上海中医药基础医学免疫学ppt课件 第五章 呼吸

第五章 呼 吸 呼吸：机体与外界环境之间 的气体交换过程。 医学课件园 呼吸的过程：包括三个环节 1 外呼吸（肺通气+ 肺换气） 2 气体在血液中的运输 3 内呼吸（组织换气） 医学课件园 医学课件园 第一节 肺通气 定义: 肺与 外界环境之 间的气体交 换过程。 医学课件园 以环状软骨下缘为 界，分为： 上呼吸道： 下呼吸道： 机能:通气、 湿润、加温 清洁、保护 一、呼吸道的结构特征和机能 医学课件园 医学课件园 呼吸道口径的调节： 迷走神经（Ach）+ M受体 平滑肌收缩 气道阻力 交感神经（NE） + 2受体 平滑肌舒张 气道阻力 体液因素: 如组织胺、5-羟色胺、缓激肽等，可引起 呼吸道平滑肌的强烈收缩。 医学课件园 二、肺泡的结构和机能 肺泡是肺的基本结构和功能单位。 肺泡上皮细胞分为： 型细胞（扁平细胞） 95% 型细胞（分泌上皮细胞）5% 肺泡隔：使肺泡具有一定的弹性，维持肺 泡的稳定开放具有重要意义。 医学课件园 呼吸膜：肺泡气体与肺毛细血管之间进行 气体交换所通过的组织结构。 在电镜下自肺泡表面 向外依次为： n肺泡表面活性物质层 n肺泡上皮细胞层 n肺泡上皮基底膜 n间隙 n毛细血管基膜 n毛细血管内皮层 医学课件园 肺泡表面活性物质 n 由肺泡型细胞分 泌的一种脂蛋白混 合物 n 主要成分是 二棕榈酰卵磷脂（DPL ） 或称二软脂酰卵磷脂 （DPPC） n 具有降低肺泡表面张 力的作用 医学课件园 医学课件园 肺泡表面活性物质降低肺泡表面张力的作用 肺泡表面积 吸气 DPPC密度 降低表面张力作用 肺泡回缩力 避免肺泡胀破避免肺泡塌陷 呼气 肺泡表面积 DPPC密度 降低表面张力作用 肺泡回缩力 结果 医学课件园 其降低肺泡表面张力的生理意义在于： （1）维持肺泡容积的相对稳定； （2）防止液体在肺泡积聚； （3）降低吸气阻力，减少吸气作功。 肺泡表面活性物质缺乏将出现： 肺泡的表面张力增加 ， 大肺泡破裂小肺泡萎缩， 新生儿呼吸窘迫综合征等病变。 医学课件园 三、肺通气动力 直接动力：肺泡内压力与大气压力之差 肺通气原动力： 呼吸运动 （一）呼吸运动： 吸气肌：膈肌: 上、下径 腹式呼吸 肋间外肌: 前、后，左、右径 胸式呼吸 呼气肌：肋间内肌、腹肌 吸气辅助肌：斜角肌和胸锁乳突肌 医学课件园 （三）呼吸过程 1.平静呼吸 肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺 胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负 压作用下被动扩张 膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓 的上下径；肋间外肌收缩使肋骨 上提,扩大胸廓前后径和左右径 吸 气 医学课件园 膈肌和肋间外肌舒张， 肋骨和膈肌弹性回位， 缩小胸廓上下径、前后径 和左右径 胸廓容积缩小, 肺被动缩小 肺内压大气压， 气体经呼吸道出肺 呼 气 医学课件园 呼吸运动： 类别 吸气过程的变化 呼气过程的变化 平静呼吸 膈肌和肋间外肌收缩 膈肌和肋间外肌舒张 胸廓和肺的容积扩大 胸廓和肺的容积缩小 肺内气压低于大气压 肺内气压高于大气压 空气进入肺泡 气体流出肺泡 （主动） （被动） 用力呼吸 除同上外，吸气辅助肌如 除同上外，腹壁肌、 胸锁乳突肌、斜角肌等参 肋间内肌也参与收缩 。 与收缩。 （主动） （主动） 医学课件园 (二)肺内压 肺内压：是指气道和肺泡内的压力。 肺泡与大气之间存在的压力差，使气体能进出 肺泡 n吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 （12mmHg） n呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止 医学课件园 医学课件园 （三）胸膜腔内压 指胸膜腔内的压力。 1.测定方法 间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:水检压计法 医学课件园 2.胸内压成因 n以胸膜腔密闭且含浆液为条件 n胸廓生长肺生长 n胸廓容积肺容积 n胸廓将肺拉大 n肺回缩 胸内负压 医学课件园 n胸内压=肺内压 - 肺回缩力 =大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 n呼气末：-3 -5 （mmHg） n吸气末：-5 -10 （mmHg） n用力吸气：-30 -80 （mmHg） n用力呼气：110 mmHg 医学课件园 3.胸内压作用 ： 维持肺泡和小 气道扩张状态， 使肺随胸廓运动 而运动。 