医学生理学第5章呼吸6学时

PowerPointTemplate授课教师：林海英

第五章呼吸

Respiration1.呼吸（respiration）概念：是指机体与外界环境之间的气体交换过程。过程：三个环节2.呼吸系统的主要功能及意义概述第一节肺通气肺通气（pulmonaryventilation）：肺与外界环境之间进行气体交换的过程。一、肺通气的基本原理（一）肺通气的动力1.肺内压（intrapulmonarypressure）：肺泡内的压力。吸气、呼气时肺内压的变化肺通气的直接动力：肺内压与大气压之间的压差。思考：人工呼吸（artificialrespiration）的原理？

自然呼吸一旦停止，必须紧急实施人工呼吸。呼吸运动（respirationmovement）：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小。肺通气的原动力：呼吸运动主要的吸气肌：膈肌、肋间外肌（图）主要的呼气肌：肋间内肌，腹肌辅助吸气肌：胸肌、背肌、胸锁乳突肌2.呼吸运动（1）呼吸运动的过程①平静呼吸：12~18次/min吸气过程：膈肌、肋间外肌收缩，主动的呼气过程：膈肌、肋间外肌舒张，被动的②用力呼吸：吸气主动（吸气肌+辅助吸气肌）呼气主动（有呼气肌收缩）（2）呼吸运动的型式①腹式呼吸(abdominalbreathing）：膈肌舒缩为主→主要表现为腹部的起伏胸式呼吸（thoracic

breathing）：肋间外肌舒缩为主→主要表现为胸部的起伏②平静呼吸（eupnea）和用力呼吸（forced

breathing）（或深呼吸）小结：

3.胸膜腔内压(intrapleuralpressure）（1）概念：胸膜腔（pleural）内的压力。胸膜腔特点：密闭、潜在的腔隙，内无气体、有少量浆液浆液作用：

（a）润滑，减少摩擦（b）内聚力（壁脏两层胸膜不易分离）（2）测定方法直接法：针刺法（动物实验）间接法：食道气囊法（3）正常值：胸膜腔内压一般为负值，但并非绝对，憋气时，胸膜腔内压可变为正值。（4）形成机制①胸膜腔为密闭的潜在性的腔隙。②肺处于扩张的状态，扩张的肺组织具有回缩力。a.出生后伴随呼吸开始，肺就处于扩张状态，肺容积在呼吸时均大于自然容积，始终有回缩的趋势；b.出生后胸廓的生长速度大于肺的生长速度。③胸膜腔受到的力为肺内压和肺的回缩力，二者方向相反，故：胸膜腔内压=肺内压-肺回缩压在吸气末或呼气末，肺内压=大气压，故：胸膜腔内压=大气压-肺回缩压=-肺回缩压①使肺维持扩张状态，保证肺通气和肺换气；②促进静脉血和淋巴液回流，以保证心输出量。（5）生理意义临床：气胸（Pneumothorax）（二）肺通气的阻力弹性阻力（70%）非弹性阻力（30%）肺胸廓表面张力（2/3）肺组织本身的弹性回缩力（1/3）惯性阻力粘滞阻力气道阻力（80%～90%）静态阻力动态阻力1.弹性阻力（elasticresistance）概念：物体对抗外力作用、阻止其变形的力。顺应性（compliance）是指在外力作用下弹性组织的可扩张性。可度量弹性阻力的大小。

顺应性（C）=跨壁压的变化（∆P）器官容积的变化（∆V）肺组织本身的弹性回缩力（1/3）液-气界面的表面张力（2/3）（1）肺的弹性阻力：吸气的阻力，呼气的动力肺组织的弹力纤维和胶原纤维表面张力：液体表面积尽可能缩小的力（或水分子的内聚力）。肺表面活性物质（pulmonarysurfactant）：来源：是由肺泡Ⅱ型细胞分泌的成分：为脂蛋白复合物，主要是二棕榈酰卵磷脂（二软脂酰卵磷脂,DPPC）和表面活性物质结合蛋白（SP）。作用：降低表面张力（图）。生理意义：①有助于维持大小肺泡的稳定性，维持肺扩张状态；②减少肺组织液生成，防止肺水肿；③降低吸气阻力，减少吸气作功。临床相关疾病肺充血、纤维化→弹性阻力↑吸气困难肺气肿（弹性成分破坏）→弹性阻力↓呼气困难（2）胸廓的弹性阻力（自学）气道阻力、惯性阻力、粘滞阻力等2.非弹性阻力（自学）思考：哮喘，呼气比吸气更困难？气道管径大小跨壁压、肺实质牵引、自主神经（副交感-管径↓，交感-管径↑）、化学因素二、肺通气功能的评价（自学）（一）肺容积和肺容量肺活量（vitalcapacity,VC）用力肺活量（forcedvitalcapacity,FVC）1秒用力呼气量（FEV1）：即时间肺活量FEV1

