呼吸专业知识讲座

第五章呼吸第一节：肺通气第二节：呼吸气体交换第三节：气体在血液中运输第四节：呼吸运动调整呼吸专业知识讲座第1页呼吸第一节：肺通气第二节：呼吸气体交换第三节：气体在血液中运输第四节：呼吸运动调整呼吸专业知识讲座第2页

目标要求：掌握内容：肺通气动力；胸膜腔内压；肺泡表面活性物质；肺容积与肺容量；肺泡通气量；呼吸气体交换原理和交换过程；呼吸中枢；肺牵张反射；呼吸运动化学感受性调整。熟悉内容：呼吸三个步骤；呼吸道口径调整；肺通气阻力；O2和CO2在血液中运输；氧解离曲线；影响肺泡气体交换原因。呼吸专业知识讲座第3页了解内容：呼吸道结构特征与功效；肺泡结构和功效；二氧化碳解离曲线；呼吸肌本体感受性反射；防御性呼吸反射。讲课课时：5课时呼吸专业知识讲座第4页

第五章呼吸概念：机体与外界环境之间气体交换过程称为呼吸。机体活动所需要能量和维持体温热量，最终都是来自体内营养物质氧化。在氧化过程中，需要不停消耗氧并产生二氧化碳。所以，机体必须不停地从外界摄取氧气并将二氧化碳排除体外。它是维持机体新陈代谢和功效活动所必须基本生理过程之一。过程：呼吸全过程由三个步骤组成：呼吸专业知识讲座第5页①外呼吸：指外界空气与肺泡之间气体交换(肺通气)和肺泡与肺毛细血管之间气体交换(肺换气)；②气体在血液中运输；③内呼吸(组织换气)：指细胞经过组织液与血液间气体交换过程，也称组织换气。呼吸专业知识讲座第6页第一节肺通气概念：肺通气指肺与外界环境之间气体交换过程。结构：包含呼吸道、肺泡和胸廓等。呼吸道是气体进出肺泡通道，肺泡是进行气体交换场所。动力：胸廓节律性呼吸运动产生肺通气原动力。呼吸专业知识讲座第7页一、呼吸道结构特征和功效呼吸道结构和功效结构：呼吸道包含鼻、咽、喉、气管和支气管，是气体进出肺管道。临床上将鼻、咽、喉称为上呼吸道，气管、支气管及其在肺内分支称为下呼吸道。功效：通气功效；加温、加湿作用；防御作用。呼吸道口径神经和体液调整：伴随气管逐层分支，以细支气管平滑肌层最为丰富。平滑肌舒缩对管腔口径影响较大，从而成为影响气道阻力主要部位。

呼吸专业知识讲座第8页

（1）神经调整（影响细支气管）：呼吸道平滑肌受迷走神经和交感神经双重支配。

当迷走神经兴奋时：

递质：乙配胆碱

受体：

M受体

效应：细支气管平滑肌收缩，气道阻力增加。

当交感神经兴奋时：

递质：去甲肾上腺素

受体：β2受体

效应：使平滑肌舒张，降低呼吸道阻力。呼吸专业知识讲座第9页（2）体液调整：一些体液原因，如组织胺、5-羟色胺、缓激肽等，可引发呼吸道平滑肌强烈收缩。临床上，惯用拟交感药品，如β2型受体激动剂异丙肾上腺素使支气管平滑肌舒张，缓解支气管哮喘。二、肺泡结构和功效（一）肺泡结构：

肺泡是肺基本结构和功效单位。结构：肺泡上皮细胞由肺泡单层上皮细胞及基膜组成。呼吸专业知识讲座第10页肺泡上皮细胞分为两型：I型细胞:扁平上皮细胞，相互连接成薄膜状覆盖95％肺泡表面；Ⅱ型细胞:为分泌上皮细胞,分散在I型细胞之间，含有分泌功效。呼吸专业知识讲座第11页（二）呼吸膜概念：肺泡气体与肺毛细血管之间进行气体交换组织结构，称为呼吸膜。结构：呼吸膜自肺泡内表面向外依次为：液体分子层、肺泡上皮层、上皮基底膜层、间质层、毛细血管基膜层和毛细血管内皮层。呼吸专业知识讲座第12页（三）肺泡表面活性物质(DPPC)化学成份：二棕榈酰卵磷脂。分布：以单分子层分布于肺泡内液-气界面上，其密度随肺泡张缩而改变。生理作用：降低肺泡表面张力。生理意义：维持肺泡容积相对稳定。依据Laplace定律:肺泡回缩力(P)与肺泡表面张力(T)成正比，而与肺泡半径(r)成反比，即：

