（医学课件）呼吸系统生理

1、呼呼 吸吸Respiration1 呼呼 吸吸机体与外界环境之间的气体交换过程机体与外界环境之间的气体交换过程组组织织换换气气细胞内细胞内氧化代谢氧化代谢肺肺换换气气气体运输气体运输肺通气肺通气O2CO2外呼吸外呼吸（肺呼吸）（肺呼吸）气体在血液气体在血液中运输中运输内呼吸内呼吸2 第一节第一节 肺通气肺通气pulmonary ventilation3 肺通气的概念肺通气的概念4 PharynxLarynx(Esophagus)TracheaRight lungBronchusBronchioleDiaphragmHeartSEMLeftlungNasalcavityTerminalbronc

2、hioleBranch ofpulmonaryvein(oxygen-richblood)Branch ofpulmonaryartery(oxygen-poorblood)AlveoliColorizedSEM50 m50 m肺泡肺泡胸廓胸廓呼呼吸吸道道5 6 （一）肺通气的动力（一）肺通气的动力（ ）肺内压肺内压变化变化肺肺缩小缩小扩张扩张胸廓胸廓缩小缩小 扩张扩张呼吸肌呼吸肌收缩收缩舒张舒张原动力原动力直接动力直接动力7 1. 呼吸过程中肺内压的变呼吸过程中肺内压的变化化吸气：吸气：8 肺内压周期性肺内压周期性/造成压力差（肺内压大造成压力差（肺内压大气压）是推动气体进气压）是推动气体进

3、/ /出肺的直接动力出肺的直接动力呼气：呼气：9 肋间外肌肋间外肌膈肌膈肌斜角肌斜角肌胸锁乳胸锁乳突肌突肌2. 呼吸运动呼吸运动 吸气肌吸气肌呼气肌呼气肌呼吸肌呼吸肌10 11 12 肋间内肌肋间内肌腹肌腹肌呼气肌呼气肌13 InspirationExpiration （1） 呼吸过程呼吸过程 (平静呼吸平静呼吸)吸气运动吸气运动吸气肌收缩 胸廓扩大 肺被动扩张 肺内压 气体入肺 低于大气压14 InspirationExpiration呼气运动呼气运动吸气肌舒张 胸廓缩小 肺随之缩小 肺内压 气体出肺 高于大气压15 平静呼吸平静呼吸eupnea用力呼吸用力呼吸forced breathin

4、g吸气肌收缩吸气肌收缩吸气吸气呼气呼气吸气肌舒张吸气肌舒张主动主动被动被动呼气肌收缩呼气肌收缩吸气肌收缩吸气肌收缩吸气肌舒张吸气肌舒张（2）呼吸运动的形式）呼吸运动的形式16 胸式呼吸胸式呼吸Thoracic breathing腹式呼吸腹式呼吸Abdominal breathing临床诊断中临床诊断中的意义的意义17 3、胸膜腔内压、胸膜腔内压（intrapleural pressure）胸膜腔胸膜腔 pleural cavity壁胸膜壁胸膜脏胸膜脏胸膜胸膜腔胸膜腔内压内压18 平静呼气末平静呼气末: - 5 - 3mmHg平静吸气末平静吸气末: -10 - 5mmHg（1）胸膜腔内压的测量）

5、胸膜腔内压的测量19 肺内压肺内压肺回缩压肺回缩压胸膜腔内压胸膜腔内压=-=大气压大气压肺回缩压肺回缩压-（2）胸膜腔内压的形成）胸膜腔内压的形成-肺回缩压肺回缩压=20 21 （3）胸膜腔内压的意义）胸膜腔内压的意义22 气胸气胸 （Pneumothorax）23 弹性阻力弹性阻力（占（占70%70%） 非弹性阻力非弹性阻力（占（占30%30%）肺弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力气道阻力（占非弹性阻力的（占非弹性阻力的90%）粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺泡表面张力肺泡表面张力肺回缩力肺回缩力24 1 .1 .弹性阻力和顺应性弹性阻力和顺应性 弹性阻力：物体对抗外力作用

6、引起变形弹性阻力：物体对抗外力作用引起变形的力称为弹性阻力的力称为弹性阻力 顺应性顺应性 ( compliance ) ( compliance ) ：单位跨壁压：单位跨壁压（P P）变化所引起的容积（）变化所引起的容积（ V V）变化）变化C = 1 / R =V( L / cmH2O )P25 26 1) 肺静态顺应性曲线肺静态顺应性曲线：CL = 0.2 L / cmH2O （平（平静呼吸时）静呼吸时）27 28 3)3)肺弹性阻力的来源肺弹性阻力的来源v1/31/3来自肺组织本身的弹性回缩力来自肺组织本身的弹性回缩力( (弹弹性纤维）性纤维）v2/32/3来自来自肺泡表面张力肺泡表面张

