流两肺段的静脉血(图2-10)。一般轻度感染时,可局限在一个支气管肺段内。但当感染严重或患肺结核时,可由一个支气管肺段蔓延到其他的支气管肺段。当肺段支气管阻塞时,该段内的气体供应完全断绝,严重时可发生肺膨胀不全。临床上可根据发生病变的范围,以肺段为单位施行肺段切除术进行治疗,故支气管肺段具有重要的实用意义。
图2-9 肺内侧面
图2-10 肺段内结构
每侧肺分为10段。常将右肺上叶分3段,中叶分2段,下段分5段;左肺上、下各分5段。各肺段名称见表2-1和图2-11。
表2-1 支气管肺段
(三)肺的血管、淋巴管及神经 1.肺的血管
肺的血管有两种来源:一为肺动脉,是肺的功能性血管;二为支气管动脉,是肺的营养性血管(图2-12)。
(1)肺动脉:
自肺门入肺,将含有CO 2的血输送到肺内进行气体交换。入肺后与支气管树的分支伴行,随支气管分支而分支,其终端到肺泡隔形成毛细血管网,通过气血屏障与肺泡中气体进行气管交换后,汇集成小静脉,行于肺小叶间的结缔组织内。肺动脉属弹性动脉,管径很大,其内膜薄,中膜主要成分是弹性膜和弹性纤维,其间有环形走行的平滑肌纤维,外膜较厚;肺动脉管径减至1mm时变为肌性动脉,小的肌性动脉有明显的内弹性膜,其中膜主要为平滑肌纤维;由肺动脉分支而成的毛细血管属无孔型连续毛细血管。
图2-11 肺段示意图
图2-12 肺小叶中肺动脉、肺静脉及淋巴管的分布
(2)肺静脉:
起于肺泡隔及肺胸膜处的毛细血管,毛细血管汇集成小静脉穿行于肺小叶间结缔组织内,再汇集为较大的静脉才与肺动脉伴行。最后每侧肺各汇集为2条肺静脉与支气管伴行出肺。肺静脉无瓣膜,肺内小静脉壁薄,仅在直径大于100μm的小静脉壁上有平滑肌。肺静脉内膜很薄,电镜观察其内皮细胞含有许多特殊颗粒,直径约为4nm,颗粒外有一层界膜,中心为细颗粒状的基质。由于全身血液均通过肺循环,故肺血管内皮的代谢作用对机体的影响很大,内皮细胞具有激活、合成和灭活流经肺循环的各种生物活性物质的作用。
(3)支气管动脉:
起自胸主动脉或肋间动脉,自肺门后侧入肺,其管径较肺动脉细得多,在肺门分支供应支气管壁、肺动脉、肺静脉、肺内结缔组织、淋巴结及肺胸膜等。支气管动脉行于支气管外膜中,沿支气管树分支至呼吸性细支气管,并在支气管内发出两个毛细血管网。每个沿支气管黏膜肌层一侧走行。支气管动脉为肌性动脉,有明显的内弹性膜,由支气管动脉分支而成的毛细血管属有孔型的。在呼吸性细支气管处可见肺动脉与支气管动脉分支的吻合支。
2.肺的淋巴管
在叙述肺淋巴管前有必要先叙述胸部的淋巴结(图2-13)。胸部的淋巴结包括纵隔前淋巴结、气管支气管淋巴结和纵隔后淋巴结。
(1)纵隔前淋巴结:
是一些散在的小淋巴结,位于胸腔的上纵隔内,分布在上腔静脉、头臂静脉、主动脉弓以及左颈总动脉的前方,收集胸腺、心包上部、心的右半以及纵隔、胸膜等处的淋巴管。
(2)气管支气管淋巴结:
根据部位可分为5组:①肺淋巴结,位于肺实质内,主支气管的分支间;②支气管肺淋巴结,位于肺门处,肺血管和支气管之间;③气管支气管下淋巴结,位于左右支气管分叉处的下方;④气管支气管上淋巴结,位于气管下部与支气管之间;⑤气管旁淋巴结,沿气管旁两侧排列。上述5组淋巴结彼此互相延续,无明确界限,主要收集肺、肺胸膜、支气管、气管下部、食管的一部及左半心等的淋巴管。
图2-13 气管、支气管及肺的淋巴结
(3)纵隔后淋巴结:
位于上纵隔后部和后纵隔内,沿胸主动脉和食管排列。引流心包、食管胸部和膈的淋巴,输出管注入胸导管。
