呼吸系統(tǒng)生理講義課件

1、呼吸系統(tǒng)生理呼 吸機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程組織換氣細胞內(nèi)氧化代謝肺換氣氣體運輸肺通氣O2CO2外呼吸（肺呼吸）氣體在血液中運輸內(nèi)呼吸 第一節(jié) 肺通氣pulmonary ventilation肺通氣Pulmonary ventilation肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程肺通氣的概念PharynxLarynx(Esophagus)TracheaRight lungBronchusBronchioleDiaphragmHeartSEMLeftlungNasalcavityTerminalbronchioleBranch ofpulmonaryvein(oxygen-richblood)Bra

2、nch ofpulmonaryartery(oxygen-poorblood)AlveoliColorizedSEM50 m50 m肺泡胸廓呼吸道 阻力 - 阻止氣體流動的力 動力 - 推動氣體流動的力動力 阻力 , 氣體開始流動，實現(xiàn)肺通氣（一）肺通氣的動力（power of pulmonary ventilation ）肺內(nèi)壓變化肺縮小擴張胸廓縮小 擴張呼吸肌收縮舒張原動力直接動力1. 呼吸過程中肺內(nèi)壓的變化吸氣：肺內(nèi)壓周期性/造成壓力差（肺內(nèi)壓大氣壓）是推動氣體進/出肺的直接動力呼氣：肋間外肌膈肌斜角肌胸鎖乳突肌2. 呼吸運動 respiratory movement吸氣肌呼氣肌呼吸肌肋

3、間內(nèi)肌腹肌呼氣肌 InspirationExpiration （1） 呼吸過程 (平靜呼吸)吸氣運動吸氣肌收縮 胸廓擴大 肺被動擴張 肺內(nèi)壓 氣體入肺 低于大氣壓 InspirationExpiration呼氣運動吸氣肌舒張 胸廓縮小 肺隨之縮小 肺內(nèi)壓 氣體出肺 高于大氣壓平靜呼吸eupnea用力呼吸forced breathing吸氣肌收縮吸氣呼氣吸氣肌舒張主動被動呼氣肌收縮吸氣肌收縮吸氣肌舒張（2）呼吸運動的形式胸式呼吸Thoracic breathing腹式呼吸Abdominal breathing臨床診斷中的意義3、胸膜腔內(nèi)壓（intrapleural pressure）胸膜腔 pl

4、eural cavity壁胸膜臟胸膜胸膜腔內(nèi)壓平靜呼氣末: - 5 - 3mmHg平靜吸氣末: -10 - 5mmHg（1）胸膜腔內(nèi)壓的測量肺內(nèi)壓肺回縮壓胸膜腔內(nèi)壓=-=大氣壓肺回縮壓-（2）胸膜腔內(nèi)壓的形成肺回縮壓=胸膜腔是密閉的，不直接與外界相通胸廓堅固，外力不易直接作用在胸膜腔壁層胎兒在出生前和出生后胸廓的生長速度快于肺，造成胸廓經(jīng)常牽引著肺，使肺始終處于擴張狀態(tài)，只是程度不同而已使肺泡總是處于擴張狀態(tài) 有利于血液和淋巴液回流（3）胸膜腔內(nèi)壓的意義氣胸 （Pneumothorax）（二）肺通氣的阻力彈性阻力（占70%） 非彈性阻力（占30%）肺彈性阻力胸廓彈性阻力氣道阻力（占非彈性阻力的

5、90%）粘滯阻力慣性阻力肺泡表面張力肺回縮力 1 .彈性阻力和順應(yīng)性 彈性阻力：物體對抗外力作用引起變形的力稱為彈性阻力 順應(yīng)性 ( compliance ) ：單位跨壁壓（P）變化所引起的容積（ V）變化C = 1 / R =V( L / cmH2O )P2) 比順應(yīng)性：為了消除肺總量的影響 = 測得的順應(yīng)性（ L / cmH2O ) 肺功能殘氣量( L )肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線：CL = 0.2 L / cmH2O （平靜呼吸時）肺彈性阻力的來源1/3來自肺組織本身的彈性回縮力(彈性纖維）2/3來自肺泡表面張力表面張力：液面上存在的方向與表面相切的張力，稱為表面張力Laplace law : P

6、 = 2T / r P 壓強 T 表面張力系數(shù) 取決于形成界面的氣體和液體的性質(zhì) r 肺泡半徑 說明：半徑越小，表面張力引起的回縮壓越大4 ) 肺泡表面活性物質(zhì)性質(zhì)：脂蛋白混合物（DPL/ SP） 肺泡型細胞合成、釋放特點：DPL以單分子層垂直排列于肺泡液- 氣界面,密度隨肺泡的張縮而改變功能 ：降低肺泡液-氣界面的表面張力 功能： 有助于維持肺泡的穩(wěn)定性（密度變化） 維持大小肺泡的容積 防止吸氣時肺泡過度擴張，呼氣時過度縮小 減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液生成 防止肺水腫發(fā)生 降低吸氣阻力，減少吸氣作功與臨床的關(guān)系 初生兒缺乏肺表面活性物質(zhì)（ 呼吸窘迫綜合征）肺充血 肺纖維化DPL肺彈性阻力肺順

