呼吸的過(guò)程人體解剖生理學(xué)講解

主講人：滕飛翔江蘇醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部人/體/解/剖/生/理/學(xué)第六章

呼吸系統(tǒng)呼吸的過(guò)程CONTENTS目錄呼吸概述肺通氣一二氣體的交換三氣體在血液中的運(yùn)輸四呼吸概述一機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過(guò)程，稱為呼吸。通過(guò)呼吸，機(jī)體從大氣攝取新陳代謝所需要的O2，排出所產(chǎn)生的CO2，因此，呼吸是維持機(jī)體新陳代謝和其它功能活動(dòng)所必需的基本生理過(guò)程之一，一旦呼吸停止，生命也將終止。呼吸概述一呼吸全過(guò)程示意圖在高等動(dòng)物和人體，呼吸過(guò)程由三個(gè)相互銜接并且同進(jìn)進(jìn)行的環(huán)節(jié)來(lái)完成：外呼吸或肺呼吸，包括肺通氣（外界空氣與肺之間的氣體交換過(guò)程）和肺換氣（肺泡與肺毛細(xì)血管之間的氣體交換過(guò)程）。氣體在血液中的運(yùn)輸。內(nèi)呼吸或組織呼吸，即組織換氣（血液與組織、細(xì)胞之間的氣體交換過(guò)程），有時(shí)也將細(xì)胞內(nèi)的氧化過(guò)程包括在內(nèi)。呼吸概述一呼吸全過(guò)程示意圖肺通氣二（一）呼吸系統(tǒng)的功能解剖肺通氣二血管網(wǎng)粘液腺

加濕、加溫、過(guò)濾、清潔

鼻毛、纖毛、巨噬細(xì)胞

迷走神經(jīng)→ACh+M受體→收縮→氣道阻力↑平滑肌

(故哮喘病人夜間發(fā)作較多)

交感神經(jīng)→NE+β2受體→舒張→氣道阻力↓

(擬交感藥物治療哮喘)

注:體液因素(組織胺、5-HT、緩激肽等)→強(qiáng)烈收縮呼吸肌：與肺通氣的動(dòng)力有關(guān)，包括肋間肌、膈肌、腹壁肌、胸部肌群等胸膜腔：其負(fù)壓與肺擴(kuò)張有關(guān)氣管及各級(jí)支氣管肺泡：I型、II型呼吸道1.胸廓胸廓是由12個(gè)胸椎、12對(duì)肋骨和肋軟骨、1塊胸骨以及關(guān)節(jié)和韌帶裝置構(gòu)成，形狀近似圓錐形。胸廓上口狹小，由第1胸椎、第1肋骨、肋軟骨及胸骨柄上緣構(gòu)成。胸廓下口寬闊，由第12胸椎，第11、12對(duì)肋骨肋弓及肋前端，7-10對(duì)肋軟骨及劍突圍成，膈肌封閉胸腔底。肺通氣二2.膈分隔胸腔和腹腔。構(gòu)成胸腔的底、腹腔的頂。肺通氣二膈3.肋間肌位于肋間隙內(nèi)，分為淺、深兩層。肋間外?。浩鹱岳吖窍戮墸∈毕蚯跋?，止于下一肋骨上緣。提肋助吸氣。肋間內(nèi)肌：起自下位肋骨上緣，肌束斜向內(nèi)上，止于上一肋骨下緣。降肋助呼氣。肺通氣二肋間外肌肋間內(nèi)肌（二）肺通氣的原理1.肺通氣的動(dòng)力（1）呼吸運(yùn)動(dòng)氣體進(jìn)出肺是由大氣和肺泡氣之間存在著壓力差的緣故。在自然呼吸條件下，此壓力差產(chǎn)生于肺的張縮所引起的肺容積的變化?？墒欠伪旧聿痪哂兄鲃?dòng)張縮的能力，它的張縮是由胸廓的擴(kuò)大和縮小所引起，而胸廓的擴(kuò)大和縮小又是由呼吸肌的收縮和舒張所引起。呼吸肌收縮、舒張所造成的胸廓的擴(kuò)大和縮小，稱為呼吸運(yùn)動(dòng)。肺通氣二肺通氣二直接動(dòng)力：肺泡氣與大氣之間的壓力差，或肺內(nèi)壓與外界大氣壓間的壓力差。原動(dòng)力：呼吸肌節(jié)律性的收縮和舒張，即呼吸運(yùn)動(dòng)。呼氣肺內(nèi)壓＞大氣壓縮小肺吸氣肺內(nèi)壓＜大氣壓胸廓呼吸肌縮小收縮舒張擴(kuò)張擴(kuò)張1）型式①按呼吸深度分平靜呼吸：安靜狀態(tài)下的呼吸稱為平靜呼吸，其特點(diǎn)是呼吸運(yùn)動(dòng)較為平衡均勻，每分鐘呼吸頻率約12-20次。用力呼吸：機(jī)體活動(dòng)時(shí)，或吸入氣中的二氧化碳含量增加或氧含量減少時(shí)，呼吸將加深、加快，成為深呼吸或用力呼吸。肺通氣二②按動(dòng)作部位分腹式呼吸：膈肌舒縮引起的呼吸運(yùn)動(dòng)伴以腹壁的起伏，如嬰兒、胸膜炎、胸腔積液。胸式呼吸：由肋間肌舒縮使肋骨和胸骨運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的呼吸運(yùn)動(dòng)，如嚴(yán)重腹水、腹腔有巨大腫塊?；旌虾粑焊故胶粑?胸式呼吸，見(jiàn)于正常成人。肺通氣二2）頻率正常呼吸頻率：12-20次/分，但是應(yīng)注意年齡不同，正常值有一定的差異。新生兒呼吸頻率：30-50次/分。60歲以上的人群，呼吸頻率：12-14次/分肺通氣二（2）呼吸過(guò)程1）平靜呼吸肺通氣二肺內(nèi)壓＞大氣壓，氣體經(jīng)呼吸道出肺胸廓容積縮小,肺被動(dòng)縮小膈肌和肋間外肌舒張，胸廓上下、前后、左右徑肺內(nèi)壓＜大氣壓，氣體經(jīng)呼吸道入肺胸廓容積擴(kuò)大，肺被動(dòng)擴(kuò)張