P＝2T/r呼吸专业知识讲座第13页呼吸专业知识讲座第14页预防液体在肺泡内积聚：肺泡表面张力↑→使肺泡回缩↑

→组织间隙内静水压↓→毛细血管滤出液体过多而引发肺水肿。降低吸气阻力,降低吸气作功。呼吸专业知识讲座第15页三、肺通气原理（一）肺通气动力1.呼吸运动概念：指呼吸肌收缩与舒张引发胸廓扩大和缩小称为呼吸运动。呼吸运动是肺通气原动力。

分类：吸气运动和呼气运动。主要吸气肌有膈肌和肋间外肌；辅助吸气肌如斜角肌、胸锁乳突肌、胸肌及背肌等。主要呼气肌有肋间内肌和腹肌。呼吸专业知识讲座第16页过程:(1)平静呼吸:(2)用力呼吸：

用力吸气时，除膈肌、肋间外肌收缩外，辅助吸气肌也参加收缩，胸廓容积深入扩大。

用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加收缩，胸廓容积深入缩小。特点：①平静呼吸时，吸气是主动，呼气是被动。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动。呼吸肌呼吸专业知识讲座第17页形式:

按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、妊娠、肥胖、腹腔有巨大肿块。混合呼吸:正常成人。频率:

成人:12～18次/分婴儿:60～70次/分呼吸专业知识讲座第18页2.肺内压

概念：指气道和肺泡内气体压力。呼吸过程肺内压改变如图所表示：其中吸气末和呼气末肺内压等于大气压。呼吸专业知识讲座第19页3.胸膜腔内压概念：指胸膜腔内压力，简称胸内压也称胸内负压。用连有水检压计针头刺入胸膜腔内直接测定。

呼吸专业知识讲座第20页

胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝－肺回缩力使肺回缩使肺扩张

肺回缩力(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力)

肺内压

(大气压)胸内压成因

胸膜腔指脏层胸膜与壁层胸膜间密闭潜在腔隙，腔内有少许浆液。呼吸专业知识讲座第21页生理意义:

(1)维持肺与小气道处于扩张状态。不致因回缩力而使肺完全塌陷。

（2）有利于静脉血和淋巴液回流。位于胸腔内腔静脉、胸导管等因为管壁薄，胸内负压可使其被动扩张，管内压下降，有利于回流。

当胸膜腔密闭性受到破坏时，空气马上进入胸膜腔形成气胸。呼吸专业知识讲座第22页(二)肺通气阻力呼吸运动产生动力,在克服肺通气所碰到阻力后,才能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍常见原因。呼吸专业知识讲座第23页1.弹性阻力:概念：外力作用于弹性物体使之变形时所碰到阻力。组成：肺弹性阻力和胸廓弹性阻力，是平静呼吸时主要阻力，约占肺通气总阻力70％。(1)肺弹性阻力：起源：肺弹性纤维回缩力:1/3

肺泡表面张力:2/3

弹性阻力大→不易变形→肺不易扩张弹性阻力小→易变形→肺轻易扩张

呼吸专业知识讲座第24页

(2)胸廓弹性阻力：胸廓弹性阻力则是由胸廓弹性组织所形成。胸廓弹性阻力作用方向，则视胸廓扩大程度而异:①胸廓处于自然位置时(肺总容量≈67％)，不表现有弹性回缩力；②胸廓缩小时(肺总容量＜67％)，胸廓弹性回缩力向外=吸气动力，呼气阻力；③胸廓扩大时(肺总容量＞67％)，胸廓弹性回缩力向内=吸气阻力，呼气动力。呼吸专业知识讲座第25页（3）肺与胸廓顺应性：

概念：是指在外力作用下弹性组织可扩张性。顺应性与弹性阻力关系：顺应性是弹性阻力倒数。顺应性（C）=(1/弹性阻力)。

顺应性大=易扩张=弹性阻力小顺应性小=不易扩张=弹性阻力大

顺应性大小，通惯用单位压力改变下所能引发容积改变来表示。

呼吸专业知识讲座第26页①肺顺应性：概念：指在一定跨肺压(即肺内压与胸内压之差)作用下所产生容积改变。正常值：0.2L/cmH2O

。②胸廓顺应性：概念：指在一定跨壁压(即大气压与胸内压之差)作用下胸廓容积改变。正常值：0.2L/cmH2O

。③肺和胸廓总顺应性：0.1L/cmH2O

呼吸专业知识讲座第27页2.非弹性阻力概念：指气流经过呼吸道时产生气道阻力。组成：气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力。约占总阻力30％。

