生理學(xué)學(xué)習(xí)指南――呼吸

生理學(xué)學(xué)習(xí)指南――呼吸一、根本要求：把握：1.呼吸的全過程。肺通氣的動(dòng)力，肺通氣的彈性阻力和順應(yīng)性。肺通氣功能測(cè)定氣體交換原理，影響肺換氣和組織換氣的因素肺牽張反射和化學(xué)感受性呼吸調(diào)整。生疏：1.呼吸道的功能。肺通氣的非彈性阻力，胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性。2.氧氣和二氧化碳在血液中的運(yùn)輸，氧離曲線及其影響因素。了解：1.二氧化碳解離曲線和影響因素。腦干呼吸中樞的組成和呼吸神經(jīng)元的種類。呼吸節(jié)律形成機(jī)制。呼吸肌本體感受性反射，防范性反射。病理性呼吸，運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸的變化及調(diào)整。二、根本概念〔respiration〕、腹式呼吸〔abdominalbreathing〕、胸式呼吸〔thoracicbreathing〕、肺內(nèi)壓〔intrapulmonarypressure〕、胸膜腔內(nèi)壓〔intrapleuralpressure〕、跨肺壓〔transpulmonarypressure〕、氣胸〔pneumothorax〕、順應(yīng)性〔compliance〕、外表張力〔surfacetension〕、外表活性物質(zhì)〔surfactant〕、潮氣量〔tidalvolume〕、余氣量〔residualvolume〕、功能余氣量〔functionalresidualcapacity〕、肺活量〔vitalcapacity〕、時(shí)間肺活量〔timedvitalcapacity〕、每分通氣量〔minuteventilationvolume〕、肺泡通氣量〔alveolarventilationvolume〕、無效腔〔deadspace〕、呼吸膜〔respiratorymembrane〕、肺集中容量〔pulmonarydiffusioncapacity〕、通氣/血流比值〔ventilation/perfusionratio〕、血氧飽和度〔oxygensaturation〕、氧解離曲線〔oxygendissociationcurve〕、呼吸神經(jīng)元〔respiratoryneuron〕、肺牽張反射或Hering-Breuer反射〔pulmonarystretchreflexorHering-Breuerreflex〕、中樞化學(xué)感受器〔centralchemoreceptor〕、外周化學(xué)感受器〔peripheralchemoreceptor〕、三、重點(diǎn)與難點(diǎn)提示：機(jī)體與外界環(huán)境之間的O2和CO2的交換稱為呼吸〔respiration〕。呼吸的全過程包括外呼吸、氣體在血液中的運(yùn)輸和內(nèi)呼吸三個(gè)環(huán)節(jié)。其中外呼吸是指外界空氣與血液在肺部進(jìn)展的氣體交換，分為肺通氣與肺換氣。呼吸是重要的生命體征。第一節(jié)肺通氣肺通氣原理肺通氣〔pulmonaryventilation〕指外界空氣與肺泡之間的氣體交換。肺通氣的過程和動(dòng)力由呼吸肌的收縮與舒張所引起的胸廓節(jié)律性擴(kuò)大與縮小稱為呼吸運(yùn)動(dòng)。當(dāng)呼吸肌收縮或舒張，引起胸廓擴(kuò)大或縮小使胸腔容積增大或縮小，肺也隨之?dāng)U大或縮小，導(dǎo)致肺泡內(nèi)的壓力即肺內(nèi)壓〔intrapulmonarypressure〕降低或上升。