生理學(xué)第五章-呼吸課件

1、第一節(jié)肺通氣第二節(jié)氣體交換第三節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸?shù)谒墓?jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)呼吸的概念與呼吸的全過程機(jī)體在維持生命活動(dòng)時(shí)，細(xì)胞不斷地消耗O2，并產(chǎn)生CO2。為滿足機(jī)體新陳代謝的需求，機(jī)體通過呼吸從外界環(huán)境攝取新陳代謝所需要的O2，排出代謝產(chǎn)生的CO2。機(jī)體與外界環(huán)境之間的這種氣體交換的過程稱為呼吸(respiration) 呼吸的全過程示意圖肺 泡呼吸道空氣肺毛細(xì)血管肺靜脈動(dòng)脈肺動(dòng)脈右心靜脈左心組織毛細(xì)血管組 織 細(xì) 胞CO2O2CO2O2肺換氣肺通氣氣體運(yùn)輸組織換氣外呼吸(內(nèi)呼吸)呼吸的概念與呼吸的全過程第一節(jié) 肺通氣一、肺通氣的動(dòng)力（一）呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸肌的收縮和舒張引起的胸廓有節(jié)律的擴(kuò)大與縮小，稱

2、為呼吸運(yùn)動(dòng)。參與呼吸運(yùn)動(dòng)的肌肉，統(tǒng)稱為呼吸肌。1.呼吸肌主要的吸氣肌為隔肌和肋間外肌。2.呼吸的類型在不同的條件下由于呼吸肌的主次、多少和用力程度不同，呼吸運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)不同的形式。（1）平靜呼吸和用力呼吸：人體在安靜時(shí)進(jìn)行平穩(wěn)而均勻的呼吸運(yùn)動(dòng)，稱為平靜呼吸。（2）胸式呼吸和腹式呼吸：由于隔肌收縮和舒張引起腹部的起伏，這種以隔肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸運(yùn)動(dòng)稱為腹式呼吸。3.呼吸頻率胸部的一次起伏就是一次呼吸，即一次吸氣一次呼氣。第一節(jié) 肺通氣（二）呼吸時(shí)肺內(nèi)壓和胸膜腔內(nèi)壓的變化1.肺內(nèi)壓肺內(nèi)壓是指肺泡內(nèi)的壓力。2.胸膜腔內(nèi)壓（1）胸膜腔：覆蓋于肺表面的臟層胸膜和緊貼于胸廓內(nèi)壁的壁層胸膜在肺根處相互延續(xù)，在

3、胸腔兩側(cè)各形成一個(gè)密閉的腔隙，稱為胸膜腔。（2）胸膜腔內(nèi)壓的測(cè)定：胸膜腔內(nèi)壓可以用兩種方法測(cè)定。一種是直接法，將與檢壓計(jì)相連的針頭刺入胸膜腔內(nèi)，直接測(cè)定胸膜腔內(nèi)的壓力。另一種是間接法，即以食管內(nèi)壓代表胸膜腔內(nèi)壓。（3）胸膜腔內(nèi)負(fù)壓的形成原因：胸膜腔內(nèi)負(fù)壓是出生后發(fā)展起來(lái)的。（4）胸膜腔負(fù)壓的生理意義：首先，由于胸膜腔負(fù)壓的牽拉作用，可使肺總是處于擴(kuò)張狀態(tài)而不至于萎陷，并使肺能隨著胸廓的擴(kuò)大而擴(kuò)大；其次，胸膜腔負(fù)壓還增加了腔靜脈和胸導(dǎo)管等大靜脈與大淋巴管的管壁內(nèi)外壓力差，從而有利于胸腔內(nèi)靜脈血液和淋巴液的回流。第一節(jié) 肺通氣二、肺通氣的阻力（一）彈性阻力和順應(yīng)性 1.肺彈性阻力肺具有彈性，在肺擴(kuò)

