呼吸系統(tǒng)應(yīng)用生理學(xué)課件

1、呼吸系統(tǒng)應(yīng)用生理學(xué)楊小東在生命過程中，機(jī)體從大氣中攝取新陳代謝所需之氧，并排出產(chǎn)生的二氧化碳，這個(gè)氣體交換過程稱為呼吸。呼吸過程分為三個(gè)相互聯(lián)系的環(huán)節(jié)：外呼吸 指外環(huán)境與肺之間氣體交換的肺通氣以及肺泡與肺毛細(xì)血管之間氣體交換的肺換氣;氣體在血液中的運(yùn)輸；內(nèi)呼吸 指血液與組織細(xì)胞間的氣體交換過程。 呼吸系統(tǒng)的主要生理功能就是完成外呼吸過程呼吸全過程的完成不僅有呼吸系統(tǒng)的參與，還需血液循環(huán)系統(tǒng)的配合。這種協(xié)調(diào)配合，以及機(jī)體代謝水平發(fā)生變化時(shí)，呼吸的控制都受到神經(jīng)和體液因素的調(diào)節(jié)。第一章 呼吸系統(tǒng)的臨床解剖和生理功能第一節(jié) 呼吸系統(tǒng)的正常解剖和結(jié)構(gòu)呼吸道以環(huán)狀軟骨下緣為界，通?？煞譃樯?、下呼吸道兩大

2、部分。上呼吸道由鼻、鼻竇、咽和喉構(gòu)成。氣管以下部分則稱為下呼吸道。臨床上通常將鼻、咽、氣管、支氣管、段支氣管、細(xì)支氣管通稱為傳道氣道（conducting airway）；而將呼吸性細(xì)支氣管、肺泡管和肺泡囊稱為呼吸區(qū)（respiratory zones）。一、上呼吸道上呼吸道是氣體進(jìn)入肺臟的門戶并對(duì)吸入氣體加溫、加濕和過濾等方面起了重要作用，使進(jìn)入肺部的氣體適合人體的生理需要。成人的鼻腔容積約為20ml，鼻腔有兩側(cè)上、中、下三個(gè)鼻甲，曲折的粘膜使表面積約有1602，由于鼻甲呈不規(guī)則形狀，吸入氣在鼻腔內(nèi)產(chǎn)生紊亂，大大增加氣體與粘膜表面接觸機(jī)會(huì)。粘膜下豐富的毛細(xì)血管和粘液分泌，因而鼻腔有加溫、增濕

3、功能。吸入的冷空氣經(jīng)過上呼吸道后溫度接近體溫，到達(dá)咽部的氣體相對(duì)濕度可達(dá)80%以上。鼻腔還有截留吸入氣體內(nèi)的異物作用，直徑在15m以上微粒的95%-98%，可沉積并在鼻腔內(nèi)被清除。咽是氣體進(jìn)入下呼吸道的門戶，也是食物通過的必經(jīng)之路，正常的咽功能對(duì)保證食物及口腔分泌物不流入呼吸道起重要作用。氣管切開的患者由于吞咽功能的障礙，常使咽部分泌物流入氣管內(nèi)，成為院內(nèi)獲得性肺炎的一個(gè)重要原因。應(yīng)用通氣機(jī)的病人常常需要?dú)夤懿骞芑驓夤芮虚_，外界氣體不經(jīng)過上呼吸道而直接進(jìn)入下呼吸道，上呼吸道的正常加溫、加濕和過濾等功能完全喪失，進(jìn)入的氣體如沒有經(jīng)過適當(dāng)處理，那么干冷的氣體可損傷氣管粘膜的防御功能 ，極易發(fā)生肺部

4、感染。二、下呼吸道從氣管向下逐級(jí)分支，通常是一分為二，每分一級(jí)，其總面積比上一級(jí)要大20%左右，從氣管為0級(jí)，主支氣管為1級(jí)，直至肺泡囊為23級(jí)。根據(jù)功能的不同，下呼吸道可分為傳導(dǎo)氣道和呼吸區(qū)，每區(qū)各有其不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。臨床上，氣管位于胸腔外部分稱為胸外氣道胸內(nèi)的氣管和肺外部分主支氣管又稱為中心氣道，因其組織硬韌和軟骨支撐，其管徑受呼吸影響較小。在吸氣狀態(tài)下，管徑大于2mm的氣道稱為大氣道，管徑小于2mm的氣道稱為小氣道。（一） 傳導(dǎo)氣道1、氣管（0級(jí)） 氣管起于環(huán)狀軟骨下緣止于氣管隆凸，與主支氣管相連，位置相當(dāng)于第5胸椎上部水平。其長度為11cm，前后徑為18cm，橫徑為22cm，女性氣管的

