生理学第五章呼吸详解

生理学第五章呼吸详解演示文稿当前第1页\共有105页\编于星期四\4点优选生理学第五章呼吸当前第2页\共有105页\编于星期四\4点

概述掌握呼吸的概念及呼吸的基本过程。熟悉呼吸器官的结构特点及功能意义。本节学习目标当前第3页\共有105页\编于星期四\4点一、呼吸的四个过程？二、内呼吸、外呼吸的概念？当前第4页\共有105页\编于星期四\4点

在新陈代谢过程中，机体需要消耗O2，并产生CO2，为维持内环境中O2和CO2含量的相对稳定，确保体内新陈代谢的正常进行，机体必须不断地从外界环境中摄取O2，并排出所产生的CO2。

机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸。当前第5页\共有105页\编于星期四\4点鼻、咽、喉→气管→主支气管→…….→呼吸性细支气管

肺泡气体交换场所气体传送带下呼吸道

上呼吸道当前第6页\共有105页\编于星期四\4点当前第7页\共有105页\编于星期四\4点当前第8页\共有105页\编于星期四\4点当前第9页\共有105页\编于星期四\4点呼吸全过程：当前第10页\共有105页\编于星期四\4点当前第11页\共有105页\编于星期四\4点呼吸包括三个相互衔接并同时进行的过程1.外呼吸：包括肺通气和肺换气2.气体在血液中的运输3.内呼吸：组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换以及组织细胞内的生物氧化过程。当前第12页\共有105页\编于星期四\4点

呼吸道黏膜：加温、加湿过滤、清洁防感染、保护黏膜的完整性当前第13页\共有105页\编于星期四\4点1、呼吸是指________________________。2、呼吸的过程包括_______、_______、_______、_______。3、外呼吸是指_______和_______。4、内呼吸是指_______。5、呼吸道粘膜粘液的作用有_______、_______、_______。6、上呼吸道是指_______、_______、_______。7、气体传导区不能进行气体交换主要是因为管壁结构上没有_______。当前第14页\共有105页\编于星期四\4点1、机体与外界环境之间的气体交换过程2、肺通气、肺换气、气血运输、组织换气3、肺通气、肺换气4、组织换气5、加温和加湿、过滤和清洁、防止感染和保护黏膜的完整性6、鼻、咽、喉7、肺泡当前第15页\共有105页\编于星期四\4点三、肺通气原理（一）肺通气的动力呼气肺内压＞大气压缩小肺脏吸气肺内压＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张

原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。

直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。扩张当前第16页\共有105页\编于星期四\4点呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩张与缩小。1.吸气肌：膈肌和肋间外肌吸气辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等2.呼气肌:肋间内肌和腹肌当前第17页\共有105页\编于星期四\4点1.呼吸运动

(1)型式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按参与呼吸运动的主要肌群分:

混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:婴幼儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠、肥胖。

(2)频率:成人:12～18次/分当前第18页\共有105页\编于星期四\4点(3)过程：①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，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构)

膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的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

呼气当前第19页\共有105页\编于星期四\4点②用力呼吸：

用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。③人工呼吸:

基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差

方法:负压吸气式(压胸法)

正压吸气式(口对口呼吸法，呼吸机)(4)特点：①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。③平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。当前第20页\共有105页\编于星期四\4点当前第21页\共有105页\编于星期四\4点当前第22页\共有105页\编于星期四\4点根据参与呼吸运动的肌群不同分为：腹式呼吸(abdominalbreathing):以膈肌舒缩活

动为主的呼吸运动。胸式呼吸(thoracicbreathing):以肋间外肌舒缩

活动为主的呼吸运动。

★混合式呼吸当前第23页\共有105页\编于星期四\4点呼吸暂停、声带开放、呼吸道通畅时：

肺内压＝大气压呼吸运动过程中肺内压的周期性交替升降肺内压和大气压之间的压力差推动气体进出肺的直接动力1.肺内压(intrapulmonarypressure)