膈肌收縮，胸廓上下徑↑肋間外肌收縮使胸廓前后、左右徑↑

吸氣

呼氣肺通氣二2）用力呼吸用力吸氣時(shí)，輔助吸氣肌也參加，胸廓容積進(jìn)一步擴(kuò)大。用力呼氣時(shí)，除吸氣肌舒張外，呼氣肌也參加（肋間內(nèi)肌+腹壁肌收縮），胸廓容積進(jìn)一步縮小。3）人工呼吸基本原理：使肺內(nèi)與外界大氣壓間產(chǎn)生壓力差方法：負(fù)壓吸氣式（壓胸法）

正壓吸氣式（口對(duì)口呼吸法，呼吸機(jī)）4）特點(diǎn)平靜呼吸時(shí)，吸氣是主動(dòng)的，呼氣是被動(dòng)的。用力呼吸時(shí)，吸氣和呼氣都是主動(dòng)的。平靜呼吸時(shí)，肋間外肌所起的作用＜膈肌。肺通氣二（3）肺內(nèi)壓肺內(nèi)壓是指肺泡內(nèi)氣體的壓力（隨呼吸運(yùn)動(dòng)而變）。平靜吸氣初：肺內(nèi)壓<大氣壓→氣入肺平靜吸氣末：肺內(nèi)壓=大氣壓→氣流停平靜呼氣初：肺內(nèi)壓>大氣壓→氣出肺平靜呼氣末：肺內(nèi)壓=大氣壓→氣流停用力呼吸時(shí)：肺內(nèi)壓的升降變化有所增加。如：故意閉住聲門(mén)而作劇烈呼吸運(yùn)動(dòng)。

肺通氣二（4）胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔內(nèi)的壓力稱為胸膜腔內(nèi)壓。測(cè)量表明胸膜腔內(nèi)壓比大氣壓低，為負(fù)壓，因此又稱胸膜腔負(fù)壓?？捎脙煞N方法進(jìn)行測(cè)定：

①

直接法：將與檢壓計(jì)相連接的注射針頭斜刺入胸膜腔內(nèi)，檢壓計(jì)的液而即可直接指示胸膜腔內(nèi)的壓力。直接法的缺點(diǎn)是有刺破胸膜臟層和肺的危險(xiǎn)。

②

間接法：讓受試者吞下帶有薄壁氣囊的導(dǎo)管至下胸部的食管，由測(cè)量呼吸過(guò)程中食管內(nèi)壓變化來(lái)間接地指示胸膜腔內(nèi)壓變化。肺通氣二1）測(cè)量表明胸膜腔內(nèi)壓比大氣壓低，為負(fù)壓，因此又稱胸膜腔負(fù)壓。以大氣壓為0計(jì)，平靜呼氣末胸膜腔內(nèi)壓約為-0.665～-0.399kPa（-5～-3mmHg）；吸氣末約為-1.33～-0.665kPa（-10～-5mmHg）。特點(diǎn):①平靜呼吸時(shí)胸內(nèi)壓始終為負(fù)壓；②用力呼吸時(shí)負(fù)壓變動(dòng)更大；③有時(shí)可為正壓（如緊閉聲門(mén)用力呼吸）。肺通氣二肺通氣二2）成因前提條件:①有少量漿液的密閉腔；②肺和胸廓是彈性組織；③胸廓自然容積>肺容積；④壁層胸膜緊貼于胸廓內(nèi)壁,大氣壓對(duì)其影響極小。肺通氣二形成因素:

