第十章 呼吸生理

第十章呼吸

引子

呼吸的意義呼吸的各個環(huán)節(jié)(外呼吸、氣體運輸、內(nèi)呼吸)第一節(jié)呼吸道與肺泡

一、肺的結(jié)構(gòu)

細支氣管肺泡肺A,V

呼吸道由一系列的管道組成，其形態(tài)猶如一棵倒置的樹，包括鼻、咽、喉、氣管、支氣管和肺泡，鼻、咽、喉稱為上呼吸道，氣管以下的部分稱為下呼吸道。氣管為U形軟骨，后端連接平滑肌和結(jié)締組織，形成環(huán)行。其中的平滑肌接受自主神經(jīng)的雙重支配，交感神經(jīng)興奮時氣管舒張，副交感神經(jīng)興奮時氣管收縮。氣管共分支２３次，依次為：氣管（０級）→軟骨性氣道（１－１０級）→膜性氣道（１１－１６級）→呼吸性細支氣管（１７－１９級）→肺泡管（２０－２２級）→肺泡囊（２３級）。肺(Lung)組成：支氣管樹+肺泡按功能分導氣部肺內(nèi)支氣管細支氣管終末細支氣管呼吸部呼吸性細支氣管肺泡管肺泡囊肺泡二、呼吸道的功能

１、調(diào)節(jié)氣道阻力２、保護功能

三、肺泡（一）肺泡的結(jié)構(gòu)和功能肺泡是肺部氣體交換的主要部位，是肺的功能單位。１、結(jié)構(gòu)（圖）（１）肺泡上皮Ⅰ型肺泡上皮細胞：鱗狀扁平上皮細胞，連接成薄膜狀，實現(xiàn)肺與血液間氣體交換的部位。Ⅱ型肺泡上皮細胞：近似球形，分泌表面活性物質(zhì)。Ⅲ型肺泡上皮細胞：又稱刷狀細胞，立方形，可能屬于感受器細胞。（２）呼吸膜肺泡與肺毛細血管血液之間的結(jié)構(gòu)稱呼吸膜。氣體交換的部位，6層＜1μm：肺泡表面活性物質(zhì)層液體層肺泡上皮層間質(zhì)層基膜層毛細血管內(nèi)皮層（二）表面活性物質(zhì)--二棕櫚酰卵磷脂(dipalmitoylecithin,DPL)，由肺泡Ⅱ型細胞合成分泌肺表面活性物質(zhì)的作用（1）降低肺泡表面張力，降低吸氣阻力（2）穩(wěn)定大小肺泡的容量（3）防止肺不張（4）保持肺內(nèi)干燥，防止肺水腫第二節(jié)呼吸運動和肺通氣一、呼吸運動呼吸肌收縮舒張引起的胸廓擴大和縮小稱為呼吸運動。機體處于安靜狀態(tài)時平靜而順暢的呼吸動作，稱為平和呼吸。１、呼吸肌與胸廓呼吸肌包括主要呼吸肌和輔助呼吸肌主要吸氣肌為膈肌和肋間外肌主要呼氣肌為腹壁肌和肋間內(nèi)肌。輔助吸氣肌

胸肌、背肌、胸鎖乳突?。?、呼吸運動的具體過程呼吸肌收縮→胸腔容積變化→肺容積變化→肺內(nèi)壓變化→肺泡與大氣間壓力差→肺通氣吸氣：吸氣肌收縮－胸廓擴張－肺擴張－肺容量增加－肺內(nèi)壓暫時下降－氣體進入肺呼氣：膈肌和肋間外肌舒張－肺回縮－胸廓回縮－肺內(nèi)壓升高－氣體被呼出

３、肺通氣原理

呼吸肌的舒縮活動所引起肺內(nèi)壓周期性上升或下降而造成肺內(nèi)壓－大氣壓之間的壓力差是推動氣體進出肺并克服相應阻力（肺通氣阻力）的直接動力：

①吸氣末及呼氣末為零

②平靜呼吸：(－1～－2mmHg)～（＋1～2mmHg）

③用力呼吸：（－30～－100mmHg）～（＋60～140mmHg）

４、呼吸類型和頻率

類型：胸式呼吸－由肋骨和胸骨運動產(chǎn)生的呼吸運動腹式呼吸－由膈肌舒縮引起的呼吸運動頻率：１２-１５次／min二、肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓的變化（一）肺內(nèi)壓肺泡內(nèi)的壓力，是推動氣體進/出肺的直接動力.在呼吸暫停、聲帶開放、呼吸道暢通時，肺內(nèi)壓與大氣壓相等

（二）胸內(nèi)壓１、胸膜腔由緊貼于肺表面的臟層和貼于胸廓內(nèi)壁的壁層緊構(gòu)成的一個密閉空腔，內(nèi)有少量漿液而沒有空氣。漿液的作用是：A、漿液分子的內(nèi)聚力使兩層胸膜貼附在一起，不易分開B、在兩層胸膜之間起潤滑作用２、胸內(nèi)負壓胸膜腔內(nèi)的壓力稱為胸膜腔內(nèi)壓，為負壓，所以稱為胸內(nèi)負壓。（１）形成原理：