4、張變形時(shí)所產(chǎn)生的彈性回縮力，其方向與肺擴(kuò)張的方向相反，因而是吸氣的阻力，即肺彈性回縮力是肺的彈性阻力。肺彈性阻力來(lái)自肺組織本身的彈性回縮力和肺泡的表面張力所產(chǎn)生的回縮力，兩者均使肺具有回縮傾向，故成為肺擴(kuò)張的彈性阻力。由于表面張力較大，足以使肺泡難以張開，這就會(huì)給呼吸帶來(lái)一定的影響：阻礙肺泡擴(kuò)張，降低肺泡順應(yīng)性，增加吸氣阻力。使不同大小肺泡的內(nèi)壓不穩(wěn)定。根據(jù)物理學(xué)原理，某種液體所形成的液泡的回縮力即液泡內(nèi)部的壓強(qiáng)()，與該液體的表面張力()成正比，與液泡的半徑r成反比。即=2/r。因此，即使是表面張力相同的同一液體，只要所形成的液泡大小不同，小泡內(nèi)的壓強(qiáng)就會(huì)超過大泡；而且液泡越縮小，其中壓強(qiáng)越

5、升高。這樣，就會(huì)出現(xiàn)小肺泡萎陷關(guān)閉和大肺泡過度膨大的情況。容易產(chǎn)生肺水腫。第一節(jié) 肺通氣 2.肺泡表面活性物質(zhì)通常以上情況不會(huì)出現(xiàn)。這是由于存在一種可降低肺泡液體表面張力的物質(zhì)，即肺泡表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant)。它是由肺泡型細(xì)胞合成并釋放的一種脂蛋白混合物。肺泡表面活性物質(zhì)具有降低表面張力的作用，有重要的生理意義。降低表面張力，減小吸氣阻力。維持肺泡容積的相對(duì)穩(wěn)定。由于肺泡表面活性物質(zhì)的密度隨肺泡半徑的變小而增大，也隨半徑的增大而減小，所以小肺泡表面活性物質(zhì)的密度大，降低表面張力的作用強(qiáng)，表面張力小，使小肺泡內(nèi)壓力不至過高，防止了小肺泡的塌陷；大肺泡表面張力則因表

6、面活性物質(zhì)分子的稀疏而不致明顯下降，維持了肺泡內(nèi)壓力與小肺泡大致相等，不至過度膨脹。減少肺組織液的生成，防止肺水腫（圖5-3）。正面?zhèn)让娴谝还?jié) 肺通氣 3.胸廓的彈性阻力 胸廓也具有彈性，呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈性阻力。但是，因胸廓彈性阻力增大而使肺通氣發(fā)生障礙的情況較為少見，所以臨床意義相對(duì)較小。胸廓處于自然位置時(shí)的肺容量，相當(dāng)于肺總?cè)萘康?7%左右，此時(shí)胸廓毫無(wú)變化，不表現(xiàn)有彈性阻力。肺容量小于總量的67%，胸廓被牽引向內(nèi)而縮小，其彈性阻力向外，是吸氣的動(dòng)力，呼氣的阻力;肺容量大于肺總?cè)萘康?7%時(shí)，胸廓被牽引向外而擴(kuò)大，其彈性阻力向內(nèi)，成為吸氣的阻力，呼氣的動(dòng)力。所以胸廓的彈性回縮力既可能是

7、吸氣的阻力，也可能是吸氣的動(dòng)力，視胸廓的位置而定。第一節(jié) 肺通氣（二）非彈性阻力非彈性阻力包括慣性阻力、赫滯阻力和氣道阻力。慣性阻力是氣流在發(fā)動(dòng)、變速、轉(zhuǎn)向時(shí)因氣流和組織的慣性所產(chǎn)生的阻止肺通氣的力?；頊枇?lái)自呼吸時(shí)組織相對(duì)位移所發(fā)生的摩擦，如肺與胸廓間、肺葉之間產(chǎn)生的摩擦。氣道阻力來(lái)自氣體流經(jīng)呼吸道時(shí)氣體分子間和氣體分子與氣道壁之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分，占80%90%非彈性阻力是在氣體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，并隨流速加快而增加，故為動(dòng)態(tài)阻力。健康人，平靜呼吸時(shí)的總氣道阻力為13cm H20/(L/S)，主要發(fā)生在鼻(約占總阻力50)、聲門(約占25)及氣管和支氣管(約占15)等部位，僅10