①胸膜腔便受到兩種力的作用，一是使肺泡擴(kuò)張的肺內(nèi)壓；二是使肺泡縮小的肺彈性回縮力。胸膜腔內(nèi)壓就是這兩種方向相反的力的代數(shù)和，即胸膜腔內(nèi)壓=肺內(nèi)壓+（－肺彈性回縮力）。

②在吸氣末和呼氣末，肺內(nèi)壓等于大氣壓，因而胸膜腔內(nèi)壓=大氣壓－肺彈性回縮力。

③若以一個(gè)大氣壓為0，則胸膜腔內(nèi)壓=－肺彈性回縮力。

④

可見(jiàn)，胸膜腔負(fù)壓是由肺彈性回縮力造成的。肺內(nèi)壓肺回縮力肺通氣二3）意義胸膜腔負(fù)壓可以維持肺的擴(kuò)張狀態(tài)，保證肺通氣正常進(jìn)行；胸膜腔負(fù)壓可降低中心靜脈壓，有利于靜脈血和淋巴液的回流。（三）肺通氣的阻力呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)力，在克服肺通氣所遇到的阻力后，方能實(shí)現(xiàn)肺通氣。阻力增高是臨床肺通氣障礙的常見(jiàn)原因。肺通氣二彈性阻力非彈性阻力肺通氣阻力胸廓彈性阻力：與胸廓所處的位置有關(guān)肺彈性阻力氣道阻力：與氣體流動(dòng)形式+氣道半徑有關(guān)粘滯阻力慣性阻力肺彈性回縮力:1/3肺泡表面張力：2/3常態(tài)下可忽略不計(jì)70%30%80%-90%肺通氣二（1）彈性阻力1）肺的彈性阻力①

度量法：=順應(yīng)性=(1/彈性阻力)

順應(yīng)性：指在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性。順應(yīng)性大=易擴(kuò)張=彈性阻力小順應(yīng)性小=不易擴(kuò)張=彈性阻力大因肺順應(yīng)性還受肺總量的影響，所以應(yīng)測(cè)單位肺容量下的順應(yīng)性，即比順應(yīng)性。肺通氣二2）來(lái)源肺的彈性阻力來(lái)源于肺彈性組織回縮力（約占1/3）和肺泡表面張力（約占2/3）。①肺泡表面張力離體肺在充氣和充水時(shí)（擴(kuò)張肺至相同容積），可見(jiàn)充氣所需的壓力＞充水，說(shuō)明肺泡內(nèi)液-氣界面（表面張力）是否存在，與肺的彈性阻力有著密切關(guān)系。肺通氣二肺泡內(nèi)的液-氣界面（肺泡內(nèi)表面有一薄層液體，肺泡內(nèi)則充滿氣體，由此構(gòu)成肺泡內(nèi)表面的液-氣界面）因界面層的液體分子受力不均勻，表現(xiàn)的內(nèi)聚力（肺泡表面張力）方向是向中心的→使肺泡縮小。肺泡表面張力是構(gòu)成肺回縮力的主要成分。降低肺泡表面張力生理意義：a.維持大小肺泡容積的穩(wěn)定性；b.防止肺泡萎陷，有利于肺擴(kuò)張；c.防止肺泡內(nèi)形成組織液（肺水腫），以利于肺換氣。肺通氣二②表面活性物質(zhì)來(lái)源：肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌，單分子層分布于肺泡液-氣界面上，其密度隨肺泡的張縮而改變，從而使肺泡表面張力降低到原來(lái)的1/7～1/14。肺泡表面活性物質(zhì)分子在小肺泡內(nèi)較密集，在大肺泡內(nèi)較稀疏，這樣降低表面張力的作用不同，使大小肺泡的回縮壓力相對(duì)平衡，從而都能維持在一定的充氣狀態(tài)。因此表面活性物質(zhì)能影響肺回縮力，起到維持大小肺泡內(nèi)壓和容積相對(duì)穩(wěn)定作用。成分：二軟脂酰卵磷脂(DPL或DPPC)。作用：a.降低肺泡表面張力→降低吸氣阻力；b.減少肺泡內(nèi)液的生成→防肺水腫的發(fā)生。肺通氣二③聯(lián)系臨床成人肺炎、肺血栓等→表面活性物質(zhì)↓→肺不張。6～7個(gè)月胎兒才開(kāi)始分泌表面活性物質(zhì)，故早產(chǎn)兒可因缺乏表面活性物質(zhì)而發(fā)生肺不張和新生兒肺透明膜病→呼吸窘迫綜合征。肺通氣二3）胸廓的彈性阻力胸廓的彈性阻力則是由胸廓的彈性組織所形成。胸廓的彈性阻力的作用方向，則視胸廓擴(kuò)大的程度而異：

