第五章 呼吸.

1、第五章第五章 呼吸呼吸呼吸：呼吸：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呼吸全过程：呼吸全过程：第一节肺第一节肺 通通 气气 一、肺通气的原理一、肺通气的原理（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力直接动力：直接动力：肺泡与外界肺泡与外界 环境之间的压力差环境之间的压力差原动力：原动力：呼吸肌的收缩呼吸肌的收缩 和舒张引起的节律性呼和舒张引起的节律性呼吸运动吸运动(1)呼吸运动的过程：平静呼吸呼吸运动的过程：平静呼吸肺内压大气压肺内压大气压气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺在胸膜胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张腔负压作用下被动扩张膈肌收缩使膈顶下移

2、，增膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径；大胸廓的上下径；肋间外肌收缩使肋骨上提肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径扩大胸廓前后、左右径 吸吸 气气1. 呼吸运动呼吸运动膈肌和肋间外肌舒张，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下缩小胸廓上下、前后前后、左右径左右径胸廓容积缩小胸廓容积缩小, ,肺被动缩小肺被动缩小肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺 呼呼 气气（2）用力呼吸：）用力呼吸： 用力吸气时，辅助吸气肌（斜角肌、胸锁用力吸气时，辅助吸气肌（斜角肌、胸锁乳突肌）也参加。乳突肌）也参加。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌用力

3、呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌（肋间内肌和腹肌）也收缩。（肋间内肌和腹肌）也收缩。(3)呼吸运动的形式呼吸运动的形式: 1）按动作部位分）按动作部位分: 腹式呼吸腹式呼吸: 婴儿、胸膜炎、胸腔积液。婴儿、胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸胸式呼吸: 严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠2）按呼吸深度分）按呼吸深度分 平静呼吸：吸气主动，呼气被动平静呼吸：吸气主动，呼气被动 用力呼吸：吸气和呼气都主动用力呼吸：吸气和呼气都主动 2. 肺内压肺内压: 平静吸气初平静吸气初: :肺内压肺内压 大气压大气压气出肺气出肺 平静呼气末平静呼气末: :肺内压肺内压 = = 大气压大气压气流

4、停气流停人工呼吸（人工呼吸（artificial respiration）图图5-2 吸气和呼气时，肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积吸气和呼气时，肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积的变化（右）和胸膜腔内压直接测量（左）示意图的变化（右）和胸膜腔内压直接测量（左）示意图3、胸膜腔内压、胸膜腔内压（1）概念）概念: 胸膜腔内的压力。胸膜腔内的压力。（2）测定方法）测定方法: 间接法间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法直接法:（3）成因）成因: 两两种方向相反作用力的代数和种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回缩力胸内压胸内压0肺回缩力肺回

5、缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力) 肺肺 回回 缩缩 力力 (大大 气气 压压) 肺肺 内内 压压 （二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力肺弹性阻力气道阻力：与气体流动形式气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关气道半径有关粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺弹性回缩力肺弹性回缩力: 1/3肺泡表面张力：肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计常态下可忽略不计

6、 1 1、弹性阻力和顺应性、弹性阻力和顺应性 (1)(1)肺的弹性阻力和顺应性肺的弹性阻力和顺应性 顺应性顺应性 =(1/=(1/弹性阻力弹性阻力) ) 顺应性：顺应性：指在外力作用下弹性组织的易变形性指在外力作用下弹性组织的易变形性肺容积变化肺容积变化(V) 肺顺应性肺顺应性(CL)= = 0.2L/cmH2O 跨肺压变化跨肺压变化(P) 测得的肺顺应性（测得的肺顺应性（L/cmH2O） 比顺应性比顺应性 = = 肺的功能残气量（肺的功能残气量（L L）根据根据Laplace定律定律: P(N/m2) 2T(N/m)r(m) 肺弹性阻力的来源：肺弹性阻力的来源： 肺的弹性阻力肺的弹性阻力.肺