肺的淋巴管十分丰富,可分浅、深两组。浅组淋巴管位于肺胸膜的深面,分布于肺表面,从各个方向向肺门集中。深组淋巴管在肺组织内,即围绕肺小叶的毛细淋巴管和围绕终末细支气管黏膜下层和外膜的毛细淋巴管网,分别形成小叶间淋巴管和小叶内淋巴管,经支气管、肺动脉和肺静脉周围的淋巴丛行向肺门。浅、深两组淋巴管在肺胸膜下、肺组织内和肺门处有较广泛的交通。
肺胸膜的淋巴管与肺浅组的淋巴管相连。胸膜壁层的淋巴管,不同部分有不同的流向。肋胸膜的淋巴管与肋间内肌的淋巴管相连,注入胸骨旁淋巴结;膈胸膜的淋巴管与膈的淋巴输出管汇合;纵隔胸膜的淋巴管汇入纵隔后淋巴结。
3.肺的神经
肺有迷走神经的副交感纤维和胸2~4脊髓交感神经纤维以及感觉神经纤维分布。上述神经在肺根前、后方组成肺前丛和肺后丛。肺前丛由迷走神经的肺前支和交感神经纤维组成,并有来自心丛的交通支;肺后丛由迷走神经、交感干和心丛交通支构成。由肺前、后丛发出的分支随支气管进入肺内,分为支气管及动脉周围丛。迷走神经纤维在支气管周围丛换神经元后,节后纤维分布至支气管的平滑肌;由交感神经节后纤维构成的动脉周围丛发支至动脉壁平滑肌。肺内的感觉神经纤维分布于支气管的黏膜、呼吸上皮细胞之间、肺间质细胞周围直至肺泡。迷走神经对肺的作用使支气管收缩和血管扩张,交感神经则使支气管扩张、血管收缩。
二、肺的组织结构
肺由实质和间质两部分组成,实质包括肺内支气管及肺泡,其间由结缔组织分隔,内含血管、淋巴管等,这些结构组成肺的间质。
左、右支气管在肺门处进入肺后反复分支,呈树枝状,称支气管树。依次为肺叶支气管、肺段支气管、小支气管、细支气管、终末细支气管、呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡。从肺叶支气管到终末细支气管称为肺的导气部;呼吸性细支气管及其以下结构为肺的呼吸部。每一细支气管和它的各级分支以及末端的肺泡共同组成肺小叶。肺小叶大小不等,呈锥形,底朝向肺表面,尖朝向肺门,细支气管与血管由尖部进入;未达到肺表面的肺小叶可呈不规则形;肺小叶间有结缔组织分隔,但分界不甚明显。每叶肺约有50~80个肺小叶,它们是肺的结构单位。临床上将仅累及若干肺小叶的炎症称为小叶性肺炎,累及肺段、肺叶的大范围炎症病变称为大叶性肺炎。
(一)肺导气部
肺的导气部包括各级支气管、细支气管及终末细支气管。支气管自肺门进入肺后,随着其不断分支,结构发生移行性改变,表现为管腔逐渐变小,管壁也渐变薄,但各层在比例上并不改变。假复层纤毛柱状上皮变矮,黏膜下层中腺体逐渐减少,外膜中的软骨片也减少(图2-14)。管壁上的软骨环首先变短、变窄,不久就分散为不规则的软骨片,在支气管分支处可呈现为马鞍形。随着软骨成分的减少,在黏膜与软骨片间出现明显的平滑肌层,肌细胞形成束,许多肌束密集排列成螺旋形。
图2-14 肺切片(低倍)
当支气管的分支口径在1mm以下时,称为细支气管。管壁构造的特征是:一部分管道的假复层纤毛柱状上皮变为单层纤毛柱状上皮。腺体和软骨片很少或无,但肌层相对增多,肌纤维为斜形或环形。
终末细支气管的直径在0.5mm以下,表面为单层纤毛柱状上皮,腺体和软骨片均已消失。平滑肌形成完整的环行层。由于细支气管及终末细支气管管壁上的平滑肌相对增多,并可在自主神经的支配下收缩和舒张,因此细支气管尤其是终末细支气管有调节进入肺小叶气流量的作用。某些药物及病理情况可导致细支气管、终末细支气管平滑肌发生痉挛性收缩,阻塞管腔,使进出肺泡的气流量减少,引起呼吸困难。
细支气管与终末细支气管的上皮由两种细胞构成,一种是纤毛细胞,另一种是无纤毛细胞,后者除少量为基细胞、刷细胞和小颗粒细胞外,大部分是克拉拉细胞(Clara cell);此外,还有神经上皮小体。
图2-15 克拉拉细胞超微结构图
