生理学_第五章_呼吸.ppt

,第五章 呼 吸,制作人：张秀娟 专业班级：生物技术121 学号：12772005,第一节 肺 通 气 第二节 肺换气和组织换气 第三节 气体在血液中的运输 第四节 呼吸运动的调节,总论 人体的呼吸过程是由三个相互衔接并同时进行的环节来完成： （1）外呼吸：指外界环境与肺毛细血管之间的气体交换过程,包括肺通气（肺与外界空气之间的气体交换过程）和肺换气（肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程）。 （2）气体在血液中的运输。 （3）内呼吸又称组织换气（血液与组织细胞之间的气体交换过程）。,呼吸全过程示意图,肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。,肺通气的动力,呼吸肌收缩和舒张,第一节 肺通气（Pulmonary Ventilation）,肺内压于大气压间压力差,直接动力,原动力（呼吸运动）,肺通气的原理,呼吸运动： 指由呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小活动，包括吸气运动和呼气运动。 呼吸运动形式： 1.根据呼吸深度的不同，分为平静呼吸和用力呼吸 2.根据运动方式的不同，分为胸式呼吸与腹式呼吸,肺内压指肺泡内气体的压力 肺内压随呼吸而发生周期性的变化:1-2mmHg 吸气末、呼气末=大气压,肺内压,胸内压概念： 胸内压是指胸膜腔内的压力。 胸内压形成原理：胸内压=大气压肺回缩力 若大气压为0，则： 胸内压= 肺回缩力 胸膜腔负压的生理意义： （1）维持肺的扩张状态； （2）降低中心静脉压，有利于 静脉血和淋巴液的回流； （3）在呼吸运动和与肺通气之间起偶联作用。,（二）肺通气的阻力 Resistance of pulmonary ventilation,肺通气的阻力,弹性阻力70%,非弹性阻力30%,1、非弹性阻力 又称气道阻力主要指气流通过呼吸道时的摩擦阻力。 2、弹性阻力 弹性阻力是指弹性体受外力作用时所产生的一种对抗变形的力。,1.弹性阻力和顺应性elastic resistance and compliance,弹性阻力:外力作用使物体发生变形，具有对抗变形的回位力。,顺应性:在外力作用下弹性组织的可扩展性(变形的难易程度)。,容易扩张顺应性大，弹性阻力就小 不易扩张顺应性小，弹性阻力就大,（1）肺的弹性阻力和顺应性,1.肺的弹性阻力：,=0.2L/cmH2O,肺组织的弹性回缩力(1/3) 肺泡的表面张力(2/3),图5-4 充空气和充生理盐水时肺的顺应性曲线,肺的弹性阻力,肺组织的弹性回缩力(1/3) 肺泡的表面张力(2/3),2.肺泡表面张力：肺泡内液-气界面,作用：使肺泡缩小，构成吸气阻力,根据Laplace公式：P=2T/r (P肺泡液-气界面压强；T表面张力系数；r肺泡半径),肺表面活性物质pulmonary surfactant,生理意义： 有助于维持大小肺泡的稳定性 保持肺泡干燥（防止肺水肿） 增大顺应性，降低吸气阻力,分泌：肺泡型,成分:,作用：降低表面张力,分布：平铺在肺泡表面，与表面积成反比,二软脂酰卵磷脂(DPPC) 表面活性物质结合蛋白(SP),（2）胸廓的弹性阻力和顺应性：,肺容量=67%肺总容量,胸廓的顺应性：胸腔容积的变化/跨壁压的变化 Cchw= V/P (L/cmH2O)=0.2 L/cmH2O 跨壁压=胸内压-大气压,2、非弹性阻力,影响气道阻力因素： 气流速度：快，阻力大 气流形式： 层流阻力小，涡流阻力大 气道口径（R=1/r4）,影响气道口径因素 跨壁压:气道内外的压差 肺实质对气道外牵作用 自主神经系统对气道平滑肌作用 化学因素：,惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力(8090%),组成,(一)肺容积和肺容量,二、肺通气功能的指标,（一）肺容积（pulmonary volume） 1.潮气量（TV）： 2.补吸气量（ IRV）:,肺容积:肺内气体的容积 肺容量:肺容积中的两项或两项以上的 联合气体量,3.补呼气量（ERV）： 4.余气量（RV）：,（二）肺容量（pulmonary capacity） 1.深吸气量（IC）： 2.功能残气量（FRC）：（意义）,2500ml,3.