第五章 呼吸 ppt课件

第五章第五章 呼吸呼吸 (respiration) 概概 述述 定义定义 ： 机体与外界环境之间的气体交换过程 意义 ：通过呼吸，机体从外界环境摄取新陈代 谢所需要的 O2,排出代谢产物 CO2。体重为 70kg 的人，体内储存的 O2量约为 1550ml ,在基础状 态下，机体的耗氧量约为 250ml/min，体内储 存的全部 O2，仅够维持机体正常代谢 6min左右 。 呼吸是维持机体生命活动所必需的基本生 理过程之一，呼吸一旦停止，生命便将终结。 本章主要讲述： 1、呼吸的过程及其机制 2、影响呼吸的因素 3、呼吸的调节 重点掌握： 1、呼吸的全过程 2、肺通气的动力 3、气体交换原理，影响肺换气的因素 4、肺牵张反射和化学感受性呼吸 概概 述述 人和高等动物的呼吸全过程由三个环节组成 1、外呼吸（肺通气 +肺换气） 2、气体在血中的运输 3、内呼吸（组织换气 +细胞内氧化） 概概 述述 第一节第一节 肺肺 通通 气气 第一节第一节 肺肺 通通 气气 概念 肺与外界环境之间的气体交换过程 。 实现 肺通气的主要结构 基础： 呼吸道、肺泡和胸廓等。 （ 1）呼吸道的解剖结构 呼 吸 道 上呼吸道 ( 鼻咽喉 ) 下呼吸道 ( 各级气管 ) 盲端 (肺泡 ) 第一节第一节 肺肺 通通 气气 呼吸道粘膜呼吸道粘膜 纤毛复层 上皮细胞 软骨组织 克拉拉细胞 肺泡是 气体交 换的场所，平均直 径 200250微米 ，约 34亿个。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （ 2）呼吸道的特点： 呼吸道由上向下：气道数目 愈多；气 道口径 愈细；气道壁 愈薄；气道阻力 愈小；平滑肌 愈多 1. 两套血管系统：营养血管和功能血管 2. 血压低，阻力小： P肺 A=1/6P主 A 3. 血容量变化大：呼气 200 ml,吸气 1000ml 4. 无组织液存在： P肺毛细 P血浆胶体 5. 对缺氧敏感：缺氧 微动脉收缩 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （ 3）肺循环的特点： 功能 说 明 传送气体 是气体进出肺的必由之路，氧气入，二氧化碳出 气体交换功能 支气管分支的最末几级能进行气体交换 调节气道阻力 气道阻力受气流流速、气流形势和管径大小的影响。从 气管至终末细支气管段的平滑肌舒缩，可经神经及化学 因素调节从而改变气道口径，调节气道阻力 保护 功能 加温 湿润 作用 呼吸道粘膜有丰富的血流以及粘液腺分泌大量的粘液， 能加温湿润吸入的气体以保护肺组织（主要在鼻、咽部 ） 过滤 清洁 作用 空气中的尘埃，微粒可被鼻毛（第一道防线，可挡大于 10微米），呼吸道纤毛（第二道防线，可挡小于 10微米 ，干燥，有毒的气体可损伤之）和粘液阻挡；巨噬细胞 （第三道防线可挡小于 2微米）能吞噬吸入的细菌和颗 粒 防御 反射 参与咳嗽，喷嚏反射（各种机械，化学刺激），分泌物 中有免疫球蛋白 IgA等，可将异物排出体外。不良的理 化刺激兴奋呼吸道感受器，以强大的气流将异物排出。 （ 4） 呼吸道的功能呼吸道的功能 一、烟草与燃烧后的烟气中所含各种 化合物总数为 5289种。 二、目前可以鉴定出来的单体化学物 质就达 4875种，其中有多种成分是已被证 实了的致癌物和心血管疾病发病的主要原 因。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 肺通气 肺泡与外界大气压差 肺泡内压的变化 肺的容积的变化 肺的扩张与缩小 胸廓的扩张与 缩小 呼吸肌的收缩与舒张引起的呼吸运动 直接动力：大气与肺泡压力差 原 动 力：呼吸运动 (一 )肺通气的动力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 一、肺通气的原理 （ 1）呼吸肌 第一节第一节 肺肺 通通 气气 1、呼吸运动 吸气肌：膈肌和肋间外肌 呼气肌：肋间内肌和腹肌 辅助呼吸肌 斜角肌、胸锁乳突肌、背部肌 (一 )肺通气的动力 一、肺通气的原理 第一节第一节 肺肺 通通 气气 一、肺通气的原理 (2)呼吸运动过程： 呼气运动 平静呼吸时膈肌和肋间外肌舒张，肺依靠本身的 回缩力量回位 膈 肌 肋间外肌 收缩 胸廓 前后径 上下径 左右径 扩大 胸腔容积 肺容积 肺内压 大气压 气体入肺 吸气（ 主动） 吸气运动 其中膈肌的作用是主要的，占 4/5。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一）肺通气的动力 吸吸 气气 运运 动动 第一节第一节 肺肺 通通 气气 呼吸运动 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (3)呼吸运动的型式 :(参与活动的呼吸肌主次） 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 胸式呼吸 ：以胸廓运动为主的呼吸 见于肥胖、妊娠、腹腔巨大肿块、 严重腹水等患者 腹式呼吸 ：以膈肌运动为主的呼吸 见于婴儿、胸膜炎、胸腔积液等 混合呼吸 ：正常成人 平静 呼吸 用力 呼吸 吸气 膈肌、肋外肌收缩 胸腔扩大 肺扩大 肺内压 大气压 呼气 （被动过程） 膈肌、肋外肌舒张 +肋内肌 腹肌等收缩 胸腔回缩 更小 肺更缩小 肺内 压 大气压 呼气更深 （主动过程） 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (3)呼吸运动的型式 :(参与活动的呼吸肌多少和用力程度） （一） 肺通气的动力 2、肺内压 定义：是指肺泡内的压力。在呼吸运动过程中 肺内压随呼吸成周期性变化。