由于肺與外界直接相通，肺內(nèi)壓低于大氣壓時(shí)氣體進(jìn)肺即吸氣；肺內(nèi)壓高于大氣壓時(shí)氣體出肺即呼氣。可見肺內(nèi)壓與大氣壓的壓力差是肺通氣的直接動(dòng)力〔人工呼吸的原理〕，而呼吸運(yùn)動(dòng)是肺通氣的原動(dòng)力。胸廓擴(kuò)大時(shí)肺隨之?dāng)U大的緣由有二：一是存在于胸廓與肺之間的胸膜腔內(nèi)存在少量的漿液，由于漿液分子的內(nèi)聚力使臟壁兩層胸膜緊貼在一起，故胸廓擴(kuò)大時(shí)緊貼于肺的臟層胸膜也擴(kuò)大，肺隨之?dāng)U大?！瞚ntrapleuralpressure〕，一般狀況下為負(fù)值，等于肺內(nèi)壓－肺回縮力。由于它的負(fù)壓吸引作用，維持了肺的擴(kuò)張狀態(tài)。胸內(nèi)負(fù)壓也能促進(jìn)靜脈血與淋巴液的回流。因此，臨床上發(fā)生開放性氣胸時(shí)，可造成肺萎陷和呼吸、循環(huán)衰竭。肺通氣的阻力肺通氣過程中必需抑制阻力，通氣才能進(jìn)展。肺通氣的阻力包括彈性阻力與非彈性阻力，在安靜呼吸時(shí)分別占總阻力的70％和30％。肺的彈性阻力彈性組織在外力作用時(shí)對(duì)抗變形的力稱為彈性阻力。肺是彈性組織，也產(chǎn)生彈性阻力，反映肺彈性阻力大小的指標(biāo)是肺順應(yīng)性〔compliance〕，即在外力作用下肺擴(kuò)張的難易程度，＝肺容積的變化／跨肺壓的變化，肺順應(yīng)性的大小與彈性阻力呈反變的關(guān)系。肺彈性阻力包括肺泡外表張力和肺彈性回縮力，以前者為主。在肺泡的內(nèi)外表有一層極薄的液體，與肺內(nèi)氣體構(gòu)成液氣界面，這種存在于液氣界面的能使液體外表積盡可能縮小的力即為肺泡外表張力。其合力指向肺泡的中央，構(gòu)成吸氣的阻力。肺回縮壓〔P〕、肺泡外表張力〔T〕與肺泡半徑〔r〕符合LaplaceP＝2T／r.成人有300萬個(gè)~400萬個(gè)肺泡，其中大肺泡的直徑是小肺泡的4倍。依據(jù)上述定律，假設(shè)大、小肺泡的外表張力相等，將消滅小肺泡內(nèi)回縮壓增大而大肺泡內(nèi)回縮壓變小，而大小肺泡的連通將導(dǎo)致肺泡塌陷與裂開。但實(shí)際上，在肺泡的內(nèi)表層存在由肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞分泌的肺外表活性物質(zhì)〔pulmonarysurfactant〕，后者為雙極性分子，疏水端朝向空氣，親水端插入液體分子之間，使液氣界面的液體分子間的吸引力減小從而降低肺泡外表張力。肺外表活性物質(zhì)的作用有：〔1〕降低肺泡外表張力；〔2〕削減吸氣阻力，增加肺順應(yīng)性；〔3〕維持大、小肺泡容量的穩(wěn)定：由于肺外表活性物質(zhì)在大、小肺泡的不均勻分布，大肺泡內(nèi)肺外表活性物質(zhì)的密度小些，降低外表張力的作用小，外表張力則大，與大肺泡的半徑大相適應(yīng)，故肺內(nèi)壓不致變??；反之，在小肺泡則因肺外表活性物質(zhì)密度大使外表張力變小，故肺內(nèi)壓不變大。這樣就保證了大、小肺泡容量的穩(wěn)定。而對(duì)于同一個(gè)肺泡來說，其肺外表活性物質(zhì)的量根本穩(wěn)定，故吸氣時(shí)外表活性物質(zhì)密度變小，外表張力增大，以避開過度吸氣；呼氣時(shí)的肺泡外表張力變小，防止肺不張；〔4〕防止肺水腫。