5、值略小于男性。氣管由U型氣管軟骨所支持，通常有1416個(gè)，氣管切開一般在第24軟骨環(huán)進(jìn)行。2、主支氣管、肺葉支氣管和段支氣管（14級(jí)）右主支氣管較左主支氣管粗短，從氣管分出時(shí)與氣管主軸成角較小，更易滑入異物。右主支氣管進(jìn)入肺門后分為上、中、下三支肺葉支氣管，左主支氣管分為上、下葉支氣管。葉支氣管再分為段支氣管，每一段支氣管及其分布的肺組織稱為肺段。2030 4555 主支氣管與葉支氣管軟骨環(huán)比較堅(jiān)固，再往下行便成不規(guī)則的形狀或螺旋板，細(xì)胞高度逐漸降低，軟骨減少，平滑肌增加。此段氣道受胸內(nèi)壓影響明顯，用力呼氣時(shí)，胸內(nèi)壓超過管腔內(nèi)壓（約50cmH2O），部分支氣管便會(huì)萎陷，其萎陷可限制正常人的最大

6、呼氣流量。3、小支氣管（511極）小支氣管經(jīng)過7級(jí)分支，其內(nèi)徑由3.5mm降至1mm。在經(jīng)過每一級(jí)之后數(shù)目加倍，因而總面積逐漸增加，在小支氣管與肺泡間的阻力較小。4、細(xì)支氣管及終末細(xì)支氣管（1216級(jí)）氣道在11級(jí)分支后內(nèi)徑小于1mm的支氣管有明顯的改變。由于軟骨從管壁上消失，結(jié)構(gòu)上的剛度不再是維持氣道通暢的主要因素。氣道失去其纖維鞘而深入肺實(shí)質(zhì)內(nèi)，氣道口徑受胸內(nèi)壓的影響較小，主要受肺容積的影響。細(xì)支氣管的分支逐漸增多，一個(gè)細(xì)支氣管可分成18個(gè)最后一級(jí)終末細(xì)支氣管，因此，總橫截面積不斷增加。氣體通過時(shí)流速漸緩，分布均勻。但單一管腔較狹窄、管壁菲薄、無軟骨支撐，易扭曲陷閉。發(fā)生炎癥后，也易產(chǎn)生粘

7、液阻塞，常常是慢性支氣道炎及肺氣腫等疾病的發(fā)病部位。（二）、呼吸區(qū)肺單位：是終末細(xì)支氣管以下肺的功能單位，由移行區(qū)與呼吸區(qū)肺組織構(gòu)成，平均直徑7.4mm。一個(gè)肺單位可包括400個(gè)肺泡管和肺泡囊。由于平滑肌的收縮，在平時(shí)某些終末細(xì)支氣管關(guān)閉，使部分肺單位處于不工作狀態(tài)。1、呼吸性細(xì)支氣管（1719級(jí)）：是細(xì)支氣管向肺泡過渡的階段。從第一級(jí)呼吸性細(xì)支氣管起，管壁開始有部分肺泡，有部分氣體交換功能。粘膜分別由立方上皮與肺泡上皮組成，經(jīng)過逐漸分支，呼吸性細(xì)支氣管上皮由立方漸變扁平，到肺泡管則全為扁平上皮，整個(gè)表面均有氣體交換功能。呼吸性細(xì)支氣管繼續(xù)分支，管徑無大變化?？偣矓?shù)萬終末細(xì)支氣管可分出約數(shù)十萬

8、最后一級(jí)呼吸性細(xì)支氣管，總截面積大增，因此吸入氣到此流速大減，氣體的運(yùn)輸改為主要靠彌散作用進(jìn)行。從功能觀點(diǎn)講，此區(qū)也是吸入氣與肺泡氣的分界。2、肺泡管（2022級(jí)）：從終末呼吸性細(xì)支氣管分出，一個(gè)終末呼吸性細(xì)支氣管，至少有40個(gè)肺泡管和囊。每個(gè)肺泡管壁約有20個(gè)肺泡，不再有粘膜結(jié)構(gòu)。成人肺泡的直徑約300，肺泡間有間隔，包含平滑肌組織，收縮時(shí)使肺泡管變窄，肺泡總數(shù)約一半來自肺泡管。3、肺泡囊（23級(jí)）：是呼吸道分支的最后一級(jí)，其結(jié)構(gòu)與肺泡管相同。但為盲端，不再繼續(xù)分支。每個(gè)肺泡囊約有17個(gè)肺泡。第二節(jié) 呼吸道的生理功能一、呼吸道分泌液和纖毛運(yùn)動(dòng) 呼吸道粘膜上皮細(xì)胞間隙中有杯狀細(xì)胞分泌粘液，粘膜

