生理學(xué)第七章呼吸生理

呼吸過程示意圖肺通氣肺換氣氣體在血液中運(yùn)輸細(xì)胞呼吸當(dāng)前第1頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第2頁\共有68頁\編于星期四\4點肺內(nèi)支氣管樹呼吸部：呼吸系統(tǒng)概貌當(dāng)前第3頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第4頁\共有68頁\編于星期四\4點第二節(jié)肺通氣一、肺通氣的原理（一）肺通氣的動力直接動力：肺內(nèi)壓和大氣壓之間的壓力差吸氣肺內(nèi)壓高于大氣壓呼氣肺內(nèi)壓低于大氣壓原動力：呼吸運(yùn)動當(dāng)前第5頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸運(yùn)動（respiratorymovement）吸氣肌：隔肌、肋間外肌呼氣肌：肋間內(nèi)肌、腹肌輔助吸氣肌群：斜角肌、胸鎖乳突肌等1）吸氣2)呼氣（1）呼吸運(yùn)動過程概念：呼吸肌收縮舒張引起的胸廓擴(kuò)大和縮小。當(dāng)前第6頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸肌斜角肌胸鎖乳突肌肋間外肌膈肌肋間內(nèi)肌腹部肌群吸氣肌呼氣肌當(dāng)前第7頁\共有68頁\編于星期四\4點肋間外肌肋間內(nèi)肌當(dāng)前第8頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸運(yùn)動引起的胸廓容積變化

當(dāng)前第9頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）呼吸運(yùn)動形式平靜呼吸吸氣主動、呼氣被動用力呼吸吸氣主動、呼氣主動胸式呼吸肋間外肌活動為主腹式呼吸膈肌活動為主成人：胸式和腹式混合式呼吸嬰幼兒：腹式呼吸為主妊娠后期：胸式呼吸為主當(dāng)前第10頁\共有68頁\編于星期四\4點2.肺內(nèi)壓:指肺泡內(nèi)的壓力。（1）呼吸過程中肺內(nèi)壓的變化肺內(nèi)壓吸氣初：<大氣壓末：=大氣壓呼氣初：>大氣壓末：=大氣壓在呼吸運(yùn)動過程中正是由于肺內(nèi)壓的周期性交替升降，造成肺內(nèi)壓和大氣壓之間的壓力差，由該壓力差推動氣體進(jìn)出呼吸道。當(dāng)前第11頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸過程中肺內(nèi)壓、胸內(nèi)壓及呼吸氣容積的變化過程

當(dāng)前第12頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）人工呼吸的原理定義：人為地造成肺內(nèi)壓和大氣之間的壓力差來維持肺通氣。人工呼吸機(jī)口對口的人工呼吸法有節(jié)律性地擠壓胸廓的負(fù)壓通氣方法：前提：呼吸道通暢當(dāng)前第13頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第14頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）胸膜腔內(nèi)壓及其測定：胸膜腔內(nèi)壓：負(fù)壓胸膜腔內(nèi)壓測定直接法間接法（3）胸膜腔負(fù)壓的形成：生長速度：胸廓>肺隨呼吸運(yùn)動而變化平靜吸氣末：平靜呼氣末：﹣10～﹣5mmHg﹣5～﹣3mmHg肺的彈性回縮力的方向向內(nèi)胸廓的彈性回縮力的方向向外當(dāng)前第15頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第16頁\共有68頁\編于星期四\4點胸內(nèi)壓<大氣壓胸內(nèi)負(fù)壓胸膜腔（2）胸膜腔內(nèi)壓及其測定：當(dāng)前第17頁\共有68頁\編于星期四\4點（4）胸膜腔負(fù)壓的生理意義①維持肺泡擴(kuò)張狀態(tài)，并隨胸廓的運(yùn)動而張縮，保證肺通氣和肺換氣。②降低中心靜脈壓，促進(jìn)胸腔淋巴液和靜脈血回流。當(dāng)前第18頁\共有68頁\編于星期四\4點（二）肺通氣的阻力1．彈性阻力概念：彈性組織受外力作用發(fā)生變形時所產(chǎn)生的對抗變形的力。度量指標(biāo)：順應(yīng)性順應(yīng)性：指在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性。順應(yīng)性彈性阻力彈性阻力：非彈性阻力：胸廓和肺的彈性阻力。70%氣道阻力、慣性阻力及組織粘滯阻力等。30%當(dāng)前第19頁\共有68頁\編于星期四\4點（1）肺的彈性阻力與順應(yīng)性：肺組織：彈性纖維和膠原纖維的彈性回縮力1/3肺泡內(nèi)：液―氣界面所產(chǎn)生的表面張力2/3肺順應(yīng)性：單位壓力變化所引起的肺的容積變化（L/cmH2O