7、泡表面张力肺泡表面张力 肺弹性组织回缩力肺弹性组织回缩力:1/3肺泡表面张力肺泡表面张力:2/3肺表面活性物质肺表面活性物质 ( DPL或或DPPC 和和 SP)肺泡肺泡型细胞分泌型细胞分泌作用：作用： a.降低肺泡表面张力降低肺泡表面张力降低吸气阻力；降低吸气阻力； b.减少肺泡内液的生减少肺泡内液的生成成防肺水肿的发生；防肺水肿的发生； c.维持肺泡内压的稳维持肺泡内压的稳定性定性防肺泡破裂或防肺泡破裂或萎缩。萎缩。（2）胸廓的弹性阻力）胸廓的弹性阻力 胸廓处自然位置不表现弹性回缩力；胸廓处自然位置不表现弹性回缩力； 胸廓缩小时胸廓缩小时(肺容量肺容量67)，胸廓的弹性回缩力，胸廓的弹性回

8、缩力向外向外=吸气的动力，呼气的阻力；吸气的动力，呼气的阻力； 胸廓扩大时胸廓扩大时(肺容量肺容量67)，胸廓的弹性回缩力，胸廓的弹性回缩力向内向内=吸气的阻力，呼气的动力。吸气的阻力，呼气的动力。 胸腔容积变化胸腔容积变化(V) 胸廓顺应性胸廓顺应性 = 0.2L/cmH2O 跨胸壁压变化跨胸壁压变化(P)（3 3）肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性：）肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 = = + + = = + + = = 10L/cmH 10L/cmH2 2o o C CL+chwL+chw C CL L C Cchwchw 0.2 0.20.2 0.2C

9、 CL+chwL+chw = 0.1L/cmH= 0.1L/cmH2 2O O2.非弹性阻力非弹性阻力气道阻力气道阻力 气道阻力特点气道阻力特点: 只在呼吸运动时产生；只在呼吸运动时产生； 流速快流速快阻力大阻力大 与气体流动形式有关：与气体流动形式有关： 层流层流阻力小阻力小 湍流湍流阻力大阻力大 与气道半径的与气道半径的4次方成反比：次方成反比： （R1r4） 影响气道阻力的因素影响气道阻力的因素 跨壁压跨壁压 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 自主神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节自主神经系统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

10、影响化学因素的影响：化学因素的影响： 儿茶酚胺儿茶酚胺气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。 PGF2气道平滑肌收缩；气道平滑肌收缩；PGE2气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。 肥大细胞释放的组胺肥大细胞释放的组胺气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。 吸入气吸入气CO2反射性支气管收缩。反射性支气管收缩。 哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素气气 道平滑肌收缩。道平滑肌收缩。 （一）肺容积和肺容量（一）肺容积和肺容量1、肺容积、肺容积(pulmonary volume) （1）潮气量（）潮气量（tidal volume, TV）：每次呼吸时吸入）：每次呼吸时吸入或呼出的

11、气量。或呼出的气量。 平静呼吸时平静呼吸时400600ml，平均，平均500ml （2）补吸气量或吸气储备量（）补吸气量或吸气储备量（inspiratory reserve volume, IRV）：）： 平静吸气末，再尽力吸气所能吸入平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量，约的气量，约1500-2000ml。 （3）补呼气量或呼气储备量（）补呼气量或呼气储备量（expiratory reserve volume, ERV）：平静呼气末，尽力呼气所能呼出的）：平静呼气末，尽力呼气所能呼出的气量，约气量，约9001200ml。 （4）残气量（）残气量（residual volume, RV）：最大

12、呼气末尚）：最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气量。存留于肺内不能再呼出的气量。二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价2、肺容量（、肺容量（pulmonary capacity）（1）深吸气量：潮气量）深吸气量：潮气量 + 补吸气量补吸气量（2）功能残气量）功能残气量 ：残气量：残气量 + 补呼气量补呼气量（3）肺活量：潮气量）肺活量：潮气量 + 补吸气量补吸气量 + 补呼气量补呼气量 用力肺活量（用力肺活量（FVC） 用力呼气量（用力呼气量（FEV 时间肺活量）用力吸气后再用力时间肺活量）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。并快速呼出的气体量占肺活量的百分数。FEV/FVC