肺泡内的压力

（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化当前第24页\共有105页\编于星期四\4点吸气初：肺内压<大气压吸气开始吸气末：肺内压=大气压吸气停止呼气初：肺内压>大气压呼气开始呼气末：肺内压=大气压呼气停止呼气末吸气末当前第25页\共有105页\编于星期四\4点（1）胸膜腔：位于脏层胸膜与壁层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液

2.胸膜腔内压(intrapleuralpressure)（2）胸膜腔内压：胸膜腔内的压力。测量：直接法

间接法当前第26页\共有105页\编于星期四\4点

胸膜腔内压(intrapleuralpressure)

当前第27页\共有105页\编于星期四\4点肺回缩以胸膜腔密闭且含浆液为条件胸廓生长>肺生长胸廓容积>肺容积胸廓将肺拉大肺回缩胸内负压胸膜腔负压的形成当前第28页\共有105页\编于星期四\4点

胸膜腔内压=肺内压－肺回缩力

在吸气末或呼气末

胸膜腔内压=大气压－肺回缩力

以大气压为0，胸膜腔内压=－肺回缩力

（负压是指其低于大气压）

呼气末：-3～

-5mmHg；

吸气末：-5～-10mmHg为什么平静呼气末胸膜腔内压仍然为负当前第29页\共有105页\编于星期四\4点胸膜腔负压的生理意义：

维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张

有利于静脉血及淋巴液的回流气胸当前第30页\共有105页\编于星期四\4点气胸当前第31页\共有105页\编于星期四\4点二、肺通气的阻力

呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。当前第32页\共有105页\编于星期四\4点弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关粘滞阻力惯性阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计当前第33页\共有105页\编于星期四\4点（一）弹性阻力

弹性阻力(R)：物体在外力作用下变形时所产生的对抗变形的力。包括肺弹性阻力（主）和胸廓弹性阻力。肺的弹性阻力肺组织的弹性回缩力(1/3)肺泡表面的表面张力(2/3)当前第34页\共有105页\编于星期四\4点（1）肺泡表面张力和肺表面活性物质

肺泡表面张力(surfacetension)

肺泡的内表面覆盖一薄层液体，与肺泡内气体形成液-气界面，使液体表面积缩至最小的力。当前第35页\共有105页\编于星期四\4点表面张力的方向指向肺泡的中心，可使肺泡回缩，构成了肺的回缩力当前第36页\共有105页\编于星期四\4点吸气肺泡表面积↑DPL分散降表面张力的作用↓肺泡表面张力↑肺泡回缩防肺泡破裂

(呼气)(↓)(密集)(↑)(↓)(扩张)(萎陷)

肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant)

由肺泡Ⅱ型细胞产生的二棕榈酰卵磷脂作用：

降低肺泡的表面张力当前第37页\共有105页\编于星期四\4点生理意义：①降低肺的弹性阻力、减小吸气阻力，增加肺的顺应性②避免肺毛细血管中的液体渗入肺泡，防止肺水肿发生③有助于维持肺泡的稳定性肺表面活性物质减少

肺不张早产儿成人肺炎、肺血栓当前第38页\共有105页\编于星期四\4点（2）肺的弹性回缩力肺组织含弹性纤维，肺扩张时弹性纤维会产生回缩力。在一定范围内，肺被动扩张的越大，弹性回缩力越大，肺弹性阻力也越大。反之，越小。当前第39页\共有105页\编于星期四\4点

肺弹性阻力增加，顺应性降低吸气困难肺弹性阻力减小，顺应性增大呼气困难肺弹性阻力的大小难以测定，因此通常用顺应性来表示。顺应性：在外力作用下，弹性物体扩张的难易程度。顺应性=1/弹性阻力当前第40页\共有105页\编于星期四\4点（二）非弹性阻力包括：惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力（主）惯性阻力：气体在发动、变速、换向时因气体和组织的惯性所产生的阻力粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移发生摩擦时所产生的阻力气道阻力：非弹性阻力的80%~90%，由气道管