/FVC、FEV2

/FVC、FEV3

/FVC分别约为83%、96%、99%。临床意义：鉴别限制性和阻塞性肺疾病1.肺通气量=潮气量×呼吸频率2.肺泡通气量（alveolarventilation）概念：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。生理无效腔：解剖无效腔、肺泡无效腔=（潮气量-无效腔）×呼吸频率约150ml思考：浅快、深慢呼吸哪个更有利于气体交换？（二）肺通气量和肺泡通气量第二节

肺换气和组织换气一、肺换气和组织换气的基本原理方式：扩散动力：气体的分压差气体扩散速率（diffusionrate,D）D∝ΔP.T.A.S／d.√MW分压差、温度、面积、溶解度/距离、分子量扩散系数=S／√MWCO2>>O2（mmHg）肺泡气静脉血PO210440PCO24046二、肺换气（一）肺换气的过程O2CO2肺泡气血液结果：静脉血变为动脉血。2.通气/血流比值（ventilation/perfusionratio，VA/Q）：是指每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值。正常值：0.84。VA/Q增大或减小都会妨碍肺换气。肺的各个局部的VA/Q不相同（二）影响肺换气的因素

1.气体扩散速率D∝ΔP.T.A.S／d.√MW距离、面积：呼吸膜的厚度、面积三、组织换气(mmHg)动脉血组织PO210030PCO24050血液组织结果：动脉血变为静脉血。O2CO2第三节气体运输O2和CO2在血液中存在的形式：物理溶解和化学结合,以后者为主。

O2

CO2

物理溶解

化学结合肺泡血液组织物理溶解

O2

CO2

（一）氧的化学结合形式：氧合血红蛋白（HbO2）Hb1个珠蛋白4个血红素一、氧的运输Hemoglobin,Hb临床相关疾病：1.反应快，可逆，不需要酶的催化，反应方向受PO2的影响。

2.Fe2+与O2结合，是氧合不是氧化。3.1分子Hb可结合4分子O2

PO2高PO2低HbO2Hb+O2（二）Hb和O2结合的特征Hb氧容量：100ml血液中，Hb所能结合的最大O2量。（血氧容量）20.1（ml/100ml）Hb氧含量：100ml血液中，Hb实际结合的O2量。（血氧含量）如：15（ml/100ml）

Hb氧饱和度：指Hb氧含量和氧容量的百分比。（血氧饱和度）15/20=75%发绀：去氧Hb≥5g/100ml1gHb结合1.34mlO2，如：Hb浓度为15g/100ml4.Hb与O2

的结合或解离曲线呈S形去氧Hb为紧密型（tenseform,T型）：氧合Hb为疏松型（relaxedform,R型）：对O2的亲和力增加结合氧或释放氧都有协同效应1.概念：表示PO2与Hb氧含量或Hb氧饱和度的关系曲线。2.分段、特点和意义（三）氧解离曲线意义：PO2↓时，只要PO2高于60mmHg，Hb氧饱和度就会保持在90%以上，血液仍可携带足够量的O2，不致发生低氧血症。（1）上段（PO260～100mmHg）反映Hb与O2结合的部分。特点：曲线平坦。表明PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大。反映HbO2释放O2的部分。特点：曲线较陡峭。说明当PO2稍降，HbO2会释放大量O2。意义：有利于组织获得足够的O2。（2）中段（PO240～60mmHg）O2利用系数=释放O2/动脉血氧含量意义：有利于组织在耗氧增加时,获得更多的O2

。（3）下段（PO215～40mmHg）反映HbO2释放O2的部分。代表氧的储备。特点：曲线坡度最陡。PO2稍降，HbO2释放O2就可大大增加。3.影响氧解离曲线的因素P50：使Hb氧饱和度达50%时的PO2，表示Hb对O2的亲和力。P50↑，亲和力↓，曲线右移；反之，亲和力↑，左移。2，3-DPG：2、3-二磷酸甘油酸PCO2、H+(pH)、T、DPG其他：Hb自身、CO（一）运输形式二、CO2的运输1.碳酸氢盐：约占88%