肺活量（VC）：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量潮气量+补吸气量+补呼气量,男性：3500ml 女性：2500ml,单位时间内呼出的气体量占用力肺活量的百分数 如FEV1/ FVC 时间肺活量FEV1,用力肺活量（FVC）：尽力吸气后，尽力尽快呼气，所呼出的最大气体量。,P142 图5-7,4.肺总量：肺所能容纳的最大气体量=肺活量+余气量,三、肺通气量和肺泡通气量,1、肺通气量,每分肺通气量=潮气量呼吸频率（6-9L/min） 最大随意通气量：约为150L/min,通气储备百分比93%,定义：未能与血液进行气体交换气道空间 生理无效腔：解剖无效腔+肺泡无效腔 解剖无效腔：鼻终末细支气管约150ml 肺泡无效腔：正常人接近0,2、无效腔和肺泡通气量,每分肺泡通气量=(潮气量无效腔气量)呼吸频率=(500-150)12=350 12=4.2 L/min 肺泡气体更新率= (潮气量无效腔气量)/机能余气量=（500-150）/2500=1/7,呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 (次/min) (ml) (ml/min) (ml/min) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,不同呼吸频率、潮气量对肺通气量和肺泡通气量的影响,适当的深而慢的呼吸可提高肺通气功能,一、气体交换的原理,(一) 气体的扩散,1.气体的分压差:气体扩散的动力 2.与分子量(MW)平方根成反比和溶解度(S)成正比 S/MW 为扩散系数 3.与扩散面积(A)成正比，与扩散距离(d)成反比 4.与温度成正比。,扩散速率(diffusion rate,D):单位时间内气体扩散的容积,第二节 肺换气与组织换气,(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压 肺换气和组织换气,换气动力：分压差 换气方向：分压高分压低 换气结果：肺血血 组织血血,二 肺换气 （一） 肺换气过程 O2与CO2在血液和肺泡间扩散迅速， 0.3s内可达平衡。血液流经肺毛细血管时间约0.7s， 1/3时已完成肺换气,肺换气与组织换气示意图,（二）影响肺换气的因素,1.呼吸膜的厚度 ( 肺泡-Cap膜 )六层结构,2.呼吸膜的面积 3亿个肺泡，总扩散面积70m2,3.通气/血流比值：每分钟肺泡通气量 和每分钟肺血流量之间的比值。 即V/Q=4.2/5.0=0.84,速记 影响肺换气的因素： 膜后（厚）面通气比血流,V/Q比值异常肺换气效率机体缺O2和CO2潴留 主要表现为缺O2,原因： PO2下降程度PCO2升高程度 CO2扩散比O2快，不易潴留 PO2，PCO2(+)呼吸利于CO2排出,整个肺脏的V/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标； 正常生理情况下，人直立时从肺底到肺尖，V/Q比值逐渐。,第三节 气体在血液中的运输,物理溶解（量少）、化学结合（量多）,气体溶解化学结合溶解,气体O2 、CO2在血液中的存在形式,动态平衡,一、氧的运输 （一）物理溶解 每100ml血液中仅溶解0.3ml，占血液运输O2总量的1.5%。 （二）化学结合 化学结合约占O2运输总量的98.5%。当血液中Po2升高时，溶解于血浆中的O2进入红细胞，血红蛋白与O2结合，形成氧合血红蛋白（HbO2）； Po2降低时，HbO2将O2解离形成去氧（或“还原”）血红蛋白（Hb）,(一) Hb 分子结构,一个珠蛋白和四个血红素,反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影响。 紫绀Cyanosis ：当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈紫蓝色（示机体缺O2） CO中毒:造成缺氧；HbCO呈樱桃红色。 2. 是氧合，非氧化。 3. 1分子Hb可以结合4分子O2,(二) Hb 与 O2结合的特征,Hb+O2结合的最大量Hb氧容量20.1 ml/100ml 100ml血 Hb+O2结合的实际量Hb氧含量 氧含量氧容量的%Hb氧饱和度,4. Hb与O2的结合或解离曲线呈S形,(三) 氧解离曲线：表示血液PO2与Hb氧饱和度关系,氧解离曲线特点及生理意义, 上段： PO2 60100 mmHg Hb与O2结合的部分,意义：PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大， 利于肺换气，不发生明显的低氧血症。