生理学第七章呼吸生理

呼吸过程示意图肺通气肺换气气体在血液中运输细胞呼吸当前第1页\共有68页\编于星期四\4点当前第2页\共有68页\编于星期四\4点肺内支气管树呼吸部：呼吸系统概貌当前第3页\共有68页\编于星期四\4点当前第4页\共有68页\编于星期四\4点第二节肺通气一、肺通气的原理（一）肺通气的动力直接动力：肺内压和大气压之间的压力差吸气肺内压高于大气压呼气肺内压低于大气压原动力：呼吸运动当前第5页\共有68页\编于星期四\4点呼吸运动（respiratorymovement）吸气肌：隔肌、肋间外肌呼气肌：肋间内肌、腹肌辅助吸气肌群：斜角肌、胸锁乳突肌等1）吸气2)呼气（1）呼吸运动过程概念：呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。当前第6页\共有68页\编于星期四\4点呼吸肌斜角肌胸锁乳突肌肋间外肌膈肌肋间内肌腹部肌群吸气肌呼气肌当前第7页\共有68页\编于星期四\4点肋间外肌肋间内肌当前第8页\共有68页\编于星期四\4点呼吸运动引起的胸廓容积变化

当前第9页\共有68页\编于星期四\4点（2）呼吸运动形式平静呼吸吸气主动、呼气被动用力呼吸吸气主动、呼气主动胸式呼吸肋间外肌活动为主腹式呼吸膈肌活动为主成人：胸式和腹式混合式呼吸婴幼儿：腹式呼吸为主妊娠后期：胸式呼吸为主当前第10页\共有68页\编于星期四\4点2.肺内压:指肺泡内的压力。（1）呼吸过程中肺内压的变化肺内压吸气初：<大气压末：=大气压呼气初：>大气压末：=大气压在呼吸运动过程中正是由于肺内压的周期性交替升降，造成肺内压和大气压之间的压力差，由该压力差推动气体进出呼吸道。当前第11页\共有68页\编于星期四\4点呼吸过程中肺内压、胸内压及呼吸气容积的变化过程

当前第12页\共有68页\编于星期四\4点（2）人工呼吸的原理定义：人为地造成肺内压和大气之间的压力差来维持肺通气。人工呼吸机口对口的人工呼吸法有节律性地挤压胸廓的负压通气方法：前提：呼吸道通畅当前第13页\共有68页\编于星期四\4点当前第14页\共有68页\编于星期四\4点（2）胸膜腔内压及其测定：胸膜腔内压：负压胸膜腔内压测定直接法间接法（3）胸膜腔负压的形成：生长速度：胸廓>肺随呼吸运动而变化平静吸气末：平静呼气末：﹣10～﹣5mmHg﹣5～﹣3mmHg肺的弹性回缩力的方向向内胸廓的弹性回缩力的方向向外当前第15页\共有68页\编于星期四\4点当前第16页\共有68页\编于星期四\4点胸内压<大气压胸内负压胸膜腔（2）胸膜腔内压及其测定：当前第17页\共有68页\编于星期四\4点（4）胸膜腔负压的生理意义①维持肺泡扩张状态，并随胸廓的运动而张缩，保证肺通气和肺换气。②降低中心静脉压，促进胸腔淋巴液和静脉血回流。当前第18页\共有68页\编于星期四\4点（二）肺通气的阻力1．弹性阻力概念：弹性组织受外力作用发生变形时所产生的对抗变形的力。度量指标：顺应性顺应性：指在外力作用下弹性组织的可扩张性。顺应性弹性阻力弹性阻力：非弹性阻力：胸廓和肺的弹性阻力。70%气道阻力、惯性阻力及组织粘滞阻力等。30%当前第19页\共有68页\编于星期四\4点（1）肺的弹性阻力与顺应性：肺组织：弹性纤维和胶原纤维的弹性回缩力1/3肺泡内：液―气界面所产生的表面张力2/3肺顺应性：单位压力变化所引起的肺的容积变化（L/cmH2O