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止 第一节第一节 肺肺 通通 气气 人工呼吸： 肺内压的周期性交替升降是引起肺通气的直 接动力，根据这一原理，在自然呼吸停止时， 可用人为方法建立肺内压与大气压之间的压力 差，以维持肺通气。 （ 1） 负压吸气法 提臂压胸法、压背法 （ 2） 正压吸气法 口对口呼吸法 人工呼吸机法 2、肺内压 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 3、胸 膜腔 内压 （ 1）胸膜腔 定义： 肺与胸廓间的潜在密闭的腔隙，由两层胸 膜构成，无气体只有少量浆液 。 意义：浆液降低两层胸膜的摩擦。 浆液分子内聚力维持肺的扩张，使肺能 随胸廓的运动而运动 （ 2） 胸膜腔内压 胸膜腔内的压力，简称胸内压。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 （ 2）胸膜腔内压 测定方式：直接法 、间接法 胸膜腔内压 =肺内压 -肺回缩力 =大气压 -肺回缩力 =0 - 肺回缩力 = -肺回缩力 平静呼吸时： 呼气末： -3 - -5 mmHg 吸气末： -5 - -10mmHg 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （ 3）胸内压形成机制 以胸膜腔密闭且含浆液为条件 胸廓生长 肺生长 胸廓容积 肺容积 胸廓将肺拉大 肺回缩 胸内负压 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 有关 结构 在形成胸内负压中 的作用 影响胸内负压的 因素 胸内负压的生 理意义 胸壁 坚强的胸壁维持胸廓的 自然容积大于肺的自然 容积 多根肋骨骨折，胸 壁塌陷，严重佝偻 病，胸壁不够坚固 ，均可使胸内负压 降低 维持肺泡扩 张，有利于 肺通气和肺 换气 使肺随胸廓 扩大而扩张 ，有利于肺 换气 有利于静脉 和淋巴回流 胸膜 腔 潜在密闭的腔隙，壁脏 两层紧贴使肺处于扩张 状态 胸膜腔破裂，造成 气胸，胸内负压可 消失 肺 肺被动扩张，产生回缩 力，使胸膜腔内压力低 于大气压（负压） 肺弹性降低，导致 胸内负压降低 胸膜腔内负压的形成原理及意义胸膜腔内负压的形成原理及意义 一旦气胸， 可危及生命！ 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 气胸排气 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 思考题： 某战士在一次战斗中，不幸左 胸部中弹，随即出现呼吸困难，试 分析其发生机制及处理原则。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 小结： 肺与外界大气之间的压力差，是实现肺通 气的直接动力，而呼吸肌的舒缩引起胸廓容积的 变化是导致肺内压改变的根本原因，因此，呼吸 肌的舒缩是肺通气的原动力。胸膜腔负压的存在 ，则能保证肺处于扩张状态并随胸廓的运动而张 缩，是使原动力转化为直接动力的关键。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一） 肺通气的动力 (二 )肺通气的阻力 弹性阻力 占 70% 非弹性阻力 占 30% 肺通气阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 定义 ：肺通气过程中所遇到的阻力。 肺的弹性阻力 胸廓的弹性阻力 气 道 阻 力 惯 性 阻 力 粘 滞 阻 力 1、弹性阻力（ R)和顺应性 (C)： 顺应性 ： 用于度量弹性阻力的大小。 指外力作用下弹 性组织的可扩张性。 易扩张者，弹性阻力小，顺应性 大。 (二 )肺通气的阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 显然 , C=1/R ,二者呈反变关系 C=容积变化 /压力变化（ L/CmH2O） 弹性阻力： 弹性组织在外力作用下变形时，产生的 对抗变形和回位的力。 在同样大小外力作用下，弹性阻力越大，变形程 度越小；弹性阻力越小，变形程度越大。 （ 1）肺的弹性阻力和顺应性 肺的弹性阻力 由肺回缩力构成，是吸气的阻力， 呼气的动力。 (二 )肺通气的阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 肺顺应性（ CL） =肺容积的变化（ V ） /跨肺 压的变化（ P ） 跨肺压 =肺内压 -胸膜腔内压 比顺应性： 单位肺容量下的顺应性 =实测肺顺应性肺总量 肺顺应性和肺总量有关，肺总量大，顺应性 较大；肺总量小，顺应性小。可用 比顺应性 来比 较不同肺总量个体的肺顺应性。 肺充血、肺不张、肺纤维化 肺顺应性 表面活性物质减少 肺气肿 肺顺应性 肺静态顺应性曲线 ：采用分步吸气或分步呼气的方 法，测定肺容积和胸膜腔内压，所绘制成的压力 -容 积曲线。曲线的斜率反映不同肺容量下顺应性或弹性 阻力的大小。 曲线斜率大，表示顺应性大，弹性阻力小；反 之亦然。 正常成人平静呼吸时，肺顺应性约为 0.2L/cmH2O (二 )肺通气的阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 肺弹性阻力的来源 肺组织弹性回缩力：占 1/3 肺泡内液气界面的表面张力 ：占 2/3 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 肺泡上皮的表面 ,有一薄层液体分子层 ,它与肺泡 内气体形成了液气界面 .由于液体分子之间存在着 吸引力 ,因而产生了使液体表面趋于缩小的力 ,这种力 称为表面张力 .其作用是可使肺泡回缩 ,萎陷。 实验表明不存在表面张力时，肺的弹性阻 力仅占肺总弹性阻力的 1/3。 