人体解剖生理学第七章呼吸系统

一、内呼吸与外呼吸呼吸的定义机体与外界环境之间的气体交换过程呼吸过程的三个环节外呼吸（肺呼吸）：肺通气（外界空气与肺之间的气体交换过程）肺换气（肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程）气体在血液中的运输内呼吸（组织呼吸或组织换气）：血液与组织细胞之间的气体交换过程。当前第1页\共有69页\编于星期四\15点当前第2页\共有69页\编于星期四\15点当前第3页\共有69页\编于星期四\15点上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：气管、支气管及其分支（一）通气功能（二）防御保护功能加温、湿润作用过滤清洁作用溶菌杀菌作用吞噬作用防御性呼吸反射：喷嚏反射、咳嗽反射以环状软骨下缘为界二、呼吸道的结构与功能当前第4页\共有69页\编于星期四\15点当前第5页\共有69页\编于星期四\15点鼻旁窦当前第6页\共有69页\编于星期四\15点嗅区back当前第7页\共有69页\编于星期四\15点喉当前第8页\共有69页\编于星期四\15点当前第9页\共有69页\编于星期四\15点当前第10页\共有69页\编于星期四\15点当前第11页\共有69页\编于星期四\15点声门裂开闭当前第12页\共有69页\编于星期四\15点气管与支气管一、气管气管位于食管前方，上接环状软骨，经颈部正中，下行入胸腔。气管由14~16个“C”形的软骨环以及连接各环之间的结缔组织和平滑肌构成，气管内面衬以粘膜。（一）位置（二）组成二、支气管气管于胸骨角平面分为左、右主支气管，分叉处称气管杈。内面的纵嵴称气管隆嵴

Trachea右主支气管气管隆嵴Trachea当前第13页\共有69页\编于星期四\15点三、肺的结构与功能当前第14页\共有69页\编于星期四\15点肺的导管部当前第15页\共有69页\编于星期四\15点肺的呼吸部当前第16页\共有69页\编于星期四\15点胸膜和胸膜腔浆膜脏层与壁层胸膜腔当前第17页\共有69页\编于星期四\15点（一）呼吸肌与呼吸运动引起呼吸运动的肌肉称为呼吸肌，由呼吸肌的收缩、舒张所造成的胸廓的扩大和缩小称为呼吸运动。吸气肌：使胸廓扩大产生吸气动作的肌肉，主要有膈肌和肋间外肌。呼气肌：使胸廓缩小产生呼气动作的肌肉，主要有肋间内肌和腹壁肌。辅助呼吸肌：有斜角肌、胸锁乳突肌等，在用力呼吸时起作用四、呼吸运动与肺通气当前第18页\共有69页\编于星期四\15点肋间肌肉的起止点肋间外肌肋间内肌当前第19页\共有69页\编于星期四\15点（二）平静呼吸平静吸气膈肌收缩膈下移胸腔上下径增大肋间外肌收缩肋骨和胸骨上提肋骨稍转向外侧胸腔的前后左右径增大胸腔容积扩大肺容积扩大肺内压下降并低于大气压空气顺压力差进入肺内吸气末肺内压与大气压相等，气流停止当前第20页\共有69页\编于星期四\15点当前第21页\共有69页\编于星期四\15点当前第22页\共有69页\编于星期四\15点平静呼气（被动）膈肌和肋间外肌舒张胸廓回缩肺容积缩小肺内压升高超过大气压空气顺压力差出肺呼气末肺内压与大气压相等气流停止当前第23页\共有69页\编于星期四\15点膈肌和肋间外肌舒张肋间内肌和腹壁肌收缩胸廓容积和肺容积显著缩小肺内压升高明显大大超过大气压空气顺压力差迅速出肺（三）用力呼吸用力吸气：除膈肌、肋间外肌加强收缩外，斜角肌、胸锁乳突肌、胸大肌等也收缩。用力呼气（主动）当前第24页\共有69页\编于星期四\15点（四）腹式呼吸与胸式呼吸