7、力表面张力：液面上存在的方向与表面相切表面张力：液面上存在的方向与表面相切的张力，称为表面张力的张力，称为表面张力29 30 Laplace law : P = 2T / rLaplace law : P = 2T / r P P 压强压强 T T 表面张力系数表面张力系数 取决于形成界面的气体和液体的性质取决于形成界面的气体和液体的性质 r r 肺泡半径肺泡半径 说明：说明：半径越小，表面张力引起的回半径越小，表面张力引起的回缩压越大缩压越大31 32 33 34 肺充血肺充血 肺纤维化肺纤维化DPL肺弹性阻力肺弹性阻力肺顺应性肺顺应性吸气困难吸气困难肺气肿肺气肿肺弹性阻力肺弹性阻力肺顺应性

8、肺顺应性呼气困难呼气困难弹性成弹性成分破坏分破坏35 （2 2） 胸廓的弹性阻力和顺应性胸廓的弹性阻力和顺应性吸气的阻力吸气的阻力呼气的动力呼气的动力R向内向内67肺总量肺总量吸气的动力吸气的动力呼气的阻力呼气的阻力R向外向外 67肺总量肺总量胸廓无变形胸廓无变形, R= 0肺容量肺容量= 67肺总量肺总量36 惯性阻力惯性阻力 ：气流和组织的惯性所产生：气流和组织的惯性所产生 的阻止肺通气的力的阻止肺通气的力 粘滞阻力粘滞阻力 ：呼吸时组织相对位移所发：呼吸时组织相对位移所发 生的摩擦生的摩擦气道阻力气道阻力 ：气体分子间，气体和气道：气体分子间，气体和气道 壁间的摩擦（壁间的摩擦（8090

9、）动态阻力动态阻力2.2.非弹性阻力非弹性阻力37 影响气道阻力的因素影响气道阻力的因素气流速度：流速快，阻力大气流速度：流速快，阻力大管径大小管径大小R: R = 1/rR: R = 1/r4 4气流形式：层流阻力小，湍流阻力大气流形式：层流阻力小，湍流阻力大（气流快、管道不规则时，容易发生湍流）（气流快、管道不规则时，容易发生湍流）38 影响气道管径的因素影响气道管径的因素跨壁压跨壁压肺实质对气道壁的外向牵引作用肺实质对气道壁的外向牵引作用自主神经对气道壁平滑肌活动的调节自主神经对气道壁平滑肌活动的调节化学因素的影响化学因素的影响39 小小 结结肺通气肺通气原理原理肺通气的肺通气的动力动力

10、呼吸运动呼吸运动肺内压的改变肺内压的改变肺通气的肺通气的阻力阻力弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力胸膜腔内胸膜腔内压的作用压的作用40 肺肺总总量量肺肺活活量量深深吸吸气气量量功功能能残残气气量量补吸补吸气量气量补呼补呼气量气量残气量残气量潮气量潮气量二、肺通气功能的指标二、肺通气功能的指标（一）（一） 肺容积和肺容量肺容积和肺容量41 用力肺活量用力肺活量（ FVC ）用力呼气量用力呼气量 （FEV） 一定时间呼出气量占用一定时间呼出气量占用力肺活量的百分比力肺活量的百分比42 通气贮量百分比通气贮量百分比最大通气量每分平静通气量最大通气量每分平静通气量最大通气量最大通气量100%43 生

11、理无效腔生理无效腔解剖无效腔解剖无效腔 肺泡无效腔肺泡无效腔44 1502500解剖无效腔解剖无效腔呼气末呼气末吸气末吸气末呼气呼气吸气吸气3505001502500肺泡通气量肺泡通气量指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量, ,= (= (潮气量潮气量- -无效腔气量无效腔气量) ) 呼吸频率呼吸频率45 不同呼吸频率和深度对肺泡通气量的影响不同呼吸频率和深度对肺泡通气量的影响呼吸频率呼吸频率 潮气量潮气量 肺通气量肺通气量 肺泡通气量肺泡通气量 ( (次次/min) /min) （ml ml ） （ml/minml/min） （ml/minml/min）在一定的呼吸频率范

12、围内在一定的呼吸频率范围内深而慢深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效的呼吸比浅而快的呼吸更为有效结论：结论：正常安静正常安静深慢呼吸深慢呼吸浅快呼吸浅快呼吸被测者被测者46 （三）呼吸功（三）呼吸功定义：呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力定义：呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力 和非弹性阻力而实现肺通气所做的功和非弹性阻力而实现肺通气所做的功正常值正常值（平静呼吸）：（平静呼吸）：0.3 0.3 0.6 Kg m2呼吸功占全身总耗能的呼吸功占全身总耗能的 3 347 第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气48 49 大气大气组织组织肺泡气肺泡气静脉血静脉血动脉血动脉血PO2159401021