7、應(yīng)性吸氣困難肺氣腫肺彈性阻力肺順應(yīng)性呼氣困難彈性成分破壞（2） 胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性吸氣的阻力呼氣的動力R向內(nèi)67肺總量吸氣的動力呼氣的阻力R向外 67肺總量胸廓無變形, R= 0肺容量= 67肺總量慣性阻力 ：氣流和組織的慣性所產(chǎn)生 的阻止肺通氣的力 粘滯阻力 ：呼吸時組織相對位移所發(fā) 生的摩擦氣道阻力 ：氣體分子間，氣體和氣道 壁間的摩擦（8090）動態(tài)阻力2.非彈性阻力影響氣道阻力的因素氣流速度：流速快，阻力大管徑大小R: R = 1/r4氣流形式：層流阻力小，湍流阻力大（氣流快、管道不規(guī)則時，容易發(fā)生湍流）影響氣道管徑的因素跨壁壓肺實質(zhì)對氣道壁的外向牽引作用自主神經(jīng)對氣道壁平滑肌活動

8、的調(diào)節(jié)化學(xué)因素的影響 小 結(jié)肺通氣原理肺通氣的動力呼吸運動肺內(nèi)壓的改變肺通氣的阻力彈性阻力非彈性阻力胸膜腔內(nèi)壓的作用肺總量肺活量深吸氣量功能殘氣量補吸氣量補呼氣量殘氣量潮氣量二、肺通氣功能的指標（一） 肺容積和肺容量用力肺活量（ FVC ）用力呼氣量 （FEV） 一定時間呼出氣量占用力肺活量的百分比 肺通氣量（minute ventilation volume）1. 肺通氣量指每分鐘吸入或呼出的氣體總量 每分通氣量 = 潮氣量 呼吸頻率2.最大隨意通氣量是盡力作深快呼吸時每分 鐘所能吸入或呼出的最大氣體量3.通氣貯量百分比反映了通氣功能的儲備能力通氣貯量百分比最大通氣量每分平靜通氣量最大通氣量

9、100%無效腔與肺泡通氣量無效腔（dead space ）生理無效腔解剖無效腔 肺泡無效腔1502500解剖無效腔呼氣末吸氣末呼氣吸氣3505001502500肺泡通氣量指每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量,= (潮氣量-無效腔氣量) 呼吸頻率不同呼吸頻率和深度對肺泡通氣量的影響呼吸頻率 潮氣量 肺通氣量 肺泡通氣量 (次/min) （ml ） （ml/min） （ml/min） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200在一定的呼吸頻率范圍內(nèi)深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更為有效結(jié)論：正常安靜深慢呼吸淺快呼吸被測者（三）呼吸功定義：呼吸過程中，呼

10、吸肌為克服彈性阻力 和非彈性阻力而實現(xiàn)肺通氣所做的功正常值（平靜呼吸）：0.3 0.6 Kg m2呼吸功占全身總耗能的 3第二節(jié) 肺換氣和組織換氣一、 肺換氣和組織換氣的基本原理氣體的擴散氣體分子從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈移動氣體擴散速率：單位時間氣體擴散的容積 氣體的分壓差 氣體分子量，溶解度 擴散距離和面積 溫度概念：混合氣體中，每種氣體分子運動產(chǎn)生的壓力稱為該氣體的分壓人體不同部位氣體的分壓（mmHg）大氣組織肺泡氣靜脈血動脈血PO2159401021043097100PCO2400.3405046二、肺換氣 概念 指肺泡與肺毛細血管血液之間的氣體交換 肺換氣的過程 特點：快、0.3秒達

11、平衡 (三) 影響肺換氣的因素氣體的分壓差 呼吸膜的厚度 呼吸膜的面積通氣/血流比值每分肺泡通氣量和肺血流量之間的比值正常情況下 VA/Q = 4.2/5 = 0.84 呼吸膜的結(jié)構(gòu)V / Q 比值在0.84 時氣體交換的效率最高血泵功能下降時，V / Q 0.84 : 相當(dāng)于增大了肺泡無效腔氣泵功能下降時，V / Q 0.84 : 相當(dāng)于發(fā)生了功能性 A - V短路 V/Q比值不當(dāng)時通常缺氧明顯，CO2潴留不明顯原因： 動-靜脈短路時，動-靜脈間O2 的分壓差遠大于CO2 的分壓差 CO2的擴散系數(shù)是O2的20倍 動脈血PO2下降和PCO2 升高時，可刺激呼吸運動加強，這有助于CO2的排出，

