临床医学：呼吸4学时

第五章呼吸

Respiration肺换气内呼吸外呼吸肺通气概述呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。血液运输组织换气第一节呼吸道和肺的结构与功能第二节肺通气原理第三节肺换气和组织换气第四节气体在血液中的运输第五节呼吸运动的调节第二节肺通气原理

PulmonaryVentilation外界空气与肺泡之间的气体交换定义肺通气的功能结构

StructureandFunctionofPulmonaryVentilation呼吸道肺泡

上呼吸道：鼻、咽、喉下呼吸道：气管、支气管、终末细支气管、呼吸性细支气管、肺泡管、肺囊泡气体交换的场所肺通气原理肺通气功能指标肺通气的动力肺通气的阻力呼吸运动肺内压胸膜腔内压肺泡表面张力一、肺通气原理

气体进出肺需要两因素：（1）动力（2）阻力

（一）肺通气的动力

呼气肺内压＞大气压缩小肺脏吸气胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张扩张肺内压＜大气压原动力:

呼吸肌的收缩和舒张（呼吸运动）。直接动力:

肺内压与外界大气压间的压力差。1、呼吸运动呼吸肌：吸气肌呼气肌膈肌、肋间外肌肋间内肌、腹肌辅助肌斜角肌、胸锁乳突肌(1)呼吸运动的过程：肺内压＜大气压肺扩张膈肌收缩肋间外肌收缩

吸气胸廓上下径前后、左右径扩张(1)呼吸运动的过程：肺内压＞大气压，肺缩小膈肌舒张肋间外肌舒张

呼气胸廓上下径前后、左右缩小1）平静呼吸和用力呼吸平静呼吸吸气：吸气肌收缩（主动）呼气：吸气肌舒张（被动）用力呼吸吸气：吸气肌收缩（主动）呼气：吸气肌舒张，呼气肌收缩辅助肌参与（主动）（2）呼吸运动的形式2）按动作部位分腹式呼吸胸式呼吸混合呼吸婴儿胸腔积液胸膜炎严重腹水腹腔巨大肿块妊娠肥胖正常成人肋间外肌活动为主膈肌活动为主2.肺内压指肺内气道和肺泡内气体的压力。呼吸过程的变化情况：呈倒S形

吸气末，呼气末：肺内压=大气压

吸气初：肺内压<大气压

吸气时：气体进入，肺内压逐渐升高

呼气初：肺内压>大气压

呼气时：气体排出，肺内压逐渐降低

3.胸膜腔内压特点：密闭，少量浆液无气体（1）胸膜腔构成：脏层，壁层，胸膜腔隙生理意义减少摩擦，润滑肺和胸廓不易分开胸膜腔内的压力。胸膜腔的密闭性是肺通气进行的必要条件

胸膜腔的密闭性破坏，就可出现肺通气障碍。如气胸

（2）胸膜腔内压的测量方法：直接法：穿刺法间接法：食道内压的测量间接得知（2）测定方法:

间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压直接法:（2）压力:

胸膜腔内压=肺内压-肺回缩力两种方向相反作用力的代数和

胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝0－肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力)肺回缩力(大气压)肺内压(4)胸内负压的成因呼气末，吸气末时：胸膜腔内压=-肺回缩力吸气时，胸内压减小（负值增大）呼气时，胸内压增大（负值减小）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形成（3）胸内负压的生理意义利于肺扩张促进胸腔大静脉中的血液的回流和淋巴液的回流（二）肺通气的阻力

弹性阻力70非弹性阻力30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常态下可忽略不计肺弹性阻力产生：①弹性纤维及胶原纤维1/3②表面张力2/3

（液—气界面）Ⅰ.肺泡表面张力

使液体表面积缩小。

（肺塌陷）根据Laplace定律:

P(N/cm)＝————————

肺泡内压力(P)与表面张力(T)成正比,与肺泡半径(r)成反比。2T(N/cm)r(cm)肺表面活性物质

Surfactant

来源：

主要成分：II型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白二软脂酰卵磷脂DPLDPPC生理作用：①降低吸气阻力②维持大小肺泡的容积相对稳定③维持肺组织适当扩张与回缩④避免肺水肿吸气肺泡表面积↑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)产生负压