根据 Laplace定律 : P = 2T/r P 肺泡液 -气面压强 r 肺泡半径， T 表面张力系数 假设大小肺泡的表面张 力一样，肺泡内压将随肺 泡的半径而变化。小肺泡 萎陷，大肺泡过渡膨胀。 降低肺的顺应性增加吸气 阻力，甚至造成肺水肿。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 肺表面活性物质 巨噬细胞 型细胞 型细胞 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 早产儿或新生儿可因 DPPC缺乏，发生肺不张 和肺泡内表面透明质膜形成，造成呼吸窘迫 综合征，导致死亡。 表面活性物质 ： 来源 ： 肺泡 II型 上皮细胞合成和释放 主要成份 ：二 棕榈 酰卵磷脂 (DPPC) 作用 ： 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 降低肺泡表面张力，防止肺泡因回缩而塌陷； 维持各种大小不一的肺泡容量的稳定性；（密 度随肺泡半径变化而变化） 防止肺泡毛细血管中的液体渗入肺泡。（减弱 表面张力对肺毛细血管中液体的吸引作用） 降低吸气阻力，减少吸气作功。 肺泡表面张力 肺泡表面活性物质 概 念 存在于肺泡气 液界面能 使其表面面积尽量缩小的 力量 主要成分为二软脂酰卵磷脂，以 单分子层分布在液泡表面，能降 低肺泡气 液界面表面张力 作 用 1、肺弹性阻力的重要来源 1.降低表面张力，防止肺泡塌陷 2.根据拉普拉斯公式： P=2T/r，（ P为肺泡回缩力 ， T为表面张力， r为肺泡 半径，所以小肺泡要萎 缩塌陷，大肺泡要过度扩 张破裂 ），以致大小不一 肺泡的容量不易稳定。 降 低肺的顺应性增加吸气阻 力，甚至造成肺水肿。 2.能维持大小不一的肺泡容量的 稳定性。即：吸气时，肺泡扩张 ，表面积增大，表面活性物质分 散，其降低表面张力的作用减小 ，表面张力增大，回缩力增大 ，可使扩张的肺泡不致于破裂； 呼气时，使缩小的肺泡不致于萎 缩。 3.具有促进肺毛细血管内的 水渗入肺泡的作用 3.能防止肺泡内形成组织液，以 利气体交换 肺的弹性阻力降低时，肺顺应性增大，出现 呼气 困难 。如：肺气肿。 肺的弹性阻力是吸气的阻力，呼气的动力。 肺的弹性阻力增大时，肺顺应性降低，出现 吸气 困难 。如：肺充血、肺组织纤维化、肺泡表面活性 物质减少。 小结： 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 (2)胸廓的弹性阻力和顺应性 胸廓在自然位置时相当于肺总量 67%时， 无弹性阻力。 大于 67%：是吸气的阻力，呼气的动力 小于 67%：是吸气的动力，呼气的阻力 可用 胸廓顺应性 来表示： 胸廓顺应性胸腔容积的变化跨胸壁压的变化 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 (2)胸廓的弹性阻力和顺应性 肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓顺应性 腹内占位病变 总弹性阻力 ： 是肺和胸廓的弹性阻力之和。 1/CRS=1/CL+1/CT 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 2、非弹性阻力 惯性阻力 :气流在发动、变速、换向时因气 流和组织的惯性影响 粘滞阻力：呼吸时组织相对移位摩擦 气道阻力：气体分子间、气体分子与气道 间摩擦。 虽仅占呼吸总阻力的 1/3左右，却是 临床通气障碍最常见的病因。 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 气道阻力 ：气道两端的压力差 /单位时间气流量 80%90%来自大气道（直径大于 2毫米） 10%来自小气道（直径小于 2毫米） 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 气流速度 气流形式 管径大小 影响气道阻力的因素 流速快、湍流、管径小 气道阻力大 流速慢、层流、管径大 气道阻力小 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 影响气道管径的因素 ： 1、跨壁压：呼吸道内外压力差 2、肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 3、自主神经系统对气道平滑肌活动的调节 4、化学因素：前列腺素、组胺、白三烯等 支气管哮喘病人呼气比吸气更为困难 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )肺通气的阻力 二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价 第一节第一节 肺肺 通通 气气 1、基本肺容积： 1）、潮气量： （ TV） 平静呼吸时每次吸入或呼 出的气量。约 500ml。 2）、补吸气量： （ IRV） 平静吸气末再尽力吸气 所增加的吸入气量。约 15002000ml。 3）、补呼气量： （ ERV） 平静呼气末，再尽力呼 气所能呼出的气量。约 9001200ml， 表示呼气 贮备能力。 4）、残气量： （ RV） 最大呼气末尚存于肺内的 气量，只能间接测定。约 10001500ml。 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 （一）肺容积和肺容量 2）、功能残气量 （ FRC） 平静呼气末肺内剩 余的气量。 意义 ：缓冲作用 2、 肺容量 1）、深吸气量 （ IC） 补吸气量和潮气量之和。 它是决定最大通气潜力的一个重要因素， 深吸气量大，表示吸气贮备能力大。 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 3）、 肺活量 （ VC ） 尽力吸气后，从肺内所能 呼出的最大气量。