8、%的阻力發(fā)生在口徑小于2mm的細(xì)支氣管。第一節(jié) 肺通氣三、肺通氣功能的評(píng)價(jià)（一）肺容量圖5-4肺容量圖解肺容量是指在不同狀態(tài)下肺所容納的氣體量（圖54） 。第一節(jié) 肺通氣 1.潮氣量 潮氣量（tidal volume, TV）是指每次吸人或呼出的氣量。正常成年人平靜呼吸時(shí)潮氣量為400600mL，平均約為500 mL。 2.補(bǔ)吸氣量 補(bǔ)吸氣量（inspiratory reserve volume, IRV）指平靜吸氣末，再用力吸氣所能吸人的氣量。正常成年人補(bǔ)吸氣量為15002000 mL。 3.補(bǔ)呼氣量 補(bǔ)呼氣量（expiratory reserve volume, ERV）指平靜呼氣末，再盡

9、力呼氣所能呼出的氣量。正常成年人補(bǔ)呼氣量為900-1200mL。 4.深吸氣量 深吸氣量（inspiratory capacity, IC）指在平靜呼氣末做最大吸氣時(shí)所能吸入的氣量，等于潮氣量和補(bǔ)吸氣量之和。 5.肺活量 肺活量（vital capacity, VC）指最大吸氣后作最大呼氣所呼出的氣量。肺活量等于潮氣量、補(bǔ)吸氣量和補(bǔ)呼氣量之和。第一節(jié) 肺通氣 6.用力呼氣量用力呼氣量（forced expiratory volume, FEV）是指最大吸氣后以最快速度用力呼氣時(shí)在一定時(shí)間內(nèi)所呼出的氣量，過去稱為時(shí)間肺活量。一般以它所占用力肺活量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，即FEVt/FVC%。 7.功能余

10、氣量功能余氣（functional residual capacity, FRC）指平靜呼氣末存留于肺內(nèi)的氣量，等于余氣量與補(bǔ)呼氣量之和。 8.余氣量余氣量（residual volume, RV）指最大呼氣末存留于肺內(nèi)不能再呼出的氣量，正常成人為1000 1500mL。 9.肺總?cè)萘糠慰側(cè)萘浚╰otal lung capacity, TLC）指肺所能容納的最大氣量，等于潮氣量、補(bǔ)吸氣量、補(bǔ)呼氣量和余氣量之和。也等于肺活量與余氣量之和。肺總?cè)萘靠呻S性別、年齡、身材、運(yùn)動(dòng)鍛煉情況和體位而變化，成年男性約5000 mL，女性約3500 mL。第一節(jié) 肺通氣（二）肺通氣量 1.每分通氣量 指每分鐘吸

11、人或呼出的氣量，等于潮氣量乘以呼吸頻率。平靜呼吸時(shí)，正常成年人呼吸頻率每分鐘12-18次，潮氣量為500 mL，則每分通氣量為69 L。每分通氣量因性別、年齡、身材和活動(dòng)量的不同而有差異。 2.肺泡通氣量 肺泡通氣量（alveolar ventilation）指每分鐘吸人肺泡的新鮮空氣量或每分鐘能與血液進(jìn)行氣體交換的量。第二節(jié) 氣體交換一、氣體交換的原理氣體交換是以擴(kuò)散的方式進(jìn)行的。如果氣體擴(kuò)散速度快，則其交換也快；氣體擴(kuò)散速度慢，則其交換也慢。氣體交換的動(dòng)力是氣體分壓差。第二節(jié) 氣體交換（一）氣體的分壓差第二節(jié) 氣體交換（二）氣體的擴(kuò)散系數(shù)第二節(jié) 氣體交換二、氣體交換的過程（一）肺換氣的過程

