呼吸生理(生物工程)

范新民

JerryFan,MDOffice:Room707Officephone:86671916当前第1页\共有43页\编于星期五\5点呼吸Respiration

机体与外界环境之间的气体交换过程呼吸一旦停止,生命便将终结当前第2页\共有43页\编于星期五\5点上呼吸道：鼻咽喉下呼吸道：气管各级支气管呼吸系统

组成：呼吸道、肺主要功能是进行气体交换。鼻腔口腔喉咽气管右主支气管左主支气管上叶(左肺)

膈下叶(左肺)当前第3页\共有43页\编于星期五\5点当前第4页\共有43页\编于星期五\5点当前第5页\共有43页\编于星期五\5点

呼吸性细支气管光镜图当前第6页\共有43页\编于星期五\5点肺泡光镜图1.I型肺泡细胞

2.II型肺泡细胞↑

尘细胞

当前第7页\共有43页\编于星期五\5点呼吸全过程当前第8页\共有43页\编于星期五\5点呼吸运动

(Respiratorymovement)呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小主要吸气肌为膈肌和肋间外肌,其收缩引起胸廓扩大,产生吸气(Inspiration)主要呼气肌为肋间内肌和腹肌,其收缩使胸腔容积缩小,参与用力呼气(Forcedexpiration)当前第9页\共有43页\编于星期五\5点呼吸运动当前第10页\共有43页\编于星期五\5点肺内压

(Intrapulmonarypressure)肺泡内的压力称为肺内压吸气时为-2~-1mmHg呼气时为1~2mmHg当前第11页\共有43页\编于星期五\5点吸气和呼气时肺内压,胸膜腔内压及呼吸气容积的变化当前第12页\共有43页\编于星期五\5点肺弹性阻力的产生弹性回缩力弹力纤维和胶原纤维具有弹性只占弹性阻力的1/3表面张力(Surfacetension)肺泡内液--气界面形成表面张力使肺泡缩小占弹性阻力2/3Laplace定律P=2T/R当前第13页\共有43页\编于星期五\5点相连通的大小不同的肺泡内压及气流方向示意图当前第14页\共有43页\编于星期五\5点肺表面活性物质

(Pulmonarysurfactant)由肺泡II型细胞产生化学成份为脂蛋白:二棕榈酰卵磷脂(DPPC)+表面活性物质结合蛋白(SP)主要作用为降低表面张力---降低吸气阻力,减少吸气做功---维持肺泡的稳定性当前第15页\共有43页\编于星期五\5点新生儿呼吸窘迫综合症

(Neonatalrespiratorydistresssyndrome,NRDS)胎儿在六,七个月时,肺泡II型细胞开始合成和分泌肺表面活性物质早产儿(<6个月)可患此症检测羊水中表面活性物质延长妊娠时间;糖皮质类固醇当前第16页\共有43页\编于星期五\5点非弹性阻力

(Inelasticresistance)惯性阻力(Inertialresistance)指气流在发动,变速,换向时因惯性所产生的力粘滞阻力(Viscousresistance)来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦气道阻力(Airwayresistance)是气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦当前第17页\共有43页\编于星期五\5点气道阻力

(Airwayresistance)气流速度:快,则阻力大;反之,亦然气流形式:层流阻力小,湍流阻力大气道管径大小:与管径4次方成反比---自主神经系统的调节:副交感神经使气道收缩;交感神经则舒张气道---化学因素的影响:儿茶酚胺,PGE-2舒张气道;组织胺,内皮素则收缩气道(Asthma)当前第18页\共有43页\编于星期五\5点肺容积