气道阻力：概念：指气流经过呼吸道时气体分子之间和气流与管壁间摩擦力。正常情况下，气道阻力占80％-90％。

影响原因：气道阻力受气流速度、气流形式、气道口径等原因影响。呼吸专业知识讲座第28页

气道口径是影响气道阻力主要原因，气道口径主要受三方面原因影响：气道内外压力差，自主神经调整平滑肌舒缩，体液中化学物质影响气管平滑肌舒缩。(三)呼吸功概念：指在呼吸运动中，呼吸肌为克服弹性阻力和非弹性阻力实现肺通气时所作功。呼吸专业知识讲座第29页四、肺通气功效评价

(一)肺容积：是指四种互不重合呼吸气量。呼吸专业知识讲座第30页1.潮气量：每次平静呼吸时吸入或呼出气量。平静呼吸时约400～600ml,平均500ml。2.补吸气量(吸气贮备量)：平静吸气末，再尽力吸入气量。正常成人约1500～ml。3.补呼气量(呼气贮备量)：平静呼气末，再尽力呼出气量。正常成人约900～1200ml。4.残气量（余气量）：指最大呼气末存留于肺内不能再呼出气量。正常成人约1000～1500ml。呼吸专业知识讲座第31页(二)肺容量是指肺容积中两项或两项以上联合气量。

1.深吸气量：平静呼气末作最大吸气时所能吸入气量为深吸气量，等于补吸气量加潮气量之和。

2.功效残气量：指平静呼气末肺内存留气量，即补呼气量与残气量之和。

作用：对呼吸时肺泡内Po2和Pco2改变起着缓冲作用。

意义：使肺泡气和动脉血中Po2和Pco2不会随呼吸发生大幅度波动。呼吸专业知识讲座第32页3.肺活量、用力肺活量和用力呼气量肺活量：指在最大吸气后，从肺内所能呼出最大气量。它是补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和。正常成年男性平均约为3500ml，女性约为2500ml。

用力肺活量：指在最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出最大气量。正常情况下用力肺活量略小于在没有时间限制下测得肺活量。

呼吸专业知识讲座第33页用力呼气量(时间肺活量)：指在最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出气量，分别计算出第1s、2s、3s末呼出气量。通惯用所占用力肺活量百分数表示。正常成年人分别为83％、96％、99％。是评价通气功效很好指标，其中第一秒末呼出气量称为一秒用力呼气量，为临床所惯用。4.肺总容量：肺所能容纳最大气量，即为肺总容量，它等于肺活量与残气量之和。正常成年男性平均约5000ml，女性约3500ml。呼吸专业知识讲座第34页（三（肺通气量概念：肺通气量指单位时间内进出肺气量。1.每分通气量概念：每分通气量指每分钟吸入或呼出气量。每分通气量＝潮气量×呼吸频率＝6～8L/min

2.肺泡通气量概念：是指每分钟进入肺泡或由肺泡呼出气体量。肺泡通气量＝(潮气量-无效腔气量)×呼吸频率

=4.2L/min

呼吸专业知识讲座第35页生理无效腔＝解剖无效腔＋肺泡无效腔

正常情况下肺泡无效腔容积不大，故生理无效腔与解剖无效腔几乎相等。

关于呼吸频率与潮气量关系：（500-150）×12=4.2L／min

（250-150）×24=2.4L／min

（1000-150）×6=5.1L／min

浅而快呼吸比深而慢呼吸肺泡通气量显著降低。故从气体交换效果看，适当深而慢呼吸．肺泡通气量加大，有利于气体交换。呼吸专业知识讲座第36页

第二节呼吸气体交换概念：呼吸气体交换是指肺泡和血液之间、血液和组织之间氧和二氧化碳交换过程。方式：扩散动力：气体分压差是气体扩散动力。一、气体交换原理

（一）气体扩散动力按照物理学原理，浓度较高一侧气体可向浓度较低一侧扩散。故脂溶性O2、CO2和N2等气体分子可自由扩散，扩散方向取决于各气体本身浓度差。

呼吸专业知识讲座第37页（二）气体扩散速率及影响原因:概念:单位时间内气体扩散容积。影响原因：1.气体分压差

2.气体分子量和溶解度

3.扩散面积和距离

4.温度呼吸专业知识讲座第38页二、气体交换过程（一）呼吸气体和人体不一样部位气体分压呼吸专业知识讲座第39页（二）肺换气1.肺换气过程:呼吸专业知识讲座第40页（1）厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑→通透性↓→气体交换↓；

