生理学-第5章呼吸

第五章呼吸(Respiration)＃呼吸(respiration)：指机体与外界环境之间的气体交换过程气体在血液中的运输呼吸包括三个基本过程外呼吸☆：肺通气肺换气内呼吸：组织换气细胞呼吸一、呼吸道上呼吸道——鼻、咽、喉、气管上部下呼吸道——气管下部及其肺内分支（0～23级）第一节肺通气Ⅰ型细胞：构成肺泡壁的主要部分Ⅱ型细胞：分泌肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant)三、胸廓（thorax）胸廓：由脊柱、肋骨、胸骨、呼吸肌构成呼吸肌：吸气肌（肋间外肌、膈肌）呼气肌（肋间内肌、腹壁肌）

辅助吸气肌（斜角肌、胸锁乳突肌等）

——直接动力：肺内压与外界大气的压力差（一）肺通气的动力——原动力：呼吸运动（是肺内外压力差形成的原因☆）☆

＃肺通气（pulmonaryventilation）：指肺与外界环境之间的气体交换过程，即气体进出肺的过程。——胸膜腔：是胸廓扩张牵引肺扩张的关键结构——肺通气动力必须克服肺通气阻力，才能实现肺通气。一、肺通气的原理1.呼吸运动（respiratorymovement）——指由呼吸肌收缩与舒张引起的胸廓的扩大与缩小膈肌收缩时肋间外肌收缩时吸气(inspiration)运动

膈肌收缩

↓胸腔上下径↑

↓胸腔容积扩大↓肺扩张↓肺内压降低↓气体进入肺

肋间外肌收缩

↓胸腔前后左右径↑

↓呼气(expiration)运动

肋间内肌收缩

↓肋骨前端和胸骨下移，各肋内旋

↓胸腔容积↓↓肺弹性回缩↓肺内压升高↓气体呼出肺

腹壁肌收缩

↓腹腔脏器推动膈上移，向下牵拉胸廓

↓——用力呼气有呼气肌收缩参与——平静呼气由吸气肌舒张引起⑴平静呼吸和用力呼吸——特点：吸气是主动的，呼气是被动的（呼气肌不参与收缩☆）

平静呼吸（quietrespiration）：指安静状态下平稳而均匀的自然呼吸。

用力呼吸（forcedbreathing）：机体活动时，呼吸加强，又称深呼吸（deepbreathing）——特点：吸气和呼气都是主动的（吸气时，辅助吸气肌也参与收缩☆）呼吸形式

腹式呼吸（abdominalbreathing）：指以膈肌舒缩为主的呼吸运动，腹部起伏明显。

胸式呼吸（thoracicbreathing）：指以肋间外肌舒缩为主的呼吸运动，胸部起伏明显⑵腹式呼吸和胸式呼吸概念：指肺泡内的压力。2.肺内压(intrapulmonarypressure)——肺扩张→肺内压↓

(<大气压）→吸气——肺缩小→肺内压↑

(>大气压)→呼气——呼吸道通畅、呼吸暂停时，肺内压=外界大气压——肺内压变化幅度，取决于呼吸的深浅、快慢和呼吸道通畅程度。3.胸膜腔内压——平静吸气末-5~-10mmHg——平静呼气末-3~-5mmHg——用力呼气末-1mmHg胸膜腔：是密闭的，其中只有少量浆液，没有气体＃胸膜腔内压：简称胸内压，通常低于外界大气压，为负压(胸膜腔的密闭是维持胸内负压的条件☆)胸内负压的意义:WD①维持肺扩张状态，并使肺能随胸廓扩张而扩张；②促进静脉血和淋巴液的回流。

胸膜腔内压=肺内压－肺回缩力在吸气末或呼气末：肺内压=大气压☆胸膜腔内压=大气压－肺回缩力☆

=－肺回缩力(以大气压为0)

肺内压肺回缩力胸内负压的形成：由肺的弹性回缩力造成。

WD（二）肺通气的阻力1.弹性阻力与顺应性＃顺应性(compliance，C):

指在外力作用下，弹性组织的可扩张性弹性阻力（elasticresistance，R）:

指弹性组织受到外力作用时产生的对抗变形的力，即弹性回位力。C

=1R=△V△P(L/cmH2O)——肺和胸廓的弹性阻力（占70%），非弹性阻力（占30%）肺弹性阻力——方向向内，是吸气阻力、呼气动力

肺弹性阻力与顺应性肺顺应性（lungcompliance，

CL

）：(健康成人0.2L/cmH2O)肺容量变化(△V)跨肺压变化(△P)CL=——肺纤维化时，肺顺应性↓→吸气困难——肺气肿时，肺顺应性↑☆→呼气困难——以单位肺容积计算的肺顺应性，称比顺应性（specificcompliance）。——肺顺应性受肺总量的影响：肺总量大时，顺应性较大；反之，则较小。比顺应性=测得的肺顺应性(L/cmH2O)/肺总量(L)肺弹性阻力来源：②肺泡内液-气界面的表面张力(使肺泡缩小的力)

，占2/3①肺内弹性组织(弹力和胶原纤维)的弹性回缩力，占1/3肺泡回缩压力(P)=2T(表面张力)r(肺泡半径)根据Laplace定律:＃肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant)：——作用：降低表面张力，意义：①减小吸气阻力，使吸气更省力；②防止肺泡过度回缩和过度膨胀；③减少肺组织液生成，防止发生肺水肿。——是由肺泡Ⅱ型细胞分泌的脂蛋白混合物，主要成分是二棕榈酰卵磷脂。WD2.胸廓的弹性阻力和顺应性（与肺不同，胸廓是双向弹性体）胸廓﹥自然位置——方向向内（吸气阻力，呼气动力）胸廓﹤自然位置——方向向外（呼气阻力，吸气动力）胸廓弹性阻力及方向：(正常0.2L/cmH2O)胸廓顺应性胸腔容积变化(△V)跨壁压变化(△P)

=胸廓=自然位置(肺容量=肺总量的67%)——无弹性阻力惯性阻力（可忽略不计）2.非弹性阻力粘滞阻力气道阻力(占80%～90％)气流速度——快时大，慢时小气流形式——湍流大，层流小气道口径——R∝1/r4鼻——50％声门——25％气管和支气管——15％细支气管(口径﹤2mm)——10％影响气道阻的因素气道阻力的分布＃潮气量(tidalvolume,TV)：指平静呼吸时，每次吸入或呼出肺的气量。（400~600ml，平均500ml）补吸气量(inspiratoryreservevolume,IRV)补呼气量(expiratoryreservevolume,ERV)残气量(residualvolume,RV):

最大呼气后肺内仍残留的气量二、肺通气能力评价(一)肺容积——肺总量由四个基本肺容积组成＃功能余气量：平静呼气末肺内仍余留的气量(=补呼+余气量)深吸气量：=潮气量+补吸气量＃肺活量(vitalcapacity)：最大吸气后，所能呼出的最大气量

(=潮+补吸+补呼或=肺总量-余气量☆）

——平均男3500ml女2500ml肺容量——基本肺容积中两项或以上的联合气量——正常值：1s末83%，2s末96%，3s末99%＃用力呼气量（时间肺活量）：最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内所能呼出的气量。通常以所占用力肺活量的百分数表示。（是一个较好的指标☆）

肺通气量每分通气量:每分钟吸入或呼出肺的气体量（=潮气量×呼吸频率）＃肺泡通气量：指每分钟吸入肺泡内的新鲜空气量（=潮气量-无效腔)×呼吸频率☆＃解剖无效腔(anatomicaldeadspace):从鼻至终末细支气管的呼吸道，无换气功能（正常人约150ml）。

潮气量无效腔呼吸频率每分通气量肺泡通气量

(ml)(ml)(次/min)(ml/min)(ml/min)平和呼吸5001501260004200深慢呼吸1000150660005100浅块呼吸2501502460002400相对而言，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸对肺换气更有利肺泡无效腔:

未发生气体交换的肺泡容量——原理：顺气体分压差、以扩散的形式进行第二节呼吸气体的交换——包括：肺换气和组织换气(mmHg)空气吸入气肺泡气动脉血静脉血组织液

PO21591491031004030PCO2

0.30.3404046

50

☆人在海平面时各部位气体的分压二、肺换气(一)肺换气过程——肺泡气PO2(103)﹥混合V血(40)→O2向血液扩散——混合V血PCO2(46)﹥肺泡气PCO2(40)→CO2向肺泡扩散决定肺部换气的主要因素是气体的分压差☆

(二)影响肺换气的因素WD1.呼吸膜的厚度：肺换气与呼吸膜的厚度成反比2.呼吸膜的面积：肺换气与呼吸膜的面积成正比呼吸膜由六层组成肺水肿、肺纤维化时——增厚正常时——﹤1μm肺气肿、肺不张时——减小安静时——