12、卻無助于O2的攝入，因為氧解離曲線呈 “ S ” 形整個肺V/Q比值不均(三)肺擴散容量氣體在1mmHg分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴散的氣體的ml數(shù)肺擴散容量的大小反映呼吸膜的面積和厚度 三、組 織 換 氣影響因素：細胞內(nèi)氧化代謝的強度和血流量 血液組織細胞O2CO2 第三節(jié) 氣體在血液中的運輸 一、O2 和CO2在血液中存在的形式物理溶解化學(xué)結(jié)合二、氧的運輸 運輸?shù)男问?物理溶解：占1.5% 化學(xué)結(jié)合：占98.5%，以HbO2形式 H b與O2結(jié)合的特征反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化，受PO2影響Hb氧容量：100ml血液中，Hb能結(jié)合的最大氧量Hb氧含量： 100ml血液中，Hb實際結(jié)合的

13、氧量Hb氧飽和度：指氧含量與氧容量的百分比HbO2HbO2PO2低PO2高反應(yīng)為氧合，F(xiàn)e2+結(jié)合O2后化合價仍為價分子Hb可結(jié)合4分子O2Hb（Fe 2+）+ O2T型（緊密型）HbR型（疏松型）Hb鹽鍵斷裂Hb對O2親和力增加數(shù)百倍協(xié)同效應(yīng) Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形，與Hb的變構(gòu)效應(yīng)有關(guān) 去氧Hb 氧合Hb 氧解離曲線（oxygon dissociation curve）概念定義：又稱氧合血紅蛋白解離曲線，是表示PO2與Hb氧飽和度關(guān)系的曲線意義：表明不同PO2下O2與Hb的分離情況，及不同PO2下O2與Hb的結(jié)合情況曲線特點：S形 上段(60100mmHg):平坦、Hb與O2結(jié)合

14、、PO2影響小中段(4060mmHg):較陡、Hb與O2解離下段(1540mmHg):最陡、 Hb與O2解離、PO2影響大 氧解離曲線的特點及功能意義影響氧解離曲線的因素 pH和PCO2波爾效應(yīng)溫度2，3-DPG其它 Hb的狀況 CO中毒三、CO2的運輸形式1.物理溶解（占5%）2.化學(xué)結(jié)合碳酸氫鹽（占88%）氨基甲酸血紅蛋白（占7%）在肺碳酸酐酶HCO33222HCOCOHOH+2222OHHbNHCOOHCOOHbNH+在組織 CO2 解離曲線定義：血液中CO2含量與Pco2關(guān)系的曲線曲線特點：近似線性關(guān)系，無飽和點 何爾登效應(yīng)：O2與Hb結(jié)合可促使CO2的釋放；去氧Hb容易與CO2結(jié)合第

15、四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié)一、呼吸中樞（respiratory center） CNS中，產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)細胞群 各級中樞脊髓 初級中樞 前角有支配呼吸肌的運動神經(jīng)元低位腦干 延髓 基本中樞，產(chǎn)生基本節(jié)律的呼吸 腦橋上部 呼吸調(diào)整中樞，集中于PBKF核群。作用是限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換背側(cè)組：孤束核，吸氣神經(jīng)元為主腹側(cè)組后疑核 主含呼氣神經(jīng)元疑核 主含吸氣神經(jīng)元面神經(jīng)后核 主含呼氣神經(jīng)元 高位腦： 下丘腦 邊緣系統(tǒng) 大腦皮層：保證呼吸相關(guān)活動的完成。其呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng)是隨意呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng)二、呼吸節(jié)律的形成 呼吸節(jié)律形成的兩種學(xué)說 起搏細胞學(xué)說 延髓per -Btzinger復(fù)合體中存在電壓依

16、賴性起步神經(jīng)元 神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說 中樞吸氣活動發(fā)生器和吸氣切斷機制中樞吸氣發(fā)生器（+） 吸氣肌運動神經(jīng)元吸氣 呼 吸 調(diào) 整 中 樞（+）吸氣切斷機制（+）（+）（-）（+）迷走神經(jīng)CO2 肺擴張 肺牽張感受器 二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)化學(xué)感受性反射肺牽張反射呼吸肌本體感受性反射防御性反射潮氣量呼吸頻率呼吸中樞效應(yīng)器（呼吸?。﹦用}血PCO2PO2H+化學(xué)感受器（一）化學(xué)感受性呼吸反射 化學(xué)感受器 外周化學(xué)感受器 頸動脈體、主動脈體 感受動脈血PO2、PCO2和H+濃度頸動脈體受刺激（型細胞）細胞內(nèi)Ca2+竇N傳入沖動迷走N傳入沖動延髓呼吸中樞囊泡遞質(zhì)釋放呼吸加深加快PO2PCO2H+外周傳導(dǎo)通路 特

