生理学呼吸专题知识讲座

第五章呼吸Chapter5Respiration首都医科大学基础医学试验教学中心生理学与病理生理学系李利生llslls1995@163.co理学呼吸专题知识讲座第1页2第一节概述第三节气体交换第四节气体在血液中运输第五节呼吸运动调整第二节肺通气目录生理学呼吸专题知识讲座第2页3第一节概述Introduction生理学呼吸专题知识讲座第3页4呼吸过程示意图生理学呼吸专题知识讲座第4页5呼吸过程三个步骤外呼吸气体在血液中运输肺通气：外界空气与肺泡之间气体交换。肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间气体交换。内呼吸（组织换气）：血液与组织细胞之间气体交换过程。生理学呼吸专题知识讲座第5页6一、胸廓与肺Thoraxandlungs生理学呼吸专题知识讲座第6页7胸廓与肺横截面结构示意图生理学呼吸专题知识讲座第7页8二、呼吸道Respiratorytracts生理学呼吸专题知识讲座第8页9上呼吸道与下呼吸道Upperrespiratorytractandlowerrespiratorytract生理学呼吸专题知识讲座第9页10（一）气管树

生理学呼吸专题知识讲座第10页11（二）呼吸道防御功效加温加湿作用过滤清洁作用防御反射局部防御生理学呼吸专题知识讲座第11页12

颗粒物直径越小，进入人体呼吸道部位就越深，对人体危害就越大。粒径在3.5微米以下颗粒物，能被吸入人支气管和肺泡中并沉积下来，引发或加重呼吸系统疾病。而其中PM2.5（可入肺颗粒物）因为粒径过小，富含大量有毒、有害物质且在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大PM2.5为何对人有害？生理学呼吸专题知识讲座第12页13（三）呼吸道口径调整1.神经调整交感神经：平滑肌舒张，气道阻力↓，通气量↑迷走神经：平滑肌收缩，气道阻力↑，通气量↓2.体液调整儿茶酚胺、前列腺素E2：呼吸道扩张组织胺、白三烯、前列腺素F2α、5-羟色胺、缓激肽：呼吸道强烈收缩生理学呼吸专题知识讲座第13页14支气管哮喘

Asthma生理学呼吸专题知识讲座第14页15三、肺泡与呼吸膜

Alveoliandrespiratorymembrane生理学呼吸专题知识讲座第15页16（一）肺泡(Alveoli)直径80-250μm，3亿，总面积50-100m2Ⅰ型上皮细胞（扁平上皮细胞）Ⅱ型上皮细胞（分泌上皮细胞）生理学呼吸专题知识讲座第16页17（二）呼吸膜(Respiratorymembrane)生理学呼吸专题知识讲座第17页18分泌表面活性物质（pulmonarysurfactant）又称二棕榈酰卵磷脂（DPPC）呼吸膜结构示意图

生理学呼吸专题知识讲座第18页19（三）肺泡表面活性物质(Pulmonarysurfactant)二棕榈酰卵磷脂（Dipalmitoylphosphatidylcholine,DPPC）生理学呼吸专题知识讲座第19页20DPPC有何功效？1.降低肺泡表面张力(Surfacetension)

，降低吸气阻力；2.调整肺泡表面张力，稳定肺泡内压，维持肺泡容积相对稳定；3.降低肺组织液生成，预防肺水肿。生理学呼吸专题知识讲座第20页21依据Laplace定律:

P＝———

肺泡内压强(P)：与表面张力系数(T)成正比，与肺泡半径(r)成反比。2Tr肺泡表面张力和肺泡表面活性物质作用示意图生理学呼吸专题知识讲座第21页221.呼气时：肺泡____，DPPC分布密度____，反抗表面张力能力____，预防过分____；

2.吸气时：肺泡____，DPPC分布密度____，反抗表面张力能力____，预防过分____。思考题生理学呼吸专题知识讲座第22页23呼吸窘迫综合征年2月19日，湖北襄阳市区孕妇陈某因身体原因流产分娩了一名女婴。患儿出生时不但为流产儿、极低出生体重儿，且患有呼吸窘迫综合征并呼吸衰竭...新生儿呼吸窘迫综合征(Neonatalrespiratorydistresssyndrome，NRDS)生理学呼吸专题知识讲座第23页24