胸內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓－肺回縮力＝大氣壓－肺回縮力＝0－肺回縮力＝－肺回縮力

（２）生理意義A、使肺保持穩(wěn)定的擴張狀態(tài)而不致萎陷；B、胸內(nèi)負壓作用于胸腔內(nèi)的心臟和大靜脈，可降低中心靜脈壓，促進靜脈血回流和淋巴液回流。三、肺容量和肺通氣量（一）肺容量１、潮氣量：平和呼吸時，每次吸入或呼出的量２、補吸氣量與深吸氣量：平靜吸氣末再盡力吸氣，所能吸入的氣量稱為補吸氣量。補吸氣量和潮氣量之和稱為深呼吸量。３、補呼氣量：平靜呼氣末，再盡力呼氣所能呼出的氣量

４、肺活量和時間肺活量：在最大吸氣后，盡力所能呼出的氣體量，稱為肺活量，是潮氣量、補吸氣量和補呼氣量之和。呼吸功能的一個靜態(tài)指標，成年男性一般為3500ml，女性為2500ml。時間肺活量－在最大深吸氣后用力作最大速度呼氣，在一定時間內(nèi)所能呼出的氣量。呼吸功能的動態(tài)指標。５、肺總?cè)萘浚悍嗡苋菁{的最大氣體量。男：5000ml，女：3500ml６、余氣量或殘氣量：最大呼氣末尚存留于肺中不能呼出的氣量

７、功（機）能余氣量：平靜呼氣末尚存留于肺內(nèi)的氣量，是余氣量和補呼氣量之和（二）肺通氣量

是指單位時間內(nèi)吸入或呼出的氣體量１、每分通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體量。每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率人體以極大的幅度和速度呼吸時所能達到的每分通氣量，稱為最大通氣量。２、肺泡通氣量每分鐘吸入肺并能與血液進行氣體交換的新鮮空氣量，也稱有效通氣量解剖無效腔：上呼吸道至細支氣管，容量約為150ml肺泡無效腔：肺泡內(nèi)不能進行氣體交換的那部分氣體生理無效腔：解剖無效腔+肺泡無效腔每分肺泡通氣量=（潮氣量—解剖無效腔氣量）×呼吸頻率肺泡氣更新率＝肺泡通氣量／（機能余氣量+肺泡通氣量）四、肺通氣的阻力

1.彈性阻力胸壁的彈性阻力肺彈性阻力（７０％）肺的彈性阻力（包括彈性纖維的回位和肺泡表面張力）一般用順應性（compliance）來度量彈性阻力。順應性（C）與彈性阻力（R）成反變關(guān)系：C＝1/R2.非彈性阻力（３０％）氣道阻力、組織粘滯性阻力等

（三）呼吸功

是呼吸運動中呼吸肌克服彈性和非彈性阻力完成肺通氣所做的功。五、人工呼吸

用人工的方法，使胸廓有節(jié)律的擴大和縮小，以維持肺通氣，稱為人工呼吸。醫(yī)院：人工呼吸機、膈神經(jīng)刺激法野外：１、口對口人工呼吸法２、壓背舉臂操作法第三節(jié)呼吸氣體的交換包括肺換氣和組織換氣，兩種方式都是通過物理擴散的方式實現(xiàn)的。一、氣體交換的原理１、氣體的分壓差某氣體的分壓=混合氣體的總壓力×該氣體的容積分數(shù)２、溶解度是指氣體分壓在101.3kPa（760mmHg）時，一定量液體所能溶解的某種氣體的容量。3.氣體的擴散系數(shù)

在單位分壓差下，單位時間內(nèi)通過單位面積擴散的氣體量稱為該氣體的擴散系數(shù)。CO2的擴散速度是O２的２倍。二、氣體在肺和組織的交換

（一）氣體擴散的動力--分壓差（二）氣體的交換過程（三）影響肺部氣體交換因素１、分壓差２、呼吸膜：呼吸膜的厚度、呼吸膜的擴散面積３、氣體的擴散系數(shù)：跟氣體的溶解度成正比，與氣體的相對分子質(zhì)量平方根成反比。４、通氣/血流比值：0.84

第四節(jié)氣體在血液中的運輸一、氧和二氧化碳在血液中存在的形式物理溶解：２％O2，５％CO2化學結(jié)合：９８％O2，９５％CO2肺－游離狀態(tài)===化學結(jié)合===游離狀態(tài)－組織二、氧的運輸（一）氧的化學結(jié)合在高氧分壓情況下氧進入紅細胞與Hb中血紅素的亞鐵離子結(jié)合成氧合血紅蛋白，叫氧合作用.

