生理学-呼吸(讲稿)

1、呼 吸respiration呼 吸机体与外界环境之间的气体交换过程 呼 吸机体与外界环境之间的气体交换过程 呼 吸 过 程外呼吸（肺呼吸）气体在血液中运输内呼吸 肺换气 肺通气组织呼吸细胞内氧化代谢外呼吸内呼吸气体运输呼 吸 第一节 肺通气（pulmonary ventilation）定义：肺和外界环境之间进行气体交换的过程。一、肺通气的原理二、评价肺通气功能的指标呼 吸 一、肺通气的原理（一）肺通气的动力（二）肺通气的阻力（一）肺通气的动力直接动力肺泡和外界环境之间的压力差原动力呼吸肌收缩和舒张引起的呼吸运与呼吸运动有关的呼吸肌 吸气肌膈肌、肋间外肌 呼气肌肋间内肌和腹肌 此外，还有一些辅助

2、吸气肌，斜角肌、胸锁乳突肌等。动呼吸运动的过程：平静吸气吸气肌收缩肋间外肌收缩膈肌收缩胸阔前后左右径胸阔上下径胸阔容积肺容积被动肺内压肺内压大气压气体流入肺内吸气完成平静呼吸时，呼气不是由呼气肌收缩引起的，而是由膈肌和肋间外肌舒张所致。平静呼吸的特点：吸气是主动的，呼气是被动的用力吸气除吸气肌主动收缩外，还有辅助吸气肌参与收缩用力呼气除吸气肌舒张外，还有呼气肌的参与收缩用力呼吸的特点：不管是吸气还是呼气都是主动过程肺内压指肺泡内的压力随呼吸活动肺内压呈现周期性的变化肺内压肺内压的大小肺内压平静呼吸用力呼吸吸气呼气21mmHg12mmHg10030mmHg60140mmHg肺内压肺内压的运用人为

3、的建立肺内压与大气压 之间的压力差 人工呼吸： 方法：呼吸机 口对口人工呼气胸外按压胸膜腔内压（胸内压）特点：由脏层胸膜和壁层胸膜围成的、潜在的、密闭的腔隙。在吸气与呼气过程中胸膜腔内压始终低于大气压，所以又称胸内负压胸膜腔结构胸膜腔内压胸膜腔内负压是如何形成的？胸膜腔内压肺内压肺回缩压因为：吸气末或呼气末，肺内压大气压所以：吸气末或呼气末 胸膜腔内压大气压肺回缩压若以大气压为0，胸膜腔内压肺回缩压胸廓坚固，大气压不能直接作用于壁层胸膜，所以壁层胸膜不受力的作用胸廓的生长速度比肺快，肺始终处于扩张状态，形成肺回缩力，所以脏层胸膜受肺回缩力的作用胸腔内压=肺内压-肺回缩压胸膜腔内压平静呼吸呼气末

4、 53mmHg（0.670.4kPa）吸气末 105mmHg (1.330.67kPa)胸膜腔内压胸膜腔负压的意义：1.保持肺处于一定的扩张状态，有利于吸气2.牵张腔静脉和胸导管，有利于静脉血和淋巴回流，维持心输出量。为什么肺会塌陷？气胸（二）肺通气的阻力弹性阻力（70）：肺的弹性阻力 胸廓的弹性阻力 气道阻力 （主） 惯性阻力 粘滞阻力非弹性阻力（30）肺通气阻力1弹性阻力 分类：肺的弹性阻力和胸阔的弹性阻力肺通气阻力1弹性阻力总之，肺的弹性阻力：吸气的阻力，呼气的动力；胸阔的弹性阻力与其所处的位置有关弹性阻力弹性阻力的衡量指标顺应性顺应性（compliance):指在外力作用下弹性组织的可

5、扩张的程度。C=1/R C顺应性 R弹性阻力顺应性（C）与弹性阻力（R）成反变关系，即顺应性越大，弹性阻力越小，则组织容易扩张；反之，则组织不容易扩张弹性阻力弹性阻力的测量：C=VPL/cmH2O肺顺应性（CL)=肺容积的变化(V）跨肺压的变化（P）L/cmH2O胸阔的顺应性（Cchw）胸腔容积的变化(V）跨胸壁压的变化(P）L/cmH2O肺和胸阔的顺应性正常值均为：0.2L/cmH2O弹性阻力1.肺静态顺应性曲线曲线斜率大，表示肺顺应性大，弹性阻力小；反之，意义相反。2.比顺应性肺顺应性受肺总量的影响，肺总量大，顺应性大。比顺应性肺顺应性/肺的功能残气量 .弹性阻力的来源1.胸阔弹性阻力来自