●成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→肺不张。

●6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病→呼吸窘迫综合征。临床：二肺通气功能评价指标潮气量补吸气量补呼气量余气量(一)基本肺容积（二）肺容量深吸气量功能残气量肺活量、用力肺活量、时间肺活量肺总容量肺活量,用力肺活量和用力呼气量

=潮气量+补吸气量+补呼气量肺活量意义：反映一次通气的最大能力，是肺功能测定的常用指标用力肺活量(FVC)：最大吸气后再尽力尽快呼气时，所能呼出的气体量，其数值稍小于肺活量是肺功能测定的较好指标正常值：第一秒末占83％第二秒末占96%第三秒末占99％意义：反映了肺活量容量的大小，又反映了呼气时所遇阻力的变化。评价一次性通气功能的最常用指标用力呼气量(旧称时间肺活量)FEV定义：在一次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体量,通常以它所占用力肺活量的百分数表示(三)肺通气量Ventilation每分通气量

=潮气量×呼吸频率 正常值：约为6~9L

（正常成人安静时呼吸频率约为12－18次／min）无效腔DeadSpace定义：不能与血液进行气体交换的气道空间生理无效腔：解剖无效腔+肺泡无效腔

每分肺泡通气量=(潮气量－无效腔气量)×呼吸频率

=（500-150）X12=4200ml

肺泡通气量AlveolarVentilation每分钟吸入肺泡的新鲜空气量评价肺通气效率高低的最好指标呼吸频率潮气量肺通气量肺泡通气量

(次/min)(ml)(ml/min)(ml/min)

16500800056008100080006800322508000

3200肺通气量和肺泡通气量第三节肺换气和组织换气RespiratoryGasExchange肺与血液之间的气体交换。组织细胞与血液之间的气体交换。影响肺换气的因素呼吸膜厚度呼吸膜面积通气血流比值肺换气的过程肺换气

呼吸膜的组成：1.含表面活性物质的液体层2.肺泡上皮细胞层3.肺泡上皮基底膜4.间隙5.毛细血管基膜层6.毛细血管内皮细胞层1.呼吸膜的面积：

正比关系运动时，面积增大，D↑肺血栓，面积减少，D↓影响肺换气因素2.呼吸膜厚度：反比关系3.肺的通气与血流Ventilation-perfusionRatio

每分钟肺泡通气量/每分钟肺毛细血管血流量=0.841.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↓→增大功能性A-V短路→换气效率↓（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）肺通气与肺血流存在着自身调节： 部分肺泡通气量减少时，O2分压下降，CO2分压升高 部分肺血管收缩，减少肺血流量 部分区域血流量减少，则该区域肺泡气中的CO2分压下降，而使该区域的支气管收缩，减少通气量肺通气-血流比值的区域性差异肺尖部可大于0.84，肺底部的比值则可小于0.84第四节气体在血液中的运输GasTransportintheBlood一、气体在血液中的运输形式

FormsofGasTransport物理溶解PhysicalSolution化学结合ChemicalCombination

肺泡血液组织

O2→溶解→结合→溶解→O2CO2←溶解←结合←溶解←CO2物理溶解溶解的量取决于PO2的大小化学结合O2和血红蛋白(Hemoglobin,Hb)的结合二、O2的运输

TransportofOxygen反应快，可逆，不需酶的催化，受氧分压影响

PO2高（肺部）

Hb+O2HbO2PO2低（组织）O2和Hb结合的特征Fe2+与O2的结合是氧合Oxygenation

不是氧化

OxidationHbO2呈Hb呈紫兰色鲜红色1分子Hb可以结合4分子的O2100ml血液中有15gHb，1克Hb结合1.34~1.36mlO2血红蛋白氧容量

OxygenCapacity100mlHb能结合O2的最大量血红蛋白氧含量

OxygenContent100ml血液中Hb实际结合O2的量血红蛋白氧饱和度

OxygenSaturation

血红蛋白氧含量/血红蛋白氧容量的百分比紫绀Cyanosis

100ml血液含还原Hb>5g％，皮肤、甲床或粘膜出现浅蓝色，为缺氧的表现CO中毒CarbonMonoxideToxidation：樱桃红色CO与血红蛋白的亲和力远远大于O2三、CO2

