理論課件5呼吸

1、呼吸系統(tǒng)生理呼吸系統(tǒng)呼吸過程的三個環(huán)節(jié)外呼吸內(nèi)呼吸氣體運輸肺通氣肺換氣組織換氣細胞內(nèi)氧化代謝第一節(jié) 肺通氣Pulmonary ventilation肺通氣是肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程一、肺通氣的原理（一）肺通氣的動力肺泡內(nèi)外壓力差（直接動力）呼吸運動（原動力）主要的吸氣肌：膈肌、肋間外肌主要的呼氣?。豪唛g內(nèi)肌、腹肌膈肌肋間內(nèi)肌肋間外肌膈肌肋間內(nèi)肌肋間外肌主要的呼吸肌胸腔與呼吸肌主要吸氣肌: 肋間外肌，膈肌平靜呼吸時：吸氣是一個主動過程吸氣肋間外肌收縮 膈肌收縮呼氣肋間外肌和膈肌舒張呼吸的型式平靜呼吸Eupnea和用力呼吸Forced breathing平靜呼吸時，吸氣主動，呼氣被動用力呼吸

2、（深呼吸）時主要的呼氣?。豪唛g內(nèi)肌、腹肌胸式呼吸和腹式呼吸胸式呼吸（肋間外肌)腹式呼吸（膈?。?.肺內(nèi)壓Intrapulmonary pressure呼氣末和吸氣末，肺內(nèi)壓等于大氣壓吸氣時，肺內(nèi)壓降低升高呼氣時，肺內(nèi)壓升高降低人工呼吸Artificial respiration在自然呼吸停止時，人為建立肺內(nèi)壓和大氣壓之間的壓力差，維持肺通氣3.胸膜腔內(nèi)壓Pleural pressure胸膜腔胸膜腔內(nèi)壓（胸內(nèi)壓）胸內(nèi)壓的形成胎兒肺胸內(nèi)壓的形成出生后氣體進入肺部胸內(nèi)壓Intrapleural pressure胸內(nèi)壓=肺內(nèi)壓+（-肺回縮壓）吸氣末或呼氣末：肺內(nèi)壓=大氣壓 胸內(nèi)壓=-肺回縮壓 胸內(nèi)壓I

3、ntrapleural pressure胸內(nèi)負壓的生理意義使肺擴張促進靜脈血和淋巴回流氣胸Pneumothorax肺的順應(yīng)性Compliance of the lungs順應(yīng)性(compliance)是指在外力作用下彈性組織的可擴張性C=V/P (L/cmH2O)（二）肺通氣的阻力肺的彈性Elasticity of lungs物體對抗外力作用所引起的變形的力稱為彈性阻力彈性阻力 (R)C=1/R肺的彈性阻力1/3，肺組織自身的彈性阻力2/3，表面張力引起的彈性阻力表面張力Surface tension表面張力是液體表面由于分子相互吸引產(chǎn)生的張力Pierre Simon Laplace(1749

4、 - 1827) Laplaces law: P=2T/rEffect of size of sphere肺泡表面活性物質(zhì)Alveolar surfactant來源：主要由肺泡II型細胞合成組成：磷脂 80%, 固醇 10%; 蛋白質(zhì) 10%主要成分：二棕櫚酰卵磷脂（DPL, DPPC）占60%作用：降低肺泡液-氣界面的表面張力，增加順應(yīng)性肺泡表面活性物質(zhì)Alveolar surfactant主要作用：降低肺泡液-氣界面的表面張力 生理意義維持肺泡的穩(wěn)定性 減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液生成 降低吸氣阻力 A BWith surfactantP=2T/r新生兒呼吸窘迫綜合癥Neonatal res

5、piratory distress syndrome (NRDS): lack of surfactantcyanosisretraction of soft tissue on inspiration (“seesaw”)（2）胸廓的彈性阻力肺容量肺總量的67%，彈性阻力向內(nèi)胸廓的順應(yīng)性胸廓的順應(yīng)性=胸腔容積的變化/跨胸壁壓的變化非彈性阻力Non-elastic resistance 慣性阻力 Inertia resistance粘滯阻力 Viscosity resistance氣道阻力 Airway resistance: 8090%R1/r4 (laminar flow)R1/r5 (t