径、气流速度和气流形式决定。当前第41页\共有105页\编于星期四\4点为什么支气管哮喘病人呼气比吸气困难气道阻力特点:①只在呼吸运动时产生；流速快→阻力大②与气体流动形式有关：层流→阻力小湍流→阻力大③与气道半径的4次方成反比：

（R∝1／r4）

当前第42页\共有105页\编于星期四\4点弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力气道阻力：与气体流动速度+形式+气道半径有关粘滞阻力惯性阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计当前第43页\共有105页\编于星期四\4点1、潮气量

400~600ml2、补吸气量1500~2000ml3、补呼气量900~1200ml4、残气量

1000~1500ml二、肺通气功能的评价(evaluationoffunctionofpulmonaryventilation)（一）肺容量—指四种互不重叠的呼吸气量

功能残气量

2500ml、2000ml5、肺活量3500ml、2500ml

用力呼气量6、肺总量5000~6000ml

3500~4500ml当前第44页\共有105页\编于星期四\4点当前第45页\共有105页\编于星期四\4点当前第46页\共有105页\编于星期四\4点用力呼气量（forcedexpiratoryvolume，FEV）：

最大吸气后以最快速度用力呼气，在一定（单位）时间内所能呼出的最大气量。

第1秒末:83%

第2秒末:96%

第3秒末:99%。测定方法：作一次深吸气后，以最快的速度用力呼气，同时分别记录第1，2，3秒末所呼出的气量，计算其所占肺活量的百分比。当前第47页\共有105页\编于星期四\4点用力呼气量示意图生理情况下气道狭窄时当前第48页\共有105页\编于星期四\4点（二）

肺通气量

——指单位时间内进出肺的气体量。（一）每分通气量（二）肺泡通气量当前第49页\共有105页\编于星期四\4点1、每分通气量

——每分钟吸入或呼出肺的气体量每分通气量＝潮气量×呼吸频率正常人呼吸频率为12～18次/min，每分通气量约6－9L/min，每分最大通气量约70～120L/min当前第50页\共有105页\编于星期四\4点解剖无效腔：指从上呼吸道至终末细支气管部 分的气道，该部分不参与气体交换过 程，称为～，正常成年人约150ml。肺泡无效腔：指进入肺泡的气体有部分未能与肺 毛细血管血液之间进行气体交换，这部 分气体所占的肺泡容量称为～。生理无效腔＝解剖无效腔＋肺泡无效腔。一般肺泡无效腔很小，生理无效腔≈解剖无效腔。2、肺泡通气量当前第51页\共有105页\编于星期四\4点肺泡通气量：指每分钟吸入或呼出肺泡的气 量，是衡量肺部气体交换有效率的 指标。肺泡通气量＝（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率当前第52页\共有105页\编于星期四\4点支气管扩张解剖无效腔↑肺A部分梗塞肺泡无效腔↑当前第53页\共有105页\编于星期四\4点呼吸形式肺泡通气量(毫升/分)呼吸频率(次/分)肺通气量(毫升/分)潮气量(毫升)正常安静168000500

浅快呼吸250

3280003200

深慢呼吸1000

88000

68005600

不同呼吸频率、潮气量时的肺通气量及肺泡通气量在一定的呼吸频率范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。结论：当前第54页\共有105页\编于星期四\4点

第二节气体的交换

肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换从高分压点流向低分压点组织换气：组织细胞与组织毛细血管血液之间的气体交换当前第55页\共有105页\编于星期四\4点（一）气体交换的原理形式：单纯扩散动力：气体分压（张力）差动脉血混合静脉血组织PO213.3(100)5.3(40)4.0(30)PCO25.3(40)6.1(46)6.6(50)一、决定气体交换的因素当前第56页\共有105页\编于星期四\4点（二）气体的扩散速率———单位时间内气体扩散的容积。分压差×扩散面积×溶解度×温度扩散距离×分子量的平方根D=当前第57页\共有105页\编于星期四\4点CO2溶解度：51.5/100mlO2溶解度：2.14/100ml溶解度(solubility)：在1个大气压下，37℃时，每100ml液体中所溶解的气体ml数。

