呼吸生理(2學時)

1、第四章 呼吸生理（2學時）掌握潮氣量、肺活量的概念，O2及CO2在血液中的運輸形式和呼吸運動的調(diào)節(jié)，熟悉肺通氣原理；了解呼吸道功能。（一）. 肺通氣1肺通氣動力和阻力（1）. 呼吸運動是肺通氣的原動力（2）. 肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差推動氣體進出肺氣體之所以能被吸入或被呼出，是因為在呼吸過程中形成了肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差。肺內(nèi)壓（intrapulmonary pressure）是指存在于肺內(nèi)氣道和肺泡內(nèi)的壓力。肺泡通過呼吸道與大氣相溝通，因此在沒有呼吸運動時肺內(nèi)壓與大氣壓相等，壓力差為零（壓力差 = 肺內(nèi)壓 大氣壓），無氣體流動。在吸氣過程中吸氣肌收縮，胸廓擴張，肺跟隨著擴張。于是肺容積

2、增加，肺內(nèi)壓下降至低于大氣壓水平，壓力差為負。這時空氣在壓力差的推動下經(jīng)呼吸道流入肺內(nèi)。吸氣末，肺容積不再增加，肺內(nèi)壓與大氣壓之間達到新的平衡，壓力差為零，無氣體流動。呼氣過程中胸廓和肺回縮，肺容積縮小，肺內(nèi)壓上升至高于大氣壓，壓力差為正。這時肺內(nèi)氣體在壓力差的推動下經(jīng)呼吸道流出肺外。（3）. 胸膜腔內(nèi)壓維持肺處于擴張狀態(tài)在肺的表面及胸廓內(nèi)側(cè)面兩部分胸膜之間的空間稱為胸膜腔。胸膜腔中僅有少許漿液，起潤滑作用。呼吸過程中兩層胸膜可以相互滑動，就如同兩片用水粘起來的玻璃。肺的自然容積（離體容積）遠小于胸廓的自然容積，在肺泡表面張力和肺彈性組織回縮力的作用下，生理狀態(tài)下的肺總是傾向于回縮。然而胸廓是

3、一硬性結(jié)構，不會跟隨肺回縮，因此造成了胸膜腔內(nèi)壓(intrapleural pressure)低于大氣壓（負壓）的情況。可見胸膜腔內(nèi)負壓的大小與肺回縮力成正比。吸氣時肺被擴張，肺回縮力增大，胸膜腔內(nèi)壓力降低（負值增大）；呼氣時肺回縮，但回縮不到離體自然容積，胸膜腔內(nèi)壓力仍然低于大氣壓。胸膜腔內(nèi)負壓具有重要生理意義。1、保持肺處于擴張狀態(tài)，并使肺跟隨胸廓運動而脹縮。2、促進血液及淋巴液的回流。胸膜腔內(nèi)負壓作用于胸腔內(nèi)靜脈血管、淋巴管，使其擴張；胸膜腔內(nèi)負壓具有“抽吸”作用，促進血液、淋巴液向心臟方向流動。胸膜腔封閉性被破壞，氣體進入胸膜腔，這種狀態(tài)稱為氣胸（pneumothorax）。外傷導致胸

4、壁破損，胸膜腔與大氣直接接通，稱為開放性氣胸。（4）. 肺通氣的彈性阻力和順應性順應性(compliance)是指在外力作用下彈性組織的可擴張性。肺順應性用單位跨肺壓的變化所導致的肺容量變化來表示。肺的彈性回縮力是吸氣的阻力，又稱為彈性阻力。肺彈性回縮力由肺組織本身的彈性回縮力和肺泡表面張力導致的彈性回縮力兩部分組成。肺泡表面張力：肺泡的內(nèi)表面覆有一薄層液體，與肺泡內(nèi)的氣體構成了液氣界面。液體表面具有表面張力(surface tension)，在表面張力作用下肺泡面積傾向于縮小，表現(xiàn)為肺泡直徑傾向于縮小。根據(jù)Laplace定律：附加壓強 P = 2 T / R式中R表示彎曲液面曲率半徑。假設肺