等于潮气量、补吸气量及补 呼气量之和。 正常值：男性 3500ml；女性 2500ml 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 用力呼气量 （ FEV）即时间肺活量（ TVC) 指 FEVt占 FVC的百分比。 正常值：第 1、 2、 3秒末分别为 83%、 96%、 99%。 用力肺活量 （ FVC）：尽力吸气后尽力尽快呼气的 最大气量。正常时略小于肺活量，当气道阻力增高时 则低于肺活量。 4）、 肺总量 （ TLC） 肺所能容纳的最大气量 。 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 (二 )、肺通气量和肺泡通气量 1、肺通气量： 指每分钟吸入或呼出肺的气体总量。 肺通气量 =潮气量 呼吸频率。 平静呼吸时 ,正常成人 :500 ml x 12-18, 6-9L 最大随意通气量： 以最快的速度和尽可能深的 幅度进行呼吸时 ,所得到的每分通气量 .只测 10s或 15s。 正常成人可达 70-120L 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 通气贮量百分比： 最大通气量每分平静通气量 最大通气量 100% 意义 : 了解通气功能的贮备能力 . 测定人体所能从事体力劳动强度的最大限度 . 衡量通气功能的贮备能力可用 通气贮量百分比 表示 正常 93 (二 )、肺通气量和肺泡通气量 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 2、无效腔与肺泡通气量 1）、 无效腔 ： 解剖无效腔 150ml 肺泡无效腔 0 肺泡无效腔 受体重、体位、下颌位置、吸气、 麻药、正压通气等因素影响；健康人平卧时生理无 效腔接近解剖无效腔 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 2）、 肺泡通气量 ： 指每分钟吸入肺泡的 新鲜 空 气量。 =（潮气量无效腔） 呼吸频率 计算真正的有效的气体交换，须采用肺泡通气量 无效腔与肺泡通气量关系 : 每次呼吸使肺泡内气体更新换气 1/7,深慢呼 吸比浅快呼吸更有利于气体交换。 2、无效腔与肺泡通气量 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 不同呼吸频率、潮气量对肺通气量 及肺泡通气量的影响 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 (次 /min) (ml) (ml/min) (ml/min) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200 二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标 第一节第一节 肺肺 通通 气气 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 一、一、 肺换气和组织换气的基本原理肺换气和组织换气的基本原理 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 (一）气体的扩散 气体扩散 : 气体分子从分压高处向分压低处发生 的净移动 . 形式：气体单纯扩散 动力：气体分压（张力）差 气体扩散速率： 单位时间内气体扩散的容积 一、一、 肺换气和组织换气的基本原理肺换气和组织换气的基本原理 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 一、一、 肺换气和组织换气的基本原理肺换气和组织换气的基本原理 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 气体扩散速率的影响因素 : 1.气体的分压差 ( P): P大，扩散快； 2.气体的分子量和溶解度 (MW, S):与 MW平方根 呈反比；与呈正比。 S/MW为 扩散系数。 3.扩散面积和距离 (A,d):扩散速率与 A呈正比；与 d呈反比。 4.温度 (T):扩散速率与 T呈正比。 扩散速率与上述诸因素的关系 : D PTAS/ dMW （ 二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压 单位： Kpa (mmHg) 一、一、 肺换气和组织换气的基本原理肺换气和组织换气的基本原理 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 扩散速度极快， 0.3 秒便可达到平衡。血液流 经肺毛细血管的时间为 0 。 7秒。前 1/3已基本完成 气体交换过程。 二、二、 肺换气肺换气 （一）肺换气过程： 氧气从肺泡扩散入血液，二 氧化碳从血液扩散入肺。 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 呼吸膜由六层结构 组成 总厚度为 0.6m。 肺纤维化、肺水肿 时呼吸膜增厚 ,交换 （二）影响肺换气因素 1、呼吸膜的厚度 与扩散速率呈反比。 二、二、 肺换气肺换气 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 2.呼吸膜的面积 : 与扩散速率呈正比。总扩散面积 70m2 ； 安静状态下呼吸时扩散面积为 40m2。 运动时面积增大，气体交换 肺不张、肺实变、肺 Cap闭塞时面积减小，交换 3.通气 /血流比值的影响 指每分钟肺泡通气量 (VA)与每分钟肺血流量 (Q)之间的比值。