①

胸廓處于自然位置時(shí)（肺容量≈67％），不表現(xiàn)有彈性回縮力。

②

胸廓縮小時(shí)（肺容量＜67％），胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動(dòng)力，呼氣的阻力。

③

胸廓擴(kuò)大時(shí)（肺容量＞67％），胸廓的彈性回縮力向內(nèi)=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吸氣的彈性阻力，也可能是吸氣的動(dòng)力，視胸廓的位置而定，這與肺的不同，肺的彈性回縮力總是吸氣的彈性阻力。肺通氣二4）影響彈性阻力的因素

肺充血、肺不張、表面活性物質(zhì)減少、肺纖維化和感染等原因→肺彈性阻力↑（肺順應(yīng)性↓）→吸氣困難。肺氣腫時(shí)→肺彈性成分破壞→肺回縮力↓→肺彈性阻力↓（肺順應(yīng)性↑）→呼氣困難。故肺順應(yīng)性加大并不一定表示肺通氣功能好。肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹內(nèi)占位病變等原因→彈性阻力↑（順應(yīng)性↓）→但引起通氣障礙的情況較少。肺通氣二（2）非彈性阻力

非彈性阻力包括慣性阻力、粘滯阻力和氣道阻力。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之間的磨擦，是非彈性阻力的主要成分，約占80%-90%。慣性阻力是氣流在發(fā)動(dòng)、變速、換向時(shí)因氣流和組織的慣性所產(chǎn)生的阻止運(yùn)動(dòng)的因素。平靜呼吸時(shí)，呼吸頻率低、氣流流速慢，慣性阻力小，可忽略不計(jì)。粘滯阻力來(lái)自呼吸時(shí)組織相對(duì)位稱所發(fā)生的磨擦，可忽略不計(jì)。非彈性阻力是氣體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的，并隨流速加快而增加，故為動(dòng)態(tài)阻力。（四）肺通氣功能的評(píng)價(jià)1.肺容積肺通氣過(guò)程中，肺容量即肺所容納的氣體量，隨呼吸運(yùn)動(dòng)的進(jìn)行而不斷改變。（1）潮氣量：指平靜呼吸時(shí)每次吸入或呼出的氣量。平靜呼吸時(shí)，潮氣量為400-600ml，運(yùn)動(dòng)時(shí)，潮氣量將增大。（2）補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣末，再盡力吸氣所能吸入的氣量，正常成年人約為1500～2000ml。肺通氣二（3）補(bǔ)呼氣量：平靜呼氣末，再盡力呼氣所能呼出的氣量，正常成年人約為900～1200ml。（4）殘氣量：在最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能再被呼出的氣體量稱為殘氣量。正常成人的殘氣量為1000~1500ml。殘氣量的存在可以避免肺泡在低肺容積條件下發(fā)生塌陷。支氣管哮喘和肺氣腫患者的殘氣量增加。肺通氣二2.肺容量肺容量是指肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣體量。(1）深吸氣量從平靜呼氣末做最大吸氣時(shí)所能吸入的氣體總量稱為深吸氣量。深吸氣量等于補(bǔ)吸氣量與潮氣量之和，是衡量最大通氣潛力的一個(gè)重要指標(biāo)。(2）功能殘氣量平靜呼氣末尚留存于肺內(nèi)的氣體量稱為功能殘氣量。功能殘氣量等于補(bǔ)呼氣量與殘氣量之和，正常成人約為2500ml。肺通氣二(3）肺活量最大吸氣后再做最大呼氣，所能呼出的氣量稱為肺活量。肺活量是潮氣量、補(bǔ)吸氣量和補(bǔ)呼氣量三者之和，其大小有較大的個(gè)體差異。正常成人男性平均約3500ml，女性約2500ml。肺活量測(cè)定方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性好，可反映一次通氣的最大能力，是檢測(cè)和衡量肺靜態(tài)通氣功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。肺通氣二(4）用力呼氣量盡力最大吸氣后再盡力盡快地呼氣，在一定時(shí)間內(nèi)所能呼出的氣體量稱為用力呼氣量，過(guò)去稱為時(shí)間肺活量。正常成人第1、2和3秒末的呼出氣量分別占肺活量的83%、96％和99%，其中第1秒末的用力呼氣量意義最大。用力呼氣量是衡量肺通氣功能的一項(xiàng)較理想的指標(biāo)。(5）肺總量肺所能容納的最大氣體量稱為肺總量，等于肺活量與殘氣量之和。正常成年男性平均約為5000ml，女性約為3500ml。肺通氣二3.肺通氣量和肺泡通氣量(1）肺通氣量1）每分通氣量每分通氣量是指每分鐘進(jìn)或出肺的氣體總量，等于呼吸頻率乘潮氣量。平靜呼吸時(shí)，正常成年人每分通氣量為6-9L。勞動(dòng)和運(yùn)動(dòng)時(shí)，每分通氣量增大。盡力作深快呼吸時(shí)，每分鐘所能吸入或呼出的最大氣量為最大通氣量。它反映單位時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮全部通氣量，是估計(jì)一個(gè)人能進(jìn)行多大運(yùn)動(dòng)量的生理指標(biāo)之一，最大通氣量一般可達(dá)70-120L/min。比較平靜呼吸時(shí)的每分通氣量和最大通氣量，可以了解通氣功能的貯備能力，通常用通氣貯量百分比表示，正常值等于或大于93%。