急性呼吸窘迫综合征(Acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)：指严重感染、创伤、休克等肺内外攻击后出现以肺泡毛细血管损伤为主要表现临床综合征，属于急性肺损伤（Acutelunginjury,ALI）是严重阶段或类型。生理学呼吸专题知识讲座第24页25正常肺泡与肺炎或ARDS肺泡比较示意图生理学呼吸专题知识讲座第25页26尘肺(Pneumoconiosis

)CoalWorker'sPneumoconiosis生理学呼吸专题知识讲座第26页27第二节肺通气Pulmonaryventilation生理学呼吸专题知识讲座第27页28一、肺通气动力Drivingforceofpulmonaryventilation生理学呼吸专题知识讲座第28页29（一）呼吸运动

呼吸肌收缩舒张引发胸廓扩大和缩小称为呼吸运动。

吸气肌：膈肌和肋间外肌呼气肌：肋间内肌和腹肌辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等生理学呼吸专题知识讲座第29页30呼吸时肋骨和膈肌位置改变示意图生理学呼吸专题知识讲座第30页31平静呼吸肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小,肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下、前后、左右径肺内压＜大气压，气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺被动扩张

膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓上下径肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径

吸气

呼气生理学呼吸专题知识讲座第31页32（二）肺内压(Intrapulmonarypressure)

生理学呼吸专题知识讲座第32页33

用于自主呼吸停顿时一个抢救方法。经过人为改变肺内压，建立肺内压与大气压之间压力差来维持肺通气。现场抢救人工呼吸可采取口对口(鼻)方法，或使用简易呼吸囊。在医院内抢救呼吸骤停患者还可使用结构更复杂、功效更完善呼吸机。人工呼吸(Artificialrespiration)正压人工呼吸负压人工呼吸生理学呼吸专题知识讲座第33页34二、胸膜腔内压Intrapleuralpressure生理学呼吸专题知识讲座第34页35（一）胸膜腔(Pleuralcavity)生理学呼吸专题知识讲座第35页36（二）胸膜腔内压胸内负压改变范围：平静呼吸吸气末-10～-5mmHg呼气末-5～

-3mmHg生理学呼吸专题知识讲座第36页37直接测定胸膜腔负压示意图生理学呼吸专题知识讲座第37页38间接测定胸膜腔负压示意图生理学呼吸专题知识讲座第38页39（三）形成原理迫使脏层胸膜外移

肺内压(大气压)迫使脏层胸膜回位

肺回缩力（肺弹性回缩力）（肺泡表面张力）胸内压＝肺内压－肺回缩力胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝－肺回缩力生理学呼吸专题知识讲座第39页40（四）胸膜腔负压有何生理意义？1.维持肺处于扩张状态；2.促进血液和淋巴液回流。气胸（Pneumothorax）生理学呼吸专题知识讲座第40页41三、肺通气阻力

Resistanceofpulmonaryventilation气道阻力：与气体流动形式+气道半径相关弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处位置相关肺弹性阻力粘滞阻力惯性阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计70%30%生理学呼吸专题知识讲座第41页42（一）弹性阻力和顺应性

弹性阻力（Elasticresistance)是指在外力作用下，弹性体所产生反抗变形力。

顺应性（Compliance）是指弹性体可扩张性，反应弹性体在外力作用下发生变形难易程度。压力在空腔器官C＝

L/cmH2O△P△V顺应性可用单位跨壁压改变所引发容积改变来表示。顺应性与弹性阻力呈反变关系生理学呼吸专题知识讲座第42页431.肺弹性阻力肺弹性回缩力：吸气阻力，呼气动力。跨肺压：肺内压与胸膜腔内压之差肺顺应性（CL）=肺容积改变（△V）跨肺压改变（△P）L/cmH2O生理学呼吸专题知识讲座第43页44气-液交界面—表面张力肺弹性组织—回缩力弹性阻力起源充空气和充生理盐水时静态顺应性曲线生理学呼吸专题知识讲座第44页45

