肺

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肺是許多兩棲和陸生動物用於呼吸的器官，以進行氣體交換從而獲取細胞呼吸必需的氧氣，為呼吸系統最關鍵的部位。所有的四足類脊椎動物（兩棲類、爬行動物、鳥類和哺乳類）以及少數一些兩棲魚類（如肺魚和腕鰭魚）都擁有肺，而一些陸生無脊椎動物則擁有與脊椎動物肺臟不同源但同功的呼吸器官，因此也以「肺」來命名，比如絕大多數蛛形綱節肢動物（蜘蛛、鞭蛛和蠍子）的書肺和肺螺類腹足軟體動物（蝸牛和蛞蝓）的外套膜肺。這裡主要討論脊椎動物（特別是包括人類在內的哺乳動物）的肺。

肺的主要功能是提供一個讓空氣直接與血管壁接觸互動的生物界面，使得空氣中呈游離態的氧氣可以擴散進入血管並溶解在血液中然後通過循環系統輸送到身體各處滿足各處組織的代謝需求，同時反向將代謝後產生的二氧化碳從血液中滲除並排出到大氣中——即生理學定義上的「呼吸」（respiration）過程。當空氣通過口、鼻等身體孔口被進入呼吸道後，會通過氣管和逐漸分化的支氣管與細支氣管最終到達肺泡，而肺泡和末梢小支氣管的上皮細胞構建了成千上萬個微小薄壁泡囊。這些總表面積巨大的泡囊周邊密布毛細血管，從肺動脈流入的貧氧血液會在這裡進行換氣，在補充氧氣並排掉二氧化碳後，通過肺靜脈返回心臟。而換氣後的空氣則隨後被反向呼出體外，身體隨後開始下一輪的呼吸循環。

脊椎動物的肺通過氣管和喉部在咽部（喉咽）與消化道相連，然後通過口鼻與外部大氣相通。肺是成對器官，分左右兩個位於心臟兩側，之間是由心包、大血管、胸腺和食道組成的縱隔以及前凸於後端肋骨的脊柱。縱隔兩側是由胸膜包裹肺形成、外有肋廓保護的左右胸膜腔，是一個正常情況下只含有少量潤滑性漿液（胸膜液）的潛在空間。絕大多數四足類都擁有橫隔將體腔分隔出專門容納心肺的胸腔，但只有哺乳類的橫隔發展成了擁有橫紋肌可以自主收縮參與呼吸的橫膈膜。空氣的吸入與呼出（即通俗意義上的呼吸，也稱「喘氣」）由橫膈膜和肋間肌——統稱呼吸肌——聯合驅動，呼吸肌收縮時會闊大胸腔的體積，使得胸膜腔內產生負壓從而帶動具有彈性的肺泡一同擴大體積，氣道內的壓強因而也降到低於大氣壓並產生壓強梯度力將外部的空氣吸入；呼吸肌放鬆時，肺部會因為肺泡自身的組織彈性和表面張力而發生自主塌縮，產生高於外部氣壓的氣道壓強將空氣呼出。在特殊需要時（比如缺氧必須深呼吸，或需要用咳嗽排除異物），身體其它部位的骨骼肌（比如腹肌和頸部肌肉，甚至屬於上肢的胸肌）也可以被緊急調動來提供額外的力量輔助呼吸肌完成呼吸。這種肺如同氣球般脹縮通氣的呼吸方式也稱作潮汐呼吸（tidal breathing），在末梢的肺泡中通常會殘留有一定的功能餘氣量，使得每次吸入新鮮空氣其實都是在稀釋上次呼吸剩下的廢氣。