的运输

TransportofCarbonDioxide(一)二氧化碳的运输形式1.血浆中的CO2

溶解

HCO3- R-NH2+CO2R-NHCOO-+H+

2.红细胞内的CO2

物理溶解 化学结合

HCO3-的形式

氨基甲酸血红蛋白Carbaminohemoglobin第四节呼吸运动的调节调节呼吸运动的中枢？呼吸为什么有节律？调节呼吸运动的环节？一、呼吸中枢与呼吸节律的形成二、呼吸的反射性调节（一）呼吸中枢（二）呼吸节律的形成（一）机械感受性反射（二）化学感受性反射分段切脑实验中脑脊髓呼吸停止脑桥上部脑桥中下部呼吸无变化喘息样呼吸延髓脑桥上部脑桥中下部延髓（一）呼吸中枢

低位脑干：不随意的自主呼吸节律调节系统

延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。

大脑皮层：随意的呼吸调节系统

发声、讲话、唱歌

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成1.脊髓支配呼吸肌2.低位脑干1)延髓

2)脑桥中下部长吸中枢上部PBKF区3.高位脑随意调节呼吸调整中枢作用：限制吸气，促使吸气向呼气转换1)延髓

(1)起步细胞学说

(2)N元网络学说：呼吸N元相互作用吸气活动发生器和吸气切断机制模型123①②③(二)呼吸节律形成1、定义：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。(一)肺牵张反射(黑-伯反射)二、呼吸的反射性调节2、过程1）肺扩张反射：敏感性有种属差异，兔最敏感肺扩张→肺牵感器兴奋→迷走N→延髓→兴奋吸气切断机制→吸气转化为呼气2）肺萎陷反射(肺缩小反射)

在平静呼吸调节中的意义不大1.感受器(1)外周化学感受器颈动脉体（主要）主动脉体适宜刺激：

PO2↓、PCO2↑、血[H+]↑(二)化学感受性反射(2)中枢化学感受器延髓外腹侧浅表部位适宜刺激：脑脊液中[H+]↑

不感受缺O2的刺激。

适宜刺激：因血液中H+不易透过血-脑屏障，乃通过CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液发挥刺激作用的。（脑脊液中H+

）中枢化学感受器：调节脑脊液H+浓度外周化学感受器：低O2时维持对呼吸的驱动CA碳酸酐酶CO2透过血-脑屏障传入途径PO2↓[H+]↑PCO2↑等

颈动脉体窦N呼吸中枢㈩呼吸加深加快主动脉体外周化学感受器（+）迷走N脑脊液[H+]↑中枢化学感受器（+）在循环调节中比较重要，例如在病理条件下，参与心血管活动的调节

2.CO2、H+和低O2对呼吸运动的调节

(1)CO2：

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↑ＰCO2↑

→呼吸加快加深，肺通气量增加。途径:主要窦N，迷走NＰCO2过高→CO2麻醉，压抑CNS活动，呼吸困难、头痛、头晕ＰCO2过低→呼吸停止(2)[H+]↑

:

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+不易透过血脑屏障[H+]