CO2的扩散速率约为O2的2倍当前第58页\共有105页\编于星期四\4点结构基础：呼吸膜动力：气体的分压差（一）肺换气过程O2CO2二、肺换气和组织换气当前第59页\共有105页\编于星期四\4点Pleaseenteryourtexthere.Pleaseenteryourtexthere图文混排使用技巧6层＜1μm厚当前第60页\共有105页\编于星期四\4点

CO2和O2的扩散仅需0.3秒即达到平衡

血液流经肺毛细血管耗时0.7秒当前第61页\共有105页\编于星期四\4点换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺Ｖ血组织Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血CO2O2当前第62页\共有105页\编于星期四\4点（二）影响肺换气的因素1.呼吸膜的厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑→通透性↓→气体交换↓；特别在运动时，∵耗氧量↑肺血流速↑(=气体交换时间↓），呼吸膜厚度↑→气体交换↓↓。当前第63页\共有105页\编于星期四\4点气体扩散率与膜面积呈正相关毛细血管开放数量及开放程度与扩散面积有关

双侧肺呼吸膜的总面积≈70m2

平静呼吸=40m2

贮备面积≈30m2

肺实变、肺气肿及肺不张呼吸膜面积2.呼吸膜的面积当前第64页\共有105页\编于星期四\4点3.通气/血流比值(Ventilation/perfusionratio)每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。

0.84当前第65页\共有105页\编于星期四\4点

组织中气体交换的原理与在肺中交换相似，但该处交换在液相中进行，且扩散膜两侧的O2、CO2分压差随细胞内氧化代谢强度和组织血流量而异。三、组织换气当前第66页\共有105页\编于星期四\4点血液与组织细胞之间的气体交换过程。结构基础：毛细血管壁、细胞膜动力：气体的分

压差静脉血动脉血当前第67页\共有105页\编于星期四\4点当前第68页\共有105页\编于星期四\4点第三节气体在血液中的运输学习目标：1、掌握O2和CO2的主要运输方式2、熟悉O2和CO2在血液中的化学结合运输过程当前第69页\共有105页\编于星期四\4点

运输形式:（一）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：

（二）化学结合:气体与某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1atm：O2物理溶解量=0.3ml％3atm：O2物理溶解量=6.3ml％（即↑20倍，是高压氧治疗的理论基础)物理溶解当前第70页\共有105页\编于星期四\4点（一）物理溶解1.5%

100ml血液只溶解0.3ml的O2，占血液运输O2总量的1.5%一、氧的运输（二）化学结合98.5%1.O2与Hb的可逆性结合

血液中的氧主要以氧合Hb（HbO2）形式运输当前第71页\共有105页\编于星期四\4点2、化学结合的特点（1）可逆、快速、不需要酶催化、受O2分压的影响Hb+O2HbO2（2）O2与Hb结合为氧合作用，不是氧化作用（3）HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈暗红色PO2高的肺部PO2低的肺部当前第72页\共有105页\编于星期四\4点（4）1分子Hb可结合4分子O2Hb氧容量(OxygencapacityofHb)：100ml血液中Hb所能结合的最大O2量。取决于Hb的浓度。Hb氧含量(OxygencontentofHb)：100ml血液中Hb实际结合的O2量。取决于PO2。Hb氧饱和度：Hb氧含量

(OxygensaturationofHb)

Hb氧容量紫绀：去氧Hb＞50g/L（体表表浅毛细血管血液中）100%×当前第73页\共有105页\编于星期四\4点二、CO2的运输

（一）物理溶解

100ml血液溶解3ml的CO2，占血液运输CO2总量的5%（二）化学结合95%碳酸氢盐88%氨基甲酸Hb7%当前第74页\共有105页\编于星期四\4点1.碳酸氢盐（88%）