通氣貯量百分比=最大通氣量-每分平靜通氣量/最大通氣量×100%肺通氣二（2）無(wú)效腔和肺泡通氣量1）無(wú)效腔每次吸入的氣體，一部分將留在從上呼吸道至呼吸性細(xì)支氣管以前的呼吸道內(nèi)，這部分氣體均不參與肺泡與血液之間的氣體交換，故稱為解剖無(wú)效腔，其容積約為150ml。進(jìn)入肺泡內(nèi)的氣體，也可因血流在肺內(nèi)分布不均而未能都與血液進(jìn)入氣體交換，未能發(fā)生氣體交換的這一部分肺泡容量稱為肺泡無(wú)效腔。肺泡無(wú)效腔與解剖無(wú)效腔一起合稱生理無(wú)效腔。健康人平臥時(shí)生理無(wú)效腔等于或接近于解剖無(wú)效腔。肺通氣二2）肺泡通氣量在通氣過(guò)程中，每次吸入的新鮮空氣有一部分留在呼吸性細(xì)支氣管以上的氣道內(nèi)，不能到達(dá)肺泡與血液進(jìn)行交換，故這部分氣體容積稱為解剖無(wú)效腔氣量，正常成人約為150ml。因此，肺泡通氣量是指每分鐘吸入肺泡的有效氣量，即肺泡通氣量＝（潮氣量﹣無(wú)效腔氣量）x呼吸頻率（次／分）。潮氣量和呼吸頻率的變化對(duì)每分肺通氣量與每分肺泡通氣量的影響是不同的。當(dāng)潮氣量減半而呼吸頻率加倍，或潮氣量加倍而呼吸頻率減半時(shí)，肺通氣量雖保持不變，但肺泡通氣量卻發(fā)生明顯變化（下頁(yè)表)。因此，從肺泡氣更新效率的角度看，適度的深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更有利于氣體交換。肺通氣二肺通氣二平靜呼吸深慢呼吸淺快呼吸氣體的交換三肺通氣使肺泡不斷更新，保持了肺泡氣PO2、PCO2的相對(duì)穩(wěn)定，這是氣體交換得以順利進(jìn)行的前提。氣體交換包括肺換氣和組織換氣，在這兩處換氣的原理一樣。（一）氣體交換原理1.氣體擴(kuò)散原理：氣體擴(kuò)散（氣體分子不停地進(jìn)行著無(wú)定向的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)果是氣體分子從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉(zhuǎn)移）動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差（在混合氣體中，每種氣體分子運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的壓力為各該氣體的分壓）。速率（D）：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)氧化擴(kuò)散的容積為氣體擴(kuò)散速率。影響速率的因素：分壓差大，擴(kuò)散快；質(zhì)量輕、溶解度大的氣體擴(kuò)散較快；氣體擴(kuò)散速率與擴(kuò)散面積成正比；擴(kuò)散速率與擴(kuò)散距離成反比；擴(kuò)散速率與溫度成正比。氣體的交換三2.呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓（1）呼吸氣體和肺泡氣體的成分和分壓人體吸入的氣體是空氣，具有生理意義的是O2和CO2。空氣中各氣體的容各百分比一般不因地域不同而異，但分壓卻因總大氣壓的變動(dòng)而改變。高原大氣壓降低，各氣體的分壓也低。吸入的空氣在呼吸道內(nèi)被水蒸氣所飽和，所在呼吸道內(nèi)吸入氣的成分已不同于大氣，因此各成分的分壓也發(fā)生相應(yīng)的改變。從肺內(nèi)呼出的氣體為呼出氣，它來(lái)自兩部分：無(wú)效腔的吸入氣和來(lái)肺泡的肺泡氣，是這兩部分氣體混合。（2）血液氣體和組織中氣體的分壓

液體中的氣體分壓也稱為氣體的張力。不同組織的PO2和PCO2不同，同一組織的PO2和PCO2還受組織活動(dòng)和水平的影響。氣體的交換三動(dòng)脈血混合靜脈血組織PO297~1004030PCO240