12、通過呼吸運(yùn)動(dòng)，肺泡氣不斷獲得更新，因而保持了它所含O和CO濃度的相對(duì)穩(wěn)定。第二節(jié) 氣體交換（二）組織換氣的過程在組織，由于細(xì)胞代謝不斷地消耗O2和產(chǎn)生CO2，使組織中的PO2低于動(dòng)脈血的PO2，而PCO2又比動(dòng)脈血的PCO2高，所以，當(dāng)動(dòng)脈血流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)，動(dòng)脈血中的O2向組織擴(kuò)散，組織中的CO2向血液中擴(kuò)散，形成組織換氣。第二節(jié) 氣體交換三、影響肺換氣的因素呼吸膜的厚度與面積氣體擴(kuò)散速率 通氣/血流比值（二）（一）（三）物理溶解的量與氣體的分壓呈正比，在動(dòng)脈血中，PO2為13. 3 kPa時(shí)，血氧含量每升血液中為170190 mL，其中以物理形式存在的僅3 mL，約占血液運(yùn)輸氧總量的1.

13、5%臨床高壓氧療的原理就是提高肺泡氣中的氧分壓，使溶解于血液中的氧氣量增加，達(dá)到緩解缺氧的目的。第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸一、氧的運(yùn)輸（一）物理溶解第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸（二）化學(xué)結(jié)合第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸（三）氧解離曲線及其影響因素 1.氧解離曲線氧解離曲線（oxygen dissociation curve）或稱氧合血紅蛋白解離曲線是表示PO2與Hb氧結(jié)合量或Hb氧飽和度關(guān)系的曲線（圖5-7）。第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸 2.影響氧解離曲線的因素Hb與O2的結(jié)合和解離可受多種因素影響，使氧解離曲線的位置偏移，亦即使Hb對(duì)O2的親和力發(fā)生變化。通常用P50表示Hb對(duì)O2的親和力。P5

14、0是使Hb氧飽和度達(dá)50%時(shí)的PO2，正常為3.52 kPa（26. 5 mmHg）。 P50增大，表明Hb對(duì)O2的親和力降低，需更高的PO2才能達(dá)到50%的Hb氧飽和度，曲線右移；P50降低，指示Hb對(duì)O2的親和力增加，達(dá)50%Hb氧飽和度所需的PO2降低，曲線左移（圖5-8）。第三節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸二、二氧化碳的運(yùn)輸二氧化碳的化學(xué)結(jié)合有兩種形式：一是結(jié)合成碳酸氫鹽進(jìn)行運(yùn)輸，二是以氨基甲酸血紅蛋白的形式進(jìn)行運(yùn)輸（圖5-9）。前者約占總量88%，后者約占總量的7%。（一）物理溶解（二）化學(xué)結(jié)合CO2在血漿中的溶解度比O2大，每升混合靜脈血中可溶解30 mL，約占靜脈血中CO2，運(yùn)輸總量的5

15、%。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律在中樞神經(jīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群稱為呼吸中樞，它們分布在大腦皮層、間腦、腦橋、延髓、脊髓等部位。腦的各級(jí)部位對(duì)呼吸調(diào)節(jié)作用不同，正常呼吸運(yùn)動(dòng)有賴于它們之間相互協(xié)調(diào)，以及對(duì)各種傳人沖動(dòng)的整合。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)（一）呼吸中樞延髓呼吸中樞 在貓或兔等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，切斷它的延髓與腦橋交界處，動(dòng)物仍能保持節(jié)律性呼吸，但與正常形式不同，呈現(xiàn)一種吸氣突然發(fā)生，又突然停止，呼氣時(shí)間延長(zhǎng)的喘式呼吸(圖5-10)。說(shuō)明延髓存在著產(chǎn)生節(jié)律性呼吸的基本中樞，但正常節(jié)律還有賴于延髓以上中樞參與。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)腦橋呼吸調(diào)整中樞 基于在切斷兩側(cè)迷走神