6、胸阔的弹性成分2.肺弹性阻力包括两部分肺组织本身的弹性回缩力肺泡内面液体层与肺泡内气体之间的液气界面的表面张力所产生的回缩力肺泡表面张力P=2T/r肺表面活性物质成分：二软脂酰卵磷脂（DPL）分布：DPL以单分子层垂直排列于肺泡液-气界作用 ：降低肺泡液-气界面的表面张力来源：肺泡型细胞合成、释放面密度随肺泡的张缩而改变生理作用： 维持肺泡稳定性 减少肺间质、肺泡内组织液生成 降低吸气阻力，减少吸气做功缺乏 肺不张、新生儿呼吸窘迫综合征肺表面活性物质肺泡表面活性物质二软脂酰卵磷脂（DPL）临床上相关疾病分析肺的弹性阻力和顺应性肺充血肺组织纤维化DPL肺弹性阻力肺顺应性吸气困难肺气肿肺回缩力肺弹

7、性阻力肺顺应性弹性成分破坏呼气困难惯性阻力 ：气流和组织的惯性所产生的阻止肺肺通气的阻力2非弹性阻力粘滞阻力 ：呼吸时组织相对位移所发生的摩擦气道阻力 ：气体分子间，气体和气道壁间的摩擦 约占非弹性阻力的8090%通气的力肺通气的阻力2非弹性阻力影响气道阻力的因素气流速度：流速快，阻力大气流形式：层流阻力小，湍流阻力大管径大小: R = 1/r4（气流快、管道不规则时，容易发生湍流）肺通气的阻力2非弹性阻力影响气道管径的因素（自学）跨壁压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化学因素的影响二、肺通气功能的指标肺容积1.潮气量（tidal volume)400600ml,一

8、般以500ml计算2.补吸气量（inspiratory reserve volume) 1500ml2000ml3.补呼气量（expiratory reserve volume) 9001200ml4.残气量（residual volume)10001500ml肺容量1.深吸气量潮气量补吸气量2.功能残气量（functional residual capacity)定义：平静呼气末尚残留于肺内的气体量，等于残气量与补呼气量之和。 意义：缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压的变化幅度肺容量3.肺活量（vital capacity)定义：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量肺活量=潮气量补吸气量

9、补呼气量正常成年男性3500ml，女性为2500ml优点：肺活量测量简单，方便，可重复性好肺活量可反映肺一次通气的最大能力，在一定程度上可作为肺通气功能的指标。缺点：未限制呼气时间，不能充分反映肺组织的弹性状态和气道的通畅程度。肺容积4.用力肺活量（forced vital capacity)定义：指一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量5.用力呼气量（forced expiratory volume)又称时间肺活量（timed vital capacity)指一次最大吸气后在尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气体量，通常以它所占用力肺活量的百分数表示。正常人：第一秒80，第二秒

10、96，第三秒99%6.肺总量肺所能容纳的最大气体量 男5000ml 女3500ml肺通气量（pulmonary ventilation)每分通气量 潮气量呼吸频率（平静呼吸） （）/min定义：指每分钟吸入或呼出的气体总量最大随意通气量：尽力作深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量。一般可达150L/min反映单位时间内肺的全部通气能力都得到充分发挥时的通气量，是肺通气功能的指标之一。无效腔和肺泡通气量解剖无效腔（ml）：上呼吸道至呼吸性细支气管间的气体不参与气体交换生理无效腔肺泡无效腔：因血流在肺内分布不均而未进行气体交换（如：站立时肺尖部）肺泡无效腔解剖无效腔生理无效腔肺泡通气量定

11、义：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量肺泡通气量(alveolar ventilation)生理意义：计算真正有效的气体交换量肺泡通气量（潮气量无效腔通气量）呼吸频率第二节肺换气和组织换气肺换气肺泡和血液之间的气体交换组织换气血液与组织细胞之间的气体交换气体交换的动力气体的分压差一、气体交换的过程PO2PCO2肺泡气静脉血动脉血组织13.9（104）5.3（40）13.3（100）4.0（30）5.3（40）6.1（46）5.3（40）6.7（50）二、影响肺换气的因素1.气体扩散速率（diffusion，D）D PTASdMW气体扩散系数SMWCO2在血浆中的溶解度（51.5）约为O2的（2.14）

12、24倍，CO2的分子量（44）略大于O2的分子量（32），所以CO2的扩散系数是O2的20倍影响肺换气的因素2.呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度与气体扩散速度成反比3.呼吸膜的面积呼吸膜的面积和气体扩散速度成正比4.通气/血流比值影响肺换气的因素呼吸膜的厚度气体扩散速率与膜厚度成反比呼吸膜结构：6层结构，但是平均总厚度约为0.6m影响肺换气的因素呼吸膜的厚度特点：红细胞膜常能接触到毛细血管壁， 气体扩散距离短病理情况：肺纤维化、肺水肿等，使呼吸 膜厚度增加影响肺换气的因素呼吸膜的面积气体扩散速率和扩散面积成正比呼吸膜总扩散面积有70m2安静状态扩散面积有40m2病理情况：尘肺、肺不张、肺实变、肺气肿，