单位肺容量下肺顺应性。普通肺容量以功效余气量来计算。适合用于不一样肺容积个体顺应性进行比较。比顺应性（Specificcompliance）肺顺应性肺容积比顺应性成人0.22.5L0.08新生儿0.0060.08L0.075生理学呼吸专题知识讲座第45页462.胸廓弹性阻力当肺容量约为肺总量67%时，胸廓处于自然位置，胸廓无变形，胸廓不表现出弹性阻力；当肺容量小于肺总量67%时，胸廓被牵引向内而缩小，胸廓弹性阻力成为吸气动力，呼气阻力；当肺容量大于肺总量67%时，胸廓被牵引向外而扩大，胸廓弹性阻力成为吸气阻力，呼气动力。生理学呼吸专题知识讲座第46页47（二）非弹性阻力（气道阻力）影响原因有：1.气体流速：流速越大，阻力越大；2.气流形式：层流阻力小，湍流阻力大；3.气道口径：口径减小，阻力增大；4.肺容积：肺容积增大，阻力减小。气道阻力（R）=大气压-肺内压（cmH2O）气体流量（L/s）生理学呼吸专题知识讲座第47页48四、肺通气能力评价Evaluationofpulmonaryventilation生理学呼吸专题知识讲座第48页49（一）肺容积（Pulmonaryvolume）潮气量(Tidalvolume,TV)：每次呼吸时，吸入或呼出气量。

400－600ml补吸气量(Inspiratoryreservevolume,IRV)：平静吸气末再尽力吸气，所能吸入气量。1500－ml补呼气量(Expiratoryreservevolume,ERV)：平静呼气末再尽力呼气，所能呼出气量。900－1200ml余气量(Residualvolume,RV)：最大呼气后，肺内仍残留不能呼出气量。1000－1500ml生理学呼吸专题知识讲座第49页50深吸气量（Inspiratorycapacity,IC）：TV+IRV功效余气量(Functionalresidualcapacity,FRC)：平静呼气末，肺内所余留气量。ERV+RV。2500ml（二）肺容量（Lungcapacity）生理学呼吸专题知识讲座第50页51肺活量（Vitalcapacity,VC）：尽力吸气后从肺内所能够呼出最大气量。是肺功效测定惯用指标。男性3500ml，女性2500ml。用力肺活量（Forcedvitalcapacity,FVC）：做最大深吸气后尽力尽快地呼气，所能呼出最大气体量。生理学呼吸专题知识讲座第51页52用力呼气量（Forcedexpiratoryvolume,FEV）：最大深吸气后再尽力尽快呼气，测定在1秒钟、2秒钟、3秒钟内呼出气体量分别占其肺活量百分数（FEV/FVC），正常情况下约为83％，96％，99％。肺总量(Totallungcapacity,TLC)：肺所能容纳最大气体量。男性5L，女性约3.5L。生理学呼吸专题知识讲座第52页53正常人用力呼气量示意图生理学呼吸专题知识讲座第53页54限制型与阻塞型通气功效障碍

限制型通气功效障碍：吸气时肺膨胀受限制。常见于肺纤维化、气胸、胸腔积液等。患者主要表现为肺活量、深吸气量降低，而肺通气功效和FEV1可正常或增加。

阻塞型通气功效障碍：因为气道阻塞而引发通气功效障碍。常见于慢性支气管炎、晚期支气管哮喘、肺气肿等。患者最大通气量、用力肺活量和FEV1降低，而肺活量普通不降低。生理学呼吸专题知识讲座第54页55（三）肺通气量和肺泡通气量每分通气量：是指每分钟吸入或呼出气体总量，等于潮气量和呼吸频率乘积。6-9L1.肺通气量（Pulmonaryventilation）最大通气量：最快速度、尽可能深幅度呼吸时每分通气量。150L生理学呼吸专题知识讲座第55页562.肺泡通气量（Alveolarventilation）

肺泡通气量=（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率肺泡无效腔（alveolardeadspace）