特点：（1）结合或解离决定于CO2分压差。（2）反应可逆，需酶的催化。（3）伴有Cl-的转移。在肺部，反应向相反方向进行在组织在肺

HbNH2O2+H++CO2HHbNHCOOH+O22.氨基甲酰血红蛋白：约占7%

特点：（1）反应迅速、可逆，无需酶的催化。（2）结合或解离取决于Hb的氧合作用。一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢（图）1.延髓：呼吸基本中枢。2.脑桥：呼吸的调整中枢。3.大脑皮质：高级中枢，对随意呼吸进行调控。第四节呼吸运动的调节1.起步细胞学说：前包钦格复合体2.神经元网络学说：中枢吸气活动发生器和吸气切断机制（二）呼吸节律的形成（一）化学感受性呼吸反射

1.化学感受器及传入神经（1）外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体。

二、呼吸运动的反射性调节适宜刺激：PCO2、[H+]和PO2的变化特征：绝大多数外周化学感受器位于颈动脉体；颈动脉体一直暴露于动脉血，感受的是血PO2，而不是血氧含量传入神经：窦神经、迷走神经效应：PCO2↑、[H+]↑或PO2↓→传入N放电↑位于延髓腹外侧浅表部位。适宜刺激：脑脊液和局部细胞外液的[H+]特征：①对[H+]的敏感性比外周化学感受器高；②脑脊液中碳酸酐酶少，CO2反应有延迟；③不感受低氧的刺激；④血液中H+不易通过血脑屏障，对中枢化学感受器作用较小、较慢。（2）中枢化学感受器：（1）PCO2对呼吸运动的调节

CO2是调节呼吸运动的最重要的生理性化学因素。动脉血中PCO2↑引起呼吸运动↑；反之呼吸运动↓。（PCO2在一定范围内↑可加强对呼吸的刺激，过量则抑制。）2.PCO2、[H+]和缺氧对呼吸运动的调节吸入气中PCO2↑

呼吸运动↑呼吸中枢的活动增强吸入CO2↑肺泡中PCO2↑扩散入血血中PCO2↑外周化学感受器（+）血脑屏障脑脊液中[H+]↑呼吸中枢-延髓（+）呼吸加深加快脑脊液中PCO2↑H2O+CO2→H2CO3→HCO3-+H+酶中枢化学感受器（+）肺通气量↑主要动脉血[H+]↑→呼吸运动↑；反之，呼吸运动↓。血中[H+]升高主要通过外周途径引起呼吸运动增强。血中[H+]不易通过血脑屏障，限制了它对中枢化学感受器的作用。（2）[H+]对呼吸运动的调节呼吸加深加快呼吸中枢（+）外周化学感受器（+）血中[H+]↑中枢化学感受器不易通过血脑屏障肺通气量↑PO2↓→呼吸运动↑；反之，呼吸运动↓。PO2<80mmHg，才出现变化，故正常呼吸时调节作用不大。缺氧刺激是通过外周化学感受器起作用的。缺氧对中枢的直接作用表现为抑制。严重缺氧时，呼吸就减弱甚至停止。（3）低氧对呼吸运动的调节吸入O2↓呼吸加深加快呼吸中枢（+）（—）外周化学感受器（+）①轻度缺氧②重度缺氧血中PO2↓肺泡中PO2↓（—）减弱临床意义：氧疗需注意（如：严重肺气肿等患者，换气功能↓→低氧、CO2潴留，不能吸入纯氧治疗？——中枢化学感受器对CO2发生适应，外周化学感受器对低氧适应慢，低氧成为驱动呼吸运动的主要因素）PCO2、[H+]和缺氧的相互作用◎1.肺牵张反射（pulmonarystretchreflex）概念：是由肺扩张或肺缩小引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射。又称为黑—伯反射（Hering-Breuerreflex）。包括：肺扩张反射和肺萎陷反射（二）肺牵张反射（1）肺扩张反射过程：意义：及时切断吸气，转为呼气。特征：敏感性有种属性（兔最明显）；正常成人平静呼吸时这种反射不明显，剧烈运动、病理情况时起作用。（2）肺萎陷反射机制不清较大程度的肺萎缩时才起作用，平静呼吸调节中意义不大。Summary呼吸的三个环节肺通气的动力肺内压、胸膜腔内压及其生理意义肺通气的阻力：弹性阻力和非弹性阻力肺表面活性物质及生理功能用力肺活量、肺泡通气量影响肺换气的因素、通气/血流比值气体运输的两种方式呼吸节律发源于延髓呼吸中枢CO2、H+、低O2对呼吸运动的调节肺牵张反射目的要求（6学时）掌握：肺通气的原理，胸膜腔内压的概念、形成和生理意义，肺表面活性物质的组成、作用和意义，肺泡通气量，肺换气的原理、过程和影响因素，氧在血液中运输特点，肺牵张反射和化学感受性反射。熟悉：肺容积、肺容量和肺通气量，气体在血液中的运输形式。了解：呼吸的意义及其各环节的基本过程，顺应性，呼吸中枢和呼吸节律的产生。课堂练习：1.推动气体进出肺的直接动力是A.肺内压与大气压之差B.肺内压与胸膜腔内压之差C.胸膜腔内压与大气压之差D.肺弹性回缩压与肺内压之差E.胸廓弹性回位压与胸膜腔内压之差A2.肺通气的原动力来自A.肺的舒缩运动