6、urbulent flow) 呼吸道平滑肌的調(diào)節(jié) 副交感神經(jīng): Ach M receptor 收縮交感神經(jīng): NE 2-receptor 舒張組胺 Histamine 收縮去甲NE, 腎上腺素E, 異丙腎上腺素 舒張哮喘AsthmaPathophysiology of asthma二、肺通氣功能的評價（一）肺容積和肺容量Pulmonary volumes and capacities肺量計Spirometer肺容積Pulmonary volumes潮氣量 Tidal volume (TV)每次呼吸時吸入或呼出的氣量 400600 ml補吸氣量或吸氣儲備量 Inspiratory reserve

7、 volume (IRV)平靜吸氣末，再盡力吸氣所能吸入的氣量 15002000 ml補呼氣量或呼氣儲備量 Expiratory reserve volume (ERV)平靜呼氣末，再盡力呼氣所能呼出的氣量 9001200 ml 余氣量 Residual volume (RV)最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能再呼出的氣量 1000 1500 ml肺容量Pulmonary capacities深吸氣量 Inspiratory capacity從平靜呼氣末作最大吸氣時所能吸入的氣量, =IRV+TV功能余氣量 Functional residual capacity平靜呼氣末尚存留于肺內(nèi)的氣量, =ER

8、V+RV肺活量 Vital volume盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量, =TV+IRV+ERVM 3500 ml, F 2500 ml補吸氣量補呼氣量肺活量深吸氣量功能余氣量肺總量余氣量潮氣量肺容量Pulmonary capacities用力肺活量Forced vital capacity 是指盡力最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大氣量 時間肺活量 timed vital capacity 或用力呼氣量 Forced expiratory volume 是指盡力最大吸氣后再盡力盡快呼氣時，在一定時間內(nèi)所能呼出的氣量，通常以它所占用力肺活量的百分數(shù)來表示，即FEVt /FVC% 肺容

9、量Pulmonary capacities肺總量 Total lung capacity肺所能容納的最大氣量 M 5000ml，F(xiàn) 3500ml （二）肺通氣量和肺泡通氣量Pulmonary ventilation每分通氣量Minute ventilation volume是指每分鐘進或出肺的氣體總量 每分通氣量= 潮氣量 x 呼吸頻率= 500 X12 = 6000 ml 肺泡通氣量 Alveolar ventilation (VA)是每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量 VA = (潮氣量 無效腔) x 呼吸頻率 = (500-150) X12 = 4200 ml 無效腔 Dead space解剖無

10、效腔 Anatomical dead space150ml肺泡無效腔 Alveolar dead spaceNormally 0 生理無效腔 Physiological dead space=解剖無效腔+肺泡無效腔pulmonary arterybronchuspulmonary veinrespiratory bronchiolealveoliwasted ventilation自學(xué)內(nèi)容最大呼氣流速-容積曲線呼吸功Tissue capillariesTissue cellsCO2CO2O2O2Pulmonary capillaryCO2O2CO2CO2O2O2肺部氣體交換組織氣體交換第二節(jié)

11、肺換氣和組織換氣 Gas exchange一、氣體交換的物理學(xué)原理Physical principles of gas exchange氣體的擴散氣體交換的定律Laws governing gas diffusionFicks lawThe net diffusion rate of a gas across a fluid membrane is proportional to the difference in 氣體分壓差partial pressure, proportional to the 擴散面積area of the membrane and inversely proporti

12、onal to the 擴散距離thickness of the membraneD: Rate of gas diffusion 氣體擴散速率T: Absolute temperature溫度A: Area of diffusion擴散面積S: Solubility of the gas 氣體的溶解度P: Difference of partial pressure氣體的分壓差d: Distance of diffusion擴散距離MW: Molecular weight氣體的分子量影響氣體交換的因素肺泡氣動脈血靜脈血組 織PO21041004030PCO240404650肺泡氣、血液及組織