5、泡表面張力不變的情況下，曲率半徑越小，附加壓強就越大，表現(xiàn)為小肺泡內(nèi)的附加壓強大于大肺泡內(nèi)的附加壓強，也即小肺泡內(nèi)的氣體會流向大肺泡，造成小的肺泡越小，大的肺泡越大，但實際情況并非如此，這是因為有肺表面活性物質(zhì)存在，使大、小肺泡的表面張力不同。肺表面活性物質(zhì)：能夠使某液體表面張力系數(shù)減小的物質(zhì)，稱為該液體的表面活性物質(zhì)(surface active substance, surfactant)。肺泡II型上皮細胞具有分泌表面活性物質(zhì)的作用。這是一種成分復雜的混合物，有效成分是二棕櫚酰卵磷脂（dipalmitoyl lecithin或dipalmitoyl phosphatidyl cholin

6、e）。肺表面活性物質(zhì)具有很強的降低表面張力的作用。這一作用具有重要的生理功能。1、大幅度降低肺回縮力。肺回縮力的2/3來自肺泡表面張力，肺表面活性物質(zhì)的存在使肺泡表面張力降低為原來的1/2 1/10。 2、防止液體滲入肺泡。表面張力具有吸引肺泡壁毛細血管中液體進入肺泡的作用。這會嚴重影響肺泡內(nèi)氣體與肺泡壁毛細血管血液之間的氣體交換。肺表面活性物質(zhì)通過降低表面張力防止液體的滲出。3、穩(wěn)定肺泡容積。從Laplace定律 P = 2 T / R可以看出，肺泡半徑（R）越小，由表面張力導致的回縮力就越大。因此如果相鄰的兩個相通的肺泡大小不等，則小肺泡會逐漸塌陷而大肺泡被過度擴張。肺泡內(nèi)表面存在表面活性

7、物質(zhì)時這一現(xiàn)象就不會發(fā)生。這是因為當肺泡體積縮小時內(nèi)表面的表面活性物質(zhì)分子密度變大，降低表面張力的作用也變大，使小肺泡不至于塌陷。（5）. 氣道阻力氣道阻力用維持單位時間內(nèi)氣體流量所需的壓力差來表示。呼吸道阻力主要存在于主支氣管等大氣道。細支氣管、終末細支氣管盡管口徑很小，但數(shù)量極多，因而總阻力很小。然而在疾病情況下細支氣管對氣道阻力影響很大。細支氣管平滑肌受副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)雙重支配。2肺通氣功能測定（1）基本肺容積潮氣量(tidal volume)：每次呼吸時吸入或呼出的氣體量。正常成年人平靜呼吸時平均為500 mL。余氣量：最大呼氣末尚存留于肺中不能呼出的氣體量。正常成年人約為1000

8、1500 mL。（2）肺容量兩項或兩項以上的肺容積相加，為肺容量。功能余氣量(functional residual capacity)：平靜呼氣末肺內(nèi)存留的氣體量，即補呼氣量 + 余氣量。肺活量(vital capacity)：最大吸氣后從肺內(nèi)所能呼出的最大氣體量，即潮氣量 + 補吸氣量 + 補呼氣量。肺活量反映了肺一次通氣的最大能力。時間肺活量：測肺活量時讓受試者以最快速度呼氣，分別測定第1 sec、2 sec、3 sec末所呼出的氣體量，計算其所占肺活量的百分比，分別稱為第1 sec、2 sec、3 sec的時間肺活量。正常成年人各為83%、96%和99%。時間肺活量能反映肺通氣阻力的變

9、化，是評價肺通氣功能的較好指標。阻塞性肺疾病患者肺活量可能正常，但時間肺活量顯著降低。（3）肺通氣量每分通氣量(minute ventilation volume)指每分鐘進或出肺的氣體總量，等于潮氣量乘每分呼吸次數(shù)（呼吸頻率）。肺泡通氣量( alveolar ventilation volume)在正常成年人，從鼻至終末細支氣管之間的呼吸道容積約為150 mL。這部分氣體基本上不能與血液進行氣體交換，故稱為解剖無效腔(anatomical dead space)。吸氣時解剖無效腔內(nèi)的氣體先進入肺泡，然后才是從外界吸入的新鮮空氣。呼氣時則先將解剖無效腔中的氣體呼出，然后才將肺泡內(nèi)的氣體呼出。因