解剖无效腔（anatomicaldeadspace）生理无效腔（physiologicaldeadspace）生理学呼吸专题知识讲座第56页57潮气量

(ml)频率（次/min)每分通气量（ml/min)肺泡通气量（ml/min)平静呼吸50012500×12=6000(500-150)×12=4200浅快呼吸25024250×24=6000(250-150)×24=2400深慢呼吸100061000×6=6000(1000-150)×6=5100不一样呼吸频率和潮气量时每分通气量和肺泡通气量为何深慢呼吸比浅快呼吸气体交换效率高？生理学呼吸专题知识讲座第57页58第三节气体交换Gasexchange生理学呼吸专题知识讲座第58页59一、气体交换原理Principlesofgasexchange分压：混合气体中各组成气体所含有压力。

PO2＝760×20.96%＝159mmHgPCO2＝760×0.04%＝0.3mmHg分压差：指某同一气体在不一样部位分压不相等而产生压力差。是促使气体由分压高处向分压低处扩散动力，即为气体交换动力.生理学呼吸专题知识讲座第59页60二、气体交换过程Procedureofgasexchange肺换气组织换气生理学呼吸专题知识讲座第60页61三、影响气体交换原因Factorsaffectinggasexchange分压差×温度×气体溶解度×扩散面积∝扩散距离×√分子量气体扩散速率生理学呼吸专题知识讲座第61页62（一）气体分压差

同一海平面，肺泡气体分压主要受肺泡气更新率影响。肺泡气更新率=（潮气量-无效腔气量）/功效余气量。通常状态下肺泡更新率约为14%。生理学呼吸专题知识讲座第62页631.呼吸膜面积2.呼吸膜厚度（通透性）

正常成年人两肺总扩散面积：70m2，平静状态下用于气体扩散呼吸膜面积约占60%，疾病状态（肺不张、肺气肿、肺实变、肺叶切除等）扩散面积：减小

呼吸膜增厚或扩散距离增加疾病，如肺纤维化、肺水肿等，都会降低气体扩散速率。（二）呼吸膜生理学呼吸专题知识讲座第63页64每分钟肺泡通气量(VA)和每分钟肺血流量(Q)之间比值。正常成人在平静时VA

约为4.2L/min，Q约为5L/min，所以VA/Q约为0.84。（三）通气血流比值（VA/Q）通气/血流比值及其改变示意图生理学呼吸专题知识讲座第64页65第四节气体在血液中运输Gastransportintheblood生理学呼吸专题知识讲座第65页66肺与组织之间气体运输是联络外呼吸和内呼吸中间步骤生理学呼吸专题知识讲座第66页67一、气体在血液中运输方式Transportformsofgasintheblood化学结合动态平衡物理溶解动脉血混合静脉血物理溶解化学结合累计物理溶解化学结合累计O20.3120.0020.310.1115.2015.31CO22.5346.4048.932.9150.0052.91生理学呼吸专题知识讲座第67页68二、氧运输Transportofoxygen

物理溶解占血液总氧含量约1.5%

化学结合占血液总氧含量约98.5%生理学呼吸专题知识讲座第68页69Hb+O2HbO2（氧合血红蛋白）PO2低（组织）PO2高（肺）血红蛋白（Hemoglobin,Hb）生理学呼吸专题知识讲座第69页70（一）Hb与O2结合特点

反应快，可逆，不需要酶催化，受O2分压影响。

Fe2+与O2结合是氧合，不是氧化。

1分子Hb能够结合4分子O2。HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色。当体表表浅毛细血管床血液中去氧Hb含量达5g/100ml血液以上时，皮肤、粘膜呈浅蓝色，称紫绀(cyanosis)。Hb氧容量Hb氧含量Hb氧饱和度血氧容量

血氧饱和度

血氧含量O2与Hb结合或解离影响Hb对O2亲和力。(氧解离曲线)HbO2和去氧合Hb颜色不一样。生理学呼吸专题知识讲座第70页71（二）氧解离曲线（Oxygendissociationcurve）表示PO2与Hb氧结合量或Hb氧饱和度关系曲线。该曲线既表示不一样PO2下，O2与Hb分离情况，也反应不一样PO2时，O2与Hb结合情况。Hb氧容量Hb氧含量Hb氧饱和度血氧容量