13、%（4）肺总量）肺总量 （ TLC）：肺活量）：肺活量 + 残余气量残余气量 ( (二二) ) 肺通气量和肺泡通气量肺通气量和肺泡通气量每分通气量每分通气量潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率( (次次/ /分分) ) 最大随意通气量最大随意通气量= =最大限度潮气量最大限度潮气量最快呼吸频率最快呼吸频率( (次次/ /分分) ) 通气贮存量百分比通气贮存量百分比= = 2. 2.肺泡通气量肺泡通气量( (潮气量潮气量- -无效腔量无效腔量) )呼吸频率呼吸频率 生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔 最大通气量最大通气量最大通气量最大通气量- -每分通气量每分通气量100%10

14、0%第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气一、肺换气和组织换气的基本原理一、肺换气和组织换气的基本原理（一）气体的扩散：（一）气体的扩散： 气体扩散：气体分子从压力高处向压力低处气体扩散：气体分子从压力高处向压力低处 的净转移。的净转移。 扩散速率（扩散速率（D）：单位时间内气体扩散的容积）：单位时间内气体扩散的容积影响扩散速度的因素：影响扩散速度的因素： 1、气体的分压差（、气体的分压差（ P ）：）： 气体的分压气体的分压 = 总压力总压力 该气体的容积百分比该气体的容积百分比 2、气体分子量和溶解度：、气体分子量和溶解度： 扩散系数：扩散系数：S /MW 3、扩散的面积和距离：、

15、扩散的面积和距离： 4温度：温度：D与与T成正比成正比 D P T A S / d MW （二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（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呼吸气和肺泡气的成分和分压 主要成分：主要成分：O2、CO2和和N22血液气体和组织气体的分压血液气体和组织气体的分压 大气大气 肺泡肺泡 静脉静脉 动脉动脉 组织组织 O2（mmHg） 159 104 40 97-100 30CO2（mmHg） 0.3 40 46 40 50二、肺换气二、肺换气（一）肺换气过程（一）肺换气过程 换气动力：分压差换气动力：分压差换气方向：换气方向： 分压高分压高分压低分

16、压低换气结果：换气结果： 肺血肺血 组织血组织血 血血 血血（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素1呼吸膜的厚度：呼吸膜的厚度：6层层1m厚厚 呼吸膜厚度呼吸膜厚度气体交换气体交换2呼吸膜的面积：呼吸膜面积呼吸膜的面积：呼吸膜面积气体交换气体交换血流不足血流不足低氧低氧气道气道 肺动脉肺动脉肺泡肺泡 毛细血管毛细血管肺静脉肺静脉正常正常0.84V/Q0.84 3通气通气/血流比值血流比值 每分肺泡通气量（每分肺泡通气量（VA）/每分肺血流量（每分肺血流量（Q）0.84 通气不足通气不足V/Q0.84 （1）VA/Q肺通气肺通气或肺血流或肺血流增大生理无效腔增大生理无效腔换气效率换气效率(

17、如心衰、肺动脉栓塞如心衰、肺动脉栓塞)（2）VA/Q肺通气肺通气增大功能性增大功能性A-V短路短路换气换气效率效率（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）（三）肺扩散容量（三）肺扩散容量（DL） 概念：概念：气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸 膜扩散的气体的毫升数。膜扩散的气体的毫升数。 DL = V / PA-PC正常值：正常值：O2的的DL = 20mLmin-1mmHg-1 意义：意义：衡量呼吸气体通过呼吸膜能力的指标衡量呼吸气体通过呼吸膜能力的指标 三、组织换气三、组织换气 O2 组织毛细血管组织毛细血管 组织细胞组织细胞 CO

18、2 2. 化学结合：化学结合：气体与某些物质进行化学结合气体与某些物质进行化学结合第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式1. 物理溶解：物理溶解：气体直接溶解于血浆中气体直接溶解于血浆中特征特征:量小；量小； 溶解量与分压和溶解度成正比，溶解量与分压和溶解度成正比， 与温度成反比。与温度成反比。特征特征:量大量大, 主要运输形式。主要运输形式。二、氧的运输二、氧的运输 物理溶解物理溶解: 1.5%，化学结合，化学结合: 98.5% 主要运输工具主要运输工具: 血红蛋白。血红蛋白。 （一）（一）Hb的分子结构的分子结