（2）面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除→呼吸膜面积↓→气体交换↓。2.影响肺泡气体交换原因

CO2O2呼吸专业知识讲座第41页（3）通气（VA）/血流比值（Q）概念：指每分肺泡通气量（VA）与每分肺血流量（Q）比值。

正常值：（VA）/（Q）＝0.84意义:VA/Q↑≈肺通气↑或肺血流↓→增大生理无效腔。

VA/Q↓≈肺通气↓或肺血流↑→部分静脉血未经气体交换。呼吸专业知识讲座第42页呼吸专业知识讲座第43页（三）组织换气呼吸专业知识讲座第44页

第三节气体在血液中运输一、O2和CO2在血液中存在形式:

物理溶解:气体直接溶解于血浆中。特征:①量小,起桥梁作用；②溶解量与分压呈正比：化学结合:气体与一些物质进行化学结合。特征:量大,主要运输形式。

化学结合动态平衡物理溶解呼吸专业知识讲座第45页二、氧运输:物理溶解(1.5%)和化学结合(98.5%)。氧容量：每升血液中血红蛋白所能结合O2最大量（正常值为210ml）。氧含量：每升血液中血红蛋白实际结合O2量（正常值：动脉血为210ml，静脉血为150ml）。氧饱和度：氧含量与氧容量百分比。（氧含量/氧容量×%）。正常值：动脉血：100%

静脉血：75%呼吸专业知识讲座第46页特点：可逆、受PO2影响；反应快速、不需酶催化。当表浅毛细血管床血液中去氧Hb达50g/L以上，呈青紫色称紫绀(普通是缺O2标志)。（一）血红蛋白与氧可逆结合呼吸专业知识讲座第47页

临床常见缺氧及紫绀呼吸专业知识讲座第48页1.氧解离曲线：表示Hb氧饱和度与PO2关系曲线。以PO2为横座标，Hb氧饱和度为纵座标，绘制出曲线，即氧解离曲线。（二）氧解离曲线及其影响原因：呼吸专业知识讲座第49页(1)上段：PO2（60～100mmHg）。

特点：曲线较平坦。表明PO2改变对Hb氧饱和度影响小。

意义：表示人对低氧或呼吸性缺氧有很大耐受力。如高原、高空或患呼吸系统疾病时,PO2下降（不低于60mmHg）而Hb结合O2量改变不大。呼吸专业知识讲座第50页(2)中段：PO2(40～60mmHg)。特点：曲线较陡。表明在这一范围内PO2降低时，O2与Hb解离加速，Hb氧饱和度下降显著。

意义：维持正常时组织氧供。上中下呼吸专业知识讲座第51页上中下(3)下段：PO2(15～40mmHg)

表明：曲线坡度更陡。表明PO2稍有下降,HbO2解离，血氧饱和度就急剧下降，放出大量O2。

意义：维持活动时组织氧供。呼吸专业知识讲座第52页Pco2↑、pH↓、温度升高、2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）↑→氧解离曲线右移→表明对O2亲和力降低。

Pco2↓、pH↑、温度降低、2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）↓→氧解离曲线左移→表明对O2亲和力增加。2.影响氧离解曲线原因呼吸专业知识讲座第53页三、二氧化碳运输(一)物理溶解：从组织进入血液C02，以物理溶解形式仅占总量5％。(二)化学结合：95％绝大部分仍是化学结合形式。化学结合C02可分为两种：碳酸氢盐:约占总量87％；氨基甲酸血红蛋白:约占总量7％。

1．碳酸氢盐:

当血液流经组织时,C02扩散入血液,先溶解于血浆,使血浆中PC02

升高。

碳酸酐酶

CO2＋H2OH2CO3HCO3-＋H+呼吸专业知识讲座第54页

由组织进入血液大部分C02，最终是以KHCO3形式存在与红细胞内，以NaHCO3形式存在与血浆中。即以碳酸氢盐形式由血液运输至肺部。在肺部上述反应反向进行：

H+＋HCO3-H2C03C02＋H20呼吸专业知识讲座第55页⒉氨基甲酰血红蛋白形式：

这一反应快速、可逆，不需酶催化，主要受氧合作用调整。在静脉血中该形式运输C02量仅占总量7％，但在肺排出C02总量中，该形式释放C02占总量17.5％。呼吸专业知识讲座第56页第四节呼吸运动调整

