健康的成年人在休息时每天会不由自主地吸气和呼气约 20,000 次，就像海水在潮汐带中来回滑动一样自然。这个循环如此例行公事且有节奏，以至于我们几乎没有注意到它——除非出现问题，例如当我们似乎无法将足够的空气吸入肺部时。
许多容易识别的疾病都可能导致这种呼吸急促（用技术术语来说是呼吸困难），包括哮喘、肺部感染和慢性阻塞性肺病（或 COPD，各种永久性损害肺部气流的疾病的总称）。充血性心力衰竭也会扰乱呼吸，在这种情况下，心脏不再正常泵血，因此无法为身体输送足够的氧气和营养。但是，在没有任何这些疾病的情况下，呼吸困难的患者在获得准确诊断或有效治疗方面也常常运气不佳。
事实上，事实证明，看似基本的呼吸行为比科学家传统上理解的要复杂得多。新的研究工作正在进行中，以弄清楚它是如何运作的以及为什么会出错。关于呼吸衰竭原因的科学尚不成熟，但新的见解已经促使研究人员开发新的工具，以查明神秘病例的病因，并设计临床医生可以帮助患者更轻松呼吸的方法。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
诊断困难
为了了解确定某人呼吸急促的原因有多么复杂，请考虑丹佛国家犹太健康中心儿科肺病学家 J·托德·奥林描述的一个假设情景。一位害羞的 16 岁少女在巨大压力下说她“就是无法好好呼吸”。当这位年轻女性去看肺或呼吸专科医生时，她可能已经看过四五个其他医生，但一无所获。
专科医生让她接受最明显病因的标准检查，首先是哮喘，哮喘的特征是炎症，炎症会导致肺部气道暂时肿胀、收缩并充满粘液。结果，患者可能会出现呼吸急促或喘息，胸部发出口哨声。运动会引发哮喘症状，但这位患者久坐不动，并且对哮喘药物没有反应。肺活量测定法是一种测量呼吸期间气流的测试，并未显示出与哮喘或 COPD 一致的模式。此外，当专科医生听肺部和心脏的声音以检查功能下降的迹象，并观察胸部、喉咙和其他相关身体部位的运动时，吸气和呼气类似于频繁的深叹气，而不是哮喘患者常见的喘息。
医生开出了胸部 X 光片、心电图和 CT 扫描，以检查感染、气管或食道中的异物，或可能的癌症或心脏病迹象。但是这些检查看起来都很正常，对患者的声带进行检查以查看它们是否可能收缩并阻塞她的气道也是如此。
因此，医生更仔细地检查了患者的呼吸。患者戴上一个塑料面罩，该面罩连接到一个收集呼出空气样本的设备。样本被引导到传感器，传感器可以立即测量气流、氧气水平、二氧化碳水平等等。数据揭示了患者吸入的空气量存在不规律的模式：她在一分钟内吸入 20 升，下一分钟吸入 8 升。血液测试显示溶解氧的标准水平和略低的二氧化碳水平，这表明患者吸入了足够的氧气，但呼气过度。
通过排除法，医生最终诊断出这位年轻女性患有“功能障碍性呼吸”，这是一种研究人员最近才开始认识到的神秘疾病。功能障碍性呼吸，也称为功能障碍性气短，可能会伴随并加重哮喘、COPD 和其他疾病的症状，但它也可以单独存在。正如奥林的案例所示，对于功能障碍性呼吸的金标准诊断标准，尚未达成医学共识。更复杂的是，患者可能不会寻求医疗帮助，因为他们已经调整了自己的行为以避免症状——例如放弃唱歌或竞技体育——西澳大利亚大学的马克·L·埃弗拉德指出。据一些估计，这种疾病可能影响 10% 的成年人一生中的某个时刻，因此患者常常未被诊断或误诊或接受不适当的护理。
功能障碍性呼吸困难的确切原因尚不确定，但许多专家怀疑它源于生物力学或心理障碍，或两者兼而有之。一个可能的罪魁祸首是源于上胸部而不是整个胸部和腹部的呼吸。