），表示外力作用下肺彈性組織的可擴(kuò)張性。肺的順應(yīng)性（C肺）=容積變化（ΔV）跨肺壓力變化（Δр）彈性阻力=順應(yīng)性1正常成人肺的靜態(tài)順應(yīng)性約為0.2L／cmH2O當(dāng)前第20頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）肺泡表面張力與肺表面活性物質(zhì)比順應(yīng)性=測得的肺順應(yīng)性(L/cmH2O)／肺總量(L)。比順應(yīng)性：單位肺容量下的順應(yīng)性。意義：可用比順應(yīng)性來比較具有不同肺總量的個體的肺順應(yīng)性。肺泡表面張力：肺泡內(nèi)壁的表層覆蓋一薄層液體，它與肺泡內(nèi)氣體間形成球形液﹣氣界面，其表面張力的方向是指向球心。當(dāng)前第21頁\共有68頁\編于星期四\4點根據(jù)Laplace定律：P=2T／r（式中P是肺泡內(nèi)的壓力，T是肺泡表面張力，r是肺泡半徑）圖7-11相連通的大小不同的液泡內(nèi)壓及氣流方向示意圖肺泡失去穩(wěn)定性。肺泡吸氣時傾向于膨脹破裂；呼氣時傾向于萎陷。引發(fā)肺水腫。實際上由于肺表面活性物質(zhì)的存在，這些情況并不會發(fā)生。當(dāng)前第22頁\共有68頁\編于星期四\4點表面張力當(dāng)前第23頁\共有68頁\編于星期四\4點肺表面活性物質(zhì)：降低彈性阻力維持大小肺泡的穩(wěn)定性防止肺水腫（3）胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性重要的生理意義由肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌,能夠降低肺泡表面張力的作用。肺容量=肺總量的67%彈性阻力為零肺容量<肺總量的67%其彈性阻力向外,是吸氣的動力，呼氣的阻力肺容量>肺總量的67%其彈性阻力向內(nèi)，成為吸氣的阻力，呼氣的動力。胸廓的順應(yīng)性(Cchw)＝胸廓容積變化(ΔV)/跨壁壓力變化(ΔP)正常人胸廓順應(yīng)性也是0.2L/cmH2O。二軟脂酰卵磷脂當(dāng)前第24頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸膜、肺泡表面張力與肺表面活性物質(zhì)當(dāng)前第25頁\共有68頁\編于星期四\4點肺泡上皮C：Ⅰ型二軟脂酰卵磷脂肺泡氣液交界面的表面張力肺泡上皮C組織間隙毛細(xì)血管內(nèi)皮C肺泡上皮基膜含表面活性物質(zhì)的液體層（分泌C）1μmⅡ型呼吸膜：毛細(xì)血管肌膜當(dāng)前第26頁\共有68頁\編于星期四\4點2.非彈性阻力

定義：在氣體流動時產(chǎn)生的，并隨流速加快而增加，故為動態(tài)阻力。包括慣性阻力、粘滯阻力和氣道阻力。

（1）氣道阻力定義：由氣體流經(jīng)呼吸道時，氣體分子間及氣體分子與呼吸道壁之間的摩擦所產(chǎn)生阻力。分布：鼻、聲門、直徑2mm以上細(xì)支氣管、氣管等部位。當(dāng)前第27頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）影響氣道阻力的因素氣流速度氣流形式管徑大?。ê粑约?xì)支氣管）氣道的跨壁壓肺實質(zhì)對氣道壁的外向放射狀牽引作用神經(jīng)系統(tǒng)對氣道管壁平滑肌舒縮活動的調(diào)節(jié)化學(xué)因素阻力層流阻力湍流阻力當(dāng)前第28頁\共有68頁\編于星期四\4點二、肺通氣功能的評價

（一）肺容積：是指肺內(nèi)氣體的容積1.潮氣量：每次吸入或呼出的氣量。2.補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣末，再盡力吸入的氣量。正常成人：400~500ml正常成人：1500~1800ml3.補(bǔ)呼氣量：平靜呼氣末，再用力呼出的氣量。正常成人：1000~1500ml4.殘氣量：用全力呼氣后，肺內(nèi)所留的氣體量。（余氣量）正常成人：1000~1500ml（吸氣儲備量）（呼氣儲備量）

當(dāng)前第29頁\共有68頁\編于星期四\4點肺容積和肺容量示意圖當(dāng)前第30頁\共有68頁\編于星期四\4點1.深吸氣量（inspiratorycapacity）：1+22.功能殘氣量（functionalresidualcapacity）：3+43.肺活量：盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量（vitalcapacity）。