4650血液和組織中氣體的分壓(mmHg)（二）肺換氣1.肺換氣過(guò)程換氣動(dòng)力：分壓差換氣方向：分壓高→分壓低換氣結(jié)果：PO2：肺泡→肺毛細(xì)血管PCO2：肺毛細(xì)血管→肺泡O2和CO2的擴(kuò)散都極為迅速，僅需約0.3s即可達(dá)到平衡。通常情況下血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管的時(shí)間約0.7s，所以當(dāng)血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長(zhǎng)約1/3時(shí)，已經(jīng)基本上完成交換過(guò)程。氣體的交換三肺換氣和組織換氣示意圖2.影響肺換氣的因素（1）呼吸膜的厚度在肺部肺泡氣通過(guò)呼吸膜（肺泡-毛細(xì)血管膜）與血液氣體進(jìn)行交換。正常的呼吸膜很薄，氣體易于擴(kuò)散通過(guò)。氣體擴(kuò)散速率與呼吸膜厚度成反比關(guān)系。呼吸膜由六層結(jié)構(gòu)組成：含表面活性物質(zhì)的極薄的液體層、很薄的肺泡上皮細(xì)胞層、上皮基底膜、肺泡上皮和毛細(xì)血管膜之間很小的間隙(基質(zhì)層)、毛細(xì)血管的基膜和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層。病理情況下，任何使呼吸膜增厚或擴(kuò)散距離增加的疾病，都會(huì)降低擴(kuò)散速率，減少擴(kuò)散量，如肺纖維化、肺水腫等，可出現(xiàn)低氧血癥。氣體的交換三（2）呼吸膜的面積氣體擴(kuò)散速率與擴(kuò)散面積成正比。正常成人肺有3億左右的肺泡，總擴(kuò)散面積約70m2。安靜狀態(tài)下，呼吸膜的擴(kuò)散面積約40m2，故有相當(dāng)大的貯備面積。肺不張、肺實(shí)變、肺氣腫或肺毛細(xì)血管關(guān)閉和阻塞均使呼吸膜擴(kuò)散面積減小。氣體的交換三（3）通氣/血流比值通氣/血流比值是指每分肺通氣量（VA,4.2L/min）和每分肺血流量（Q,5L/min）之間的比值（VA/Q）。正常成年人安靜時(shí)VA/Q約為4.2/5=0.84。VA/Q＞0.84：如心衰、肺動(dòng)脈栓塞時(shí)，通氣過(guò)剩，血流不足→部分肺泡氣未能與血液氣充分交換，增大肺泡無(wú)效腔→換氣效率↓氣體的交換三VA/Q＜0.84：如支哮、肺氣腫、支氣管栓塞時(shí)，通氣不足，血流過(guò)?！糠盅毫鹘?jīng)通氣不良的肺泡，混合靜脈血中的氣體未能得到充分更新，未能成為動(dòng)脈血就流回了心臟，發(fā)生功能性動(dòng)-靜脈短路（血液從微動(dòng)脈→動(dòng)-靜脈吻合支→

微靜脈的通路）→換氣效率↓氣體的交換三幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）VA/Q↑或↓→換氣效率↓→出現(xiàn)缺O(jiān)2和CO2潴留的癥狀，但以缺O(jiān)2為主，原因：

①因?yàn)閯?dòng)、靜脈血液之間PO2＞PCO2

，所以發(fā)生功能性動(dòng)-靜脈短路時(shí)，動(dòng)脈血PO2下降的程度大于PCO2升高的程度；

②因?yàn)镃O2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍，CO2的擴(kuò)散速率大于O2，所以不易出現(xiàn)CO2潴留的癥狀；

③動(dòng)脈血PO2下降和PCO2升高，可以刺激呼吸，增加肺泡通氣量，有助于CO2的排出，卻幾乎無(wú)助于O2攝取，這是由氧離曲線和CO2解離曲線的特點(diǎn)所決定的。

④肺氣腫病人，因許多細(xì)支氣管阻塞和肺泡壁的破壞，

上述兩種VA/Q異常都可以存在，致使肺換氣速率受到極大損害，這是造成肺換氣功能異常最常見(jiàn)的一種疾病。氣體的交換三氣體的交換三（2）整個(gè)肺臟的VA/Q=0.84，是衡量肺換氣功能的指標(biāo)。但因肺臟各局部的肺泡通氣量和血流量的不均性，例如人處直立位時(shí)，由于重力等因素的作用，肺尖部的通氣和血流都較肺底的小，不過(guò)血流量的減少更為顯著，所以肺尖部的VA/Q值增大，產(chǎn)生中度肺泡無(wú)效腔，而肺底的VA/Q值減小，產(chǎn)生功能性動(dòng)-靜脈短路。故臨床上更應(yīng)測(cè)肺臟各局部的VA/Q：