13、肺叶切除或肺毛细血管关闭和阻塞，均使呼吸膜扩散面积减少影响肺换气的因素通气/血流比值每分钟肺泡通气量与每分钟肺血流量的比值 VA / Q 正常值：4.2L/5L=0.84影响肺换气的因素通气/血流比值 生理意义： 通气过剩血流不足 相当于肺泡无效腔增大 VA / Q 0.84 三、组 织 换 气过程：O2由血液向细胞扩散 CO2由细胞向血液扩散部位：血液、组织液、细胞内液第三节 气体在血液中的运输O2和CO2在血液中的存在形式有两种： 物理溶解和化学结合物理溶解的量很少，但却是发生化学结合的基础一、氧的运输二、二氧化碳的运输氧的运输血红蛋白（Hb）：红细胞内的色蛋白运O2的主要工具也参与CO2

14、的运输，但不是主要的主要以氧合血红蛋白（HbO2）的形式运输占98.5氧的运输1.反应快，可逆，不需酶催化，受PO2影响Hb与O2结合特征Hb + O2PO2低HbO2（氧合血红蛋白）PO2高在肺中：Hb与O2结合在组织中：HbO2释放O2 氧的运输2.Fe 2+与O2结合后，仍为Fe 2+（氧合反应）Hb与O2结合特征氧的运输Hb与O2结合特征3.一分子Hb可以结合四分子O2氧容量：100ml血液中，Hb能结合的最大 O2量氧含量：Hb实际结合的O2量氧饱和度：氧含量氧容量100HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色紫绀：Hb含量5g/100ml血液，皮肤和粘膜呈氧的运输浅蓝色，这种现象称为紫绀

15、一般情况下，出现紫绀表示机体缺氧，但是某些情况下，出现紫绀不一定缺氧，机体缺氧也不一定出现紫绀。二、CO2的运输CO2的运输形式CO2运输形式物理溶解5氨基甲酰血红蛋白7化学结合95碳酸氢盐88CO2的运输1.碳酸氢盐CO2的运输形式2.氨基甲酰血红蛋白 HbNH2O2 + H+ + CO2HHbNHCOOH + O2在组织在肺反应迅速、可逆，且不需要酶的催化第四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1.脊髓 无呼吸节律产生，仅仅起到联系脑和呼吸肌的中继作用2.延髓 是产生呼吸节律的最基本中枢，但节律不规则。3.脑桥 在脑桥上部的PBKF核群起调控延髓基本呼吸节律的作用，

16、使呼吸节律趋于正常。4.高级中枢 包括大脑皮层、边缘系统，下丘脑，参与对呼吸运动的意识调控和情绪化调控中 脑呼吸中枢 脑 桥延 髓脊 髓A平面：呼吸节律变化不明显B平面C平面D平面：呼吸停止说明：呼吸节律产生于低位脑干 实验一中 脑呼吸中枢 脑 桥延 髓脊 髓A平面B平面：呼吸深慢C平面D平面颈两侧迷走神经：吸气延长 呼气暂停 实验二呼吸中枢 说明：有两处抑制吸气的部位 1、脑桥上部有抑制吸气的结构 （呼吸调节中枢） 2、来自肺的迷走神经传入冲动抑制吸气 实验二中 脑呼吸中枢 脑 桥延 髓脊 髓A平面B平面C平面：呼吸节律不规则 （喘息样呼吸）D平面 实验三说明：脑桥中下部有兴奋吸气的长吸中枢

17、 延髓可以独立产生呼吸节律中 脑呼吸中枢 脑 桥延 髓脊 髓脑桥上部有抑制吸气的结构脑桥中下部有兴奋吸气的长吸中枢延髓可以独立产生呼吸节律脊髓是联系脑和呼吸肌的中继站三级呼吸中枢假说 实验小结（二）呼吸节律的形成二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射(pulmonary stretch reflex)定义：由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射。包括：肺扩张反射和肺萎陷反射，以前一种为主。肺扩张反射特点：种属差异明显，兔最强，参与平静呼吸节律的调节；人的最弱，只有潮气量800ml才引起感受器的兴奋吸气肺扩张肺牵张感受器（）迷走神经（）肺扩张反射过程：延髓吸气切断机制（）中枢吸气发生器（）

18、吸气停止，转向呼气肺扩张反射（二）化学感受性呼吸反射1.化学感受器化学感受器外周化学感受器中枢化学感受器颈动脉体化学感受器主动脉体化学感受器延髓腹外侧浅表部外周化学感受器的生理刺激：1.对PO2的变化最敏感2.对H+浓度变化最不敏感3.对CO2的敏感程度介于二者之间。中枢化学感受器的生理刺激：1.对脑脊液中和局部细胞外液中H+浓度变化最敏感2.它不感受缺O2的刺激3.间接感受CO2的变化（CO2通过血脑屏障，生成H+，改变H+浓度），但是由于脑脊液中碳酸酐酶含量很少，CO2与水的水合反应慢，所以对CO2的反应有一定的时间延迟1.外周化学感受器适宜刺激动脉血PO2、PCO2或H+浓度感受器颈动脉体、主动脉体传入神经窦神经、迷走神经中枢延髓传出神经膈神经、支配肋间肌肉和腹肌的神经效应器呼吸肌颈动脉体主要参与呼吸调节，主动脉体在循环调节方面较重要CO2对呼吸的调节途径：CO