13、043097100PCO2400.340504650 概念概念 指肺泡与肺毛细血指肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换管血液之间的气体交换 肺换气的过程肺换气的过程 特点：快、特点：快、0.30.3秒达平衡秒达平衡51 52 呼呼吸吸膜膜的的结结构构53 V / Q V / Q 比值在比值在0.84 0.84 时气体交换的效率最高时气体交换的效率最高n血泵功能下降时，血泵功能下降时，V / Q V / Q 0.84 0.84 : : 相当于增大了肺泡无效腔相当于增大了肺泡无效腔n气泵功能下降时，气泵功能下降时，V / Q V / Q 0.84 0.84 : : 相当于发生了功能性相当于发生了功能

14、性 A - VA - V短路短路 V/QV/Q比值不当时通常缺氧明显，比值不当时通常缺氧明显，COCO2 2潴留潴留不明显不明显54 55 原因：原因： 动动-静脉短路时，动静脉短路时，动-静脉间静脉间O2 的分压差远的分压差远大于大于CO2 的分压差的分压差 CO2的扩散系数是的扩散系数是O2的的20倍倍 动脉血动脉血PO2下降和下降和PCO2 升高时，可刺激呼升高时，可刺激呼吸运动加强，这有助于吸运动加强，这有助于CO2的排出，却无助的排出，却无助于于O2的摄入，因为氧解离曲线呈的摄入，因为氧解离曲线呈 “ S ” 形形56 整个肺整个肺V/QV/Q比值不均比值不均57 ( (三三) )肺

15、扩散容量肺扩散容量气体在气体在1mmHg1mmHg分压差作用下，每分分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体的钟通过呼吸膜扩散的气体的mlml数数肺扩散容量的大小反映呼吸膜的面肺扩散容量的大小反映呼吸膜的面积和厚度积和厚度 58 三、组 织 换 气影响因素：细胞内氧化代谢的强度和血流量影响因素：细胞内氧化代谢的强度和血流量 血液血液组织细胞组织细胞O2CO259 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输60 物理溶解物理溶解化学结合化学结合二、氧的运输二、氧的运输 运输的形式运输的形式 物理溶解：占物理溶解：占1.5%1.5% 化学结合：占化学结合：占98.5%98.5%，以，以Hb

16、OHbO2 2形式形式61 62 H b与O2结合的特征反应快、可逆、不需酶的催化，受反应快、可逆、不需酶的催化，受POPO2 2影响影响HbHb氧容量：氧容量：100ml100ml血液中，血液中，HbHb能结合的最大氧量能结合的最大氧量HbHb氧含量：氧含量： 100ml100ml血液中，血液中，HbHb实际结合的氧量实际结合的氧量HbHb氧饱和度氧饱和度：指氧含量与氧容量的百分比：指氧含量与氧容量的百分比HbO2HbO2PO2低低PO2高高反应为氧合，反应为氧合，FeFe2+2+结合结合O O2 2后化合价仍为价后化合价仍为价分子分子HbHb可结合可结合4 4分子分子O O2 263 Hb

17、（Fe 2+）+ O2T型（紧密型）型（紧密型）HbR型（疏松型）型（疏松型）Hb盐键断裂盐键断裂Hb对对O2亲和力增加数百倍亲和力增加数百倍协同效应协同效应 Hb Hb与与O O2 2的结合或解离曲线呈的结合或解离曲线呈S S形，与形，与HbHb的的变构效应变构效应有关有关 去氧去氧Hb 氧合氧合Hb 64 2 22 22 22 22 265 上段上段(60100mmHg):平坦、平坦、Hb与与O2结合、结合、PO2影响小影响小中段中段(4060mmHg):较陡、较陡、Hb与与O2解离解离下段下段(1540mmHg):最陡、最陡、 Hb与与O2解离、解离、PO2影响大影响大 氧解离曲线的特点

18、及功能意义氧解离曲线的特点及功能意义66 影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素CO267 在肺在肺碳酸酐酶碳酸酐酶HCO33222HCOCOHOH+2222OHHbNHCOOHCOOHbNH+在组织在组织68 69 n定义：定义：血液中血液中CO2含量与含量与Pco2关系的曲线关系的曲线n曲线特点曲线特点：近似：近似线性关系，无饱线性关系，无饱和点和点 何尔登效应：何尔登效应：O2与与Hb结合可结合可促使促使CO2的释放；的释放；去氧去氧Hb容易与容易与CO2结合结合70 第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节71 72 73 脑桥上部脑桥上部 呼吸调整中枢，集中于呼吸调整中枢，集中于