9、下有粘膜腺分泌液和漿液。分泌液中含有免疫球蛋白，主要來自粘膜下漿細(xì)胞。呼吸道分泌物的功能為減少呼吸道水分的丟失；在吸入刺激物時(shí)，與粘膜細(xì)胞之間形成一道物理屏障；分泌物組成一粘液毯，通過纖毛作用將顆粒物質(zhì)排出體外；對(duì)病原體通過抗體或某些特異性免疫因子而起到抗感染作用。但在病理狀態(tài)下，如慢性支氣管炎時(shí)粘液腺分泌過多，粘液不能排出，過量的粘液還可能阻塞細(xì)支氣管，因而加重感染。 吸氣時(shí)，外環(huán)境中的空氣由鼻孔進(jìn)入呼吸道，空氣中所含較大的粉塵顆粒首先被鼻毛所阻擋，剩下較小的顆粒也將被上、下呼吸道粘膜表面的粘液所粘著，故到達(dá)肺泡的氣體比較潔凈。氣道管壁特別是上呼吸道鼻粘膜的血管極為豐富，血流量較多，故吸入氣

10、經(jīng)過鼻腔中彎曲的道路時(shí)可加溫加濕，達(dá)到體溫和飽和水蒸氣，適宜于保持下呼吸道及肺泡的正常結(jié)構(gòu)與功能。除鼻孔、咽后壁及聲帶粘膜外，呼吸性小支氣管以上的氣道（包括鼻竇、耳咽管）上皮是纖毛上皮，每一上皮細(xì)胞約有200條纖毛，纖毛長度約為67m，浸浴于粘膜表面的漿液中，經(jīng)常進(jìn)行協(xié)同性的纖毛運(yùn)動(dòng)。纖毛向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，挺直堅(jiān)硬、動(dòng)作有力，向后運(yùn)動(dòng)時(shí)彎曲柔軟。故纖毛運(yùn)動(dòng)的作用，能將纖毛頂部大約5厚的粘液層連同附著在粘液中的小顆粒異物朝著一個(gè)方向推送，下呼吸道纖毛運(yùn)動(dòng)向上，鼻粘膜纖毛運(yùn)動(dòng)向后，都朝向咽部，或被吞下，或被吐出。故呼吸道的分泌液以及纖毛運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸器管有保護(hù)作用。纖毛運(yùn)動(dòng)需要適當(dāng)?shù)纳項(xiàng)l件。假如粘膜太干燥

11、或粘液分泌過多，運(yùn)動(dòng)即不能有效的進(jìn)行。吸入有害氣體（如氨、二氧化硫）或吸煙過多，或病毒感染都能抑制纖毛運(yùn)動(dòng)，甚至引起上皮細(xì)胞脫落，保護(hù)作用受到損害。呼吸道粘膜下有豐富的傳入神經(jīng)纖維末梢，是機(jī)械和化學(xué)感受器，受到機(jī)械或化學(xué)刺激時(shí)，引起噴嚏和咳嗽反射，以高速度的氣流將異物排出鼻外，是呼吸道粘膜保護(hù)作用的另一表現(xiàn)。二、呼吸道的口徑和平滑肌影響呼吸道口徑的因素大致如下：（一） 機(jī)械因素 1、肺內(nèi)各級(jí)支氣管的外側(cè)有彈性纖維與肺組織相聯(lián)系，彈性纖維牽引支氣管壁向外擴(kuò)張，特別是在吸氣時(shí)牽引力較大，故吸氣時(shí)呼吸道較擴(kuò)張，呼氣時(shí)縮小。 2、肺內(nèi)與肺外胸膜腔之間有壓力差，呼吸道容積也隨之縮小。在病理情況下例如支氣

