呼吸生理与呼吸力学课件

1、呼吸生理与呼吸力学主要内容 肺换气 肺通气 呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学Terminal airwayTerminal bronchioleAlveolar ductRespiratorybronchiolesSmoothmuscleAlveoli呼吸生理与呼吸力学Perfusion of the alveoliCapillariesTerminal bronchioleBranch of pulmonary arteryAlveolusBranch of pulmonary veinRespiratory bronchiole呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学Alveola

2、r designAqueous layerAqueous macrophageLamella body(stores surfactant)Type ll pneumocyte-lining cell(produces surfactant)Type l Lining cellCapillaryCO2O2呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学O2运输 血浆溶解O2 1.5% （1mmHg 0.003ml） 血红蛋白结合O2 98.5% （1g 1.34ml）呼吸生理与呼吸力学CO2运输 血浆溶解CO2 710% 化学结合CO2 2030% （HbCO2) 血浆HCO3 6070

3、%呼吸生理与呼吸力学大气成分 气体 浓度 % N2 78.6 O2 20.9 CO2 0.04 H2O 0.46呼吸生理与呼吸力学气体分压 分压=总压 x 浓度(%) 大气压 = 760mmHg 氧分压 = 760 x 20.9 = 158.8mmHg 二氧化碳分压 = 760 x 0.04 = 0.30mmHg呼吸生理与呼吸力学肺泡气体分压 PACO2 = 40mmHg PAO2 = (760-47) x 20.9% - PACO2 /呼吸商 = 150 50 = 100mmHg呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学氧解离曲线呼吸生理与呼吸力学影响氧解离曲线因素呼吸生理与呼吸力学影响氧解离曲线

4、因素呼吸生理与呼吸力学氧解离曲线位移的意义 PCO2 曲线右移 PCO2 40mmHg 80mmHg SO2 75% 65% 10%O2 组织细胞 PCO2(肺内） SO2呼吸生理与呼吸力学Lung Ventilation/Perfusion RatiosFunctionally:Alveoli at apex are underperfused (overventilated).Alveoli at the base are underventilated (overperfused). Insert fig. 16.24Figure 16.24呼吸生理与呼吸力学PO2 = 40PCO2 =

5、 45Normal VA/QLow VA/QHigh VA/QCO2 = 45PO2 = 150PCO2 = 0PO2 = 100PCO2 = 40PO2 = 150PCO2 = 0.Ventilation Perfusion RatiosNo flow呼吸生理与呼吸力学PO2 = 40PCO2 = 45Low VA/Q.Normal VA/Q.PO2 = 100PCO2 = 40High VA/Q.PO2 = 150PCO2 = 0PO2 (mm Hg)PCO2 (mm Hg)5010015050BaseApex呼吸生理与呼吸力学肺容量潮气量(VT)深吸气量（IC）补呼气量（ERV）肺活量(

6、VC) 功能残气量(FRC) 残气量(RV) 肺总量(TLC) 呼吸生理与呼吸力学VTTotal Lung CapacityExpiratory ReserveInspiratoryReserveFRCInspiratoryCapacityResidual Volume VitalCapacity呼吸生理与呼吸力学Expiratory ReserveResidual Volume VitalCapacityVTTotal Lung CapacityInspiratoryReserveFRCInspiratoryCapacityTLCRVRVICVTIRFRCERVC呼吸生理与呼吸力学肺通气（1

7、） 解剖死腔 肺泡死腔 生理死腔(VD) = 解剖死腔 + 肺泡死腔 VD = (PaCO2 - PECO2)/PaCO2xVT PECO2: 呼出气平均CO2浓度呼吸生理与呼吸力学肺通气（2） 肺通气量 = VT x f 肺泡通气量 = （VT VD）x f 肺泡CO2浓度 = CO2产量/肺泡通气量 肺泡通气量 PACO2 PaCO2 肺泡通气量 PACO2 PaCO2 呼吸生理与呼吸力学呼吸力学 弹性阻力 非弹性阻力 时间常数 内源性呼气末正压 呼吸生理与呼吸力学气体流动 高压 低压 呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸肌是动力 克服弹性阻力 肺泡弹力纤维 表面张力

8、克服非弹性阻力 呼吸生理与呼吸力学Mechanics of Breathing 呼吸生理与呼吸力学Figure 7-1From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学Anatomy of Pleural SacTaken from Sherwood, Human Physiology: From Cells to Systems, 5th Ed呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力

9、学AirliquidSURFACEPolar H2O molecules attractSurface tension呼吸生理与呼吸力学肺表面张力表面张力液体薄层肺泡腔液面压力呼吸生理与呼吸力学where:P = pressureST = surface tensionr = radius of the bubbleP = 2ST/rLaplaces law呼吸生理与呼吸力学P = 2x1= 0.210P = 2x1= 0.45105Connected bubbles呼吸生理与呼吸力学Alveoli as bubbles呼吸生理与呼吸力学Figure 7-7From J.B. West, Re

10、spiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学Figure 7-3From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学SalineAirVon Neergaard呼吸生理与呼吸力学Figure 7-