胸廓的彈性阻力當(dāng)肺容量占肺總?cè)萘康?7％，胸廓處于自然位置，無彈性回縮力；深吸氣時(shí)肺容積大于67％，胸廓向外擴(kuò)張，產(chǎn)生向內(nèi)的回縮力，是吸氣的阻力；反之，當(dāng)肺容積小于67％，胸廓的彈性回縮力向外，稱為吸氣的動(dòng)力。可見，與肺彈性阻力總是吸氣的阻力相比，胸廓的彈性阻力既可以是吸氣的阻力，也可以是動(dòng)力。非彈性阻力包括氣道阻力、粘滯阻力和慣性阻力。其中80~90％是氣道阻力，是氣體在呼吸道內(nèi)流淌時(shí)氣體分子之間及氣體分子與氣道壁之間的摩擦力，屬于動(dòng)態(tài)阻力。其大小受氣流速度、氣流形4次方呈反比。肺容積與肺容量肺容積潮氣量〔tidalvolumeTV〕指每次吸入或呼出的氣量，成人安靜呼吸時(shí)約為500ml.補(bǔ)吸氣量〔inspiratoryreservevolume，IRV〕指安靜吸氣末再盡力吸入的氣量，約為1500~2023ml.補(bǔ)呼氣量〔expiratoryreservevolume，ERV〕氣末再盡力呼出的氣量，約為900~1200ml.余氣量〔residualvolumeRV〕的氣量，約為1000~1500ml.以上稱為根本肺容積〔pulmonaryvolume〕。2.2肺容量〔pulmonarycapacity〕由肺容積中兩種或兩種以上的聯(lián)合氣量：深吸氣量〔inspiratorycapacityIC〕大吸氣所吸入的氣量，＝潮氣量＋補(bǔ)吸氣量。是衡量最大通氣潛力的重要指標(biāo)。功能余氣量〔functionalresidualcapacityFRC〕安靜，＝余氣量＋補(bǔ)呼氣量，正常成人約為2500ml，其生理意義是緩沖呼吸過程中肺泡氣O2和CO2分壓的過度變化。肺活量〔vitalcapacity，VC〕指最大吸氣后作最大呼氣所呼出的氣量，＝潮氣量＋補(bǔ)吸氣量＋補(bǔ)呼氣量，是反映肺通氣功能的重要指標(biāo)；但肺活量未考慮時(shí)間因素，因此更客觀的指標(biāo)是用力肺活量〔forcedvitalcapacity，F(xiàn)VC〕，指最大吸氣后，盡力盡快呼氣所呼出的氣量。而在肯定時(shí)間內(nèi)所呼出的氣量占用力肺活量的百分比則稱為用力呼氣量〔forcedexpiratoryvolumeFEV〕，即FEVt／FVC.正常值約為80％。肺總?cè)萘俊瞭otallungcapacityTLC〕最大氣量，＝潮氣量＋補(bǔ)吸氣量＋補(bǔ)呼氣量＋余氣量，或肺活量＋余氣量，或深吸氣量＋功能余氣量。肺通氣量3.1每分通氣量每分通氣量〔minuteventilationvolume〕指每分鐘進(jìn)肺或出肺的氣量，＝潮氣量×呼吸頻率；以最快速度盡力呼吸時(shí)每分鐘吸入或呼出的氣量則稱為最大隨便通氣量〔maximalvoluntaryventilation〕或最大通氣量，是估量一個(gè)人能進(jìn)展多大運(yùn)動(dòng)量的生理指標(biāo)之一。應(yīng)當(dāng)留意的是測(cè)定最大通氣量一般只測(cè)10~15秒，再換算成每分鐘，以保證準(zhǔn)確性并避開過度通氣。3.2肺泡通氣量肺泡通氣量〔alveolarventilation〕從鼻腔到呼吸性細(xì)支氣管的呼吸道因管壁厚而不能進(jìn)展氣體交換，這一段稱為解剖無效腔〔anatomicaldeadspace〕，成人約為150ml.進(jìn)入肺泡內(nèi)的氣體未與血液進(jìn)展氣體交換的局部稱為肺泡無效腔〔alveolardeadspace〕，兩者合稱為生理無效腔〔physiologicaldeadspace〕，理無效腔接近于解剖無效腔。