生理課件-呼吸（鳳山書屋）

1、第五章 呼 吸1沐風書苑i呼吸(respiration): 機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程，稱為。 2沐風書苑i(1)肺通氣 (2)肺換氣(3)氣體運輸外呼吸內(nèi)呼吸(4)組織呼吸呼吸過程3沐風書苑i第一節(jié) 肺通氣 (pulmonary ventilation) 指肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。4沐風書苑i一、實現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)及其功能（一）呼吸道（二）肺泡表面活性物質(zhì)（三）胸廓和呼吸運動平靜呼吸 / 用力呼吸（四）胸膜腔和胸內(nèi)壓 胸內(nèi)負壓 5沐風書苑i二、肺通氣的過程及動力 氣壓差是氣體流動的動力。氣體由高氣壓向低氣壓流動。 肺通氣的直接動力是肺泡內(nèi)的壓力與大氣壓之間的壓力差。6沐風書苑i二

2、、肺通氣動力Patm: 大氣壓Palv: 肺泡內(nèi)壓Patm Palv 吸氣Patm 肺內(nèi)壓 inspiration 13沐風書苑iexpiration 吸氣肌 () (膈肌&肋間外肌) 胸腔肺容積 肺內(nèi)壓 大氣壓肺的自然容積（胸廓的發(fā)育比肺快）。 即使胸廓因呼氣而縮小時，肺仍處于擴張狀態(tài)而具有回縮傾向，故為負值。24沐風書苑i 維持肺擴張狀態(tài)，不至于因肺回縮力而萎縮。 促進胸腔大靜脈和淋巴液的回流。 生理意義氣胸(pneumothorax): 氣體進入胸膜腔，將胸膜腔分開。 開放性氣胸時，胸內(nèi)負壓消失，肺塌陷，胸腔大靜脈內(nèi)血液和淋巴回流受阻，嚴重者危及生命。25沐風書苑i肺通氣的阻力（一）彈性

3、阻力（70%）肺的彈性阻力：肺組織成分(1/3)、表面張力(2/3)胸廓的彈性阻力（二）非彈性阻力氣道阻力（80-90%)慣性阻力組織的粘滯阻力26沐風書苑i肺泡表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant)成分：二軟櫚酰卵磷脂（DPPC）作用：降低肺泡表面張力生理意義：維持肺泡的穩(wěn)定性防肺泡破裂或萎縮保持肺“干燥”防肺水腫的發(fā)生降低吸氣阻力降低吸氣阻力小肺泡：DPPC濃度大表面張力下降多大肺泡DPPC濃度低表面張力下降少妊娠30周左右才有肺泡表面活性物質(zhì)的分泌，故早產(chǎn)兒易患呼吸窘迫綜合癥。27沐風書苑i肺容量 (指肺內(nèi)容納的氣量)補吸氣量補呼氣量28沐風書苑i肺活量計29沐風書苑i

4、30沐風書苑i31沐風書苑i（二）肺通氣量 指每分鐘吸入或呼出的氣量。肺通氣量 潮氣量呼吸頻率 最大通氣量：單位時間內(nèi)，最快速度、最大用力所能達到的的通氣量。 通氣貯量百分比最大通氣量肺通氣量/最大通氣量肺通氣效率（一）呼吸頻率32沐風書苑i（三）無效腔和肺泡通氣量肺泡通氣量（潮氣量無效腔容積）呼吸頻率（解剖無效腔肺泡無效腔）33沐風書苑iFrequency(breaths/min)Tidal volume(ml/breath)pulmonary ventilation(ml/min)Alveolar ventilation(ml/min)810008000680016500800056003

5、225080003200Effect of breathing patterns on alveolar ventilation34沐風書苑i第二節(jié)肺換氣與組織換氣一、氣體交換的原理 氣體分子不停地進行著無定向的熱運動，結(jié)果是氣體分子從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉(zhuǎn)移，這一過程稱為氣體擴散(diffuse)。 35沐風書苑i血液和組織中氣體的分壓(mmHg)36沐風書苑i37沐風書苑i二、氣體物理特征對氣體擴散的影響（一）氣體溶解度CO2：51.5ml% ,O2：2.14ml%（ 37, 1 atm）（二）氣體分子量CO2：44；O2 ：32 DCO2DO238沐風書苑i三、影響肺換氣的因素（一）

