《第五章呼吸》PPT课件.ppt

第五章 呼 吸,第一节 肺 通 气,第三节 气体在血液中的运输,第四节 呼吸运动的调节,第二节 肺换气和组织换气,概 述 呼吸： 呼吸全过程：,机体与外界环境之间的气体交换过程。,第一节 肺 通 气,一、肺通气的原理 （一）肺通气的动力,1.呼吸运动 型式: 按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸； 按动作部位分: 混合呼吸:正常成人。 腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、 频率: 成人:1218次/分 婴儿:6070次/分,呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓有节律地扩大与缩小。包括吸气运动和呼气运动。,呼吸运动过程 平静呼吸：,膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径； 肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径,胸廓容积扩大，肺在胸膜腔内压作用下被动扩张,肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺,吸 气,平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。,2.肺内压,人工呼吸 基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差，方法有多种。,3.胸膜腔内压 测定方法: 间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:,成因:,作用： 使肺总是处于扩张状态而不至于萎缩，肺可以随胸廓的扩大而扩张。 作用于胸腔内其他器官，如腔静脉和胸导管等，有利于静脉血和淋巴液的回流。,（二）肺通气的阻力,非弹性阻力,1.弹性阻力和顺应性:,弹性阻力(R):弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形的反作用力。 顺应性(C):在外力作用下，弹性组织的可变形性。同等大小外力作用下，弹性阻力的大时，顺应性小，变形程度就小；弹性阻力小时，顺应性大，变形程度就大。 顺应性=(1/弹性阻力),2) 比顺应性,（CL）= V/P 正常人肺顺应性约为0.2 L/cmH2O。,跨肺压的改变,肺容量的改变,1) 肺静态顺应性曲线,(1) 肺的弹性阻力和顺应性,3)肺弹性阻力的来源： 肺的弹性阻力,.肺泡表面张力,肺泡内的液-气界面，因界面层的液体分子受力不均匀，表现的内聚力（表面张力）方向是向中心的使肺泡缩小。,根据Laplace定律，P（压力）=2T（表面张力）/r,.表面活性物质 ( DPL或DPPC ) 肺泡型细胞分泌 作用： a.降低肺泡表面张力降低吸气阻力； b.减少肺泡内液的生成防肺水肿的发生 c.维持肺泡内压的稳定性防肺泡破裂或萎缩,临床： 成人肺炎、肺血栓等表面活性物质肺不张。 67个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病呼吸窘迫综合征。,吸 气,肺泡表面积,DPL分散,降表面张力的作用,肺泡表面张力,肺泡回缩,防肺泡破裂,（2）胸廓的弹性阻力和顺应性,胸廓的弹性阻力：胸廓是一个双向弹性体，其弹性回位力的方向视胸廓所处的位置而改变。,胸廓的顺应性,（Cchw）= V/P 正常人胸廓的顺应性约为0.2 L/cmH2O。,跨胸壁压的改变,胸腔容量的改变,(3)肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性,RRS=RL+Rchw,CRS=,CL+Cchw,非弹性阻力,惯性阻力：气流因发动、变速、换向时，因气流惯性所遇到的阻力。,粘滞阻力：呼吸时胸廓、肺等组织移位发生摩擦形成的阻力。10%20%,呼吸道阻力：气体通过呼吸道时，气体分子间及气体分子与气道管壁之间的摩擦力。80%90%,2.非弹性阻力气道阻力 气道阻力特点: 只在呼吸运动时产生； 流速快阻力大 与气体流动形式有关： 层流阻力小 湍流阻力大 与气道半径的4次方成反比： （R1r4）,影响气道管径改变的因素： 跨壁压 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 自主神经对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节 化学因素的影响：,化学因素的影响： 儿茶酚胺气道平滑肌舒张。 PGF2气道平滑肌收缩；PGE2气道平滑肌舒张。 肥大细胞释放的组胺气道平滑肌收缩。 吸入气CO2反射性支气管收缩。 哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素气道平滑肌收缩。,二、肺通气功能的指标 (一)肺容积和肺容量,1.肺容积,潮气量（TV）：呼吸时，每次吸入或呼出的气体量。 补吸气量（IRV）：平静吸气末再尽力吸气，所能增加的吸入气体量。 补呼气量（ERV）：平静呼气末再尽力呼气， 所能增加的呼出气体量。 残气量（RV）：最大呼气后，肺内仍残留不能呼出的气体量。,2.肺容量:肺容积两项或两项以上联合气体量。,（1）深吸气量（IC）：从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气体量。 （2）功能残气量（FRC）：平静呼气末尚存留于肺内的气体量。2500ml,(3) 肺活量、用力肺活量和用力呼气量,肺活量(VC)：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。男性：3500ml 女性：2500ml 用力肺活量(FVC) ：一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。 用力呼气量(FEV) ：用力吸气后再用力并快速呼出的气体量占肺活量的百分数。,(4) 肺总量：肺活量残气量 男性：5000ml 女性：3500ml,(二) 肺通气量和肺泡通气量： 肺通气量潮气量呼吸频率(次/分) 6-9L 最大随意通气量=最大限度潮气量最快呼吸频率(次/分) 150L 通气贮量百分比= 93%,2.肺泡通气量：,(三) 呼吸功（自学）,生理无效腔: 有通气但不进行气体交换的区域。 解剖无效腔：从鼻到终末细支气管是气体进出肺的通道，气体在此处不能与血液进行气体交换。 0.15L 肺泡无效腔：未发生气体交换的肺泡容积。,每分钟吸入肺泡的新鲜空气量， (潮气量-无效腔量)呼吸频率。,第二节 肺换气和组织换气 (一）气体的扩散 扩散 扩散速率 动力：膜两侧的气体分压差。,一、基本原理,扩散系数,24,1.17,O2 CO2,(二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,1.呼吸气和肺泡气的成分和分压,2.血液气体和组织气体的分压 kPa(mmHg),二、,（二）影响肺换气的主要因素,1.呼吸膜的厚度 2.呼吸膜的面积,6层1m厚：呼吸膜厚度气体交换,呼吸膜面积气体交换。,3.通气/血流比值,V/Q=4.2/5.0=0.84,几点说明： VA/Qor换气效率缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主，原因： A-V血间PO2PCO2 功能性A-V短路时，A血PO2的程度V血PCO2； CO2 的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散速O2，不易出现CO2潴留的症状； A血PO2和PCO2时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，而几乎无助于O2的摄取（O2和CO2解离曲线的特点所决定的）。,整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：,人体直立时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区 VA（L/min）0.24 0.82 Q（L/min）0.07 1.29 VA/Q 3.4 0.64,（三）肺扩散容量（DL） 概 念：指气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸膜扩散的体积。 意 义：肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。 正常值：O2的DL=21mLmin-1mmHg-1,CO2的DL=400450mLmin-1mmHg-1 每分耗氧量为21mLmin-1mmHg-111mmHg=230mLmin-1,三、组织换气,三、,第三节 气体在血液中的运输 一、运输形式: （一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。 特征:量小； 溶解量与分压呈正比： （二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合。 特征:量大,主要运输形式。,二、氧的运输 物理溶解：(1.5%) 化学结合:(98.5%),(一)Hb的分子结构,(二)Hb与O2结合的特征,1.反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化； 2.是氧合，非氧化,3.1分子Hb可与4分子O2可逆结合 Hb+O2结合的最大量氧容量 100ml血 Hb+O2结合的实际量氧含量 氧含量氧容量的%氧饱和度,Hb的氧容量约为20.1ml/100ml 动脉血中氧含量约为19.4ml/100ml 静脉血中氧含量约为14.4ml/100ml,当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈蓝紫色称紫绀（一般是缺O2的标志）。,4. Hb+O2的结合或解离曲线呈S形,机制：与Hb 的变构有关： 氧合Hb 为疏松型（R型） 去氧Hb 为紧密型（T型） R型的亲O2力为T型的数百倍,即当Hb某亚基与O2结合或解离后Hb变构其他亚基的亲O2力orHb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征。,（三）氧离曲线,表示氧分压与血氧饱和度关系的曲线。,1.上段:坡度较平坦。 表明此时PO2变化大时，,血氧饱和度变化小。 意义:保证低氧分压时的高载氧能力。,2.中段: 坡度较陡。 PO2降低能促进大量氧离 意义:维持正常时组织 氧供。,3.下段: 坡度更陡。 PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。 意义:维持活动时组织氧供。,P50：Hb氧饱和度达到50%的PO2。