由于無效腔的存在，每次吸入肺泡的穎空氣量小于潮氣量，＝潮氣量－無效腔氣量。因此肺泡通氣量是指每分鐘吸入肺泡的穎空氣量，＝〔潮氣量－無效腔氣量〕×呼吸頻率。是反映肺通氣效率的重要指標(biāo)。在肯定的呼吸頻率范圍內(nèi)深慢的呼吸比淺快的呼吸更有效。其次節(jié)肺換氣與組織換氣肺換氣氣體的集中過程當(dāng)高CO2〔46mmHg〕低O2〔40mmHg〕的靜脈血流經(jīng)肺部時(shí)，與肺泡氣〔Pco240mmHgPo2100mmHg〕存在較大的分壓差，O2從肺泡集中入血液，而CO2則從血液集中到肺泡，實(shí)現(xiàn)肺換氣，這樣流經(jīng)肺部的肺泡的靜脈血變成了動(dòng)脈血。影響肺部氣體交換的因素有1.2.1氣體的分壓差分壓差是氣體交換的動(dòng)力，也打算氣體交換的方向，分壓差越大，氣體集中越快。氣體的分子量和溶解度CO2的分子量比O2大，單從分子量來看，O2的集中速度應(yīng)快于CO2；但CO2的溶解度〔51.5ml〕比O2〔2.14ml〕快24倍，故總的來說，CO2的集中速度是O2的20倍。、呼吸膜的面積成人兩肺呼吸膜的總面積為70m2，安靜狀態(tài)下只需40m2膜即能滿足機(jī)體代謝的需要。呼吸膜面積越大，氣體集中越快。呼吸膜的厚度呼吸膜由含肺外表活性物質(zhì)的液體層、肺泡上皮層、上皮基底膜、肺泡上皮與毛細(xì)血管膜之間的間隙、毛細(xì)血管的基膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮層6層組成，總厚度小于1μm，最薄處僅為0.2μm.氣體集中與呼吸膜的厚度呈反變的關(guān)系。肺水腫時(shí)呼吸膜增厚，氣體集中削減。通氣／血流比值〔ventilation/perfusionratio〕：指每分肺泡通氣量與每分肺血流量的比值，正常值為0.84或0.85，表示流經(jīng)無效腔的增大；通氣／血流比值削減，則意味著消滅功能性的動(dòng)-靜脈短路。但值得留意的是，由于肺臟各個(gè)不同部位局部的肺泡通氣量與肺毛細(xì)血管血流量分布的不均勻，導(dǎo)致通氣／血流比值的不均一，肺尖部可高達(dá)2.5~3，而在肺底部可低至0.6.〔pulmonarydiffusioncapacityDL〕，指在1mmHg分壓差作用下每分鐘通過呼吸膜集中的氣體的ml數(shù)。正常人安靜時(shí)O2的DL平均約為20ml/min.mmHg-1.CO2比O2快20倍。組織換氣高O2〔Po2為100mmHg〕低CO2〔Pco2為40mmHg〕的動(dòng)脈血在流經(jīng)組織細(xì)胞〔Po2為30mmHg，Pco2為50mmHg〕O2集中入細(xì)胞，CO2則集中入血液。這樣流經(jīng)組織的動(dòng)脈血就變成了動(dòng)脈血。第三節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)整1.呼吸中樞及其節(jié)律形成在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)整呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群稱為呼吸中樞。從脊髓到大腦皮層的各級(jí)中樞均存在有呼吸神經(jīng)元，其中最根本的呼吸中樞是延髓，而正常呼吸節(jié)律的形成有賴于延髓與腦橋的共同協(xié)作。目前為大多數(shù)人公認(rèn)的呼吸節(jié)律的形成機(jī)制是吸氣切斷機(jī)制。