Hb與O2結(jié)合特征1．反應快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響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。4．Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形，與Hb的變構(gòu)效應有關(guān)

氧容量－每100ml血液中血紅蛋白能結(jié)合氧的最大量稱為的氧容量。約20ml氧含量－每100ml血液血紅蛋白實際結(jié)合氧的量氧飽和度－Hb氧含量占Hb氧容量的百分率。（二）氧離曲線及其影響因素１、氧離曲線：表達氧分壓與氧飽和度之間的關(guān)系的曲線稱為氧離曲線。呈“S”型曲線1、PH與CO2的影響（玻爾效應）：pH降低或升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。2.溫度的影響：溫度升高，氧離曲線右移，促使O2釋放；溫度降低，曲線左移，不利于O2的釋放。3.2,3-DPG：濃度升高，Hb對O2親和力降低，氧離曲線右移；2,3-DPG濃度降低，Hb對O2的親和力增加，曲線左移２、影響因素二、二氧化碳的運輸

CO2在血液中的運輸形式主要是：溶解的CO2、氨基甲酸血紅蛋白和碳酸氫鹽。（一）二氧化碳的化學結(jié)合１、碳酸氫鹽形式的運輸２、氨甲酰血紅蛋白血紅蛋白的運輸CO2在血液中的運輸

O2和CO2在血液和組織中釋放和運輸?shù)娜^程（二）二氧化碳解離曲線

血液二氧化碳分壓與二氧化碳總含量之間數(shù)量關(guān)系的曲線稱為二氧化碳解離曲線。呈線性關(guān)系。

O2與Hb結(jié)合促進釋放CO2－何爾登（Haldane）效應原因:１、Hb攜帶CO2的能力比HbO2要大；２、Hb與H+結(jié)合的能力較大（三）血液二氧化碳運輸與酸堿平衡１、血紅蛋白的緩沖作用：H++Hb／HHb２、碳酸氫鹽的緩沖作用３、呼吸和腎的調(diào)節(jié)作用第五節(jié)呼吸的調(diào)節(jié)一、各級呼吸中樞及其相互關(guān)系（一）腦干各級呼吸中樞以上實驗得出三個結(jié)論：①延髓存在基本的呼吸（節(jié)律）中樞②腦橋中部和下部存在長吸中樞③腦橋的上１／３部位存在呼吸調(diào)整中樞１、延髓呼吸中樞

存在吸氣神經(jīng)元（αβγδ）和呼氣神經(jīng)元，呼吸的節(jié)律性主要是由吸氣神經(jīng)元決定。DRG：背側(cè)呼吸組，位于孤束核的腹外側(cè)區(qū)，多數(shù)為吸氣神經(jīng)元，其中α神經(jīng)元支配對側(cè)膈肌運動神經(jīng)元，β神經(jīng)元接受肺牽張感受器傳來的沖動。VRG：腹側(cè)呼吸組，位于延髓的腹外側(cè)部，γ神經(jīng)元主要支配肋間肌運動神經(jīng)元，δ神經(jīng)元可能是一種抑制性的中間神經(jīng)元，抑制呼氣神經(jīng)元的活動。在α神經(jīng)元與γ神經(jīng)元之間有興奮性的突觸聯(lián)系。在下行支配脊髓的呼吸肌運動神經(jīng)元時有交互抑制作用的存在。２、腦橋呼吸中樞長吸中樞：腦橋的中下部，對延髓的吸氣中樞有加強的作用呼吸調(diào)整中樞：腦橋的上１／３部，吸氣神經(jīng)元、呼氣－吸氣跨時相神經(jīng)元、呼氣神經(jīng)元。

３、延髓呼吸中樞節(jié)律性活動的形成

吸氣切斷機制：延髓吸氣神經(jīng)元興奮時，發(fā)放的沖動向三個方向傳送：①下傳至脊髓吸氣肌運動神經(jīng)元，引起吸氣，導致肺擴張；②上傳至腦橋呼吸調(diào)整中樞，加強其活動，對延髓吸氣神經(jīng)元起負反饋調(diào)節(jié)作用；③引起β神經(jīng)元的興奮，而Iβ神經(jīng)元的活動還因肺牽張感受器傳入沖動而得到加強。隨后，Iβ神經(jīng)元和腦橋呼吸調(diào)整中樞共同發(fā)出沖動，激活吸氣切斷機制，進而中斷吸氣神經(jīng)元的活動，使吸氣轉(zhuǎn)入呼氣．也就是說，吸氣的切斷是通過肺牽張感受器、呼吸調(diào)整中樞和Iβ神經(jīng)元三個負反饋環(huán)路而引發(fā)的。隨后因肺的回縮、呼吸調(diào)整中樞和Iβ神經(jīng)元活動的下降，又撤消了激活吸氣切斷機制的作用，于是吸氣神經(jīng)元再次興奮，出現(xiàn)第二個呼吸周期。（二）大腦皮層對呼吸運動的調(diào)節(jié)通過兩條途徑實現(xiàn)對呼吸運動的調(diào)節(jié)：１、通過對腦橋和延髓呼吸中樞的作用，調(diào)節(jié)呼吸的節(jié)律；２、通過皮層脊髓束和黑質(zhì)紅核脊髓束，下傳直接支配呼吸肌的運動神經(jīng)元，