正常成人安静时 : 350x12/5,000=0.84 （二）影响肺换气因素 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 VA /Q 比值增大，通气过剩而血流不足； VA /Q 比值减小，通气不足而血流过剩； VA /Q增大或减小都妨碍气体交换，导致缺 O2或 CO2 潴留 ，但主要是缺 O2，原因如下： a.动静脉血液间 PO2差大于 PCO2差 b.CO2扩散较 O2快 20 倍 c.血液缺 O2和 CO2潴留均可刺激呼吸，增 加肺泡通气量，使 CO2的排出增多，但 无助于 O2 的摄取 （二）影响肺换气因素 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 通气 /血流比值变化示意图 A：气道狭窄，通气不足； B和 C：通气 /血流比值适当； D：肺泡不张，无通气； E：血管栓塞，血流不足。 VA/Q 0.84 肺泡无效腔 0.84 功能性短路 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 (三 )肺扩散容量 指气体在 1mmHg分压差作用下，每分钟 通过呼吸膜扩散的气体的 ml数。 CO2的扩散容量是 O2的 20倍。 三、三、 组织换气组织换气 气体交换发生于液相之间。 二、二、 肺换气肺换气 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 组织换气示意图组织换气示意图 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 氧和二氧化碳的运输形式氧和二氧化碳的运输形式 肺泡 血 液 组织 O2 溶解的 结合的 溶解的 O2 CO2 溶解的 结合的 溶解的 CO2 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 一、氧的运输形式一、氧的运输形式 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 血液中 O2 形式： 1.5%为物理溶解， 98.5%为化 学结合。 氧的结合形式 : 氧合血红蛋白 (HbO2) (hemoglobin) 一、氧的运输形式一、氧的运输形式 (一 )Hb分子的结构 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (一 )Hb分子的结构 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 一、氧的运输形式 (一 )Hb分子的结构 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 一、氧的运输形式 (二 )Hb与 O2结合的特征 1、反应快、可逆、不需酶的催化、受 Po2的影响 Hb +O2 HbO2Po2 高 Po2 低 2、铁离子与氧结合后仍是二价铁，是 氧合不是氧化。 二、氧的运输形式二、氧的运输形式 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 3、 1分子 Hb可以结合 4分子氧气。 血红蛋白氧容量 ： 100ml血液中， Hb所能 结合的最大氧气的量。 15g 1.34 = 20.1ml(100ml 血液） 血红蛋白氧含量 ：实际结合的氧气量。 血红蛋白氧饱和度 ： Hb的氧含量和氧容量 的百分比。动脉血 :97.4 静脉血 :75 二、氧的运输形式二、氧的运输形式 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 紫绀： HbO2呈鲜红色，去氧 Hb呈蓝 紫色，当血液中去氧 Hb含量达 5g/100ml 以上时，浅表的皮肤粘膜口唇、甲床可出 现青紫色。出现紫绀通常认为是缺氧。 出现紫绀不一定有缺氧； 出现缺氧不一定有紫绀。 二、氧的运输形式二、氧的运输形式 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 4. Hb与 O2的结合或解离曲线呈 S形 Hb有两种构型 :紧密型 (T型 )，即去氧 Hb. 疏松型 (R型 )，即氧和 Hb. 二、氧的运输形式二、氧的运输形式 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 O2 与 Hb的 Fe2+结合 盐键断裂 T型转为 R型 Hb亚单位变构效应 Hb对 O2的亲和力增加 Hb的一个亚单位与 O2 结合后，由于变构效应 ，其他亚单位更易与 O2 结合； HbO2 的 一个亚单 位释放出 O2 后，其他亚单位更易释放 O2 。 因此， Hb氧离曲线呈 S 型。 (三三 )氧解离曲线氧解离曲线 是表示 Po2与 Hb氧结合量 或 Hb氧饱和度的 曲线。它既表示不同 PO2下 O2与 Hb的分离情 况 ,也表示 O2与 Hb的结合。 氧 的 运 输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 1.氧离曲线的上段 : 60 - 100 mmHg 段 特点 : 曲线平坦 , PO2的变化对 Hb 影响不大。 PO2 100mmHg， 饱和度 97.4 PO2 70mmHg， 饱和度 94 生理意义： 高原生活或呼吸道 疾病时 , PO2 不低于 70mmHg， 不会有严重缺氧发生。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (三三 )氧解离曲线氧解离曲线 2.氧离曲线的中段 : 40 60 mmHg段 特点 :曲线较陡 ,是 Hb释放氧 部分。 Hb氧饱和度为 75， 血氧含量 14.4ml， 向组织释 放 5ml的氧。 生理意义： 可以向组织释放较多 的氧。 氧利用系数：血液流经组织时释 放的氧容积占动脉氧含量的 百分数。