B.肺的弹性回缩C.呼吸肌的舒缩D.胸内负压的周期性变化E.肺内压和胸内压之差3.下列关于平静呼吸的描述，错误的是A.吸气时肋间外肌收缩

B.吸气时膈肌收缩C.呼气时呼气肌收缩

D.呼气时膈肌和肋间外肌舒张E.呼气时胸骨和肋骨回复原位CB4.下列关于胸膜腔内压的叙述，错误的是A.等于肺内压与肺回缩压之差B.总是低于大气压C.可用食管内压间接表示D.有利于维持肺的扩张状态E.有利于静脉血液回流5.维持胸内负压的必要条件是A.呼吸道存在一定阻力

B.胸膜腔密闭C.呼气肌收缩D.吸气肌收缩E.肺内压低于大气压

BB6.关于肺泡表面活性物质，错误的是A.维持肺泡的扩张状态B.降低肺泡表面张力

C.稳定肺泡容积D.降低肺的顺应性

E.防止毛细血管内液滤入肺泡

7.肺泡通气量是指A.每分钟进出肺的气体量B.进入肺泡与血液进行气体交换的气体量C.尽力吸气后所能呼出的气体量D.每次吸入或呼出的气体量E.无效腔的气体量DB8.决定肺部气体交换方向的主要因素是A.气体的溶解度

B.气体和血红蛋白的亲和力

C.气体分子量的大小D.肺泡膜的通透性

E.气体的分压差9.血液中CO2的主要运输形式是A.物理溶解B.氨基甲酰血红蛋白C.碳酸氢盐D.氧合血红蛋白E.去氧血红蛋白EC10.缺氧对呼吸的刺激主要是通过

A.直接刺激中枢的呼吸神经元

B.刺激中枢化学敏感区

C.刺激颈动脉体和主动脉体感受器

D.刺激颈动脉窦和主动脉弓感受器

E.刺激心肺感受器

C1.试述胸内负压的形成机制和生理意义。2.试述表面活性物质的作用。3.试述肺部换气的过程和影响因素。4.试述氧解离曲线概念、特点、分段及其各段的意义。5.试述PCO2、[H+]和缺氧对呼吸的影响及其机制。6.长管呼吸（即增大无效腔）对呼吸运动有何影响？为什么？7.依次切断家兔一侧迷走N和另一侧迷走N后，呼吸运动有何变化？为什么？思考题8.名词解释：呼吸、肺换气、内呼吸、外呼吸、呼吸运动、胸式呼吸、腹式呼吸、肺通气、肺泡通气量、肺活量、时间肺活量、用力肺活量、血氧饱和度、血氧含量、血氧容量、氧解离曲线、肺的牵张反射、肺泡表面活性物质、通气/血流比值ThankYou!气体在血液中的运输Transportofgasintheblood外呼吸Externalrespiration内呼吸Internalrespiration肺通气肺换气组织换气细胞内氧化代谢图5-2吸气和呼气时，肺内压、胸膜腔内压及呼吸容积的变化和胸膜腔内压直接测量示意图图3脊柱胸骨肋间内肌肋间外肌A代表肋间外肌舒张B代表肋间外肌收缩

吸气（inspiration）吸气肌收缩平静呼吸吸气肌舒张主动呼气（expiration）被动吸气肌舒张Laplace定律P：肺泡液气界面的压强T：肺泡表面张力系数（单位长度的表面张力）r：肺泡半径P=r2T塌陷膨胀？图：相连通的大小不同的液泡内压及其流方向示意图临床相关疾病：①新生儿呼吸窘迫综合症（neonatalrespiratorydistresssyndrome,NRDS）②急性呼吸窘迫综合征（acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS）③哮喘静态肺功能指标：1500~2000ml1000~1500ml900~1200ml500mlFVC：用力肺活量FEV1：1秒用力呼气量图：用力肺活量和用力呼气量示意图正常气道狭窄呼吸频率（次/分）潮气量（ml）肺通气量（ml/min）肺泡通气量（ml/min）165008000560081000800068003225080003200不同呼吸频率