6、呼吸膜的厚度擴散距離：肺纖維化、肺水腫等（二）呼吸膜的面積正常成人有3億個肺泡，呼吸膜總面積有60100m2，安靜時，呼吸膜擴散面積為40m2. 肺不張、肺氣腫、毛細血管阻塞時擴散面積減少。（三）通氣/血流比值 指每分肺泡通氣量（ V ）和每分肺血流量（Q）之間的比值（V/Q） (ventilation / perfusion ratio) 。39沐風書苑i第三節(jié) 氣體在血液中的運輸一、 氣體在血液中的存在形式 肺泡組織細胞物理溶解 化學結(jié)合 物理溶解二、氧的運輸物理溶解：1.5%，溶解量取決于PO2的大小。化學結(jié)合: 98.5% O2 HbO2 O2 CO2HCO3-CO240沐風書苑i 一

7、種是紅色的血紅蛋白（hemoglobin），它是靠亞鐵分子（Fe2+）來抓氧； 在某些節(jié)肢動物（如螃蟹）及軟體動物利用血藍蛋白（hemocyanin），它是靠亞銅分子（Cu 2+）來吸引氧，這種蛋白的顏色是青綠色。動物依靠兩種蛋白來捕捉水中的氧氣41沐風書苑i每個血紅素又由4個吡咯基組成一個環(huán)，中心為一Fe 2+。1分子Hb1個珠蛋白（含4條多肽鏈）4個血紅素（又稱亞鐵原卟啉）42沐風書苑i（一）Hb與O2結(jié)合的主要特征Hb + O2 HbO2PO2高的肺部PO2低的組織CO中毒紫紺亞硝酸鹽中毒1.顏色2. 反應快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響.3. 是氧合(oxygenation)而不

8、是氧化(oxidation)變構(gòu)效應定比關(guān)系43沐風書苑i（二）血氧飽和度1gHb可以結(jié)合1.341.36mlO2； 每100ml血液中含Hb15g；Hb的氧容量（oxygen capacity） Hb的氧含量（oxygen content） Hb的氧飽和度（oxygen saturation） Hb的 氧飽和度 100Hb氧含量Hb氧容量44沐風書苑i(三）氧離曲線（oxygen dissociation curve）反映Po2與Hb氧結(jié)合量或Hb氧飽和度關(guān)系的曲線。 1. 氧離曲線各段的特點及生理意義45沐風書苑i上段較平坦（60100mmHg）即使外界或肺泡氣中PO2有所下降，只要PO2

9、60mmHg,氧飽和度仍能保持90%以上,血液仍可攝取足夠量的O2。意義:保證低氧分壓時的高載氧能力。如:高原和輕度呼衰病人。46沐風書苑i中段較陡（4060mmHg）PO2略有降低，即可促使較多O2解離有利于供應組織活動所需要的氧。意義:維持正常時組織氧供。47沐風書苑i下段最陡（1540mmHg）當組織活動增強時，對氧的利用加速，組織液的O2分壓降低到15mmHg，此時可促使氧合血紅蛋白的進一步解離.意義:維持活動時組織氧供(儲備能力)48沐風書苑i2.影響氧離曲線的因素pH和Pco2（Bohrs effect）血液的pH降低或Pco2的增加均使氧離曲線右移(Bohr effect),使血

10、紅蛋白與氧的親和力降低，有利于02的釋放。這一影響有利于活動組織（酸性代謝產(chǎn)物與C02增多）從血液中獲取更多的02 ； 反之左移，有利于血紅蛋白在肺組織與02的結(jié)合。49沐風書苑i2.溫度溫度升高時，Hb對O2的親和力下降，曲線右移，可解離更多的O2供組織利用。溫度下降則相反。肌肉運動時，肌肉溫度升高可促使HbO2釋放更多的O2。 低溫麻醉時，低溫有利于降低組織耗氧量，但HbO2釋放O2也顯著減少。50沐風書苑i3. 2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)2,3-DPG與Hb鏈形成鹽鍵，促使Hb構(gòu)型改變。 在慢性缺02、貧血、高山缺02等情況下，2,3-DPG增加，有利于釋放更多的氧氣供組織利