4.用力呼氣量：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。常用：1秒用力呼氣量（FEV1）

5.肺總量：1+2+3+4（二）肺容量：是肺容積中兩項或兩項以上的聯(lián)合氣量。當(dāng)前第31頁\共有68頁\編于星期四\4點1．每分通氣量：潮氣量×頻率2．最大隨意通氣量（自學(xué)）3．無效腔和肺泡通氣量（三）肺通氣量和肺泡通氣量每分肺泡通氣量=（潮氣量-解剖無效腔容量）×呼吸頻率

肺泡無效腔無效腔：解剖無效腔生理無效腔當(dāng)前第32頁\共有68頁\編于星期四\4點不同呼吸頻率和潮氣量時肺通氣量和肺泡通氣量

呼吸頻率（次/分鐘）潮氣量（ml）肺通氣量（ml/min）肺泡通氣量（ml/min）165008000560081000800068003225080003200深而慢的呼吸比淺而慢的呼吸效率高。

當(dāng)前第33頁\共有68頁\編于星期四\4點第三節(jié)肺換氣和組織換氣一、肺換氣和組織換氣的基本原理（一）氣體的擴(kuò)散肺換氣：肺泡血液組織換氣：血液組織動力：氣體的分壓差方式：擴(kuò)散當(dāng)前第34頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第35頁\共有68頁\編于星期四\4點3.擴(kuò)散面積和距離與擴(kuò)散面積成正比，與擴(kuò)散距離成反比4.溫度：正比當(dāng)前第36頁\共有68頁\編于星期四\4點二、肺換氣（一）肺換氣過程當(dāng)前第37頁\共有68頁\編于星期四\4點（二）影響肺換氣的因素1.呼吸膜的厚度

厚度2.呼吸膜的面積擴(kuò)散速率擴(kuò)散量面積擴(kuò)散速率擴(kuò)散量3.通氣血流比值=每分肺泡通氣量（VA）每分肺血流量（Q）=0.84呼吸膜結(jié)構(gòu)示意圖

當(dāng)前第38頁\共有68頁\編于星期四\4點通氣/血流比值可能出現(xiàn)的三種情況

VA/

Q肺泡無效腔肺泡氣更新率VA/

Q功能性動-靜脈短路血中PO2PCO2當(dāng)前第39頁\共有68頁\編于星期四\4點通氣/血流比值可能出現(xiàn)的三種情況

當(dāng)前第40頁\共有68頁\編于星期四\4點（三）肺擴(kuò)散容量（自學(xué)）三、組織換氣當(dāng)前第41頁\共有68頁\編于星期四\4點當(dāng)前第42頁\共有68頁\編于星期四\4點第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸運(yùn)輸形式：物理溶解：量少，是化學(xué)結(jié)合的前提化學(xué)結(jié)合：量多，以物理溶解為前提（O2和CO2）

O2和CO2擴(kuò)散入血：

溶解于血液使氣體分壓升高化學(xué)結(jié)合O2和CO2從血中釋出：

化學(xué)結(jié)合的再分離出來以補(bǔ)充失去的溶解氣體溶解的先逸出使氣體分壓下降當(dāng)前第43頁\共有68頁\編于星期四\4點一、氧的運(yùn)輸（一）氧在血液中存在的形式血液中O2和CO2的含量（ml/100ml血液）動脈血混合靜脈血物理溶解化學(xué)結(jié)合總量物理溶解化學(xué)結(jié)合總量O20.3120.020.3170.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91以Hb為主要運(yùn)輸工具當(dāng)前第44頁\共有68頁\編于星期四\4點1．Hb分子的結(jié)構(gòu)當(dāng)前第45頁\共有68頁\編于星期四\4點Hb+O2

HbO2PO2高PO2低當(dāng)前第46頁\共有68頁\編于星期四\4點2．Hb與O2結(jié)合的特征（1）反應(yīng)快，可逆，不需酶，反應(yīng)方向取決于PO2高低（2）Fe2+與O2結(jié)合后仍是二價鐵（3）1分子Hb可以結(jié)合4分子O2氧容量：100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大O2量氧含量：100ml血液中Hb實際結(jié)合的O2量氧飽和度：血氧含量PO2血氧容量×100%Hb量（4）Hb的變構(gòu)效應(yīng)：緊密型（T型）：去氧Hb疏松型（R型）：氧合Hb當(dāng)前第47頁\共有68頁\編于星期四\4點氧解離曲線當(dāng)前第48頁\共有68頁\編于星期四\4點二、CO2的運(yùn)輸2.化學(xué)結(jié)合：1.物理溶解：5%（1）碳酸氫鹽形式：88%血漿CO2CO2H2OCAH2CO3H+HCO3-Na+HCO3-NaHCO3Cl