(Pulmonaryvolumn)潮气量:每次呼吸时吸入或呼出的气体量(500ml)补吸气量:平静吸气末,再尽力吸气所能吸入的气体(1500-2000ml)补呼气量:平静呼气未,再尽力呼气所能呼出的气体量(1000ml)余气量:最大呼气末留在肺内的气体(1000-1500ml)当前第19页\共有43页\编于星期五\5点肺容量肺活量:尽力吸气后,从肺内所能呼出的最大气体量•用力肺活量:最大吸气后,尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量当前第20页\共有43页\编于星期五\5点肺容积和肺容量当前第21页\共有43页\编于星期五\5点肺通气量和肺泡通气量肺通气量:每分钟吸入或呼出的气体总量肺通气量=潮气量X呼吸频率无效腔和肺泡通气量解剖无效腔•肺泡通气量每分钟吸入肺泡的新鲜空气量当前第22页\共有43页\编于星期五\5点当前第23页\共有43页\编于星期五\5点呼吸全过程当前第24页\共有43页\编于星期五\5点肺换气和组织换气

(Gasexchangeinlungsandtissues)气体的扩散(Diffusion)扩散速率(D)=∆PxTxAxS/dx√MW---气体的分压差(∆P)当前第25页\共有43页\编于星期五\5点呼吸气体和人体不同部位气体分压空气,肺泡,血液和组织中气体的分压(mmHG)

空气肺泡气动脉血静脉血组织Po21581031004030Pco20.340404650当前第26页\共有43页\编于星期五\5点肺换气和组织换气当前第27页\共有43页\编于星期五\5点影响肺换气的因素呼吸膜的厚度(respiratorymembrane):由六层结构组成,总厚度约0.6um呼吸膜的面积:两肺约3亿个肺泡,总扩散面积达70m2当前第28页\共有43页\编于星期五\5点呼吸膜当前第29页\共有43页\编于星期五\5点呼吸全过程当前第30页\共有43页\编于星期五\5点气体在血液中的运输物理溶解:气体在溶液中溶解的量与分压和溶解度成正比,与温度成反比(Henry定律)正常情况下,每100ml动脉血含溶解的O20.31ml,每100ml静脉血含0.11ml化学结合当前第31页\共有43页\编于星期五\5点氧的运输

(Transportofoxygen)血红蛋白(Hemoglobin,Hb)的分子结构由1个珠蛋白和4个血红素组成Hb与O2结合

Hb+O2↔HbO2(氧合血红蛋白)

Hb与O2结合的量:1分子Hb结合4分子氧

血氧容量;血氧含量;血氧饱和度当前第32页\共有43页\编于星期五\5点氧解离曲线

(Oxygendissociationcurve)血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线,S型氧解离曲线的上段:Hb与O2的结合部分氧解离曲线的中段:HbO2释放O2的部分氧解离曲线的下段:HbO2与O2解离的部分P50:使Hb氧饱和度达到50%时的Po2,正常为26.5mmHg当前第33页\共有43页\编于星期五\5点氧解离曲线当前第34页\共有43页\编于星期五\5点影响氧解离曲线位置的主要因素当前第35页\共有43页\编于星期五\5点

当前第36页\共有43页\编于星期五\5点CO2在血液中的运输示意图当前第37页\共有43页\编于星期五\5点呼吸全过程当前第38页\共有43页\编于星期五\5点呼吸运动的调节呼吸中枢(Respiratorycenter):产生和调节呼吸运动的神经元群---脊髓(Spine):呼吸运动神经元是联系呼吸中枢和呼吸肌的中继站,位于脊髓前角---低位脑干(Lowerbrainstem):包括脑桥和延髓。脑桥:呼吸调整中枢(Pneumotacticcenter);长吸中枢延髓:喘息中枢(Gaspingcenter)---高位脑:大脑皮层,下丘脑等当前第39页\共有43页\编于星期五\5点呼吸中枢(脑干)当前第40页\共有43页\编于星期五\5点呼吸运动的反射性调节化学感受性反射(Chemoreceptivereflex)---外周化学感受器(Peripheralchemoreceptor):位于颈动脉体和主动脉体,分别通过窦神经和迷走神经将冲动传至延髓,可感受PO2,PCO2,和H+的改变---中枢化学感受器(Centralchemoreveptor):位于延髓,只能感受脑脊液H+的改变当前第41页\共有43页\编于星期五\5点Paco2[H+]aPao2Carotid&aorticbodiesResp.Center(Medulla)BBBCO2+H2OCentr