↑途径:主要窦N，迷走N(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:呼吸加深加快延髓呼吸中枢外周化学感受器+PO2＜80mmHg窦N，迷走N吸入O2↓轻度缺氧时严重缺氧时呼吸减弱，甚至停止直接抑制作用途径:慢性阻塞性肺气肿出现呼吸困难，给氧方式：高浓度氧中低浓度氧中枢化学感受器适应、外周化学感受器对低氧的适应很慢！！解除了低氧对呼吸的驱动作用，反而引起呼吸抑制(4)CO2、H+和低O2在呼吸调节中的相互作用当只改变一个因素时（其他因素不变），三者引起的肺通气反应的程度基本接近。当PCO2↑时，[H+]也会↑，二者的作用发生总和，使肺通气反应较单因素的PCO2↑时明显；[H+]↑时，因肺通气↑，呼出CO2↑，导致PCO2↓和[H+]↓，两者部分抵消了单因素[H+]↑的作用强度；PO2↓时，因肺通气↑，呼出CO2↑，使PCO2↓和[H+]↓，减弱了单因素PO2↓的作用强度。表明三者的作用是相互影响的。运动对呼吸机能的影响一、运动时通气机能的变化运动时随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2，为此，通气机能将发生相应的变化。具体表现：呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量可从安静时的500ml上升到2000ml以上，呼吸频率随运动强度而增加，可由每分钟12-18次增加到每分钟40-60次。结合潮气量与呼吸频率的变化，运动时的每分通气量可从安静时的每分钟6-8L增加到80-150L，较安静时可增大10-12倍合理运用憋气良好的作用：①憋气时可反射性地引起肌肉张力的增加，如人的臂力和握力在憋气时最大，呼气时次之，吸气时较小；②可为有关的运动环节创造最有效的收缩条件。不良影响：①长时憋气压迫胸腔，使胸内压上升，造成静脉血回心变阻，进而心脏充盈不充分，输出量锐减，血压大幅下降，导致心肌、脑细胞及视网膜供血不全，产生头晕、恶心、耳鸣和眼黑等感觉，影响和干扰了运动的正常进行。②憋气结束，出现反射性的深呼吸，造成胸内压骤减，原先潴留于静脉的血液迅速回心，冲击心肌并使心肌过度伸展，心输出量大增，血压也骤升。这对心力储备差者十分不利。练习用力呼吸与平静呼吸的共同点是A吸气是被动的B呼气是被动的C吸气是主动的D 呼气是主动的E有辅助呼吸肌的参与肺的弹性阻力主要来自：A肺泡表面张力B气道阻力C非弹性阻力D弹性纤维的回缩力E呼吸肌的收缩力在下列哪种情况下，肺的静态顺应性增加？A肺弹性阻力增加B肺充血C气道阻力增加D气道阻力减小E肺表面活性物质增加胸膜腔内的压力，是由下列哪个因素形成的

A．大气压-非弹性阻力

B．大气压+跨肺压

C.

肺内压+跨胸壁压

D．大气压-肺回缩力

E．大气压+肺回缩力

正常成人平静呼吸时，每次呼出或吸进的气量约为：A300-500mlB400-600C600-700D700-800E800-1000肺泡表面活性物质A能增加肺泡表面张力B使肺顺应性增加C由肺泡1型细胞分泌D主要成分是二硬脂酸卵磷脂E覆盖在肺泡内层液体与肺泡上皮之间对肺的一次性通气功能的评价哪个比较好A潮气量B补吸气量C肺活量D用力呼气量E功能残气量对肺泡气分压变化起缓冲作用的肺容量是

A．补吸气量

B．补吸气量

C．深吸气量

D．余气量

E．功能余气量

正常人进行深呼吸而使每分钟通气量增加2倍时

A．肺泡气氧分压将增加2倍

B．动脉血氧饱和度将增加2倍

C．动脉血氧饱和度将增加10％

D．肺泡通气也必定增加2倍

E．以上都不对

PO2最高的部位是A动脉血B毛细血管血液C细胞内液D组织液E肺泡气通气/血流比值<0.84,表示：A发生了功能性动－静脉短路B肺泡生理无效腔增大C肺泡生理无效腔减小D气体交换量不变E气体交换量增加血氧饱和度是指A血红蛋白能结合氧的最大量B血红蛋白实际结合的氧量C血氧含量占血氧容量的百分比D血氧容量占血氧含量的百分比E一升血液所能结合的最大氧量可引起氧离曲线右移的原因是A体温下降B血液中H+浓度下降C血液中CO2分压下降D血浆PH下降E红细胞内2，3－DPG减少

一位50岁的男性因慢性呼吸急促来肺病实验室进行评估。他有每天一包烟的30年吸烟史。取动脉血分析PH，氧分压（PaO2），CO2分压（PaCO2），Hb的氧饱和度（SaO2）和Hb含量；结果显示如下。该病人位海平线位置进行呼吸（周围的空气中含氧量为21%）。呼吸频率为25次/分，潮气量为400ml。

PH7.47PaO260mmHgSaO290%PaCO230mmHgHb14g/dl血液1．

PaO2

和SaO2表示什么，他们之间如何联系？

1．

PaO2是动脉血分压，单位是mmHg。这种压力是由气体状态下O2的摩尔数引起的（溶解在血浆当中的O2，不包括与Hb化学结合的部分）。这就说明一旦O2和Hb化学结合，就不再有压力作用。PO2（无“a”）是氧分压在任何气体或液体中的一般术语，在没有谈到场所时（例如，吸入气，肺泡气，肺静脉等等），它将不被使用。