-可逆的紅細(xì)胞（一）CO2的運(yùn)輸形式當(dāng)前第49頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）氨基甲酸血紅蛋白形式：7%HbNH2+CO2HbNHCOOH氧合作用HbNHCOO-H+調(diào)節(jié)因素：在組織在肺HbO2的酸性高，不易與CO2結(jié)合還原Hb的酸性低，容易與CO2結(jié)合當(dāng)前第50頁\共有68頁\編于星期四\4點（二）CO2解離曲線表示血液中CO2含量與PCO2關(guān)系的曲線。血液CO2含量隨PCO2上升而增加。與氧解離曲線不同，二者之間接近線性關(guān)系而不是S形曲線，而且沒有飽和點。因此，CO2解離曲線的縱坐標(biāo)不用飽和度而用濃度表示。血液流經(jīng)肺時每100ml血液釋出4ml的CO2。當(dāng)前第51頁\共有68頁\編于星期四\4點CO2解離曲線當(dāng)前第52頁\共有68頁\編于星期四\4點（三）O2與Hb的結(jié)合對CO2運(yùn)輸?shù)挠绊慜2與Hb結(jié)合將促使CO2釋放，這一效應(yīng)稱為何爾登效應(yīng)?？梢奜2和CO2的運(yùn)輸相互影響。CO2通過波爾效應(yīng)影響O2的結(jié)合和釋放。O2又通過何爾登效應(yīng)影響CO2的結(jié)合和釋放。當(dāng)前第53頁\共有68頁\編于星期四\4點第五節(jié)呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)

脊髓低位腦干高位腦一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成基本中樞：延髓當(dāng)前第54頁\共有68頁\編于星期四\4點呼吸中樞示意圖腦橋延髓當(dāng)前第55頁\共有68頁\編于星期四\4點二、呼吸的調(diào)節(jié)（一）化學(xué)感受性反射對呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)1.化學(xué)感受器：適宜刺激為O2、CO2和H+等。外周化學(xué)感受器：頸動脈體和主動脈體中樞化學(xué)感受器：延髓腹外側(cè)淺表部當(dāng)前第56頁\共有68頁\編于星期四\4點區(qū)別外周化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器部位頸動脈體和主動脈體延髓腹外側(cè)淺表部適宜刺激動脈血中PO2、PCO2和pH變化1.頸動脈體>主動脈體2.三種刺激可協(xié)同作用腦脊液和局部細(xì)胞外液中H+濃度1.不感受缺氧的刺激2.對CO2的敏感性高于外周，但反應(yīng)潛伏期長3.動脈血pH變化的作用小而緩慢主要作用機(jī)體缺氧時維持對呼吸的驅(qū)動調(diào)節(jié)腦脊液中[H+]→維持穩(wěn)定的pH環(huán)境當(dāng)前第57頁\共有68頁\編于星期四\4點2.CO2、H+和O2對呼吸的調(diào)節(jié)A、一定范圍內(nèi)動脈血中的PCO2對維持呼吸和呼吸中樞的興奮性是必要的。B、吸入氣中CO2適當(dāng)閾值：動脈血PCO2

≥40mmHgPCO2適當(dāng)呼吸加深加快過量（吸入氣中CO2濃度超過7%）呼吸中樞呼吸（-）（-）（1）動脈血液中

CO2分壓對呼吸的調(diào)節(jié)過量呼吸中樞CO2麻醉（-）（吸入氣中CO2濃度超過15%）當(dāng)前第58頁\共有68頁\編于星期四\4點動脈血中單純PCO2、PO2、pH變化時的肺泡通氣反應(yīng)

當(dāng)前第59頁\共有68頁\編于星期四\4點兩條途徑：頸A體主A體化學(xué)感受器竇N迷走N延髓呼吸加深加快PCO2腦脊液中H2CO3H+中樞化學(xué)感受器舌咽N傳出NPCO2H2OCAHCO3-延髓（動脈血）（+）呼吸中樞（+）（+）透過血-腦屏障外周途徑中樞途徑（主要）當(dāng)前第60頁\共有68頁\編于星期四\4點（2）動脈血液中[H+]對呼吸的調(diào)節(jié)外周化學(xué)感受器呼吸加快加深（+）動脈血[H+]（3）動脈血液中O2分壓對呼吸的調(diào)節(jié)吸入氣中O2含量10%