19、构PO2 (氧合氧合)PO2 (氧离氧离)（二）（二） O2与与Hb结合的特征结合的特征 3.1分子分子Hb可与可与4分子分子O2可逆结合可逆结合 Hb+O2结合的最大量结合的最大量 - 氧容量氧容量 100ml血血 Hb+O2结合的实际量结合的实际量 - 氧含量氧含量 氧含量氧含量 氧容量的氧容量的% - 氧饱和度氧饱和度1.反应快反应快、可逆可逆、受受PO2的影响的影响、不需酶的催化；不需酶的催化；2.是氧合，非氧化是氧合，非氧化紫绀：紫绀：当血液中去氧当血液中去氧Hb含量达含量达5g/100ml以上，皮以上，皮 肤粘膜呈青紫色，这种现象称紫绀肤粘膜呈青紫色，这种现象称紫绀. 4. Hb+

20、O2的结合或解离曲线呈的结合或解离曲线呈S形形 机制：与机制：与Hb 的变构有关：的变构有关： 氧合氧合Hb 为疏松型（为疏松型（R型）型） 去氧去氧Hb 为紧密型（为紧密型（T型）型） R型的亲型的亲O2力为力为T型的数型的数 百倍百倍（三）氧解离曲线（三）氧解离曲线 意义意义: 保证低氧分压时的高载氧能力。保证低氧分压时的高载氧能力。 1.上段上段:坡度较平坦坡度较平坦 表明：表明：PO2变化大变化大时，血氧饱和度变化时，血氧饱和度变化小。小。 2.中段中段: 坡度较陡坡度较陡PO2降低能促进大量氧离降低能促进大量氧离意义意义:维持正常时组织氧供维持正常时组织氧供 3.下段下段: 坡度更陡

21、坡度更陡 PO2稍有下降稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。血氧饱和度就急剧下降。 意义意义:维持活动时组织氧供。维持活动时组织氧供。P50：Hb氧饱和度达到氧饱和度达到50%时的时的PO2 ,正常为正常为 26.5mmHg。（四）影响氧离曲线的因素（四）影响氧离曲线的因素P50: 表明表明 Hb 对对O2的亲和力的亲和力（氧离易）（氧离易） 即曲线右移（下移）：即曲线右移（下移）：Pco2 pH 2,3-DPG TP50: 表明表明 Hb 对对O2的亲和力的亲和力（氧离难）（氧离难）,即曲线左移（上移）即曲线左移（上移）: Pco2 pH 2,3-DPG T 1. pH和和 Pco2的影响的影响

22、 Pco2PH氧离曲线右移氧离曲线右移 Pco2PH氧离曲线左移氧离曲线左移 （1） H+促进促进Hb盐键形成盐键形成Hb构型变为构型变为T型型Hb与与O2亲和力亲和力氧离曲线右移氧离曲线右移氧离易（组织）氧离易（组织） （2）H+ 促进促进Hb盐键断裂盐键断裂Hb构型变为构型变为R型型Hb与与O2亲和力亲和力氧离曲线左移氧离曲线左移氧合易（肺）氧合易（肺）HHb + O2组织中组织中肺肺HbO2 + H+波尔效应波尔效应(Bohr effect)： 酸度对酸度对Hb与与O2亲和力的影响亲和力的影响意意 义：义： 在肺脏促进氧合在肺脏促进氧合 在组织促进氧离。在组织促进氧离。 2. 温度的影响

23、温度的影响 2）TH+的活度的活度Hb与与O2亲和力亲和力Hb结合结合O2 氧离曲线左移氧离曲线左移氧离难氧离难 如：低温麻醉时，应防组织缺如：低温麻醉时，应防组织缺o2 冬天末梢循环冬天末梢循环+氧离难氧离难局部红、易冻伤局部红、易冻伤1）TH+的活度的活度 Hb与与O2亲和力亲和力Hb释放释放O2 氧离曲线右移氧离曲线右移氧离易氧离易 如：组织代谢如：组织代谢局部局部 T+CO2H+ 曲线右移曲线右移氧离易氧离易（1）高原缺氧）高原缺氧 RBC无氧代谢无氧代谢 2,3-DPG 氧离曲线右移氧离曲线右移氧离易氧离易 （2）大量输入冷冻血）大量输入冷冻血 2,3-DPG 氧离曲线左移氧离曲线左