血氧饱和度

血氧含量生理学呼吸专题知识讲座第71页72上段：PO2100~60mmHg中段：PO260~40mmHg下段：PO240~15mmHg1.氧解离曲线特点及意义“S”形生理学呼吸专题知识讲座第72页73

表明：氧饱和度受PO2改变影响小。是Hb与O2结合阶段。

意义:

当外环境或吸入气中O2分压下降，造成血PO2降低时，仍能为机体摄取和携带足够O2。对高空高原或呼吸系疾病人抗低氧血症有利。上段：坡度较平坦血红蛋白氧饱和度％生理学呼吸专题知识讲座第73页74

表明：PO2降低能促进大量氧离，血氧饱和度下降显著。是HbO2释放O2部分。

意义:

当动脉血流经组织时，可释放出适量O2

，满足机体平静状态下对O2需求。血红蛋白氧饱和度％中段：坡度较陡生理学呼吸专题知识讲座第74页75

表明：PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧大幅度下降。也是Hb与O2解离阶段。

意义:

当动脉血流经活动增强组织时，可释放足够O2

，满足活动增强组织对O2需求。代表O2贮备。下段：坡度更陡血红蛋白氧饱和度％生理学呼吸专题知识讲座第75页762.影响氧解离曲线原因P50↑，Hb对O2亲和力↓，曲线右移P50↓，Hb对O2亲和力↑，曲线左移生理学呼吸专题知识讲座第76页77PCO2和pH影响pH降低或PCO2升高，P50增大，曲线右移。

波尔效应（Bohreffect)：指酸度对Hb氧亲和力影响。当PCO2升高或酸度增大时，Hb对氧亲和力下降，氧解离曲线右移。

生理意义：既可促进肺毛细血管血液氧合，又有利于组织毛细血管血液中氧气释放。[H+]↑→与Hb氨基酸残基结合→盐键↑→T型Hb↑→Hb对O2亲和力↓1904年.丹麦科学家ChristianBohr生理学呼吸专题知识讲座第77页78T↑→H+活度↑→Hb与O2亲和力↓→Hb释放O2

→Hb构型变为T型→氧离曲线右移→氧离易。

如：组织代谢↑→局部T↑+CO2↑H+↑→曲线右移→氧离易T↓→H+活度↓→Hb与O2亲和力↑→Hb结合O2→Hb构型变为R型→氧离曲线左移→氧离难如：低温麻醉时，应防组织缺氧

冬天，末梢循环↓+氧离难→局部红、易冻伤温度影响生理学呼吸专题知识讲座第78页79DPG↑→氧离曲线右移；DPG↓→氧离曲线左移

DPG能与Hb结合形成盐键→Hb构型变为T型

DPG→[H+]↑→波尔效应。

高原缺氧→RBC无氧代谢↑→DPG↑→氧离曲线右移→氧离易

大量输入冷冻血→DPG↓→氧离曲线左移→氧离难，应注意缺氧。2,3-二磷酸甘油酸影响2,3-DPG

生理学呼吸专题知识讲座第79页80煤气中毒机理、症状有哪些？怎样预防？生理学呼吸专题知识讲座第80页81（三）Hb与CO结合Hb与CO亲协力强于与O2亲和力约250倍。当Hb与CO结合会造成机体缺氧。称为煤气中毒。