11、5From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学呼吸压力胸内压 胸膜腔内的压力肺内压 肺泡内压力经胸廓压 肺内压与体表压之差值经肺压 肺内压与胸内压之差值经胸壁压 胸内压与体表压之差值 呼吸生理与呼吸力学PA (cm H2O)+1-10+0.5-0.50Air Flow (L/s)1 2 3 4time (sec)-5-8Ppl (cm H2O)The linear Dash

12、ed trace is the Ppl required to overcome recoil forces.More Ppl (solid curve) is required toovercome airway resistance to flow.N.B. P = PA-PB ResistFlow. VT (L)0.400.2Respiratory CycleInspirationExpiration-5-8-8-6-5Rest FRCInspiration End Inspiration+00- AirFlowPA= 0PplExpirationtimeRespiratory Cycl

13、eSingle VT BreathPB=0呼吸生理与呼吸力学顺应性定义 单位压力改变时容积的改变公式 C=V/P肺顺应性 C肺 = 肺V/经肺P胸壁顺应性 C胸壁 = 肺V/经胸壁P 呼吸系统顺应性 C总 = 肺V/经胸廓P关系 1/ C总 = 1/ C肺 + 1/ C胸壁。 呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学Static Compliance CurvesExpirationInspiration呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学最佳PEEP 曲线的下拐点 吸气过程中，肺泡复张，肺容量增大，顺应性改善 在呼吸周期中，

14、反复出现肺泡复张，由于 “剪切力”的作用，会造成肺组织损伤 PEEP值高于下拐点，减少剪切力的损伤，对肺是一种保护 这样设置 减少肺损伤，改善氧合，又可减少PEEP的副作用，应称为“最佳PEEP”呼吸生理与呼吸力学对“拐点”的新认识吸气过程中肺泡复张是一个连续的过程，开始是肺上部肺泡复张，随着吸气量的增加，肺的下垂部分的肺泡逐渐复张 拐点的测定和估算一般是在PV曲线的吸气支上进行，而PEEP与呼气支关系更密切上拐点仅表明肺泡复张的数量减少 而不一定与肺泡过度扩张或受到过度牵拉有关将PEEP设置在下拐点之上，不能有效减少剪切力对肺的损伤 呼吸生理与呼吸力学 ARDSNET Ventilator

15、Management Anticipated PEEP settings at various FIO2 requirementsFiO2 0.3 0.4 0.4 0.5 0.5 0.6 0.7 0.7 0.7 0.8 0.9 0.9 0.9 1.0PEEP 5 5 8 8 10 10 10 12 14 14 14 16 18 2024 Maintain SaO2/SpO2 8895% 呼吸生理与呼吸力学顺应性的应用肺病逐渐加重，顺应性随之下降 轻度病变，吸气压 1015cmH2O中度病变， 1520cmH2O重度病变， 2530cmH2O 呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力学非弹性阻力 粘性

16、阻力 肺形变，组织间产生的磨擦阻 力，1020%气道阻力 气流通过气道时遇到的磨擦阻 力, 80% 呼吸生理与呼吸力学气流分类 层流 湍流 Reynolds 数值 = 2 V rp/ 2300 有湍流 4000 全湍流 r 半径 p 密度 黏度 V 流速呼吸生理与呼吸力学Figure 7-12From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学气道阻力（R）定义 R=P/V (P气

17、道口与肺内压之差，V气体流速)层流 R=8L/r4 (气体黏度，L 管道长度，圆周率，r 管道半径)湍流 R=Vf L/2r5 ( f 磨擦系数) 小气道R 20%呼吸生理与呼吸力学Figure 7-14From J.B. West, Respiratory Physiology: The Essentials (8th ed.), 2008, used with permission by Lippincott Williams & Wilkins呼吸生理与呼吸力学气道阻力与顺应性 条件 机械通气 潮气量 （VT） 顺应性计算 有效动态顺应性 动态顺应性 静态顺应性呼吸生理与呼吸力学呼吸生理

18、与呼吸力学顺应性计算 有效动态顺应性 = VT / Ppeak 动态顺应性 = VT / P1 静态顺应性 = VT / Pplat呼吸生理与呼吸力学有效动态顺应性 易于监测 包括了弹性阻力及非弹性阻力因素 Ppeak P1 Pplat 意义不同 ARDS 吸气末平台压 30cmH2O呼吸生理与呼吸力学时间常数不能单从吸气压和顺应性去估计潮气量的大小，必须考虑时间因素计算 时间常数=顺应性X 阻力 举例 婴儿 顺应性 2ml/cmH2O, 阻力40cmH2O/L/s 时间常数=0.002L/cmH2O X 40cmH2O/L/s = 0.08s 意义 1个时间常数 63% VT 3个时间常数 95% VT 5个时间常数 100% VT呼吸生理与呼吸力学内源性PEEP 定义 呼气末肺泡内仍保持正压,这一压力称为内源性PEEP 原因 时间常数延长而呼气时间不足 呼吸生理与呼吸力学呼吸生理与呼吸力