腹式呼吸：膈肌舒缩引起的呼吸运动伴以腹壁的起伏胸式呼吸：肋间肌舒缩使肋骨和胸骨运动所产生的呼吸运动当前第25页\共有69页\编于星期四\15点（五）肺通气的动力呼吸运动是肺通气的原动力肺内压与大气压之差是肺通气的直接动力（六）肺内压与胸内压1.肺内压：肺泡内的压力即肺内的压力2.胸内压：胸膜腔内的压力（1）胸内压的测量：平静吸气末约为-5~-10mmHg，平静呼气末约为-3~-5mmHg当前第26页\共有69页\编于星期四\15点胸内压肺内压当前第27页\共有69页\编于星期四\15点（2）胸内负压的成因通过胸膜脏层作用于胸膜腔的两种力：

肺内压、肺的回缩力实际作用于胸膜腔的压力为：

胸内压=肺内压－肺回缩力

胸内压=大气压－肺回缩力若以一个大气压为零计算，则

胸内压=－肺回缩力（3）胸内负压的生理意义

①保持肺的扩张状态，有利于肺通气和肺换气。

②降低中心静脉压，促进血液和淋巴液的回流。当前第28页\共有69页\编于星期四\15点当前第29页\共有69页\编于星期四\15点（七）肺容量与肺通气量肺容积与肺容量四种基本肺容积当前第30页\共有69页\编于星期四\15点肺通气量每分通气量

平静呼吸时，每分钟吸入或呼出的气体总量。

每分通气量=潮气量×呼吸频率平静呼吸时，正常成年人呼吸频率每分12~18次，潮气量500ml，则每分通气量约为6~9L。每分最大通气量

以尽快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时，每分钟吸入或呼出的最大气量。反映单位时间内呼吸器官的全部通气能力得到充分发挥时所能达到的通气量，是评估一个人所能从事体力活动的最大限度的指标之一，正常成年人最大通气量一般可达70~120L。当前第31页\共有69页\编于星期四\15点每分肺泡通气量

每分钟进入肺泡进行了气体交换的通气量。

每分肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率=（500-150）×12~18=4200~6300ml呼吸型式对每分通气量和每分肺泡通气量的影响当前第32页\共有69页\编于星期四\15点呼吸频率（次/分）潮气量（ml）无效腔（ml）肺通气量（ml/min）肺泡通气量（ml/min）322501508000320016500150800056008100015080006800不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量比较

结论：从气体交换的角度来说，在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更有效。当前第33页\共有69页\编于星期四\15点扩散距离×√分子量分压差×温度×气体溶解度×扩散面积=

一、气体交换的原理

原理：扩散。动力：膜两侧的气体分压差。

速率：=扩散速率（D）

扩散速率与分压差、温度、气体溶解度、扩散面积呈正比；与扩散距离、分子量的平方根呈反比。气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数。扩散系数大，扩散速率快。五、气体的交换当前第34页\共有69页\编于星期四\15点

∵CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。∴肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。

O2、CO2扩散速率（D）的比较——————————————————————————————————————

分子量血浆溶解度肺泡气V血D分压分压——————————————————————————————————————O23221.4102401CO244515.040462———————————————————————————————————————当前第35页\共有69页\编于星期四\15点肺换气当前第36页\共有69页\编于星期四\15点血液与组织细胞之间的气体交换过程。当前第37页\共有69页\编于星期四\15点空气、肺泡气、血液和组织中气体的分压（mmHg）空气肺泡气动脉血混合静脉血组织PO2159102~10497~1004030~40PCO20.340404646~50组织换气与肺换气的动力当前第38页\共有69页\编于星期四\15点交换过程当前第39页\共有69页\编于星期四\15点1.呼吸膜的厚度：呼吸膜的4层结构决定肺部换气的速率，肺纤维化、肺水肿会使呼吸膜增厚2.呼吸膜的面积：肺不张、肺实变、肺气肿或肺毛细血管关闭和阻塞将使呼吸膜扩散面积减小3.通气/血流比值（VA/Q）是指每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值，正常成年人安静时VA/Q=4.2/5=0.84影响肺部气体交换的因素当前第40页\共有69页\编于星期四\15点关于VA/Q的说明1.VA/Q↑≈肺通气↑或肺血流↓→增大生理无效腔→换气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞)2.VA/Q↓≈肺通气↓→换气效率↓（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）当前第41页\共有69页\编于星期四\15点当前第42页\共有69页\编于星期四\15点六、气体在血液中的运输（一）O2和CO2在血液中的运输形式物理溶解（与温度和分压有关）化学结合动脉血合计混合静脉血合计物理溶解化学结合物理溶解化学结合O20.3120.020.310.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）当前第43页\共有69页\编于星期四\15点物理溶解：(1.5%)化学结合:(98.5%)⒈O2与Hb的可逆性结合:Hb+O2