克拉拉细胞也称分泌细胞,分布在气管、支气管、细支气管、终末细支气管和呼吸性细支气管,尤以后两者为多。在光镜下,克拉拉细胞呈柱状,其最明显的特征是细胞的顶端呈圆顶状凸向管腔;电镜下可见顶部胞质内含有大量有膜的分泌颗粒(图2-15)。克拉拉细胞能分泌稀薄的分泌物,内含蛋白水解酶,可分解管腔内的黏液,利于排出;细胞内还含有较多的氧化酶系,可对吸收的毒物或某些药物进行生物转化,使其毒性减弱或便于排出。有报道认为克拉拉细胞中存在具有干细胞特征的亚群,主要位于神经上皮小体内和邻近组织,上皮受损时,该细胞能分化成纤毛细胞;还有报道认为该细胞能产生表面活性物质,降低细支气管的表面张力。
神经上皮小体(neuroepithelial body,NEB)是呼吸道上皮内成群的神经内分泌细胞,多分布于支气管远端分支的上皮内。在成人,NEB由4~10个平行排列的无纤毛柱状上皮细胞组成,但在胎儿及新生儿可含10~30个细胞。小体呈卵圆或球形,镶嵌在周围上皮细胞间,细胞位于基膜上,顶端凸入管腔,在HE染色切片中,由于NEB的细胞质较为透明,染色较浅,与周围细胞有明显的不同,其周围常可见有克拉拉细胞包绕。镀银法可显示NEB细胞基部有嗜银颗粒,表面有界膜包围,颗粒内有致密核芯。NEB有神经末梢分布,并与神经上皮小体的细胞形成突触,现认为NEB是一种气道氧感受器,可感受气道中O 2、CO 2或其他气体浓度的变化,通过释放5-羟色胺等物质,促进肺内血管紧张度增加,维持恰当的通气/血流比值的作用。它与小颗粒细胞同属于APUD细胞系统。NEB与克拉拉细胞关系密切,可作为干细胞的微环境,在保持克拉拉细胞的干细胞特性及调节细胞增生分化中起重要作用(图2-16)。
图2-16 神经上皮小体
(二)肺呼吸部
肺的呼吸部是指由呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊和肺泡等构成的部分,其管壁上均有肺泡开口,肺泡能进行气体交换,故称为呼吸部。
1.呼吸性细支气管
每一终末细支气管可分成2个或2个以上呼吸性细支气管。在成人,其直径在0.5mm以内,较短,因管壁上已有肺泡开口,故称为呼吸性细支气管,其管壁结构大致与终末细支气管相似,但黏膜已无皱襞,肌层也很薄,上皮在起始部分为单层纤毛柱状上皮,无杯状细胞;稍向下,为单层立方上皮,由纤毛细胞与克拉拉细胞组成;在肺泡开口处,单层立方上皮移行为单层扁平上皮。上皮下有薄层固有膜,由胶原纤维、分散的平滑肌细胞和弹性纤维构成。
2.肺泡管
是呼吸性细支气管的分支,也是几个肺泡囊共同的通道。管壁的四周有许多肺泡或肺泡囊的开口,故在切片上看不到完整的管壁。肺泡管的管壁衬以单层立方上皮,上皮下有薄层的弹性纤维和网状纤维,并有少量的平滑肌呈螺旋状环绕肺泡开口处,肺泡管为肺内最后具有平滑肌的一段管道。
3.肺泡囊
是几个肺泡的共同开口处,囊壁由肺泡围绕而成,相邻肺泡开口处无平滑肌。通常两个或多个肺泡囊从一个肺泡管末端发出。
4.肺泡
为肺进行气体交换的场所,是多面形或半球形的薄层小囊,开口于肺泡囊、肺泡管或呼吸性细支气管。肺泡内层衬有一层肺泡上皮和基膜,相邻肺泡之间的组织为肺泡隔。成人肺泡内径约为200~250μm,壁很薄,两肺约有3亿~4亿个肺泡,呼气时肺泡总面积约为30m 2,深吸气时可达100m 2,它提供了广大的气体交换面积。初生儿的肺泡数仅为成人的10%,由于初生儿肺泡较小,故肺泡表面面积仅为成人的3%,但初生儿的体表面积为成人的10%,故其气体交换面积相对要比成人小得多,因而“储备肺功能”较差,这种“储备肺功能”在代谢增进或疾病状态时动用。电镜下,肺泡上皮细胞可分为Ⅰ型肺泡细胞与Ⅱ型肺泡细胞两种(图2-17)。