13、中O2和CO2的分壓(mmHg) 肺換氣組織換氣二、影響肺換氣的因素 呼吸膜的厚度 Thickness 0.6m呼吸膜的面積 Surface area 70 m2通氣/血流比值 Ventilation-perfusion ratio (V/Q)通氣/血流比值(ventilation/perfusion ratio)是指每分肺泡通氣量和每分肺血流量之間的比值呼吸膜 Respiratory membranesurfactantepithelial cellinterstitial spacealveoluscapillaryred blood cellendothelial cellO2CO2表面

14、活性物質(zhì)上皮細胞組織間隙內(nèi)皮細胞紅細胞通氣/血流比值 Ventilation-perfusion ratio 每分肺泡通氣量Alveolar ventilation (V) = 4.2 L 每分肺血流量Pulmonary blood flow (Q) = 5 L V/Q = 0.84 (optimal ratio)VA/QCEffect of gravity on V/Q通氣/血流比值 Ventilation-perfusion ratio 第三節(jié) 氣體在血液中的運輸 Gas transport in the blood氣體的運輸形式物理溶解化學(xué)結(jié)合 AlveoliBloodTissue O2

15、 dissolvecombinedissolve O2 CO2 dissolvecombinedissolve CO2一、氧的運輸 Transport of oxygen氧的運輸形式物理溶解: 1.5%化學(xué)結(jié)合: 98.5%O2的化學(xué)結(jié)合形式是氧合血紅蛋白(HbO2) Hb + O2 HbO2 High PO2Low PO2氧容量Oxygen capacity100ml血液中，Hb所能結(jié)合的最大O2量 氧含量Oxygen content Hb實際結(jié)合的O2量 氧飽和度Oxygen saturationHb氧含量和氧容量的百分比 (O2 content / O2 capacity) x 100%

16、發(fā)紺 Cyanosis去氧Hb50g/L（二）氧解離曲線 Oxygen-hemoglobin dissociation curve是表示PO2與Hb氧結(jié)合量或Hb氧飽和度關(guān)系的曲線 氧解離曲線上段（60100 mmHg）：Hb結(jié)合O2中段（4060 mmHg）：Hb釋放O2下段（1540 mmHg）：Hb與O2解離（三）影響氧解曲線的因素 PCO2 and H+或pH溫度2,3-二磷酸甘油酸波爾效應(yīng) Bohr Effect酸度或CO2對Hb氧親和力的影響 pH降低或PCO2升高，Hb對O2的親和力降低，曲線右移pH升高或PCO2降低，Hb對O2的親和力增加，曲線左移生理意義：促進肺毛細血管血液

17、的氧合有利于組織中毛細血管內(nèi)的血液釋放O2 溫度 曲線右移 二磷酸甘油酸 曲線右移氧解離曲線的影響因素及意義影響因素 pHPCO2 曲線右移組織中pH低，PCO2高，可促使O2的解離 pHPCO2 曲線左移肺中pH高，PCO2低，可促使O2的結(jié)合溫度曲線右移組織溫度較高，可促使O2解離溫度曲線左移肺中溫度較低，可促使O2的結(jié)合2,3-二磷酸甘油酸 降低Hb與O2親和力，使曲線右移機體對缺氧的一種適應(yīng)性反應(yīng)一氧化碳中毒Carbon monoxide poisoning CO 競爭 O2 在Hb上的結(jié)合位點CO與Hb的親和力是O2的250倍CO與Hb分子中某個血紅素結(jié)合后，將增加其余3個血紅素對O

18、2的親和力，使氧解離曲線左移，妨礙O2的解離 O2O2O2COCOCO二、二氧化碳的運輸 Transport of carbon dioxide運輸形式 物理溶解: 7%化學(xué)結(jié)合: 93%碳酸氫鹽 : 70%氨基甲酰血紅蛋白: 23%tissue capillariestissues在組織CO2+HbNH2O2+H+HHbNHCOOH+O2CO2plasmatissues capillariesCO2 + H2OH2CO3H+ +HCO3-HCO3-CO2+H2OH2CO3carbonic anhydraseCO2Cl-CO2+R-NH2R-NHCOO-+H+H+HCO3-pulmonary