当表浅毛细血管床血液中还原Hb达5g/100ml以上，呈蓝紫色称紫绀（一般是缺O2的标志）。

PO2↑(氧合)PO2↓(氧离)HbO2鲜红色暗红色（二）O2的运输当前第44页\共有69页\编于星期四\15点2.Hb与O2结合的特征1)反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影响2)Hb与O2结合是氧合而不是氧化3)1分子Hb：4O2

，1gHb：1.34~1.39mlO2

100ml血液平均含Hb15g

100ml血液中的Hb最多能结合O215×（1.34~1.39）=20.1~20.85ml当前第45页\共有69页\编于星期四\15点Hb氧容量：100ml血液中Hb所能结合的最大O2量Hb氧含量：100ml血液中Hb实际结合的O2量Hb氧饱和度：Hb氧含量和Hb氧容量的百分比SbO2=Hb氧含量Hb氧容量×100%当前第46页\共有69页\编于星期四\15点不同PO2中Hb的氧饱和度当前第47页\共有69页\编于星期四\15点（三）CO2的运输

物理溶解：5％化学结合：95％

⒈HCO3-的形式：88％(1)反应过程：

CO2＋H2O

碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+当前第48页\共有69页\编于星期四\15点(2)反应特征:

①反应速极快且可逆，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。当前第49页\共有69页\编于星期四\15点一、呼吸中枢与呼吸节律的形成1.脊髓脊髓中具有支配呼吸肌的运动神经元支配膈肌的位于第3~5颈段支配肋间肌和腹肌的位于胸段节律性的呼吸运动不是在脊髓产生的，脊髓只是联系高位脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢。七、呼吸运动的调节当前第50页\共有69页\编于星期四\15点2.

低位脑干在动物中脑和脑桥之间进行横切，呼吸无明显变化。但在延髓和脊髓之间横切，呼吸则停止，这些结果表明呼吸节律产生于低位脑干。脑桥上部：呼吸调整中枢脑桥中下部：有长吸中枢延髓：呼吸节律基本中枢

当前第51页\共有69页\编于星期四\15点当前第52页\共有69页\编于星期四\15点3.上位脑脑桥以上部位的大脑皮层、边缘系统、下丘脑。大脑皮层可以随意控制呼吸，在一定限度内可随意屏气或加深加快呼吸。大脑皮层的呼吸调节系统是随意呼吸调节系统。低位脑干的呼吸调节系统是不随意的自主节律呼吸调节系统。当前第53页\共有69页\编于星期四\15点呼吸节律的形成呼吸节律形成于低位脑干，但其精确定位以及产生的机制还未完全阐明。局部神经元回路反馈控制假说。中枢吸气神经元活动的强度和时程是由局部神经元回路反馈控制原理来确定的。延髓存在中枢吸气活动发生器（centralinspiratoryactivitygenerator，CIAG）和吸气切断机制（inspiratoryoff-switchmechanism，IOSM）当前第54页\共有69页\编于星期四\15点中枢吸气活动发生器引发吸气神经元呈渐增性放电，产生吸气。具体过程：在中枢吸气活动发生器的作用下，吸气神经元兴奋，其兴奋传至：脊髓吸气肌运动神经元，使肺扩张，引起吸气；脑桥臂旁内侧核（PB），加强其活动；吸气切断机制，使之兴奋。当前第55页\共有69页\编于星期四\15点吸气切断机制使吸气停止而发生呼气具体过程：吸气切断机制接受来自吸气神经元、脑桥臂旁内侧核（PB）和肺牵张感受器传来的冲动。随着吸气的进行，来自这三方面的冲动逐渐增强，当在吸气切断机制总和达到阈值时，吸气切断机制兴奋，发出冲动到中枢吸气活动发生器，以负反馈形式终止其活动，使吸气停止，转为呼气。切断迷走神经或损毁脑桥臂旁内侧核，将会使吸气切断机制达到阈值所需时间延长，结果导致吸气延长，呼吸变慢。当前第56页\共有69页\编于星期四\15点脑桥臂旁内侧核（PB）KF中枢吸气活动发生器，吸气神经元吸气切断机制脊髓吸气肌运动神经元吸气运动吸气→肺扩张→刺激肺牵张感受器++++++-呼吸节律形成机制简化模式图当前第57页\共有69页\编于星期四\15点二、呼吸运动的反射性调节(一)肺牵张反射指肺扩张或萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射。包括肺扩张、肺缩小反射。