(1)Ⅰ型肺泡细胞:
为一种扁平细胞,沿基膜扩伸形成一层肺泡的衬里,除细胞含核部分略厚突向肺泡腔外,细胞很薄,在成人其厚度为0.2μm,光学显微镜下已不能分辨。胞质中细胞器较少,但可见较多的吞饮小泡。通过吞饮作用可以摄取肺泡腔内的微小粉尘和表面活性物质,Ⅰ型肺泡细胞能以小泡转运方式,将吸入肺泡表面的部分颗粒转运至间质内清除。Ⅰ型肺泡细胞的主要作用是提供一个薄而完整的气体交换面,使气体易于通过。Ⅰ型肺泡细胞无增殖能力,损伤后由Ⅱ型肺泡细胞增殖、分化补充。
图2-17 肺泡结构示意图
(2)Ⅱ型肺泡细胞:
又称肺泡分泌细胞。分布于Ⅰ型肺泡细胞之间,突向肺泡腔,数量较Ⅰ型肺泡细胞多,但仅覆盖肺泡约5%的表面积。光镜下,Ⅱ型肺泡细胞为立方形或圆形,核圆形,胞质着色浅,呈泡沫状。电镜下,细胞的主要特征是核上方有较多的电子密度高的分泌颗粒,颗粒内含同心圆或平行排列的板层状结构,称板层小体(图2-18),其主要成分有磷脂(二棕榈酰卵磷脂)、蛋白质和糖胺多糖等。颗粒内容物胞吐释放后,在肺泡上皮表面形成一层薄膜,称表面活性物质,有降低肺泡表面张力、减少吸气时肺的阻力和稳定肺泡大小的重要作用。如呼气时,肺泡面积缩小,其中表面活性物质分子密度增加,因而降低肺泡表面张力的能力增加,使肺泡表面张力减小,因而肺泡回缩力减少,防止肺泡的塌陷;而吸气时,肺泡扩张,容积变大,其中表面活性物质分子密度减小,降低肺泡表面张力的作用变小,使肺泡回缩力增强,防止肺泡的过度扩张。早产儿可因为Ⅱ型肺泡细胞功能不成熟,表面活性物质分泌不足,导致肺泡不能扩张,出现新生儿呼吸窘迫症。此外,表面活性物质还具有杀菌作用,有助于清除到达肺泡的病原微生物。Ⅱ型肺泡细胞尚有分化和增殖能力,可修补受损伤的肺泡上皮细胞。Ⅰ型肺泡细胞可吞饮表面活性物质,保持其不断更新。
图2-18 肺泡分泌细胞超微结构图
5.肺泡孔
为相邻肺泡间气体流通的小孔,直径10~15μm。一般1个肺泡隔上可有1~6个肺泡孔,肺泡孔可平衡肺泡间气体的含量。当某支气管阻塞时,可通过肺泡孔建立侧支通气,防止肺泡萎缩,进行有限的气体交换。在肺感染时,微生物也可经此孔播散。有报道认为肺泡孔可作为巨噬细胞的通道,通过这一途径,完成其清除异物的功能。
图2-19 人肺泡隔
RBC:红细胞;AS:肺泡腔;EN:内皮细胞;IS:肺泡间隙;BM:基膜;EP:肺泡上皮
6.肺泡隔
为相邻肺泡间的薄层结缔组织,内有密集的连续毛细血管(图2-19)。血管内皮紧贴肺泡上皮,有利于肺泡中的O 2与毛细血管中的CO 2进行交换。气体交换时须通过肺泡表面活性物质、Ⅰ型肺泡细胞与基膜、薄层结缔组织、毛细血管基膜与内皮细胞,这些结构称为气-血屏障,其总厚度仅为0.2~0.5μm,保证了气体交换迅速进行。肺泡隔中网状纤维、弹性纤维及少量胶原纤维作为肺泡毛细血管的支架,其中弹性纤维与肺泡的弹性回缩有关,老年人的弹性纤维退化,或由于炎症等病变使弹性纤维破坏,肺泡弹性减弱,可致肺泡逐渐扩大导致肺气肿。肺泡隔内的细胞有巨噬细胞、肥大细胞以及少量的成纤维细胞、浆细胞和游走的白细胞等。
7.肺泡巨噬细胞
在肺泡腔与肺泡隔中常见有巨噬细胞,它们来自血液中的单核细胞。巨噬细胞吞噬了较多吸入的尘粒后,称为尘细胞。巨噬细胞还能吞噬进入肺内的病菌、异物和渗出的红细胞等。在肺内无纤毛的地方,巨噬细胞对肺的净化起着重要作用,它们在吞噬尘粒后,大部分游走到有纤毛的细支气管,通过黏液流动和纤毛摆动从气管排出,或者进入淋巴管转运到肺门,或者沉积于肺的间质内。随着年龄的增长,沉积于间质中的尘粒等也逐渐增多,因此,肺的颜色由淡红色逐渐变为灰红色或暗灰色。
(张传森 党瑞山)