19、capillariesH+ +HCO3-HCO3-H2CO3carbonic anhydraseCO2 + H2OplasmaalveoliCl-pulmonary capillaries在肺部 CO2CO2Cl-CO2+HbNH2O2+H+HHbNHCOOH+O2CO2解離曲線Carbon Dioxide Dissociation CurveCO2解離曲線是表示血液中CO2含量與PCO2關(guān)系的曲線 何爾登效應(yīng) Haldane EffectO2與Hb的結(jié)合可促使CO2釋放 PO2=40 mmHgPO2=100 mmHg第四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié) 呼吸是自動的呼吸在一定范圍內(nèi)是隨意的呼吸中樞 Res

20、piratory center呼吸中樞是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)細胞群 脊髓：聯(lián)系腦和呼吸肌的中繼站；整合某些呼吸反射的初級中樞延髓：基本呼吸節(jié)律（背側(cè)組吸氣神經(jīng)元；腹側(cè)組呼氣+吸氣神經(jīng)元）腦橋上部：呼吸調(diào)整中樞（壁旁內(nèi)側(cè)核、KF核）高位腦呼吸中樞：大腦皮質(zhì)；下丘腦；邊緣系統(tǒng)長吸式呼吸喘息樣呼吸節(jié)律中樞調(diào)整中樞長吸中樞PC: 呼吸調(diào)整中樞; PBKF: 臂旁內(nèi)側(cè)核和klliker-Fuse 核；DRG：背側(cè)呼吸組；VRG：腹側(cè)呼吸組；NTS：孤束核；NRA：后疑核呼吸中樞 Respiratory center背側(cè)呼吸組 (延髓 ) 主要引起吸氣腹側(cè)呼吸組 (延髓) 既引起吸氣，

21、又引起呼氣 呼吸調(diào)整中樞 (腦橋 ) 幫助控制呼吸節(jié)律和形式呼吸節(jié)律的形成兩個學(xué)派前包欽格復(fù)合體神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說前包欽格復(fù)合體認為節(jié)律性呼吸是由（延髓疑核頭端腹側(cè)）一種具有條件起搏細胞特性的神經(jīng)元的節(jié)律性興奮引起的。證據(jù)：新生動物延髓前包欽格復(fù)合體中存在電壓依賴性起搏神經(jīng)元神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說認為呼吸節(jié)律的形成是由于不同神經(jīng)元構(gòu)成特定的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，由于神經(jīng)元之間的相互興奮或抑制產(chǎn)生了自動節(jié)律。切斷機制假說：延髓有中樞吸氣活動發(fā)生器和吸氣切斷神經(jīng)元。前者使吸氣中樞興奮，產(chǎn)生吸氣；當(dāng)興奮達到閾值時，后者可切斷吸氣中樞的活動而轉(zhuǎn)變?yōu)楹魵?。三、呼吸運動的反射性調(diào)節(jié)（一）肺牽張反射 Hering-Breuer i

22、nflation reflex (Pulmonary stretch reflex)定義由肺擴張或肺萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射，也稱黑-伯反射 包括：肺擴張反射肺萎陷反射Hering-Breuer reflexEnd of inspirationFRC（二）防御性呼吸反射定義在理化因素刺激下氣道粘膜內(nèi)的激惹感受器興奮引起的反射咳嗽反射；噴嚏反射意義：限制有害刺激物進入肺（三）化學(xué)感受性反射 化學(xué)感受器 Chemoreceptors中樞化學(xué)感受器 Central chemoreceptors外周化學(xué)感受器 Peripheral chemoreceptors頸動脈體 Carotid body主動脈體 Aortic body1. 外周化學(xué)感受器 Peripheral chemoreceptors(P208)頸動脈體和主動脈體感受血漿中PCO2、PO2和H+的變化動脈血PO2、PCO2及H+ 竇神經(jīng)、迷走神經(jīng)延髓呼吸加深加快2. 中樞化學(xué)感受器 Central chemoreceptors位于顏色腹側(cè)表面下，分頭部、中部和尾部；主要感受的生理性刺激是腦脊液和局