安静状态为 25。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (三三 )氧解离曲线氧解离曲线 3.氧离曲线的下段 : 15 40 mmHg 段 特点 : 曲线最陡的部分 ,是 HbO2 与 O2解离的部位。 生理意义： 代表了氧储备。 当组织代谢活动加强时， PO2 可降至 15mmHg， Hb氧饱和度 小于 20，可供组织 15 ml氧。 氧利用系数 75%，为安静时的 三倍。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (三三 )氧解离曲线氧解离曲线 (四四 )影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 用 P50 表示 Hb对 O2 的亲和力。 P50 ： 氧饱和度达 50%时的氧分压。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 若 P50 ， Hb 对 O2 的亲和力 曲线右移。 若 P50 ， Hb 对 O2 的 亲和力 曲线左移。 1、 pH和 Pco2的影响 ： pH降低或 Pco2升高， Hb对 O2的亲和力降 低， P50增大，曲线右移；相反 则曲线左移。 波尔效应 ：酸度对氧亲和力的 影响。 H与 Hb氨基酸残基结合， 促进盐键形 成， Hb变构成 T 型， 降低与氧的亲和力。 意义 ：有利于活动组织从 血液中获得更多的 O2，也有利于 肺泡毛细血管中的 Hb与 O2结合 。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (四四 )影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 温度升高，曲线右移 ；温度下降，曲线左移 组织代谢加强时，温 度升高，曲线右移，增加 O2的释放 低温麻醉时， Hb对 O2 亲和力升高，释放 O2减少， 组织易发生缺氧 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 2 、温度 (四四 )影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 2,3 DPG 是红细胞糖 酵解的产物， 2,3-DPG ， 曲线右移； 2,3 DPG ， 曲线左移 陈旧血液，糖酵解停止 ， 2,3 DPG ，曲线左移 ， Hb对 O2亲和力升高，释 放 O2减少，故陈旧血液运 输释放 O2能力差 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (四四 )影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 3、 2.3-二磷酸甘油酸 (2.3-DPG) 4、其它因素 Hb有多种类型 ，正常成人的 Hb是 A型或 A2型， 胎儿 Hb是 F型（ HbF）， 出生后即 被 HbA取代。 HbF与 O2的亲和力大于 HbA ， 有利于胎儿血液流经 胎盘时从母体摄取 O2。 CO的影响 ： CO与 Hb的结合速度是氧气的 1/10 ，但解离速度是氧气的 1/2100，所以亲和力是氧气 的 210倍。 镰状红细胞贫血 ：其 Hb为 S型，呈长杆状，结果 使红细胞变成镰刀状， HbS的红细胞含有较多的 2， 3-DPG，因此与氧的亲和力降低，氧离曲线右移。 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (四四 )影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 特点 影响因素 生理意义 曲 线 特 点 曲线上段（ 坡度小 ） PO2变化较大而血氧饱合度 变化较小 PO2在相当大范围内波动时，血液仍可 结合足够氧供机体需要。轻度摄氧 不足时，不影响氧的运输，安全系 数大 曲线中段（ 坡度大 ） PO2轻度变化可使血氧饱合 度发生很大变化 组织细胞 PO2低，可释放大量氧供组织 细胞利用 曲线下段（ 坡度次 之） 组织氧张力低，可增加氧的 离解 组织氧张力降低时，氧离解多，保证血 液及时将更多的氧释放出供组织需 要 影 响 因 素 pH低、 PCO2高 曲线右移，有利于氧的离解 组织中 PH低， PCO2高，可促进氧的离 解 PH高、 PCO2低 曲线左移，不利于氧的离解 肺中 PH高， PCO2低，可促进氧的结合 温度高 曲线右移利于氧的离解 组织温度较高，可促进氧的离解 温度低 曲线左移，利于氧的结合 肺中温度较低，可促进氧的结合 2， 3-DPG 多 降低血红蛋白与氧的亲和力 ，使曲线右移，易离解出 氧 见于登高山，对改善组织供氧有一定意 义，是机体对缺氧的一种适应性反 应 三、三、 CO2的运输的运输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 三、三、 CO2的运输的运输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (一） 二氧化碳的运输形式 以物理溶解 (5%)和化学结合 (95%)形式运输 . 化学结合 :碳酸氢盐 ,88% 氨基甲酸血红蛋白 ,7% 1.碳酸氢盐 CO2+H2O 碳酸酐酶 H2CO3 H+ + HCO3- HHbHbO2 2.氨基甲酸血红蛋白 HbNNH2O2 H+ CO2 HHbNHCOOH O2 在 组织 在肺部 反应不需酶的催化，迅速、可逆； 主要调节因素是氧和作用；组织 HbO2解离出 O2 形成的 HHb与 CO2生成氨基甲酸血红蛋白。在肺 部 HbO2生成增多，促使 CO2 释放。 仅占运输的 7， 在排出的 CO2中占 17.5%,具重 要意义。 