16、經(jīng)后的貓或兔等實(shí)驗(yàn)，動(dòng)物在其腦橋上1/3橫斷腦干后，動(dòng)物出現(xiàn)長(zhǎng)吸式呼吸的現(xiàn)象，因此有人提出腦橋中下部可能存在長(zhǎng)吸中樞，它能興奮延髓吸氣中樞，引起長(zhǎng)吸式呼吸，但長(zhǎng)吸中樞迄今未能被證明。按照切斷機(jī)制學(xué)說(shuō)則認(rèn)為是改變了切斷機(jī)制的活動(dòng)，使吸氣不能及時(shí)被切斷而延長(zhǎng)，故產(chǎn)生長(zhǎng)吸。但若在動(dòng)物的上下四疊體(中腦)間橫斷腦干，即保留腦橋上部，動(dòng)物的呼吸節(jié)律基本正常，不出現(xiàn)長(zhǎng)吸式呼吸。因此提出腦橋前部(頭端)有呼吸調(diào)整中樞，它促進(jìn)切斷機(jī)制的活動(dòng)，使吸氣轉(zhuǎn)向呼氣，而使呼吸具有較正常的節(jié)律。其他高位中樞 如下丘腦、大腦皮層等腦組織對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)均有調(diào)節(jié)作用。體溫升高時(shí)的呼吸加快就是由于刺激了下丘腦的體溫調(diào)節(jié)中樞。大腦皮層

17、對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)有調(diào)節(jié)作用，人可以有意識(shí)地控制呼吸深度和頻率，當(dāng)然這種控制是有限度的。此外，如講話、讀書、唱歌等都要依靠呼吸運(yùn)動(dòng)的配合，這些也都是由大腦皮質(zhì)調(diào)節(jié)的。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)（二）呼吸節(jié)律的形成原理第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（一）機(jī)械感受性反射由肺擴(kuò)張或肺萎陷所引起的吸氣抑制或吸氣興奮的反射稱為肺牽張反射(pulmonary stretch reflex)或黑一伯反射(Hering-Breuer reflex)，包括肺擴(kuò)張反射和肺萎陷反射。1.肺牽張反射肌梭和鍵器官是骨骼肌的本體感受器。2.呼吸肌的本體感受性反射第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)（二）化學(xué)感受性反射1.外周化學(xué)感受器

18、外周化學(xué)感受器主要是指頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體。當(dāng)動(dòng)脈血中PO2降低、PCO2或H+濃度升高時(shí)，外周化學(xué)感受器受到刺激，沖動(dòng)經(jīng)舌咽神經(jīng)和迷走神經(jīng)傳入延髓，反射性地引起呼吸加深加快和血液循環(huán)功能的變化。其中頸動(dòng)脈體主要調(diào)節(jié)呼吸，而主動(dòng)脈體在循環(huán)調(diào)節(jié)方面較為重要。2.中樞化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器位于延髓腹外側(cè)淺表部位。其適應(yīng)刺激是腦脊液和局部細(xì)胞外液中的H+濃度。血液中PCO2升高時(shí)，CO2能迅速透過血-腦屏障，在腦組織內(nèi)生成H2C03 ,解離出H+，H+刺激中樞化學(xué)感受器，引起呼吸中樞興奮。但腦脊液中碳酸配酶含量少，生成H2C03的反應(yīng)很慢，所以CO2反應(yīng)有一定的延遲。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)3. CO2，H+和O2對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的影響及其相互作用（）CO2的影響：CO2是調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的最重要的生理性化學(xué)因素。（） H+的影響：動(dòng)脈血中H+濃度增加，呼吸加深加快，肺通氣量增加；H+濃度降低，呼吸運(yùn)動(dòng)受到抑制。（） O2的影響：動(dòng)脈血PO2低于80 mmHg時(shí)，其對(duì)呼吸的調(diào)節(jié)作用才有重要意義。第四節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)三、特殊情況下的呼吸生理（一）運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)與多種因素有關(guān)運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體代謝活動(dòng)增強(qiáng)，呼吸運(yùn)動(dòng)和血