10、此真正有效的通氣量應以肺泡的通氣量為準。每分肺泡通氣量 =（潮氣量 解剖無效腔容量） 呼吸頻率例如潮氣量500 mL，呼吸頻率16次，則每分通氣量為8000 mL，肺泡通氣量5600 mL。又例如潮氣量250 mL，呼吸頻率32次，則每分通氣量同樣為8000 mL，而肺泡通氣量僅為3200 mL?？梢姀臍怏w交換而言，淺而快的呼吸是不利的。二呼吸氣體的交換（一）. 氣體交換原理肺泡氣與血液之間的氣體交換是通過擴散進行的。在海平面，空氣的壓力為760 mm Hg，所以由O2構成的壓力為158.4 mm Hg（760 mm Hg 20.84%），稱為O2的分壓力，簡稱O2分壓。肺泡氣中的O2分壓低于

11、空氣的O2分壓，而CO2分壓則遠大于空氣的CO2分壓。氣體分子在液體中擴散時同樣遵循從壓力高的區(qū)域向壓力低的區(qū)域擴散的原則。 （二）. 肺泡氣與血液通過呼吸膜的擴散四呼吸運動的調(diào)節(jié)（一）. 腦干呼吸神經(jīng)元（二）. 呼吸節(jié)律形成機制 延髓可獨立地產(chǎn)生呼吸節(jié)律，而在腦橋上部存在促進吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換的呼吸調(diào)整中樞。(三). 呼吸運動的反射性調(diào)節(jié)1 Hering-Breuer反射：吸氣時支氣管、細支氣管被擴張，管壁平滑肌層內(nèi)的牽張感受器受到牽拉刺激而興奮。牽張感受器的興奮導致吸氣抑制，促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)化。這一反射稱為肺牽張反射（pulmonary stretch reflex）或Hering-Breue

12、r反射。2化學感受器反射哺乳動物體內(nèi)存在探測腦脊液CO2分壓及H+濃度的中樞化學感受器和探測動脈血O2分壓及H+濃度的外周化學感受器。(1). 中樞化學感受器中樞化學感受器（central chemoreceptor）位于延髓腹側(cè)表面下0.2 mm的區(qū)域?；瘜W感受神經(jīng)元對H+高度敏感。然而血液中的H+不易穿過血腦脊液屏障和血腦屏障，因此血液中H+濃度的變化對化學感受神經(jīng)元的作用較小。CO2可以自由通過血腦脊液屏障和血腦屏障，但CO2對化學感受神經(jīng)元沒有直接刺激作用。CO2與H2O形成H2C03，再解離成HCO3-和H+。解離出的H+發(fā)揮對化學感受神經(jīng)元的刺激作用。 (2). 外周化學感受器外周

13、化學感受器（peripheral chemoreceptor）存在于頸動脈體和主動脈體，前者主要參與呼吸調(diào)節(jié)，后者則在循環(huán)調(diào)節(jié)方面較為重要。頸動脈體內(nèi)含有I型球細胞和II型鞘細胞， I型細胞直接或間接與神經(jīng)末梢形成突觸聯(lián)系，被認為是化學感受細胞。外周化學感受器對血O2分壓和H+高度敏感。(3). CO2、H+和低氧對呼吸的影響CO2對呼吸的影響：吸入含有一定濃度CO2的混合氣體導致肺泡氣CO2分壓升高，動脈血CO2分壓也隨之升高，呼吸加深加快，肺通氣量及肺泡通氣量增加。CO2通過兩條途徑興奮呼吸：1、刺激中樞化學感受器, CO2分壓的升高導致腦脊液或血液H+濃度的升高，進而興奮中樞或外周化學感受器。；2、刺激外周化學感受器。在這兩條途徑中，前者是主要的，但潛伏期較長；后者是次要的，但潛伏期較短。H+是通過刺激外周化學感受器和中樞化