呼吸的反射性調(diào)整呼吸運(yùn)動(dòng)是一種自動(dòng)的節(jié)律性運(yùn)動(dòng)，也可以在大腦皮層的掌握下進(jìn)展，如加快或減慢呼吸，甚至屏氣停頓呼吸。但進(jìn)展隨便呼吸的時(shí)間有限，這就是呼吸的反射性調(diào)整的作用。肺牽張反射由肺擴(kuò)張或肺萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射稱為肺牽張反射〔pulmonarystretchreflex〕或黑-伯反射〔Hering-Breuerreflex〕。其傳入神經(jīng)為迷走神經(jīng)。肺牽張反射有明顯的種族差異，在兔的最強(qiáng)，人的最弱。肺牽張反射的生理意義是參與維持呼吸的深度和頻率，假設(shè)切斷兔的雙側(cè)迷走神經(jīng)，則消滅吸氣過深，呼吸頻率變慢?；瘜W(xué)感受性反射CO2對(duì)呼吸的調(diào)整肯定濃度的CO2是維持呼吸中樞興奮性的必需條件，如在過度通CO2是調(diào)整呼吸的生理性體液因子。但吸入氣中CO2上升〔小于7％〕CO2增加時(shí)，可興奮外周化學(xué)感受器〔頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體〕，再經(jīng)傳入神經(jīng)興奮呼吸中樞；同時(shí)CO2能通過血腦屏障進(jìn)入腦脊液，與H2O生成H2CO3，后者離解出H+，使腦脊液中的H+濃度上升，興奮位于延髓的中樞化學(xué)感受器，再興奮呼吸中樞。因此，CO2增加，將使呼吸加深、加快。由于中樞化學(xué)感受器的敏感性比外周化學(xué)感受器高25倍，因而CO2加快呼吸的作用以興奮中樞化學(xué)感受器為主。但CO2過高則可抑制呼吸中樞，引起CO2H+對(duì)呼吸的調(diào)整H+上升可興奮外周化學(xué)感受器，也可少量緩慢通過血腦屏障進(jìn)入腦脊液興奮中樞化學(xué)感受器，再興奮呼吸中樞，使呼吸加深、加快。雖然中樞化學(xué)感受器對(duì)H+的敏感性比外周化學(xué)感受器高，但由于H+較難通過血腦屏障，故血中H+濃度增高以外周作用為主。低O2對(duì)呼吸的調(diào)整當(dāng)氧分壓降低時(shí)對(duì)呼吸中樞具有直接抑制作用，但氧分壓降低同時(shí)又能興奮外周化學(xué)感受器，間接興奮呼吸中樞。因此，缺氧時(shí)呼吸中樞的最終效應(yīng)是興奮還是抑制取決于缺氧的程度。輕度缺氧時(shí)，間接的興奮作用大于直接的抑制作用，呼吸加深、加快。重度缺氧時(shí)，而不是氧含量的變化，臨床上CO中毒或貧血時(shí)，假設(shè)氧分壓在正常范圍，呼吸可保持正常?！続1型題】⒈肺通氣的原動(dòng)力來自肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓之差肺內(nèi)壓與大氣壓之差肺的彈性回縮呼吸肌舒縮運(yùn)動(dòng)肺內(nèi)壓周期性變化⒉在以下哪一時(shí)相中，肺內(nèi)壓等于大氣壓呼氣全程吸氣末和呼氣末呼氣末和吸氣初吸氣全程呼吸全程⒊胸膜腔內(nèi)壓的數(shù)值是大氣壓-非彈性阻力大氣壓-彈性阻力大氣壓-肺外表張力大氣壓-肺回縮力大氣壓-肺彈性纖維回位力⒋安靜呼氣末胸膜腔內(nèi)壓等于大氣壓低于大氣壓高于大氣壓與吸氣中期相等與吸氣末期相等維持胸膜腔內(nèi)負(fù)壓的必要條件是肺內(nèi)壓高于大氣壓肺內(nèi)壓高于胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔密閉氣道內(nèi)壓高于大氣壓E.