），表示外力作用下肺弹性组织的可扩张性。肺的顺应性（C肺）=容积变化（ΔV）跨肺压力变化（Δр）弹性阻力=顺应性1正常成人肺的静态顺应性约为0.2L／cmH2O当前第20页\共有68页\编于星期四\4点（2）肺泡表面张力与肺表面活性物质比顺应性=测得的肺顺应性(L/cmH2O)／肺总量(L)。比顺应性：单位肺容量下的顺应性。意义：可用比顺应性来比较具有不同肺总量的个体的肺顺应性。肺泡表面张力：肺泡内壁的表层覆盖一薄层液体，它与肺泡内气体间形成球形液﹣气界面，其表面张力的方向是指向球心。当前第21页\共有68页\编于星期四\4点根据Laplace定律：P=2T／r（式中P是肺泡内的压力，T是肺泡表面张力，r是肺泡半径）图7-11相连通的大小不同的液泡内压及气流方向示意图肺泡失去稳定性。肺泡吸气时倾向于膨胀破裂；呼气时倾向于萎陷。引发肺水肿。实际上由于肺表面活性物质的存在，这些情况并不会发生。当前第22页\共有68页\编于星期四\4点表面张力当前第23页\共有68页\编于星期四\4点肺表面活性物质：降低弹性阻力维持大小肺泡的稳定性防止肺水肿（3）胸廓的弹性阻力和顺应性重要的生理意义由肺泡Ⅱ型细胞分泌,能够降低肺泡表面张力的作用。肺容量=肺总量的67%弹性阻力为零肺容量<肺总量的67%其弹性阻力向外,是吸气的动力，呼气的阻力肺容量>肺总量的67%其弹性阻力向内，成为吸气的阻力，呼气的动力。胸廓的顺应性(Cchw)＝胸廓容积变化(ΔV)/跨壁压力变化(ΔP)正常人胸廓顺应性也是0.2L/cmH2O。二软脂酰卵磷脂当前第24页\共有68页\编于星期四\4点呼吸膜、肺泡表面张力与肺表面活性物质当前第25页\共有68页\编于星期四\4点肺泡上皮C：Ⅰ型二软脂酰卵磷脂肺泡气液交界面的表面张力肺泡上皮C组织间隙毛细血管内皮C肺泡上皮基膜含表面活性物质的液体层（分泌C）1μmⅡ型呼吸膜：毛细血管肌膜当前第26页\共有68页\编于星期四\4点2.非弹性阻力

定义：在气体流动时产生的，并随流速加快而增加，故为动态阻力。包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。

（1）气道阻力定义：由气体流经呼吸道时，气体分子间及气体分子与呼吸道壁之间的摩擦所产生阻力。分布：鼻、声门、直径2mm以上细支气管、气管等部位。当前第27页\共有68页\编于星期四\4点（2）影响气道阻力的因素气流速度气流形式管径大小（呼吸性细支气管）气道的跨壁压肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节化学因素阻力层流阻力湍流阻力当前第28页\共有68页\编于星期四\4点二、肺通气功能的评价

（一）肺容积：是指肺内气体的容积1.潮气量：每次吸入或呼出的气量。2.补吸气量：平静吸气末，再尽力吸入的气量。正常成人：400~500ml正常成人：1500~1800ml3.补呼气量：平静呼气末，再用力呼出的气量。正常成人：1000~1500ml4.残气量：用全力呼气后，肺内所留的气体量。（余气量）正常成人：1000~1500ml（吸气储备量）（呼气储备量）

当前第29页\共有68页\编于星期四\4点肺容积和肺容量示意图当前第30页\共有68页\编于星期四\4点1.深吸气量（inspiratorycapacity）：1+22.功能残气量（functionalresidualcapacity）：3+43.肺活量：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量（vitalcapacity）。

4.用力呼气量：指尽力最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量。常用：1秒用力呼气量（FEV1）

5.肺总量：1+2+3+4（二）肺容量：是肺容积中两项或两项以上的联合气量。当前第31页\共有68页\编于星期四\4点1．每分通气量：潮气量×频率2．最大随意通气量（自学）3．无效腔和肺泡通气量（三）肺通气量和肺泡通气量每分肺泡通气量=（潮气量-解剖无效腔容量）×呼吸频率

肺泡无效腔无效腔：解剖无效腔生理无效腔当前第32页\共有68页\编于星期四\4点不同呼吸频率和潮气量时肺通气量和肺泡通气量

呼吸频率（次/分钟）潮气量（ml）肺通气量（ml/min）肺泡通气量（ml/min）165008000560081000800068003225080003200深而慢的呼吸比浅而慢的呼吸效率高。

当前第33页\共有68页\编于星期四\4点第三节肺换气和组织换气一、肺换气和组织换气的基本原理（一）气体的扩散肺换气：肺泡血液组织换气：血液组织动力：气体的分压差方式：扩散当前第34页\共有68页\编于星期四\4点当前第35页\共有68页\编于星期四\4点3.扩散面积和距离与扩散面积成正比，与扩散距离成反比4.温度：正比当前第36页\共有68页\编于星期四\4点二、肺换气（一）肺换气过程当前第37页\共有68页\编于星期四\4点（二）影响肺换气的因素1.呼吸膜的厚度

厚度2.呼吸膜的面积扩散速率扩散量面积扩散速率扩散量3.通气血流比值=每分肺泡通气量（VA）每分肺血流量（Q）=0.84呼吸膜结构示意图

当前第38页\共有68页\编于星期四\4点通气/血流比值可能出现的三种情况

VA/

Q肺泡无效腔肺泡气更新率VA/

Q功能性动-静脉短路血中PO2PCO2当前第39页\共有68页\编于星期四\4点通气/血流比值可能出现的三种情况

当前第40页\共有68页\编于星期四\4点（三）肺扩散容量（自学）三、组织换气当前第41页\共有68页\编于星期四\4点当前第42页\共有68页\编于星期四\4点第四节气体在血液中的运输运输形式：物理溶解：量少，是化学结合的前提化学结合：量多，以物理溶解为前提（O2和CO2）