红细胞：CO2+H2OH2CO3HCO3¯+H+特点：反应快速、可逆、反应方向取决PCO2差；

碳酸酐酶能加速反应5000倍

碳酸酐酶当前第75页\共有105页\编于星期四\4点当前第76页\共有105页\编于星期四\4点⒉氨基甲酸血红蛋白的形式：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；

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

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20％是此释放的。当前第77页\共有105页\编于星期四\4点当前第78页\共有105页\编于星期四\4点一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢

中枢神经系统内，产生和调节呼吸运动的神经细胞群，称为呼吸中枢(Respiratorycenter)。分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮质等部位。第四节呼吸运动的调节当前第79页\共有105页\编于星期四\4点abcd迷走神经完整切断双侧迷走神经PBKF当前第80页\共有105页\编于星期四\4点A平面：在中脑和脑桥之间横切，呼吸无明显变化D平面：在延髓和脊髓之间横切，呼吸运动停止B平面：在脑桥上、中部之间横切，呼吸将变慢变深，如切断双侧迷走神经，则出现长吸式呼吸C平面：脑桥和延髓之间横切，长吸式呼吸消失，出现喘息样呼吸

当前第81页\共有105页\编于星期四\4点

1.脊髓：不能产生节律性的呼吸运动，只是联系上位中枢和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢2.延髓：是产生节律性呼吸运动的基本中枢当前第82页\共有105页\编于星期四\4点3.脑桥：上部有呼吸调整中枢中下部有长吸中枢

4.高位脑—大脑皮层、边缘系统、下丘脑大脑皮层：随意呼吸调节系统

三级呼吸中枢理论：脑桥上部有呼吸调整中枢，中下部有长吸中枢，延髓有呼吸节律基本中枢。但目前尚未证实存在结构上特定的长吸中枢。当前第83页\共有105页\编于星期四\4点（一）化学感受性反射潮气量呼吸频率呼吸中枢效应器（呼吸肌）动脉血PCO2PO2H+化学感受器二、呼吸运动的反射性调节当前第84页\共有105页\编于星期四\4点主动脉体(aorticbodies)颈动脉体(carotidbodies)外周化学感受器(peripheralChemoreceptor)化学感受器(chemoreceptor)中枢化学感受器(centralChemoreceptor)迷走神经窦神经呼吸中枢当前第85页\共有105页\编于星期四\4点（1）中枢化学感受器适宜刺激——pH↓ 延髓中枢化学感受器

通过血液中的CO2透过血脑屏障发挥作用当前第86页\共有105页\编于星期四\4点当前第87页\共有105页\编于星期四\4点当前第88页\共有105页\编于星期四\4点（2）外周化学感受器（peripheralchemorecptor)动脉PO2、PCO2、pH刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器（+）延髓呼吸中枢（+）呼吸加深加快颈动脉体主要调节呼吸当前第89页\共有105页\编于星期四\4点2.CO2、H+、缺O2对呼吸运动的调节当前第90页\共有105页\编于星期四\4点对呼吸运动的调节CO21%CO24%CO27%CO2呼吸明显增强PCO2CO2对维持呼吸和呼吸中枢兴奋性是必要的，是调呼吸活动的生理性因素，是经常起作用的重要化学刺激。当前第91页\共有105页\编于星期四\4点时间过长过度通气PCO2过低对呼吸兴奋作用解除呼吸暂停当前第92页\共有105页\编于星期四\4点呼吸中枢PCO2CO2>7%PCO2过高直接抑制呼吸中枢对呼吸运动的调节CO2但CO2

过度积聚，压抑中枢神经系统，出现呼吸困难、头昏，甚至昏迷，称为CO2

麻醉当前第93页\共有105页\编于星期四\4点颈动脉体灌流液颈动脉体对PCO2的反应记录电极PCO2颈动脉体放电频率当前第94页\共有105页\编于星期四\4点

H+不变

PCO2

人工脑脊液中枢化学感受器对PCO2的反应当前第95页\共有105页\编于星期四\4点