11、用。 大量輸長期貯存的血液，氧離曲線左移，02不易解離。51沐風書苑i52沐風書苑i三、二氧化碳的運輸形式物理溶解 5化學結(jié)合95碳酸氫鹽88氨基甲酸血紅蛋白7CO2+HbNH2 HbNHCOOH HbNHCOOH+H+CO2+H2O H2CO3 HCO3+H+53沐風書苑i紅細胞內(nèi)含有較高濃度的碳酸酐酶，在其催化下，使反應加速5000倍，不到1s即達平衡。54沐風書苑i第四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié)呼吸為什么能有節(jié)律地進行？為何肺通氣量隨著內(nèi)外環(huán)境的改變而改變？55沐風書苑i一、呼吸中樞（一）脊髓脊髓頸、胸段前角有支配呼吸肌的運動神經(jīng)元。（二）低位腦干(1)延髓 可產(chǎn)生基本的呼吸節(jié)律。呼吸神經(jīng)元集中

12、于背側(cè)呼吸組(dorsal respiratory group, DRG)和腹側(cè)呼吸組(ventral respiratory group, VRG)，每個區(qū)域均含有吸氣神經(jīng)元和呼氣神經(jīng)元。(2)腦橋 上部有呼吸調(diào)整中樞（抑制吸氣），其神經(jīng)元主要集中于臂旁內(nèi)側(cè)核（NPBM)和相鄰的Klliker-Fuse(KF)核 。（三）高位中樞大腦皮層（控制隨意呼吸）、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等。56沐風書苑i在中腦和腦橋間橫斷腦干，呼吸節(jié)律無明顯變化。在腦橋上、中部之間橫斷腦干，呼吸變慢變深。切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)，吸氣大大延長長吸式呼吸(apneusis)，提示腦橋上部有抑制吸氣的中樞呼吸調(diào)整中樞 (pneumot

13、axic center).在腦橋和延髓之間橫斷腦干，出現(xiàn)喘息樣呼吸(gasping)，且呼吸節(jié)律不規(guī)則。在延髓和脊髓之間橫切，呼吸就停止。提示呼吸節(jié)律不是由脊髓產(chǎn)生的。 57沐風書苑i 綜合上述結(jié)果，延髓是產(chǎn)生呼吸節(jié)律的基本中樞，腦橋上部有呼吸調(diào)整中樞。呼吸中樞主要位于延髓和腦橋。58沐風書苑i(二)基本呼吸節(jié)律的形成局部神經(jīng)元回路反饋控制假說臂旁內(nèi)側(cè)核，KF核中樞吸氣活動發(fā)生器(CIAG) ，吸氣神經(jīng)元吸氣切斷機制(IOS)吸氣肌運動神經(jīng)元吸氣運動吸氣 擴肺 刺激肺牽張感受器+-+腦橋延髓脊髓59沐風書苑i（一）化學感受性呼吸反射 體液中的化學物質(zhì)（O2、CO2、H+）通過刺激化學感受器調(diào)節(jié)

14、呼吸運動（加深、加快）的反射1、化學感受器（1）外周化學感受器：頸動脈體、主動脈體二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（2）中樞化學感受器：延髓腹外側(cè)的淺表部位60沐風書苑i（1）外周化學感受器：頸動脈體、主動脈體效應：呼吸加深加快。 適宜刺激：動脈血的PO2、PCO2、H+傳入神經(jīng)：竇N、主動脈N 是動脈血的PO2，而不是動脈血的O2含量 61沐風書苑i 對缺O(jiān)2不反應；對CO2的敏感性較外周高， 但容易產(chǎn)生適應。 適宜刺激：腦脊液和局部細胞外液的H+血CO2 血腦屏障CO2+H2OH2CO3H+ + HCO3H+來源（2)中樞化學感受器：62沐風書苑i（1） CO2重要性：是最重要的體液因素，經(jīng)常起調(diào)節(jié)作