氣道跨壁壓等于大氣壓肺外表活性物質(zhì)是由肺內(nèi)哪種細(xì)胞合成分泌的肺泡Ⅰ型上皮細(xì)胞肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞氣道上皮細(xì)胞肺成纖維細(xì)胞肺泡巨噬細(xì)胞肺外表活性物質(zhì)的主要作用是A.增加肺彈性阻力降低氣道阻力降低肺泡外表張力降低呼吸膜通透性肺的彈性阻力表現(xiàn)在呼吸全程吸氣初［醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)搜集整理］吸氣末呼氣初呼氣末可用于比較成人與嬰兒的肺彈性阻力大小的指標(biāo)是用力呼氣量肺回縮力肺回位壓肺順應(yīng)性比順應(yīng)性胸廓向內(nèi)回位的彈性阻力表現(xiàn)在深吸氣時(shí)深呼氣時(shí)安靜吸氣時(shí)安靜呼氣時(shí)胸廓處于自然位置時(shí)在以下哪種狀況下，肺順應(yīng)性增加肺彈性阻力增加肺彈性阻力減小氣道阻力增加氣道阻力減小肺外表活性物質(zhì)削減安靜呼氣末肺內(nèi)的氣體量為肺活量時(shí)間肺活量補(bǔ)呼氣量和潮氣量D.補(bǔ)吸氣量和余氣量E.功能余氣量最大呼氣末存留于肺中的氣體量是A.余氣量B.功能余氣量C.肺泡氣量D.閉合氣量E.補(bǔ)呼氣量反映單位時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮全部通氣力量所到達(dá)的通氣量稱為通氣儲(chǔ)量百分比最大通氣量用力肺活量肺泡通氣量深吸氣量肺氣腫患者的肺彈性回縮力降低，導(dǎo)致哪項(xiàng)氣體量增加功能余氣量潮氣量肺活量用力肺活量補(bǔ)吸氣量以下哪項(xiàng)能引起呼吸道口徑變小A.交感神經(jīng)興奮B.肽能神經(jīng)興奮C.呼吸道跨壁壓減小D.肺內(nèi)壓降低E.吸氣時(shí)影響氣道阻力最重要的因素是A.氣流速度B.氣流形式C.呼吸時(shí)相D.呼吸道口徑E.呼吸道長(zhǎng)度打算肺內(nèi)氣體交換方向的主要因素是氣體的分壓差氣體的分子量CD.E體內(nèi)氧分壓最高的部位是肺泡氣細(xì)胞內(nèi)液組織液E在單位分壓差下，每分鐘通過呼吸膜集中的某種氣體的毫升數(shù)稱為肺集中力量肺集中容量呼吸膜通透性肺集中指數(shù)肺通氣/血流比感受動(dòng)脈血氧分壓降低引起肺通氣增加最主要的感受器位于頸動(dòng)脈體頸動(dòng)脈竇主動(dòng)脈體主動(dòng)脈弓［醫(yī)學(xué)教育網(wǎng)搜集整理］延髓通過興奮中樞化學(xué)感受器增加肺通氣的有效刺激是腦脊液H+濃度上升腦脊液CO2分壓上升腦脊液O2分壓降低動(dòng)脈血H+濃度上升動(dòng)脈血O2分壓降低【A2型題】男，65歲，有45年吸煙史，主訴氣促，尤其呼氣困難。門診診斷為肺氣腫。該患者的肺部消滅了以下何種狀況功能余氣量削減肺順應(yīng)性增加胸廓順應(yīng)性降低余氣削減肺外表活性物質(zhì)削減進(jìn)入肺泡內(nèi)的氣體，可因血液在肺內(nèi)分布不均而未全部與血液進(jìn)展氣體交換。沒有發(fā)生氣體交換的這局部肺泡容量，稱為解剖無效腔生理無效腔肺泡無效腔氣道無效腔無效腔讓受試者先用力作深吸氣，然后以最快的速度呼出氣體，分別測(cè)量第1、2、3秒末呼出的氣量，計(jì)算其所占用力呼氣量的百分?jǐn)?shù)，分別稱為第1、2、3秒的肺活量