功能障碍性呼吸的治疗尚未标准化。当患者被诊断出患有这种疾病时，他们很可能已经尝试过被称为 β-受体激动剂的药物，这些药物可以放松气道以缓解呼吸，但效果令人失望。然而，改用其他 β-受体激动剂的组合可能会有所帮助。患有这种疾病的某些人可能会接受关于如何在休息和运动时正常呼吸的指导，以及心理咨询（如果医生认为压力或情绪参与其中）。随着时间的推移，患者通常会对自己的呼吸有更多的控制权，病情也会消退。尽管如此，治疗可能已经解决了症状，但对根本原因无济于事。
净化空气
专家们一致认为，要更好地照顾呼吸困难的患者，就需要更深入地了解吸气和呼气的过程以及呼吸系统疾病背后的机制。改进的呼吸模式测量技术和更清晰的功能障碍性呼吸诊断标准也将是关键。
当然，人体对呼吸的控制远非未知。科学家们了解，来自脑干的信号指示喉咙、胸部和腹部肌肉，尤其是膈肌，不由自主地扩张和收缩，从而吸入和排出空气。而且很明显，我们对呼吸也有一些行为控制——我们可以有意识地减慢呼吸、加快呼吸，并进行深呼吸或浅呼吸。同样，我们可以将其与吞咽、说话、唱歌和吃饭协调起来。但是，如果更深入地研究功能障碍性呼吸的科学，情况就会变得更加模糊。
公平地说，肺和呼吸研究人员面临着特殊的挑战。肺至少执行三项功能：它们吸入氧气并清除二氧化碳，它们调节身体酸性和碱性化合物的平衡，这是器官正常运作所必需的，并且它们过滤掉我们不断吸入的异物汤。德克萨斯大学健康科学中心休斯顿分校的理查德·卡斯特里奥塔说，从某些方面来说，肺是一个比肾脏或心脏更复杂的器官。
此外，呼吸过程涉及身体的许多系统，从中枢和外周神经系统到呼吸和消化系统。“如果你去看医生并说，‘我呼吸困难，’那么有很多不同的疾病、障碍、不适应的姿势和技巧可能是问题的原因，”杜克大学的吉娜·韦斯说。“你可能会去看心脏病专家、肺病学家、[耳鼻喉]外科医生、喉科医生、言语病理学家、物理治疗师、呼吸治疗师或精神科医生。”
即便如此，新兴的呼吸研究领域（与更大的肺病学领域不同）正在为各种呼吸系统疾病提供新的见解。例如，奥林已经弄清楚如何获得患有运动诱发性呼吸困难的运动员的声带或喉部的实时图像，这与功能障碍性呼吸不同。他为患者配备了头戴式数字内窥镜，可以在他们骑固定自行车时显示喉部。他和他的团队发现，这些运动员在最大强度运动时，喉部比在不太剧烈的运动或休息时收缩得更严重。观察结果暗示，这些运动员的上呼吸道结构或他们对剧烈运动的行为反应可能与普通人群不同。对现有关于功能障碍性呼吸的医学文献的调查也证明是有启发性的。英国曼彻斯特大学的斯蒂芬·J·福勒及其同事最近回顾了数十份关于该病症的报告，以评估其表现方式以及评估和治疗方式。他们的分析揭示了五种常见的功能障碍性呼吸类型以及与每种类型相关的呼吸模式——这些发现最终可能有助于医生更密切地根据患者的需求定制治疗方案。
然而，这些发现的临床应用可能还有一段路要走。在短期内，对呼吸问题患者来说，最好的希望在于更好地就诊断和治疗标准达成一致。为此，福勒和其他治疗和研究功能障碍性呼吸的人在过去六个月中每周在英格兰会面，讨论疑难病例。
肺病专家就我们应该达到的目标达成一致：自然呼吸。韦斯指出，人们通常可以通过避免穿着限制胸部和腹部运动的衣服并放松肠道来解放呼吸肌肉，从而帮助自己实现这一目标。卡斯特里奥塔说，在极端情况下，腹部区域的脂肪过多会阻碍吸气和呼气，因此保持健康的体重也很重要。
至于何时担心呼吸急促，卡斯特里奥塔提出了以下建议：在步行或爬楼梯等活动中难以跟上同龄人的人应该寻求医疗帮助。
一些没有呼吸急促的人可能会想知道他们是否应该采取措施来锻炼呼吸器官。不，不应该，不列颠哥伦比亚大学的迈克尔·科勒说。深呼吸练习（如瑜伽呼吸）可能有助于减轻压力和焦虑。但即使在运动期间，我们天生的呼吸控制系统通常也能很好地提供足够的氧气供应并去除新陈代谢产生的二氧化碳。“在最严格的健康定义——没有疾病——中，没有必要进行特定的呼吸练习，”科勒指出。换句话说，您现在可以呼气了。