呼吸运动意义：在于确保肺与外界气体交换。正常机体节律性呼吸运动是在各级呼吸中枢相互配合共同调整下进行，调整呼吸运动基本中枢在低位脑干即延髓及脑桥。呼吸深度和频率能随机体活动水平而改变。从而改变肺通气量以适应机体代谢需要。

呼吸专业知识讲座第57页一、呼吸中枢与呼吸节律形成概念：呼吸中枢是指在中枢神经元内产生呼吸节律和调整呼吸运动神经细胞群。分布：呼吸中枢分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑及大脑皮层。其中以延髓最为主要，是呼吸节律起源关键部位。(一)呼吸中枢1.脊髓：支配呼吸肌运动神经元均来自脊髓前角，但假如在脊髓与延髓间横断，则呼吸停止。说明脊髓只是联络上位脑与呼吸肌中继站及整合一些呼吸反射初级中枢。呼吸专业知识讲座第58页2.低位脑干低位脑干是指脑桥、延髓。试验中：经过分段横切脑干等研究发觉：延髓和脑桥是呼吸节律产生主要部位。呼吸专业知识讲座第59页（1）延髓：

延髓是产生节律性呼吸基本中枢。若在脑桥和延髓间横断，动物能产生节律性呼吸，但呼吸形式与正常不一样，呼吸不规则，常呈喘息样呼吸，说明延髓是产生原始节律性呼吸活动基本部位。（2）脑桥：在脑桥上、中部之间横切，呼吸变慢变深，称为长吸式呼吸。说明脑桥上部有抑制吸气中枢结构，称为脑桥呼吸调整中枢。呼吸专业知识讲座第60页（3）大脑皮层

呼吸运动在一定范围内能够随意进行，并按主观意志在一定程度内停顿呼吸或用力加紧呼吸。

（二）呼吸节律形成假说基本呼吸节律起源于延髓。关于呼吸节律形成，当前有起步细胞学说和神经元网络学说。

呼吸专业知识讲座第61页二、呼吸机械反射性调整节律性呼吸运动还受到来自各种感受器传入信息反射性调整，使呼吸运动频率、深度和形式发生对应改变。这些反射包含肺牵张反射、呼吸肌本体感受性反射、化学感受性反射和防御性呼吸反射等。(一)肺牵张反射(黑-伯反射)1．概念：肺牵张反射是指由肺扩张或肺缩小萎缩引发呼吸抑制或兴奋反射。2．组成：包含肺扩张反射和肺萎缩反射。3．反射：感受器：位于气管至细支气管平滑肌中。适宜刺激：牵张刺激。传入神经：迷走神经。呼吸专业知识讲座第62页过程：吸气（肺扩张）→肺牵张感受器传入冲动↑↓迷走神经

延髓↓传出神经

促使吸气转为呼气

呼气（肺缩小）→肺牵张感受器传入冲动↓↓迷走神经

延髓↓传出神经

促进吸气4.意义：该反射在平静呼吸时并不显著，在显著扩张或缩小时才发挥作用。加强吸气和呼气交替，使呼吸频率加紧。呼吸专业知识讲座第63页

血液化学成份改变，尤其是低氧、二氧化碳和氢离子浓度增加，可刺激化学感受器，引发呼吸中枢活动改变，从而调整呼吸运动，确保动脉血PO2、PCO2及pH值相对恒定。1.化学感受器（1）外周化学感受器部位：颈动脉体和主动脉体。适宜刺激：对动脉血中PO2↓、PCO2↑、[H+]↑敏感。

（二）化学感受性呼吸反射呼吸专业知识讲座第64页（2）中枢化学感受器部位：延髓腹外侧浅表部位。与延髓呼吸中枢截然分开，称为中枢化学感受器。适宜刺激：对H+浓度敏感。延髓腹外侧浅表部位三个化学敏感区↑↑呼吸专业知识讲座第65页呼吸专业知识讲座第66页1.ＰCO2

、PO2和pH对呼吸运动调整

(1)ＰCO2对呼吸运动调整：

C02是呼吸中最主要生理性刺激原因，一定水平ＰCO2对维持呼吸中枢兴奋性甚为必要。呼吸专业知识讲座第67页

吸入气中C02含量增加，对呼吸有很强刺激作用，肺泡气和动脉血中PCO2也随之升高，可使呼吸加深加紧，肺通气量增加。当吸入气中C02浓度为2％时，潮气量即有增加。吸入气中C02浓度增加至4％时，呼吸频率也增大。但当吸入气中C02浓度超出7％时，通气已不