19、PBKFPBKF核群。作用是核群。作用是限制吸气，促使吸气向呼气转换限制吸气，促使吸气向呼气转换背侧组：孤束核，吸气神经元为主背侧组：孤束核，吸气神经元为主腹侧组腹侧组后疑核后疑核 主含呼气神经元主含呼气神经元疑核疑核 主含吸气神经元主含吸气神经元面神经后核面神经后核 主含呼气神经元主含呼气神经元74 高位脑：高位脑： 下丘脑下丘脑 边缘系统边缘系统 大脑皮层：保证呼吸相关活动的完成。其大脑皮层：保证呼吸相关活动的完成。其呼吸调节系统是随意呼吸调节系统呼吸调节系统是随意呼吸调节系统75 76 中枢吸气中枢吸气发生器发生器（+ +） 吸气肌吸气肌运动神经元运动神经元吸气吸气 呼呼 吸吸 调调 整

20、整 中中 枢枢（+ +）吸气切断机制吸气切断机制（+ +）（+ +）（-）（+ +）迷走神经迷走神经CO2 肺扩张肺扩张 肺牵张感受器肺牵张感受器77 78 潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率呼呼吸吸中中枢枢效应器效应器（呼吸肌）（呼吸肌）动脉血动脉血PCO2PO2H+化学感受器化学感受器（一）化学感受性呼吸反射（一）化学感受性呼吸反射79 化学感受器化学感受器 外周化学感外周化学感受器受器 颈动脉体、颈动脉体、主动脉体主动脉体 感受动脉血感受动脉血POPO2 2、PCOPCO2 2和和H H+ +浓度浓度80 颈动脉体受刺激颈动脉体受刺激（型细胞）型细胞）细胞内细胞内CaCa2+2+窦窦N传入冲动

21、传入冲动迷走迷走N传入冲动传入冲动延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢囊泡递质释放囊泡递质释放呼吸加深加快呼吸加深加快PO2PCO2H+外周传导通路外周传导通路 特点：对缺氧敏感，不易产生适应特点：对缺氧敏感，不易产生适应81 82 （血）（血）COCO2 2血脑屏障血脑屏障生成生成H2CO3H +中枢化学感受器中枢化学感受器兴奋兴奋呼吸中枢呼吸中枢肺通气肺通气（慢、酶少）（慢、酶少） 特点：特点： 不感受不感受COCO2 2本身，感受的是本身，感受的是脑脊液脑脊液中或中或局部细胞外局部细胞外液液中的中的H H+ + 浓度，但血中浓度，但血中 H H+ + 不易通过血脑屏障，血不易通过血脑屏障，血pHpH

22、作用小作用小 对对 PCOPCO2 2敏感，不感受缺氧敏感，不感受缺氧83 中枢化学感受器：调节脑脊液中枢化学感受器：调节脑脊液H H+ +， 维持稳定的维持稳定的PHPH外周化学感受器：在低外周化学感受器：在低O O2 2状态，是维持呼状态，是维持呼 吸的驱动力吸的驱动力84 85 吸入含吸入含CO2的混合气，的混合气，肺泡气肺泡气Pco2动脉血动脉血Pco2窦窦N迷走迷走N延髓延髓（快，（快，20%）兴奋呼吸中枢兴奋呼吸中枢PCO2外周外周化学感受器化学感受器中枢中枢化学感受器化学感受器（慢、重要，（慢、重要，80%）肺通气肺通气CO2排出排出PCO2（1 1）COCO2 2：v P PC

23、O2CO2轻度升高，兴奋呼吸轻度升高，兴奋呼吸v PCO2重度升高，呼吸抑制，甚至出现重度升高，呼吸抑制，甚至出现CO2麻醉麻醉86 87 88 89 PcoPco2 2中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器呼吸加深加快，呼吸加深加快，肺通气量增加肺通气量增加90 进入肺内与血液进行进入肺内与血液进行气体交换的空气量气体交换的空气量中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器呼吸加深加快，呼吸加深加快，肺通气量增加肺通气量增加PcoPco2 2 中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器91 血液中血液中H+中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化

24、学感受器感受器呼吸加深加快，呼吸加深加快，肺通气量增加肺通气量增加92 93 肺扩张反射肺扩张反射：肺扩张肺扩张 气管、细支气管平滑气管、细支气管平滑肌牵张感受器兴奋肌牵张感受器兴奋 迷走神经迷走神经传入冲动传入冲动增加增加 吸气切断机制兴奋，吸气切断机制兴奋，抑制吸气抑制吸气，转为呼，转为呼气94 95 肺扩张时不能立即兴奋肺扩张时不能立即兴奋中枢的吸气切断机制中枢的吸气切断机制吸气延长，呼吸变吸气延长，呼吸变深慢深慢96 97 98 2222299 Fig. 42-27BreathingcontrolcentersCerebrospinalfluidPonsMedullaoblongataCarotidarteriesAortaDiaphragmRib muscles100 101 102 7. Deep-diving air-breathers stockpile oxygen and deplete it slowlyDeep Di