40m2

运动时——70m23.＃通气/血流比值（ventilation/perfusionratio，VA/Q)：指每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值4200ml/min5000ml/min=0.84VA/Q=——VA／Q↓时，类似动-静脉短路——VA／Q↑时，类似肺泡无效腔↑→肺换气↓三．组织换气——动脉血PO2(100)﹥组织(30)→O2向组织扩散——组织PCO2(50)﹥动脉血(40)→CO2向血液扩散第三节气体在血液中的运输气体的运输形式

物理溶解(很少)

化学结合(主要)O2溶解度：38℃，一个大气压作用下，溶解2.14ml/100ml液体CO2溶解度：38℃，一个大气压作用下，溶解51.5ml/100ml液体一、氧的运输O2的运输形式:

物理溶解1.5%，化学结合98.5%O2的结合运输:与血红蛋白(Hb)结合形成氧合血红蛋白(HbO2)物理溶解化学结合合计

0.312020.31100ml动脉血O2含量(ml)（一）结构1.Hb与O2的结合是氧合，不是氧化2.反应快、可逆、不需酶催化、受氧分压影响(二)Hb与O2结合的特征Hb+O2PO2高(肺泡处)PO2低(组织处)HbO2

3.1分子Hb最多可结合4个O2，1克Hb最多结合1.34mlO2Hb氧容量(oxygencapacity):1L血液中Hb能结合的最大O2量Hb氧含量(oxygencontent)：1L血液中Hb实际结合的O2量。＃Hb氧饱和度(oxygensaturation)：Hb氧含量占Hb氧容量的百分比Hb氧含量Hb氧容量——=×%4.HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈暗红色5.存在变构效应（三）氧解离曲线（曲线特点、意义、影响因素WD）＃氧解离曲线：是反应血Po2与Hb氧饱和度关系的曲线。（呈S形，分上段、中段和下段）——特点：曲线平坦——意义：只要肺泡气或动脉血Po2不﹤60mmHg,Hb氧饱和度就不会﹤90%,组织便不会明显缺氧。1.氧离曲线上段——Po260~100mmHg的一段，反应Hb与O2的结合部分;大气PO2正常大气PO2↓——特点：曲线较陡——意义：血液流经组织时，能向组织释放较多的氧.2.氧离曲线中段——Po240~60mmHg的一段，反应Hb与O2解离的部分;动脉血流经一般代谢的组织——特点：曲线最陡——意义：代表血液释放氧的贮备。3.氧离曲线下段——Po215~40mmHg的一段;动脉血流经代谢增强的组织（四)影响氧运输的因素3.2,3-二磷酸甘油↑→Hb与O2亲和力氧离曲线右移2.温度↑→Hb与O2亲和力↓→氧离曲线右移；1.血液pH↓Pco2↑→Hb与O2亲和力↓→氧离曲线右移☆＃波尔效应(Bohreffect)：酸度对Hb与O2亲和力的影响波有尔效应的意义：即利于肺部O2的结合，也有利于组织处O2的释放二、CO2的运输100ml静脉血CO2含量(ml)物理溶解化学结合合计

2.915052.91物理溶解：5%化学结合：95%（碳酸氢盐88%、氨基甲酰Hb7%）(一)CO2的运输形式①反应速度极快且可逆，反应方向取决PCO2差；②RBC膜上有Cl-和HCO3-特异转运载体，

Cl-转移维持电平衡,促进CO2化学结合的运输；③需酶催化:碳酸酐酶加速反应0.5万倍,双向作用；④在RBC内反应,在血浆内运输。反应特征:1.碳酸氢盐碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O

2.氨基甲酰血红蛋白的形式：7％

(1)反应过程：

HbNH2O2+H++CO2

(2)反应特征:在组织在肺脏HHbNHCOOH＋O2①反应迅速且可逆，无需酶催化；②CO2与Hb的结合较为松散；③反应方向主要受氧合作用的调节:

HbO2的酸性高,难与CO2结合,反应向左进行

HHb的酸性低,易与CO2结合,反应向右进行④虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式，因肺部排出的CO2有17.5％是此释放的。(二)CO2解离曲线

CO2解离曲线是表示血液中CO2含量与PCO2间关系的曲线。(三)CO2解离曲线影响因素

①呈线性，且无饱和点。②静脉血A点CO2的含量为52ml/100ml,而动脉血B点CO2的含量降为48ml/100ml,说明血液流经肺脏时，每100ml血液释放出4mlCO2

。③何尔登效应（Haldaneeffect)：由于O2与Hb的结合促使了CO2的释放，这一效应称之；1.脊髓：直接支配呼吸肌的运动神经元所在部位，是呼吸反