,（四）影响氧离曲线的因素,1. Pco2 PH Pco2PH氧离曲线右移 Pco2PH氧离曲线左移,这种酸度对Hb与o2亲和力的影响，称为波尔效应。 意义：在肺脏促进氧合在组织促进氧离。,2.温度,(1) TH+的活度 Hb与o2亲和力Hb释放o2 氧离曲线右移氧离易 如：组织代谢局部 T+CO2H+曲线右移氧离易 (2)TH+的活度Hb与o2亲和力Hb结合o2 氧离曲线左移氧离难 如：低温麻醉时，应防组织缺o2 冬天，末梢循环+氧离难局部红、易冻伤,3. 2,3-DpG (1)高原缺氧 RBC无氧代谢 DpG氧离曲线右移氧离易 注：这一效应是机体对低o2适应的重要机制； 但此时肺泡Po2，RBC无氧代谢产生过多的DpG， 也防碍了在肺部的氧合，故是否对机体有利尚无定论。,(2)大量输入冷冻血DpG氧离曲线左移氧离难 （冷冻血3周后，RBC无氧代谢停止，DpG） 故：应注意缺氧。,4. Pco Pco曲线左移氧离难 co与Hb亲和力 o2与Hb亲和力 250 倍； co与Hb的结合位点与o2相同； co与Hb的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对o2的亲和力。 5. Hb本身的性质 Hb的Fe2+ Fe3+ : Hb失去结合o2的能力（如亚硝酸盐） 异常Hb：Hb的运o2能力（如地中海贫血） 胎儿Hb：与o2亲和力成人，这与胎儿所处的低氧环境是相适应的。,三、CO2的运输 物理溶解： 5 化学结合：95 碳酸氢盐 88,碳酸氢盐的形式,氨基甲酰血红蛋白 7,HbO2与CO2结合形成氨基甲酰血红蛋白的能力比去氧血红蛋白小。当动脉血流经组织时，HbO2释放出O2，去氧血红蛋白与CO2的结合能力强，结合CO2就多，可形成大量的氨基甲酰血红蛋白。,HbNH2O2+H+CO2,(二)CO2解离曲线 CO2解离曲线是表示血液中CO2含量与PCO2间关系的曲线。,血液中CO2含量随PCO2的而，几乎成线性关系(非S形曲线)，且无饱和点。,V血A点CO2的含量为52ml/100ml,而A血B点CO2的含量降为48ml/100ml,说明血液流经肺脏时，每100ml血液释放出4mlCO2 。 当血PO2时， CO2解离曲线下移。,(三) O2与Hb的结合对CO2运输的影响 1.O2与Hb结合的氧合作用对CO2运输的影响 HbNH2O2+H+CO2 HbO2的酸性高,难与CO2结合,反应向左进行； 在组织中，HbO2释放出O2而成为HHb，何尔登效应促使血液摄取并结合CO2 。 HHb的酸性低,易与CO2结合,反应向右进行； 在肺中，Hb与O2结合，促使CO2释放。 2.PCO2差对CO2运输的影响 因HCO3-运输形式的反应方向取决于PCO2差。,在肺脏,在组织,HHbNHCOOHO2,何尔登效应(Haldance effect)： O2与Hb结合将促进CO2释放，而 去氧的Hb则容易与CO2结合。,第四节 呼吸运动的调节,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 1、脊髓：第3-5颈段前角-膈肌 胸段脊髓前角-肋间肌和腹肌。 2、低位脑干： 脑桥上部：呼吸调整中枢（抑制吸气） 脑桥中下部：长吸中枢 （-） 迷走神经 延髓：基本呼吸中枢喘息中枢,延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。,吸气活动发生器和吸气切断机制模型,H+ CO2,二、呼吸的反射性调节, 化学 感受性呼吸反射,中枢化学感受器延髓腹外侧浅表,外周化学感受器颈动脉体、主动脉体,PO2 、PCO2、 H+,H+,窦神经,主动脉神经,延髓呼吸中枢,2.CO2、H+和低O2对呼吸的调节 （1）CO2对呼吸的调节 CO2是调节呼吸的最重要的生理性化学因素。 1时呼吸开始加深； CO24时呼吸加深加快,肺通气量1倍以上; 6时肺通气量可增大6-7倍; 7以上呼吸减弱=CO2麻醉。,机制:,（2）H+对呼吸的调节,H+呼吸加强 H+呼吸抑制,（3）低氧对呼吸的调节,缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,并与缺氧程度呈正相关；低O2兴奋呼吸的作用，完全是通过外周化学感受器实现的。 轻度缺氧时 表现为呼吸增强。 严重缺氧时 呼吸减弱，甚至停止。,动脉血 PCO2升高、PO2降低及H+对呼吸的影响及其机制,（1）PCO2 PCO2是调节呼吸运动的重要的生理性化学因素。动脉血PCO2在一定范围内升高，可以加强对呼吸的刺激作用，但超过一定限度则有抑制和麻醉效应。 PCO2刺激呼吸是通过两条途径实现的：一是通过刺激中枢化学感受器再兴奋呼吸中枢；二是刺激外周化学感受器，冲动经窦神经和迷走神经传入延髓，反射性地使呼吸加深、加快，肺通气量增加。中枢化学感受器在PCO2引起的通气反应中起主要作用。当PCO2分压突然增高，中枢化学感受器受到抑制，对PCO2的敏感性降低时，外周化学感受器在呼吸调解中起重要作用。 （2）PO2 PO2分压降低可使呼吸加深加快，对正常呼吸运动调节作用不大，仅在特殊情况下才有意义，完全是通过外周化学感受器实现的，对中枢化学感受器的直接作用是抑制的。,（3）H+对呼吸运动的调节 动脉血中H+浓度升高是，呼吸加深、加快，肺通气增加，反之降低。 可通过外周和中枢化学感受器实现调节，其中主要是通过外周化学感受器起作用。,由图中可见，当只改变一个因素时（其他因素不变），三者引起的肺通气反应的程度基本接近。 然而，往往是一种因素的改变会引起其他