O2和CO2扩散入血：

溶解于血液使气体分压升高化学结合O2和CO2从血中释出：

化学结合的再分离出来以补充失去的溶解气体溶解的先逸出使气体分压下降当前第43页\共有68页\编于星期四\4点一、氧的运输（一）氧在血液中存在的形式血液中O2和CO2的含量（ml/100ml血液）动脉血混合静脉血物理溶解化学结合总量物理溶解化学结合总量O20.3120.020.3170.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91以Hb为主要运输工具当前第44页\共有68页\编于星期四\4点1．Hb分子的结构当前第45页\共有68页\编于星期四\4点Hb+O2

HbO2PO2高PO2低当前第46页\共有68页\编于星期四\4点2．Hb与O2结合的特征（1）反应快，可逆，不需酶，反应方向取决于PO2高低（2）Fe2+与O2结合后仍是二价铁（3）1分子Hb可以结合4分子O2氧容量：100ml血液中Hb所能结合的最大O2量氧含量：100ml血液中Hb实际结合的O2量氧饱和度：血氧含量PO2血氧容量×100%Hb量（4）Hb的变构效应：紧密型（T型）：去氧Hb疏松型（R型）：氧合Hb当前第47页\共有68页\编于星期四\4点氧解离曲线当前第48页\共有68页\编于星期四\4点二、CO2的运输2.化学结合：1.物理溶解：5%（1）碳酸氢盐形式：88%血浆CO2CO2H2OCAH2CO3H+HCO3-Na+HCO3-NaHCO3Cl

-可逆的红细胞（一）CO2的运输形式当前第49页\共有68页\编于星期四\4点（2）氨基甲酸血红蛋白形式：7%HbNH2+CO2HbNHCOOH氧合作用HbNHCOO-H+调节因素：在组织在肺HbO2的酸性高，不易与CO2结合还原Hb的酸性低，容易与CO2结合当前第50页\共有68页\编于星期四\4点（二）CO2解离曲线表示血液中CO2含量与PCO2关系的曲线。血液CO2含量随PCO2上升而增加。与氧解离曲线不同，二者之间接近线性关系而不是S形曲线，而且没有饱和点。因此，CO2解离曲线的纵坐标不用饱和度而用浓度表示。血液流经肺时每100ml血液释出4ml的CO2。当前第51页\共有68页\编于星期四\4点CO2解离曲线当前第52页\共有68页\编于星期四\4点（三）O2与Hb的结合对CO2运输的影响O2与Hb结合将促使CO2释放，这一效应称为何尔登效应。可见O2和CO2的运输相互影响。CO2通过波尔效应影响O2的结合和释放。O2又通过何尔登效应影响CO2的结合和释放。当前第53页\共有68页\编于星期四\4点第五节呼吸运动的调节

脊髓低位脑干高位脑一、呼吸中枢与呼吸节律的形成基本中枢：延髓当前第54页\共有68页\编于星期四\4点呼吸中枢示意图脑桥延髓当前第55页\共有68页\编于星期四\4点二、呼吸的调节（一）化学感受性反射对呼吸运动的调节1.化学感受器：适宜刺激为O2、CO2和H+等。外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体中枢化学感受器：延髓腹外侧浅表部当前第56页\共有68页\编于星期四\4点区别外周化学感受器中枢化学感受器部位颈动脉体和主动脉体延髓腹外侧浅表部适宜刺激动脉血中PO2、PCO2和pH变化1.颈动脉体>主动脉体2.三种刺激可协同作用脑脊液和局部细胞外液中H+浓度1.不感受缺氧的刺激2.对CO2的敏感性高于外周，但反应潜伏期长3.动脉血pH变化的作用小而缓慢主要作用机体缺氧时维持对呼吸的驱动调节脑脊液中[H+]→维持稳定的pH环境当前第57页\共有68页\编于星期四\4点2.CO2、H+和O2对呼吸的调节A、一定范围内动脉血中的PCO2对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必要的。B、吸入气中CO2适当阈值：动脉血PCO2

≥40mmHgPCO2适当呼吸加深加快过量（吸入气中CO2浓度超过7%）呼吸中枢呼吸（-）（-）（1）动脉血液中

CO2分压对呼吸的调节过量呼吸中枢CO2麻醉（-）（吸入气中CO2浓度超过15%）当前第58页\共有68页\编于星期四\4点动脉血中单纯PCO2、PO2、pH变化时的肺泡通气反应

当前第59页\共有68页\编于星期四\4点两条途径：颈A体主A体化学感受器窦N迷走N延髓呼吸加深加快PCO2脑脊液中H2CO3H+中枢化学感受器舌咽N传出NPCO2H2OCAHCO3-延髓（动脉血）（+）呼吸中枢（+）（+）透过血-脑屏障外周途径中枢途径（主要）当前第60页\共有68页\编于星期四\4点（2）动脉血液中[H+]对呼吸的调节外周化学感受器呼吸加快加深（+）动脉血[H+]（3）动脉血液中O2分压对呼吸的调节吸入气中O2含量10%