15、用 1時呼吸開始加深； 4時呼吸加深加快,肺通氣量1倍以上; 6時肺通氣量可增大6-7倍; 7以上呼吸減弱=CO2麻醉。CO2呼吸減慢（過度通氣后可發(fā)生呼吸暫停）。CO263沐風書苑i作用途徑：刺激中樞化學感受器（80%）動脈血PCO2只需2mmHg即可引起效應(敏感程度高)，但有潛伏期（因腦脊液中碳酸酐酶含量很少）刺激外周化學感受器動脈血PCO2需10mmHg才可產(chǎn)生效應(敏感程度低)，重要性表現(xiàn)在 PCO2突然時，引起早期快速效應； 中樞感受器受抑制時，起決定作用64沐風書苑i（2） H+效應血液H+改變pH0.050.1，即可影響肺通氣量H+，pH：呼吸加深加快H+，pH ：呼吸減弱H+

16、 呼吸CO2排出過多PCO2 限制了對呼吸的加強作用呼吸抑制甚至停止。作用途徑外周化學感受器：作用為主（難以通過血腦屏障）中樞化學感受器：對H+ (腦脊液中)敏感性高，是外周的25倍65沐風書苑i（3） O2效應:作用途徑重要性思考：嚴重肺氣腫、肺心病患者能否吸純O2？吸入氣PO2肺泡氣、動脈血PO2呼吸加深加快對正常呼吸調(diào)節(jié)作用不大： 當動脈血PO280mmHg時出現(xiàn) 當動脈血PO260mmHg時明顯完全由外周化學感受器引起（低氧對呼吸中樞的直接作用是抑制）當A血PO240mmHg時，呼吸反而抑制66沐風書苑i 在嚴重缺氧時，缺氧對呼吸中樞的直接抑制作用將大大加強，引起呼吸中樞抑制。 在嚴重

17、肺氣腫、肺心病患者，肺換氣障礙導致血Po2和Pco2，長時間CO2潴留使中樞化學感受器對CO2刺激作用發(fā)生適應，而外周化學感受器對低氧刺激適應很慢，這時低Po2對外周化學感受器的刺激成為驅(qū)動呼吸的主要刺激，此時吸入純氧會引起呼吸暫停，需引起注意。67沐風書苑i小結(jié)68沐風書苑i動脈血中CO2、 H+和低O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用69沐風書苑i1. 肺牽張反射 由肺擴張或萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射稱為肺牽張反射(pulmonary stretch reflex)或黑-伯反射(Hering-Breuer reflex)。感受器：位于從氣管到細支氣管的平滑肌內(nèi)。傳入神經(jīng)：迷走神經(jīng)。包括肺擴張反射

18、(pulmonary inflation reflex)和肺萎陷反射(pulmonary deflation reflex)。（二） 機械感受性反射70沐風書苑i71沐風書苑i吸氣入肺肺擴張支氣管、細支氣管平滑肌內(nèi)肺牽張感受器迷走神經(jīng)延髓呼吸中樞中止吸氣引起呼氣過程(1) 肺擴張反射平靜呼吸時，肺擴張反射不參與人的呼吸調(diào)節(jié)。在肺炎、肺栓塞等病理情況下，肺順應性降低，肺擴張時使氣道擴張較大，刺激較強，可引起此反射，呈現(xiàn)淺而快的呼吸。(2) 肺萎陷反射 該反射在較強肺縮時才出現(xiàn)，對防止呼氣過度和肺不張有一定意義，在平靜呼吸調(diào)節(jié)中意義不大。72沐風書苑i 由呼吸肌本體感受器傳入沖動所引起的反射性呼吸變化稱為呼吸肌本體感受性反射。 當氣道阻力增加時，可通過該反射加強呼吸肌收縮力量，克服氣道阻力，對保持恒定的肺通氣具有一定意義。2.呼吸肌本體感受性反射73沐風書苑i 1咳嗽反射 (cough reflex): 是常