人體直立時(shí)肺局部的VA/Q

肺上區(qū)肺下區(qū)VA（L/min）

0.24

0.82Q（L/min）

0.07

1.29VA/Q

3.4

0.64氣體在血液中的運(yùn)輸四從肺泡擴(kuò)散入血液的O2必須通過(guò)血液循環(huán)運(yùn)送到各組織，從組織散入血液的CO2的也必須由血液循環(huán)運(yùn)送到肺泡，因此氣體在血液中運(yùn)輸是呼吸過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，是溝通內(nèi)呼吸和外呼吸的關(guān)鍵步驟。（一）氧和二氧化碳的運(yùn)輸形式1.物理溶解（氣體直接溶解于血漿中）特征：

①量小，起橋梁作用，但也很重要。進(jìn)入血液的O2、CO2都是先溶解，提高分壓，再出現(xiàn)化學(xué)結(jié)合；O2、CO2從血液釋放時(shí)，也是溶解的先逸出，分壓下降，結(jié)合的再分離出現(xiàn)補(bǔ)充所失去的溶解的氣體。②氣體在溶液中溶解的量與分壓和溶解度成正比，和溫度成反比。2.化學(xué)結(jié)合（氣體與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合）特征：量大，主要運(yùn)輸形式。氣體在血液中的運(yùn)輸四（二）氧的運(yùn)輸1.O2物理溶解：

1.5%2.O2化學(xué)結(jié)合：O2與Hb的可逆性結(jié)合，98.5%（1）Hb分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介O2的結(jié)合形式是氧合血紅蛋白（HbO2）。血紅蛋白（Hb）是紅細(xì)胞內(nèi)的色蛋白，進(jìn)行O2與CO2的運(yùn)輸，所以在血液氣體運(yùn)輸方面Hb占極為重要的地位。Hb是由4個(gè)單體構(gòu)成的四聚體，每1Hb分子由1個(gè)珠蛋白和4個(gè)血紅素（又稱亞鐵原卟啉）組成。每個(gè)血紅素又由4個(gè)吡咯基組成一個(gè)環(huán)，中心為一鐵原子。氣體在血液中的運(yùn)輸四血紅蛋白組成示意圖（2）Hb與O2結(jié)合的特征血液中的O2主要以氧合Hb（HbO2）形式運(yùn)輸。O2與Hb的結(jié)合有以下一些重要特征：1）反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響。當(dāng)血液流經(jīng)PO2高的肺部時(shí)，Hb與O2結(jié)合，形成HbO2；當(dāng)血液流經(jīng)PO2低的組織時(shí)，HbO2迅速解離，釋放O2，成為脫氧Hb：2）Fe2+與O2結(jié)合后仍是二價(jià)鐵，所以該反應(yīng)是氧合，不是氧化。3）1分子Hb可以結(jié)合4分子O2100ml血液中，Hb所能結(jié)合的最大O2量稱為Hb的氧容量，此值受Hb濃度的影響。而實(shí)際結(jié)合的O2量稱為Hb的氧含量，其值可受PO2的影響。氣體在血液中的運(yùn)輸四Hb氧含量和氧容量的百分比為Hb氧飽和度。通常情況下，溶解的O2極少，故可忽略不計(jì)，因此，Hb氧容量，Hb氧含量和Hb氧飽和度可分別視為血氧容量、血氧含量和血氧飽和度。HbO2呈鮮紅色，去氧Hb呈紫藍(lán)色，當(dāng)體表表淺毛細(xì)血管床血液中去氧Hb含量達(dá)5g/100ml血液以上時(shí)，皮膚、粘膜呈淺藍(lán)紫色，稱為紫紺（俗稱發(fā)紺），一般是缺O(jiān)2的標(biāo)志。4）Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形，與Hb的變構(gòu)效應(yīng)有關(guān)。氣體在血液中的運(yùn)輸四3.氧離曲線特征及生理意義氧離曲線或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。該曲線既表示不同PO2時(shí)，O2與Hb的結(jié)合情況。上面已經(jīng)提到的曲線呈S形，是Hb變構(gòu)效應(yīng)所致。同時(shí)曲線的S形還有重要的生理意義，下面分析氧離曲線各段的特點(diǎn)及其功能意義。氣體在血液中的運(yùn)輸四氧解離曲線（1）氧離曲線的上段這段曲線較平坦，相當(dāng)于PO2位于60～100mmHg，即PO2較高的水平，可以認(rèn)為是Hb與O2結(jié)合的部分。表明：PO2的變化對(duì)Hb氧飽和度影響不大。PO2不低于60mmHg，氧飽和度能保持在90%。意義：保證低氧分壓時(shí)的高載氧能力。

如：①高原的PO2↓明顯，而Hb結(jié)合O2量變化不大；②輕度呼衰病人肺泡氣PO2↓明顯，而Hb結(jié)合O2量變化不大。氣體在血液中的運(yùn)輸四氧解離曲線（2）氧離曲線的中段該段曲線較陡，相當(dāng)于PO2位于40～60mmHg，是HbO2與O2解離、釋放O2的部分。表明：PO2降低能促進(jìn)大量氧離，血氧飽和度下降顯著。意義：反映安靜狀態(tài)下血液對(duì)組織的供氧情況。氣體在血液中的運(yùn)輸四氧解離曲線（3）氧離曲線的下段曲線坡度最陡的一段，相當(dāng)于PO2位于15～40mmHg，是HbO2與O2解離、釋放O2的部分。表明：PO2稍降，HbO2或血氧飽和度就可大大下降。意義：維持活動(dòng)時(shí)組織的氧供，因下段釋放O2量為正常時(shí)的3倍（