SaO2是动脉血中氧合Hb的饱和度，它以能和氧结合的总的结合位点的百分比来表示。这样，假如100个Hb的结合位点中有95个被氧结合，它的SaO2就是95%。大多数情况下，但不是唯一的情况，决定SaO2的是PaO2。

PaO2

和SaO2的关系通过Hb的氧离曲线来表示，曲线的形态和位置依靠几个因素（PH；2,3-DPGPaCO2；体温）。2．

病人动脉血总的氧含量是多少？你需要用Hb氧解离曲线回答这个问题？1．氧含量直接反映血液中氧气的分子数，SaO2和Hb的含量决定了氧含量（除此以外还有小部分溶解的PaO2）。显然，如果不清楚Hb含量就不知道有多少氧气存在血液中。贫血并不影响PaO2

和SaO2。因此一位严重的贫血病人可以有较低的氧含量和正常的PaO2

和SaO2。动脉氧含量可由下面公式进行计算：（与Hb结合的O2的数量）

（溶解在血中的O2的数量）

SaO2*Hb（g/dl）*1.34mlO2/gHb+0.003mlO2/mmHgPaO2/dl

因为SaO2在数据中已经被提供，这儿没有必要用氧离曲线回答这个问题。基于这些数据，这个病人的动脉氧含量是

0.9*14gHb/dl*1.34mlO2/gHb+0.003mlO2/mmHg（60mmHg）/dl

=16.9mlO2/dl+0.18mlO2=17.1mlO2/dl血液

或171mlO2/L血液

每分通气量=呼吸频率*潮气量=25次/分*400ml=10L/min；这个值高于安静状态下6L/min的每分通气量。因为无效腔容积和肺容积均未给出，所以无法计算无效腔气量和肺泡通气量。虽然他的呼吸频率和每分通气量在增加，但我们不能认为他是过度换气（原因在下个问题中将提到）。然而，我们能通测量的PaO2来回答和评估所有的足够的肺泡通气量（看下两个问题）。3、这儿有足够的信息计算每分通气量，无效腔气量，和肺泡通气量吗？假如可以的话，进行计算；假如不可以，说明原因。假如他是过度换气，你能从呼频率和/或潮气量中辨别出来吗？4、

若该病人的PAO2=114mmHg，如何判断病人是过度换气还是换气不足？这个信息有何临床意义？

这病人是过度换气，因此肺泡PO2是增加的。

PAO2-PaO2=114-60=54mmHg，被确定为不正常的；通常这一年龄男人在呼吸周围空气时，其正常的（PAO2-PaO2）值是10~15mmHg。对处于海平面位置的人，其具有40mmHg的PaCO2，PAO2=102mmHg。在这种情况下，这一年龄男人正常PaO2值大约是90mmHg；（PAO2-PaO2）将是102-90=12mmHg。虽然这个病人因过度换气PAO2有轻度提高，但是他的PaO2是减少的（它们的差别是54mmHg）。PAO2和PaO2之间的这种大的区别提示从肺泡摄入氧到肺循环中存在重要的缺陷。接下来病人进行了肺功能的测试。接着测量了肺容积和肺容量。（预测值的百分数被显示；在预测值的80%~120%之间的任何肺容积或肺容量均认为在正常范围之内。）

用力肺活量（FVC）=3L=75%的预测值1秒用力呼气量（FEV-1）=1.6L=55%的预测值肺总量=7.8L=130%的预测值残气量=2.8L=140%的预测值肺容积和肺容量之间的区别是什么？

肺容积是不能再被进一步细分的气体量（例如，潮气量，残气量）。肺容量是肺容积中两项或两项以上的联合气量（例如，肺总量，功能残气量）。2\你如何解释肺容积和肺容量的信息？你认为该病人的临床特点是什么？

用力肺活量（FVC）轻度减少，低于正常限度的80%，1秒用力呼气量（FEV-1）减少的更多。当FEV-1减少超过FVC，这儿就存在一些气流障碍（病人不能以正常的频率用力呼气）。同时，肺总量和残气量超过正常；这就暗示存在一些气道限制。总之，这些变化是一些典型的气道障碍疾病，通常见于长期吸烟者。假如治疗后气道仍然阻塞，则病人存在慢性阻塞性肺疾病（COPD）。用力肺活量（FVC）=3L=75%的预测值1秒用