四足類動物的肺在演化學上與輻鰭魚用來調節浮力的鰾同源，源自於早期硬骨魚類在食道前端與咽部交界處凸出的一個憩室，算是一種特化的腸道呼吸器官。在早期的四足動物中，空氣是由腮部和咽部肌肉通過類似氣泵的方式「擠」進氣道，現今的兩棲動物和一些較基群的爬行動物還部分保持著這種「咽氣」而不是吸氣的呼吸方式。絕大多數羊膜動物則都使用由肋間肌拉開肋廓驅動進氣的呼吸方式，其中主龍類的鱷類和鳥類則依賴一種特殊的氣囊結構配合類似特斯拉閥的氣道隆起來提供空氣的單向流動，每波吸入的空氣會經歷兩輪呼吸——第一輪吸氣時空氣先通過主支氣管進入氣道末端的氣囊，然後呼氣時氣囊如同風箱一般將空氣泵向真正參與氣體交換的旁支氣管（parabronchus）內，在下一輪吸氣時進入接近主氣管的輔助氣囊內，第二輪呼氣時再排出體外。鱷類的橫隔還參與呼吸，但完全依賴連接恥骨的腹肌（也稱作「隔膜肌」，但與真正的橫膈膜只是趨同演化關係）拉動與橫隔相連的肝臟下沉來達到擴大胸腔的功能，同時還可藉此調整肺的位置並改變在水中的浮力和靜力平衡；鳥類的橫隔則乾脆完全剛化，只依賴胸腔內氣囊的收放驅動肺內氣流，其骨骼也大規模氣腔化減重來降低運動代謝成本，同時單向呼吸還能達到一定風冷的效果來避免高熱。只有哺乳動物的呼吸是主要由橫膈膜自主收縮（腹式呼吸）完成，肋間肌在平時基本上處於放鬆狀態，只產生少量進氣的淺呼吸。相比其它脊椎動物的潮汐呼吸，主龍類單向呼吸的氣體交換效率更高，這也使得早期主龍類（偽鱷、恐龍和翼龍）在三疊紀較缺氧（摩爾濃度只有12～15％，約現今水平的60～70％；相比之下之前的二疊紀則達到30％，即現今水平的143％）的大氣環境下得以迅速輻射並演替掉之前占據優勢生態位的獸孔目合弓類動物（哺乳類的祖先）成為幾乎整個中生代的霸主，直到白堊紀末大滅絕導致所有超過25kg的陸地動物無差別集體滅絕後後才輪到倖存後繁盛的哺乳動物將其取代。

肺是上述陸生動物生命得以延續的關鍵器官，臨床醫學上急救常用的步驟記憶術縮寫「ABC」（即「Airway, Breathing, Circulation」，意思是「氣道、呼吸、循環」）中的前兩個也都與肺的功能有關。與肺相關的英語醫學術語通常都以pulmo-作為詞根，源自於拉丁語pulmonarius，意為「肺部的」；或者以pneumo-作為詞根，源於希臘語πνεύμων，意思為「肺」。

## 人類的肺臟

從外界空氣中吸入氧，使氧氣進入肺部血液，再運輸到身體各部份使用。另一方面，肺部血液裏的二氧化碳則滲透到氣泡裏，再排出體外。

人的肺臟位於胸腔當中，共有五片肺葉，右肺寬而短，為三片肺葉，左肺窄而長，為兩片肺葉。左肺葉被斜裂分成上葉和下葉，右肺葉被水平裂分成上葉、中葉、下葉，其中右中葉較其他四葉來的小。兩肺之間有心臟和大血管、氣管、食道等器官。肺的下面被膈與腹腔臟器隔開。左肺上葉下部有一小舌（lingula，或稱舌葉），為右肺中葉的同源組織。

肺外有漿膜（即臟層胸膜）。

左圖：左肺，右圖：右肺。圖中可見肺葉及中央的肺根（出入肺門各結構的總稱）

## 結構

### 胸膜

包圍著肺部外圍有一層漿膜，稱為胸膜，而胸膜可分為兩層，第一層為壁胸膜（pariental pleura，於胸腔內壁），第二層為臟胸膜（visceral pleura）。壁層胸膜黏附在肋骨、胸骨、肋軟骨、肋間內肌及橫膈膜上，而臟層胸膜則是黏附在肺部表面。