此段曲線相當(dāng)于O2儲(chǔ)備段）。氣體在血液中的運(yùn)輸四氧解離曲線氣體在血液中的運(yùn)輸四4.影響氧離曲線的因素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。P50是使Hb氧飽和度達(dá)50%時(shí)的PO2，正常為26.5mmHg。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。影響Hb與O2親和力或P50的因素有血液的pH、PCO2、溫度和有機(jī)磷化物（2,3二磷酸甘油酸/2,3-DPG）。氣體在血液中的運(yùn)輸四影響氧解離曲線的主要因素（1）Hb與PCO2的影響pH↓或升PCO2↑，Hb對(duì)O2的親和力↓，P50↑，曲線右移。

pH↑或PCO2↓，Hb對(duì)O2的親和力↑，P50↓，曲線左移。酸度對(duì)Hb氧親和力的這種影響稱為波爾效應(yīng)。波爾效應(yīng)有重要的生理意義，它既可促進(jìn)肺毛細(xì)血管的氧合，又有利于組織毛細(xì)血管血液釋放O2。當(dāng)血液流經(jīng)肺時(shí)，CO2從血液向肺泡擴(kuò)散，血液PCO2↓，[H+]也↓，均使Hb對(duì)O2的親和力↑，曲線左移，在任一PO2下Hb氧飽和度均↑，血液運(yùn)O2量↑。當(dāng)血液流經(jīng)組織時(shí)，CO2從組織擴(kuò)散進(jìn)入血液，血液PCO2和[H+]↑，Hb對(duì)O2的親和力↓，曲線右移，促使HbO2解離向組織釋放更多的O2。氣體在血液中的運(yùn)輸四影響氧解離曲線的主要因素（2）溫度的影響溫度↑，氧離曲線右移，促使O2釋放；溫度↓，曲線左移，不利于O2的釋放。臨床低溫麻醉手術(shù)時(shí)應(yīng)考慮到這一點(diǎn)。溫度對(duì)氧離曲線的影響，可能與溫度影響了H+活度有關(guān)。溫度↑，H+活度↑，降低了Hb對(duì)O2的親和力。當(dāng)組織代謝活躍是局部組織溫度↑，CO2和酸性代謝產(chǎn)物↑，都有利于HbO2解離，活動(dòng)組織可獲得更多的O2以適應(yīng)其代謝的需要。氣體在血液中的運(yùn)輸四影響氧解離曲線的主要因素（3）2,3-DPG的影響紅細(xì)胞中含有很多有機(jī)磷化物，特別是2，3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG），在調(diào)節(jié)Hb和O2的親和力中起重要作用。2,3-DPG濃度↑，Hb對(duì)O2親和力↓，氧離曲線右移；2,3-DPG濃度↓，Hb對(duì)O2的親和力↑，曲線左移。此外，2,3-DPG可以提高[H+]，由波爾效應(yīng)來(lái)影響Hb對(duì)O2的親和力。氣體在血液中的運(yùn)輸四影響氧解離曲線的主要因素（4）Hb自身性質(zhì)和CO的影響Hb的Fe2+氧化成Fe3+，失去運(yùn)O2能力。胎兒Hb和O2的親和力大，有助于胎兒血液流經(jīng)胎盤(pán)時(shí)從母體攝取O2。異常Hb也降低運(yùn)O2功能。CO與Hb結(jié)合，占據(jù)了O2的結(jié)合位點(diǎn)，HbO2下降。CO與Hb的親和力是O2的250倍，這意味著極低的PCO，CO就可以從HbO2中取代O2，阻斷其結(jié)合位點(diǎn)。此外，當(dāng)CO與Hb分子中某個(gè)血紅素結(jié)合后，將增加其余3個(gè)血紅素對(duì)O2的親和力，使氧離曲線左移，妨礙O2的解離。所以CO中毒既妨礙Hb與O2的結(jié)合，又妨礙O2的解離，危害極大。氣體在血液中的運(yùn)輸四影響氧解離曲線的主要因素總之，血液Hb的運(yùn)O2量可受多種因素影響：包括PO2、Hb本身的性質(zhì)和含量、pH、PCO2、溫度、2,3-DPG和CO等。pH↓，PCO2、溫度、2,3-DPG↑，氧離曲線右移；pH↑，PCO2、溫度、2,3-DPG↓和CO中毒，曲線左移。氣體在血