三、三、 CO2的运输的运输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (二 ) CO2解离曲线 表示血液中含量与关 系的曲线。 血液中 CO2含量随 PCo2升高而增加 CO2解离曲线几乎呈 直线 三、三、 CO2的运输的运输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 (三 ) O2与 Hb的结合对 CO2运输的影响 何尔登效应 ： O2与 Hb的结合可促使 CO2 释放 ,而去氧 Hb 则容易与 CO2 结合。 三、三、 CO2的运输的运输 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 综上所述， O2及 CO2的运输不是孤立进行的 ，而是相互影响的。 CO2通过波尔效应影响 O2的 结合和释放， O2又通过何而登效应影响 CO2的结 合和释放。 呼吸全过程呼吸全过程 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 呼吸运动是呼吸肌的一种节律性的舒 缩活动，其深度和频率又可随外界环境的 改变而发生变化。 呼吸运动的基本意义在于通过机体与 外界环境之间的气体交换，提供机体新陈 代谢所需 O2及排出 CO2。 呼吸肌本身是骨骼肌，受神经支配， 受大脑皮层控制做随意调节，但是呼吸又 是一种自主的节律性活动（睡觉时），因 此必定存在产生自动节律的中枢。 概概 述述 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 (一 )呼吸中枢 定义 ：中枢神经系统内产生和调节呼吸运 动的神经细胞群。 分布 在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊 髓等部位。 各级中枢在呼吸节律的产生和调节中 所起的作用不同。 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 定位研究方法 :横断 ,损毁 ,刺激 ,微电极引导神 经元放电 ,切断迷走神经等 . 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 1. 脊髓 在延髓与脊髓间横断 (A)后， 呼吸停止 . 说明 : 节律性呼吸运动不是 在脊髓产生。 2.低位脑干 中脑和脑桥间横断 (B)， 呼吸 无明显变化； 节律性呼吸产生于低位脑干。 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 （ 1）呼吸调整中枢（脑桥上部） 在脑桥上、中部间横断 (C)， 呼吸 变深、变慢。 再切断两侧迷走神经，形成长吸 式呼吸。 （ 2）长吸中枢 （脑桥中、下部） 在脑桥与延髓间切断（ D），引 起喘息式呼吸。 推测脑桥中下部有 “ 长吸中枢 ” . 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 横切部位 呼吸活动的变化 推论 脑桥、中脑之间 基本正常 基本呼吸中枢在中 脑以下 ,上位脑不 是必须的 切断迷走神经， 再横断脑桥中 1/3上缘部 长吸式呼吸 吸气延长，加深加 慢 脑桥下部有 “ 长吸 中枢 ” 未证实 脑桥、延髓之间 长吸式呼吸消失，节 律性呼吸仍存在， 但呼吸节律不规则 脑桥上端对呼吸有 调整作用 延髓、脊髓之间 呼吸运动停止 基本呼吸中枢在延髓 各级呼吸中枢定位各级呼吸中枢定位 脑干横切实验脑干横切实验 上世纪 20-50年代形成的三级呼吸中枢理论： 脑桥上部有呼吸调整中枢； 脑桥中、下部有长吸中枢； 延髓有呼吸节律的基本中枢。 近年来微电极技术研究发现，呼吸中枢 内的神经元节律性放电与呼吸周期相关。 延髓中的呼吸神经元比较集中在背侧和腹 内侧；脑桥上部呼吸神经元集中于臂旁内 侧核和相邻的 KF核，合称为 PBKF核 ，与延 髓的呼吸神经核团间有双向联系，形成调 节呼吸的神经网回路。 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 呼吸调整中枢位于脑桥上部，包括臂旁内 侧核 PB核和 KF核群，可抑制吸气中枢，促 使吸气转变为呼气，与呼吸形式的转换有关 长吸中枢过去认为脑桥中下部有一长吸中 枢，加强吸气中枢兴奋，引起长吸；现在未 能证实 脑桥脑桥 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 延髓 呼吸基本节律产生部位 分为背侧呼吸组 DRG 和 腹侧呼吸组 VRG），由大 量呼吸神经元组成 吸气、呼气、跨时相吸 -呼、呼 -吸神经元 背侧组孤束核的腹外侧部 I -交叉 -膈肌运动神经元 I -接受 I 、肺牵张感受器传入 腹侧组疑核、后疑核和包钦格复合体 I -同侧咽喉部呼吸辅助肌 -交叉肋间内、外肌和腹肌运动神经元 I -中间 N元，可抑制背侧组的吸气神经元 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 延髓 脑桥 部位 背侧组：孤束核腹外侧 部 腹侧组：疑核、后疑核 及面神经后核附近的 BT复合体 臂旁内侧核（ NPBM）及 K- F核等 神经 元 类 型 吸气 有 有 呼气 有 有 跨时 相 少 多 作用 可能存在 “ 吸气活动发 生器 ” 和 “ 吸气切断 机制 ” ，是形成呼吸 节律的重要部位 调整呼吸节律 延髓和脑桥的呼吸神经元延髓和脑桥的呼吸神经元 大脑对呼吸运动的调节大脑对呼吸运动的调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 指大脑皮层、边缘系统、 下丘脑等脑 桥以上部位。 