HbCO使血液呈樱桃红色，煤气中毒患者不出现发绀。Hb+CO

HbCO（一氧化碳血红蛋白）生理学呼吸专题知识讲座第81页82三、二氧化碳运输Transportofcarbondioxide

物理溶解CO2约占总运输量5%。

化学结合CO2约占总运输量95%。碳酸氢盐、氨基甲酰血红蛋白HbNH2O2+H++CO2HbNHCOOH+O2组织肺生理学呼吸专题知识讲座第82页83（一）CO2解离曲线（carbondioxidedissociationcurve）生理学呼吸专题知识讲座第83页84何尔登效应（Haldaneeffect)：O2与Hb结合将促使CO2释放。（二）O2与Hb结合对CO2运输影响相同PCO2下，动脉血携带CO2比静脉血少。Haldane,JBS(1892-1964)生理学呼吸专题知识讲座第84页85在组织氧与二氧化碳运输形式生理学呼吸专题知识讲座第85页86在肺脏氧与二氧化碳运输形式生理学呼吸专题知识讲座第86页87第五节呼吸运动调整Regulationofrespiration生理学呼吸专题知识讲座第87页88节律性呼吸运动由支配呼吸肌躯体运动神经所引发呼吸运动以中枢性节律或送为基础，在一定程度上能进行随意调整生理学呼吸专题知识讲座第88页89一、呼吸中枢与呼吸节律Respiratorycenterandrhythmicbreathing（一）呼吸中枢（respiratorycenter）1.脊髓2.低位脑干（脑桥和延髓）3.高位脑三级呼吸中枢假说延髓是呼吸基本中枢脑桥上部有呼吸调整中枢脑桥中下部有长吸中枢生理学呼吸专题知识讲座第89页90脑干呼吸神经元分布及不一样平面横断后呼吸活动改变切断双侧迷走神经迷走神经完整生理学呼吸专题知识讲座第90页91呼吸相关神经元Respiratoryrelatedneuron生理学呼吸专题知识讲座第91页92呼吸相关神经元Respiratoryrelatedneuron前包钦格复合体是哺乳动物呼吸节律起源关键部位。呼吸调整中枢位于PBKF核群。生理学呼吸专题知识讲座第92页93（二）呼吸节律形成

节律性呼吸是由延髓内--前包钦格复合体中含有起步样活动神经元节律性兴奋引发。其被认为是呼吸节律发源部位。起步细胞学说：生理学呼吸专题知识讲座第93页94

节律性呼吸依赖于中枢神经网络中不一样神经元之间复杂相互联络和相互作用。吸气活动发生器。吸气切断器。2.神经元网络学说：生理学呼吸专题知识讲座第94页95二、呼吸运动机械性反射调整Mechanicalreflexregulationofrespiration生理学呼吸专题知识讲座第95页96（一）肺牵张反射(pulmonarystretchreflex)由肺扩大或肺缩小引发吸气抑制或兴奋反射。又称黑-伯反射(Hering-Breuerreflex)CarlEwaldHering1834-1918

Josef

Breuer1842-1925生理学呼吸专题知识讲座第96页971.肺扩张反射（Inflationreflex）

感受器：位于从气管到细支气管平滑肌中，是牵张感受器。意义：预防吸气过深，促进吸气向呼气转化，调整呼吸频率和深度。吸气(肺扩张)→肺牵张感受器兴奋→迷走神经→延髓→抑制吸气中枢活动，促使吸气向呼气转化

过程：2.肺萎陷反射（Deflationreflex）肺缩小→感受器→呼吸中枢→呼气停顿，转为吸气

意义：该反射阈值较高，预防呼吸过深或肺不张。

过程：生理学呼吸专题知识讲座第97页98（二）呼吸肌本体感受性反射由呼吸肌本体感受器-肌梭(Musclespindle)传入冲动引发反射性呼吸改变。当肌梭兴奋时，传入冲动抵达脊髓中枢，使运动神经元兴奋，引发该运动神经元控制梭外肌收缩或收缩增强。意义：当呼吸肌负荷增强时，吸气运动也对应增强。肌梭(Musclespindle)生理学呼吸专题知识讲座第98页99（三）防御性呼吸反射1.咳嗽反射（Coughreflex）

过程：深短吸气→声门紧闭→呼气肌强烈收缩→肺内压和胸膜腔内压↑↑→声门开放，气体高速冲出

感受器：喉、气管和支气管粘膜

传入神经：迷走神经

中枢：延髓生理学呼吸专题知识讲座第99页1002.喷嚏反射（Sneezereflex）过程：深短吸气→腭垂下降→舌压向软腭→呼出气从鼻腔喷出

感受器：鼻粘膜

传入N：三叉神经

中枢：延髓生理学呼吸专题知识讲座第100页101三、呼吸运动化学性反射调整Chemicalreflexregulationofrespiration生理学呼吸专题知识讲座第101页1021.