24、移 氧离难氧离难 3. 2,3-DPG 4. 其他因素其他因素 CO：Pco曲线左移曲线左移氧离难氧离难 Hb本身的性质本身的性质 Hb的的Fe2+ Fe3+ : Hb失去结合失去结合O2的能力的能力 （如亚硝酸盐中毒）（如亚硝酸盐中毒） 异常异常Hb：Hb的运的运O2能力能力（如地中海贫血）（如地中海贫血） 胎儿胎儿Hb：与：与O2亲和力成人，这与胎儿所处的亲和力成人，这与胎儿所处的 低氧环境是相适应的。低氧环境是相适应的。三、三、CO2的运输的运输碳酸酐酶碳酸酐酶H2CO3HCO3-H+CO2H2O1、HCO3-的形式：的形式：88（1）反应过程：）反应过程：（一）（一）CO2的运输形式的

25、运输形式物理溶解：物理溶解：5 化学结合：化学结合：95 COCO2 2的的运输运输碳酸酐酶碳酸酐酶 氨基甲酰血红蛋白的形式氨基甲酰血红蛋白的形式：7（1）反应过程：反应过程：在组织在组织在肺脏在肺脏HHbNHCOOHO2HbNH2O2+H+CO2在组织氧与二氧化碳运输形式在组织氧与二氧化碳运输形式(二二)CO2解离曲线解离曲线（三）（三） O2与与Hb的结合对的结合对CO2运输的影响运输的影响在肺脏在肺脏在组织在组织HHbNHCOOHO2HbNH2O2+H+CO2何尔登效应：何尔登效应： 氧与血红蛋白结合促使氧与血红蛋白结合促使CO2释放现象。释放现象。第四节呼吸运动的调节第四节呼吸运动的调

26、节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢（一）呼吸中枢 分布：大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓分布：大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓1. 脊髓：初级中枢脊髓：初级中枢 呼吸运动神经元第呼吸运动神经元第3-5颈段支配膈肌；颈段支配膈肌； 胸段支配肋间肌和腹肌胸段支配肋间肌和腹肌2低位脑干：脑桥和延髓低位脑干：脑桥和延髓 脑桥上部：呼吸调整中枢脑桥上部：呼吸调整中枢 脑桥中下部：吸气调整中枢脑桥中下部：吸气调整中枢 延髓：呼吸基本中枢。延髓：呼吸基本中枢。长吸式呼吸长吸式呼吸喘息样呼吸喘息样呼吸3高位脑：高位脑：大脑皮层、边缘系统、下丘脑；大脑皮层、边缘系统、下丘脑

27、； 与呼吸的随意控制有关；与呼吸的随意控制有关；二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节(一一)化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射1、化学感受器、化学感受器（1）外周化学感受器）外周化学感受器 颈动脉体：呼吸调节颈动脉体：呼吸调节 主动脉体：循环调节主动脉体：循环调节 适宜刺激：适宜刺激： PO2、PCO2、H+颈动脉体和主动脉体化学感受性反射颈动脉体和主动脉体化学感受性反射PO2 H+ PCO2 等等 颈动脉体和主动脉体外周化学感受器颈动脉体和主动脉体外周化学感受器（+）窦、迷走窦、迷走N孤孤 束束 核核心血管中枢兴奋性改变心血管中枢兴奋性改变呼吸中枢呼吸中枢（+）心率心率、冠脉舒、冠脉舒

28、心输出量心输出量皮肤、内脏皮肤、内脏骨骼肌血管缩骨骼肌血管缩 心率、心输出量、外周阻力心率、心输出量、外周阻力外周阻力外周阻力心输出量心输出量血血 压压呼吸加深加快呼吸加深加快间接间接（2）中枢化学感受器）中枢化学感受器 部位：延髓腹外侧表面下部位：延髓腹外侧表面下0.2mm的区域的区域 适宜刺激：对适宜刺激：对H+高度敏感高度敏感CO2透过血透过血-脑屏障脑屏障机制机制:呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢+外周化学感受器外周化学感受器+中枢化学感受器中枢化学感受器+CO2透过血脑屏障进入脑脊液透过血脑屏障进入脑脊液: CO2H2OH2CO3H+HCO3-CO2 2. CO2、H+和和O2对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节 （1）CO2：(2)H+: H+呼吸加强呼吸加强 H+呼吸抑制呼吸抑制 H+呼吸抑制呼吸抑制 机制机制:类似类似CO2 调节作用调节作