大脑皮层对呼吸的调节系统是随意的调节 系统，以保证其他呼吸运动相关活动的完成 （如：说话，唱歌，咳嗽，吞咽等） 其下行通路与低位脑干的不随意 的自主呼吸调节系统是分开的。 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 （二）呼吸节律的形成： 关于正常呼吸节律的形成机制有多种假说 中，目前最主要的有两种即 起步细胞学说和神 经元网络学说 。 1、 起步细胞学说 认为前包钦格复合体的 呼吸节律起步神经元可以发生节律性兴奋 ，犹如窦房结起搏细胞的节律兴奋引起整 个心脏的节律性收缩一样，引起节律性呼 吸。 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 （二）呼吸节律的形成： 2、神经元网络学说 认为，呼吸节律 的产生依赖于延髓内呼吸神经元之间的 相互作用。并在大量实验基础上提出了 多种模型。 其中最具影响的是 20世纪 70年代提 出的 “ 中枢吸气活动发生器和吸气切断 机制 ” 模型 中枢有吸气发 生器引起吸气神经 元放电，然后通过 三条途径反馈性地 抑制吸气神经元， 使吸气停止。 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 中枢吸气活动发生器 和吸气切断机制模型 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 呼吸节律起源于脑，但呼吸运动的频率、深 度 和样式都受到来自呼吸器官自身和血液循环等 其他器官系统感受器传入冲动的反射性调节 （一）化学感受性呼吸反射 定义： 化学因素对呼吸运动的调节是一 种反射性调节 适宜刺激 主要指动脉血或脑脊液中的 O2、 CO2和 H+ （一）化学感受性呼吸反射 1、化学感受器 （ 1）外周化学感受器： 部位 ：颈动脉体 主动脉体 适宜刺激： 动脉血的 PO2 ， PCO2 或 H+ 传入神经： 窦神经和迷走神经； 中枢： 延髓 效应： 颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加 深加快； 主动脉体传入的冲动主要引起血液循 环的变化 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 外外 周周 化化 学学 感感 受受 器器 血液 PO2 、 PCO2 、 H+ 颈、主动脉体 化学感受器兴奋 窦神 经、迷走神经传入冲动 呼吸中枢兴奋 呼吸加 深加快 外周化学感受器传导途径 孤束核 颈动脉体化学感受器 舌咽神经 迷走神经 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 （ 2） 中枢化学感受器 部位 :延髓腹外侧浅表部位，左右对称，可 以分为头、中、尾三个区。 适宜刺激 :脑脊液和局部细胞外液中的 H+ 脑脊液 H+ 中枢化学感受器兴奋 呼吸中枢兴奋 呼吸加深加快 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 中枢化学感受器传导途径 : 特点： 不感受缺氧的刺激 对 CO2的敏感性比外周感受器高， 反应潜伏期较长 H2O 碳酸酐酶 H2CO3 中枢 化学 感受器 H+ HCO3 动脉血中 PCO2升高 CO2 血脑屏障 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 中枢化学感受器 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 外周化学感受器主要对缺氧敏感，以维 持对呼吸的驱动。 中枢化学感受器主要对 CO2敏感，维 持中枢神经系统的 pH值。 化学感受器的生理作用 二、呼吸运动的反射性调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 比较项目 外周化学感受器 中枢化学感受器 名称 颈 A体 (主 )主 A体 延髓 适宜刺激 血 PO2、 PCO2、 H+ 脑脊液、局部 C外液 H+ 参与的 N 窦 N、迷走 N 直接兴奋呼吸中枢 N 引起的效应 呼吸加深加快 呼吸加深加快 生理作用 维持低氧时的呼吸运 动 维持脑脊液中 pH的稳定 特征 1 受 PO2、 PCO2、 H+ 的刺激， 2 当血 PCO2突然 ， 当中枢对 CO2的敏 感性 时以其调节 为主。 1 缺氧对它的直接作用是抑制 2 对 CO2的敏感性 ，但潜伏 期长（脑脊液 CA量少， CO2+H2O水合反应慢）； 3 直接刺激物是脑脊液中的 H+ 外周和中枢化学感受器的比较外周和中枢化学感受器的比较 2、 CO2 、 H+和 O2对呼吸的调节 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 二、呼吸运动的反射性调节 （ 1） CO2对呼吸运动的调节 CO2是调节呼吸的最重要的生理性体液因子。动 脉血 PCO2增加 2，呼吸加深加快；增加 4，肺通 气增加一倍。 CO2 颈动脉体 主动脉体 外周化学 感 受器 窦神经 迷走神经 延髓呼 吸中枢 呼吸加深加快 脑脊液 H+ 中枢化学感受器 当 PCO2 超过一定水平 7，肺通气不能 再相应增加肺泡和动脉 PCO2 升得很高， CO2 堆积 可抑制中枢神经系统活动，引起 CO2 麻醉：呼 吸困难，头痛头昏，甚至昏迷。 去掉外周感受器，肺通气量减少 20， 80肺 通气由中枢所致。但在 CO2 突然增高时，外周化学 感受器的快速作用也是重要的。 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 二、呼吸运动的反射性调节 （ 1） CO2对呼吸运动的调节 （ 2） H+对呼吸运动的调节 : H+ 外周化学感受器 中枢化学感受器 呼吸中枢兴奋 呼吸加深加快 H+ 对 中枢化学感受器的敏感性高于外 周