位於臟層與壁層胸膜之間的空腔，稱為胸膜腔。胸膜腔內含有胸膜間皮細胞分泌的潤滑液，可減少呼吸時肺與胸壁相對運動造成的摩擦。

### 肺部

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肺部主要由支氣管、小支氣管、肺泡管及肺泡所組成；位於胸腔內，左右雙肺由左右支氣管連接於氣管，肺部和胸壁肌肉層之間有薄薄的胸膜隔開。肺動脈的主要功能是把靜脈的血液送進肺部，之後到達肺泡壁上構成微血網，接著與肺泡進行氣體交換，最後從肺靜脈將帶氧的血液送回心臟；每個肺部都有兩條肺靜脈及成千上萬的微血管。

肺臟外觀上較寬廣的部分在下方，稱為肺底（base），而狹窄的頂部稱為肺頂（cupula）或肺尖（apex）。肺臟之肺葉（lobe）再分為肺節（segment），肺節內再分為許多肺小葉（lobule），肺小葉內由肺泡管（alveolar ducts）組成，肺泡管內有許多肺泡囊及肺泡圍繞。

### 橫膈肌

橫膈肌位於胸腔和腹腔之間，為分隔胸腔及腹腔的圓頂形肌肉，構成胸腔底部及腹腔頂部；橫膈肌、肋間肌和一些頸部的肌肉能幫助呼吸運動，又稱為呼吸肌。

### 肺泡

肺泡壁表層的細胞有兩類：

- 第一型肺泡細胞（type I alveolar cell），又稱鱗狀肺泡上皮細胞，或稱小肺泡細胞，佔肺部總表面積95%以上。主要形成肺泡壁之連續內襯，上面分布許多微血管，總面積有75平方公尺，可以讓大量氣體進行交換。
- 第二型肺泡細胞（type Ⅱ alveolar cell），又稱中隔細胞。可分泌表面張力素（surfactant），而此化合物的功能是防止肺泡塌陷，深呼吸時增加分泌，使肺的順應性增加，讓肺更容易擴張。

舉例：新生兒若因此細胞發育未成熟，則常引發呼吸窘迫症群（respiratory distress syndrome, RDS）。

## 生理功能

- 交換氣體：肺之構造單元是肺小葉，有三億個小氣囊，稱為肺泡（alveoli）。每個肺泡約直徑0.3毫米（mm），總載面積約有50~100平方公尺，有利氣體進行交換。
- 防止肺泡塌陷
- 過濾：肺部還有巨噬細胞或稱做塵細胞（dust cell），可將外物分解。

## 肺容量

- 潮氣量（tidal volume，簡稱TV）：在平靜呼吸時每次吸入或呼出的氣量。
- 補吸氣量（inspiratory reserve volume，簡稱IRV）：平靜吸氣後再用力吸氣所能吸入的最大氣量。
- 補呼氣量（expiratory reserve volume，簡稱ERV）：平靜呼氣後在用力呼氣所能呼出的最大氣量。
- 餘氣量（residual volume，簡稱RV）：最大呼氣後肺內還剩餘的氣量；此部分無法由呼吸量測定器測得。
- 肺活量（vital capacity，簡稱VC）：最大吸氣後做最大呼氣所能呼出的最大氣量（VC=TV+IRV+ERV）。
- 深吸氣量（inspiratory capacity，簡稱IC）：平靜呼氣後所能吸入的最大氣量（IC=TV+IRV）。
- 功能餘氣量（functional residual capacity，簡稱FRC）：平靜呼氣後肺所含氣量（FRC=RV+ERV；FRC=TLC-IRV-TV）。
- 肺總量（total lung capacity，簡稱TLC）：深吸氣後肺內所含的氣量（TLC=IRV+TV+ERV+RV）。

## 相關疾病

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肺部結節和病變是胸腔醫學和影像診斷學的主要診斷和治療目標之一，可能為肺癌、肺結核等疾病的前兆。