17、點：對缺氧敏感，不易產(chǎn)生適應(yīng)（2）中樞化學(xué)感受器：位于延髓腹外側(cè)表淺部位中樞傳導(dǎo)通路：（血）CO2血腦屏障生成H2CO3H +中樞化學(xué)感受器興奮呼吸中樞肺通氣（慢、酶少） 特點： 不感受CO2本身，感受的是腦脊液中或局部細胞外液中的H+ 濃度，但血中 H+ 不易通過血腦屏障，血pH作用小 對 PCO2敏感，不感受缺氧中樞化學(xué)感受器：調(diào)節(jié)腦脊液H+， 維持穩(wěn)定的PH外周化學(xué)感受器：在低O2狀態(tài)，是維持呼 吸的驅(qū)動力 CO2 、 H+和O2對呼吸的調(diào)節(jié)（單因素）PO2、PCO2和H+濃度均可引起呼吸加深加快，肺通氣量增加三者引起的肺通氣反應(yīng)大致接近CO2：刺激呼吸的機制：吸入含CO2的混合氣，肺泡

18、氣Pco2動脈血Pco2 竇N迷走N延髓（快，20%）興奮呼吸中樞PCO2外周化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器（慢、重要，80%）肺通氣CO2排出PCO2（1）CO2： PCO2輕度升高，興奮呼吸 PCO2重度升高，呼吸抑制，甚至出現(xiàn)CO2麻醉（2） H+ 動脈血中H+增加時呼吸加深加快，肺通 氣量增加 機制: 主要通過外周化學(xué)感受器反射引起（3）O2： PO2低于80mmHg時使呼吸興奮 機制: 通過外周化學(xué)感受器反射引起 缺氧對呼吸中樞的直接作用是抑制注意：慢性通氣低下引起低氧時，不能吸純氧，否則會導(dǎo)致呼吸抑制3. CO2 、 H+和O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互調(diào)節(jié)CO2作用最強，且比單獨CO2作用強H

19、+作用次之，比單獨H+作用弱O2作用最弱，比單獨O2作用弱增加吸入氣中CO2的濃度Pco2中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器呼吸加深加快，肺通氣量增加增大無效腔對呼吸的影響進入肺內(nèi)與血液進行氣體交換的空氣量中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器呼吸加深加快，肺通氣量增加Pco2 PO2 中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器由家兔耳緣靜脈注入3%乳酸12ml血液中H+中樞化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器呼吸加深加快，肺通氣量增加 概念:由肺擴張引起的吸氣抑制，肺萎陷引起吸氣興奮的反射稱為肺牽張反射，亦稱為黑-伯反射 形式：肺擴張反射和肺萎陷反射（二）肺牽張反射（ pulmonary stretch reflex）肺擴張反射：肺

20、擴張 氣管、細支氣管平滑肌牽張感受器興奮 迷走神經(jīng)傳入沖動增加 吸氣切斷機制興奮，抑制吸氣，轉(zhuǎn)為呼氣肺萎陷反射1.過程：肺萎陷氣道平滑肌感受器興奮吸氣抑制2.生理意義防止呼氣過深或肺不張 剪斷雙側(cè)迷走神經(jīng)肺擴張時不能立即興奮中樞的吸氣切斷機制吸氣延長，呼吸變深慢 呼吸肌本體感受性反射 防御性呼吸反射 咳嗽反射 噴嚏反射掌握內(nèi)容：肺通氣的動力，呼吸運動時肺內(nèi)壓的變化，空氣進出肺的過程，胸內(nèi)壓的形成及其生理意義肺泡表面張力、肺泡表面活性物質(zhì)及其生理意義肺容量，每分通氣量、無效腔和肺泡通氣量。影響肺換氣的因素。通氣/血流比值及其與肺換氣的關(guān)系Hb與O2結(jié)合的特征，氧離曲線與影響因素。O2與CO2在血

21、液中的運輸形式呼吸中樞的概念。肺牽張反射化學(xué)因素對呼吸的調(diào)節(jié)：化學(xué)感受器，CO2、低O2和H+濃度對呼吸的調(diào)節(jié)作用以及三者在調(diào)節(jié)呼吸中的相互作用Fig. 42-27BreathingcontrolcentersCerebrospinalfluidPonsMedullaoblongataCarotidarteriesAortaDiaphragmRib musclesO2 pickup CO2 releaseO2 release CO2 pickup7. Deep-diving air-breathers stockpile oxygen and deplete it slowlyDeep Diving Breath-holding Adaptations to pressure Collapse of lung cavity (ribs)Collapse of lung