当前第58页\共有69页\编于星期四\15点

1.外周化学感受器存在于颈动脉体和主动脉体，前者主要参入呼吸调节，后者则在循环调节方面较为重要。

适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感，且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。

(二)化学感受性反射调节当前第59页\共有69页\编于星期四\15点颈动脉体和主动脉体化学感受性反射PO2↓[H+]↑PCO2↑等↓

颈动脉体和主动脉体外周化学感受器（+）窦、弓N孤束核心血管中枢兴奋性改变呼吸中枢（+）心率↓、冠脉舒心输出量↓皮肤、内脏骨骼肌血管缩

心率、心输出量、外周阻力↑外周阻力↑＞心输出量↓血压↑↓↓↓↓↓↓↓呼吸加深加快↓↓间接当前第60页\共有69页\编于星期四\15点2.中枢化学感受器

位于延髓腹侧表面下0.2mm的区域，可分为头、中、尾三部分。头区、尾区具有化学感受性，中区不具有化学感受性。

适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。因血液中H+不易透过血-脑屏障，乃通过CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-发挥刺激作用的。当前第61页\共有69页\编于星期四\15点

3.

CO2、H+和低O2对呼吸运动的调节

(1)CO2：↑1％时→呼吸开始加深；ＰCO2↑↑4％时→呼吸加深加快,肺通气量↑1倍以上;↑6％时→肺通气量可增大6-7倍;↑7％以上→呼吸减弱=CO2麻醉。ＰCO2↓→呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。

机制:呼吸加深加快延髓呼吸中枢+外周化学感受器+中枢化学感受器+CO2透过血脑屏障进入脑脊液:

CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑当前第62页\共有69页\编于星期四\15点(2)[H+]:

[H+]↑→呼吸加强[H+]↓→呼吸抑制[H+]↑→呼吸抑制

机制:类似CO2。

特点:

①主要通过刺激外周化学感受器而引起的②[H+]↑对呼吸的调节作用＜PCO2↑；

③∵[H+]↑↑→呼吸↑→CO2排出过多→PCO2↓→限制了对呼吸的加强作用→呼吸抑制甚至停止。当前第63页\共有69页\编于星期四\15点3)低氧：

缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,并与缺氧程度呈正相关:

轻度缺氧时:通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用,能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。

严重缺氧时:来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减弱，甚至停止。当前第64页\共有69页\编于星期四\15点（三）呼吸肌本体感受性反射

当吸气阻力升高时→呼吸肌本体感受器兴奋→传入冲动频率↑→脊N元同步兴奋→反射性增强吸气肌收缩力，以克服阻力保证肺通气量。

特征：平静呼吸时作用不明显，当运动或气道阻力升高(如支气管痉挛)时作用明显。当前第65页\共有69页\编于星期四\15点（四）防御性呼吸反射

1.咳嗽反射