必要時應定期追蹤或低劑量電腦斷層判斷。一些肺部結節為良性腫瘤，透過藥物醫治也有可能會自行消除；另一些則是惡性，需要胸外科進行手術切除以及腫瘤科的放射療法、化學療法或免疫療法介入。

### 肺癌

肺癌指的是肺部組織內細胞生長失去控制的疾病。這種細胞生長可能會造成轉移，就是侵入相鄰的組織和滲透到肺部以外。絕大多數肺癌是肺部惡性上皮細胞腫瘤，由上皮細胞病變而造成。肺癌是造成男性和女性癌症相關死亡的最主要原因。全球每年有130萬人死於肺癌。最常見的症狀包括呼吸急促，咳嗽（咳血），和體重減輕。

肺癌主要分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌。這個區別對採取不同治療手段有非常重要意義。非小細胞肺癌是通過肺癌手術；而小細胞肺癌常常對化療和放療的反應比較好。肺癌最常見的原因是長期吸菸。不吸菸者，占肺癌患者的15%，患病的主要原因包括基因、氡氣、石棉、空氣污染（包括二手菸）。

肺癌可以在胸部攝影（CR）和X射線斷層成像（CT）上看到。診斷通過活體組織切片確認，通常通過纖維支氣管鏡或CT做活組織檢查。治療和預後方案基於癌症的組織學類型，癌症階段，和病人狀況。可能的治療方案有手術，化療，放療。

### 肺炎

肺炎是指肺部的肺泡出現發炎的症狀。肺炎可以發生在任何年齡層的人身上，但以年幼及年長者、以及患有免疫力缺乏症或免疫系統比較差的人屬於高危患者，他們比較容易發病。而對於其他人，他們身體本身的免疫系統已有能力對抗輕微的感染。一般情況都會向病人處方抗生素來治療。若病況嚴重，可以致命。

## 呼吸以外的功能

肺除了呼吸以外，還有以下的功能：

- 藉由調整二氧化碳的分壓，可以調整血液的pH值。
- 濾掉靜脈中形成的小血栓。
- 調整血液中生物物質及藥物的濃度。
- 利用血管緊張素Ⅰ轉化酶，將血管緊張素I轉換為血管緊張素。
- 保護心臟，吸收衝擊時的震動。
- 支氣管會分泌免疫球蛋白-A，是一種抗體，可以避免呼吸道感染。
- 藉由分泌含有抗菌化合物的粘液，保持無菌狀態。粘液中含有糖蛋白，像黏蛋白、乳鐵蛋白、溶菌酶、乳過氧化物。其中也含有上皮雙氧化酶2。
- 造血功能: 根據2017年發表在《Nature》的研究指出，肺臟是人體生產血小板的主要場所之一，占了超過人體總量的50%。除此之外，研究者還在肺中發現了可以造血的祖細胞，因此肺還可能擁有造血的功能。

## 其他動物的肺臟

- 爬蟲類動物的肺像一個大氣泡（bellows）一樣;
- 鳥類的肺又名「循環肺」，沒有肺泡而是使用旁支氣管（parabronchus）進行氣體交換，呼吸時用兩個輔助氣囊驅動空氣在肺中單向流動，是陸生動物中最為高效的呼吸系統。
- 肺魚的肺由鰾演化而來，在水中則用鰓呼吸。演化史上四足類的肺是由肉鰭魚類祖先的魚鰾演化而來。
- 兩棲類的幼體（蝌蚪）仍保留鰓呼吸，成體長成後鰓消失才以肺和皮膚進行呼吸。

## 外部連結

- 解剖學（Anatomy）-throacic（胸腔）-肺臟（lung）分葉
- 解剖學（Anatomy）-throacic（胸腔）-airway（氣道）分級

## 基本資料

- 拉丁文：pulmo
- 希臘文：πνεύμων (pneumon)
- 發育自：肺芽
- 系統：呼吸系統
- 動脈：肺動脈
- 靜脈：肺靜脈