12、管發(fā)炎時(shí)，粘膜腫脹、水腫、充血，粘液分泌加多，以及異物等等因素可縮小呼吸道內(nèi)腔的空間，增加阻力。（二） 生理因素呼吸道平滑肌的舒縮活動(dòng)是影響呼吸道口徑和氣流阻力的重要因素。在氣管和大的支氣管，半環(huán)狀軟骨的缺口部分借平滑肌互相連接。平滑肌收縮時(shí)軟骨兩端互相接近，其內(nèi)側(cè)的粘膜層皺內(nèi)陷，使管道口徑縮小。較小的支氣管軟骨片內(nèi)側(cè)有環(huán)狀平滑肌層，特別是細(xì)支氣管一平滑肌層相對(duì)地最為豐富，終末細(xì)支氣管平滑肌纖維作螺旋式排列。呼吸道平滑肌通稱支氣管平滑肌，其緊張性受神經(jīng)體液因素的調(diào)節(jié)。迷走神經(jīng)興奮和釋放乙酰膽堿引起支氣管平滑肌收縮，交感神經(jīng)興奮和釋放腎上腺素引起支氣管平滑肌舒張。呼吸周期中呼吸道口徑在吸氣時(shí)較大

13、，呼氣時(shí)較小，除前述機(jī)械因素外，平滑肌緊張性的變化可能是之一原因。呼吸道粘膜受到強(qiáng)烈的化學(xué)刺激時(shí)，可通過反射作用引起細(xì)支氣管平滑肌的痙攣性收縮。三、肺泡（一） 肺泡的結(jié)構(gòu)和功能肺泡是氣體交換的場(chǎng)所，肺泡為半球狀囊泡，直徑約為0.1mm0.25mm，大小可因呼吸深度而異。全肺約有3億個(gè)肺泡，總肺泡面積約為70m2。肺泡的內(nèi)壁由單層上皮細(xì)胞所構(gòu)成。肺泡上皮細(xì)胞有兩種，大多數(shù)為扁平上皮細(xì)胞（I型細(xì)胞），少數(shù)為較大的分泌上皮細(xì)胞（II型細(xì)胞）。肺泡與相鄰細(xì)胞之間為肺泡隔，隔內(nèi)有毛細(xì)血管網(wǎng)以及少量膠原纖維、彈性纖維和平滑肌纖維，故呼吸道、肺泡管和肺泡囊都有擴(kuò)張性與彈性。組成肺泡壁的上皮細(xì)胞和組成毛細(xì)血管

14、壁的內(nèi)皮細(xì)胞都極薄，兩層細(xì)胞之間的基膜與間質(zhì)也極窄。這三層組織合稱為肺泡毛細(xì)胞血管膜（簡稱肺泡膜或呼吸膜），其總厚度平均不到1m，有很大的通透性，故肺泡氣與血液之間的氣體交換極為方便。在肺水腫、肺炎等情況下，肺泡壁與毛細(xì)血管壁之間的液量增加，肺泡膜的總厚度加厚。如肺泡內(nèi)也滲出液體，則肺泡內(nèi)氣體與毛細(xì)血管內(nèi)血液之間的距離更增加，使氣體交換速度減慢。肺泡隔毛細(xì)血管網(wǎng)間隙中往往有直徑為1015m 的圓形或橢圓行小孔，故肺泡中氣體有可能通過小孔與相鄰肺泡的氣體建立有限的聯(lián)系。肺泡隔有巨噬細(xì)胞，可以吞噬進(jìn)入肺泡中的極小顆粒粉塵，稱為塵細(xì)胞。進(jìn)入肺泡的病菌則被中性顆粒細(xì)胞所消滅。（二）肺泡細(xì)胞1、I型肺泡

15、細(xì)胞 根據(jù)其特點(diǎn)亦稱肺上皮細(xì)胞，為直徑5060m的扁平細(xì)胞，胞漿其薄，它們覆蓋大約96的肺泡表面，組成肺泡的最外層，僅約0.1m厚。上皮下有一層基底膜，可與鄰近的毛細(xì)血管內(nèi)皮基底膜融合為一。此處即為肺泡腔與毛細(xì)血管血流內(nèi)氣體交換的場(chǎng)所，也稱為血流空氣屏障，只允許氣體通過，液體則不能由血管內(nèi)向肺泡腔內(nèi)滲出。2、II型肺泡細(xì)胞 亦稱分泌細(xì)胞或顆粒細(xì)胞：直徑10m，位于多面形肺泡的成角處，立方形，形體小，只占肺泡壁小部分，但在數(shù)目上占肺泡細(xì)胞總數(shù)的60，與表面活性物質(zhì)的生成有關(guān)。3、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞 組成肺毛細(xì)血管床，厚度僅約0.1m，除氣體交換外尚有重要代謝功能。4、肺泡巨噬細(xì)胞 在細(xì)胞液內(nèi)，數(shù)量多，細(xì)胞內(nèi)含有多種酶，可吞噬進(jìn)入肺泡的微生物和塵粒。肺泡巨噬細(xì)胞由血液