,特征：曲线平坦,PO2在60-lOOmmHg时， 高原、高空PO2明显而Hb结合O2量变化不大； 轻度呼衰病人肺泡气PO2明显而Hb结合O2量变化不大。 对高原适应或有轻度呼吸机能不全的人均有好处,中段： PO2 4060mmHg HbO2释放O2 的部分,特征：曲线较陡 意义:维持正常时组织氧供,下段： PO21540 mmHg HbO2与O2解离的部分,特征：曲线最陡 意义：利于组织细胞摄取氧,（3）,PO2在6OmmHg以下时， 曲线逐渐变陡 PO2为40-lOmmHg时， 曲线更陡,有利人体的组织摄氧,(四) 影响氧解离曲线的因素,1. P50：使Hb氧饱和度达50%的PO2，正常为26.5mmHg。,P50 (Hb与O2的亲和力),1.pH和PCO2,pH值PCO2,Hb与O2亲和力 P50，氧离曲线右移,1）机理-波尔效应,H+,Hb与O2亲和力,2）波尔效应的意义 肺Cap： 血PCO2，H+ ，氧离曲线左移，利于Hb与O2的结合。 组织Cap：血PCO2，氧离曲线右移，促使Hb结合O2释放。,2.温度,温度H+活度 Hb与O2亲和力,P50增大，曲线右移,3. 2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）,意义：缺氧时促使O2的释放。,意义：代谢活跃温度、CO2、乳酸等酸性产物,释放更多的O2 供组织利用,二、二氧化碳的运输,(一) 运输形式,（二）CO2 解离曲线,血中CO2 含量与Pco2关系的曲线,何尔登效应 Hb与O2结合可促使CO2 释放，去氧的Hb容易与CO2 结合,呼吸是一种由呼吸肌舒缩完成的节律性运动 耗O2量,CO2产量 运动程度 新陈代谢 呼吸深度 肺通气量 呼吸频率 呼吸节律的形成 肺通气量与代谢水平相适应,神经系统的调节,第四节 呼吸运动的调节 Respiratory Regulation,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 (一)呼吸中枢 基本节律中枢 延髓 呼吸调整中枢 脑桥上部 呼吸随意控制 高位脑,中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群,脑桥呼吸调整中枢,延髓,脊髓,(二)呼吸节律形成的机理,1.起步细胞学说 延髓内具有起步样节律兴奋的神经元,2.神经元网络学说 延髓神经元之间的相互联系和相互作用,二、呼吸运动的反射性调节,(一)肺牵张反射：由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射 1.肺扩张反射：肺扩张时抑制吸气的反射 肺扩张肺牵张感受器传入冲动迷走N兴奋吸气切断机制切断吸气，转为呼气 2.肺缩小反射：肺萎陷时引起吸气活动的反射 肺萎陷肺牵张感受器传入冲动迷走N延髓对吸气神经元抑制解除产生吸气 3. 生理意义：调节呼吸频率，阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气（不参与人类平静呼吸的调节）,（二）化学感受性反射调节,化学因素：动脉血或脑脊液PO2、PCO2、H+浓度 调节方式：负反馈 意义：维持内环境的相对稳定,1,化学感受器 （1）外周感受器：颈、主动脉体 适宜刺激：血液中PO2、PCO2、H+ （2）中枢感受器：不同于呼吸中枢的影响呼吸的化学感受区 位置：延髓腹外侧浅表部 适宜刺激：脑脊液中或局部细胞外液中H+ 作用：呼吸加深加快,中枢化学感受器 外周化学感受器 对H+变化敏感 对PO2、PCO2、H+、作用敏感 潜伏期长 无明显潜伏期 维持CNS PH值稳定 机体低O2 是维持对呼吸的驱动,2 CO2、H+和O2对呼吸的调节 （1）CO2影响： CO2是调节呼吸的经常起作用的生理性化学因素,吸入气中CO2浓度达1% 呼吸加深 吸入气中CO2浓度达4% 呼吸加深加快 吸入气中CO2浓度7% 头痛、头昏 吸入气中CO2浓度1520% 、呼吸抑制，昏迷CO2麻醉,（2）H+的影响 H+外周化学感受器呼吸中枢兴奋呼吸加深加快 （主）,（3）PO2的影响 PO2外周化学感受器呼吸中枢兴奋呼吸加深加快 1)直接作用呼吸中枢抑制 2)间接作用外周化学感受器呼吸中枢兴奋 *临床吸O2,3 CO2、O2、H+的相互影响,一个因素改变时 引起的通气效应接近,三个因素改变时 通气效应C