利于静脉血及 淋巴回流 医学课件园 四、肺通气的阻力 弹性阻力非弹性阻力 肺通气阻力 胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关 肺弹性阻力 气道阻力：与气体流动形式及气道半径有关 粘滞阻力 惯性阻力 肺弹性回缩力: 占1/3 肺泡表面张力：占2/3 常态下可忽略不计 医学课件园 五、肺容积和肺容量 （一）肺容积 潮气量：平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量， 约400600毫升左右。 补吸气量：平静吸气后再尽力吸入的气量， 约15002000毫升。 补呼气量：平静呼气后再尽力呼入的气量， 约9001200毫升。 残气量：最大呼气末存留在肺内不能再呼出 的气量，约10001500毫升。 医学课件园 （二）肺容量 是肺容积中两项或两项以上的联合气量 深吸气量：从平静呼气末做最大吸气时所能吸 入的气量，等于补吸气量加潮气量之和。 功能残气量：平静呼气末存留在肺内的气量， 约2500毫升。 肺活量：用力吸气后再用力呼气所能呼出的气 量。它是补吸气量、潮气量和补呼气 量三者之和。 意义：反映肺一次通气的最大能力 医学课件园 肺容量的组成及其关系 最大吸气 最大呼气 补 吸 气 量 补 呼 气 量 医学课件园 时间肺活量： 是指最大吸气后，用力尽 快呼气，计算头3秒钟呼出气 量占肺活量的百分数。 正常成年人头3秒分别为 83%、96%、99%的肺活量 。它不仅反映一次呼吸的最 大通气量，而且能反映呼吸 时所遇阻力的变化，是评价 肺通气功能的较好指标。 医学课件园 时间肺活量 医学课件园 六、肺通气量 （一）每分通气量 是指每分钟进或出肺的气体总量。 每分通气量潮气量呼吸频率 正常成人安静时，呼吸频率为1218次/分， 每分通气量约为68升。 医学课件园 （二）无效腔和肺泡通气量 生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔 肺泡通气量: 定义：每分钟进入肺泡或由 肺泡呼出的气量。 =（潮气量-无效腔气量） 呼吸频率 医学课件园 肺通气量和肺泡通气量 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 （次/min） （L） （L/min） （L/min） 16 0.5 8.0 5.6 8 1.0 8.0 6.8 32 0.25 8.0 3.2 深而慢的呼吸利于气体交换 医学课件园 第二节节 呼吸气体的交换换 一、气体交换换的原理 原理：扩扩散。 动动力：膜两侧侧的气体分压压差。 扩扩散速率（D） 分压差温度气体溶解度扩散面积 扩散距离分子量 气体的溶解度/分子量的平方根之比为为扩扩散系数 ， 取决于气体分子本身的特性。 CO2的扩扩散系数是 O2的21倍。 = 医学课件园 二、肺泡气体交换与组织气体交换 换气动力：分压差 换气方向：分压高分压 肺泡气 kPa （mmHg） 静脉血 kPa （mmHg） 动动脉血 kPa （mmHg） 组织组织 kPa （mmHg） 氧分压压 （Po2） 二氧化碳分 压压 （Pco2） 13.83 （104） 5.32 （40） 5.32 （40） 6.12 （46） 13.3 （100） 5.32 （40） 4.0 （30） 6.65 （50） （一）肺泡气、静脉血、动脉血及组织的分压 医学课件园 血液与组织细胞之间的气体交换过程。 PCO2=50mmHg PCO2=40mmHg PO2=30mmHg PO2=100mmHg 医学课件园 肺 组织 （毛细血管）（毛细血管） 血 血 血 血 （二）肺泡气体交换过程 换气结果： 医学课件园 (三)影响肺泡气体交换的因素 1.呼吸膜的面积:(60-100m2) 安静状态时仅态时仅 有40m2参与气体交换换 呼吸膜面积气体交换 病变：肺气肿肿、肺不张张、肺叶切除 2.呼吸膜的厚度：（1m） 呼吸膜厚度 通透性 气体交换 病变：肺纤维化、尘肺、肺水肿 特别在运动时，气体交换时间， 耗氧量 肺血流速 呼吸膜厚度气体交换 。 医学课件园 3.通气/血流比值 通气/血流比值肺泡通气量（VA）/肺血流量（Q） 4.2L/min /5.0L/min 0.84 VA/Q肺通气增大功能性A-V短路换气 效率（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞） VA/Q肺血流增大生理无效腔换气效 (如心衰、肺动脉栓塞) 医学课件园 通气血流比值 医学课件园 整个肺脏脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换换气功能的 指标标；但因肺脏脏各局部的肺泡通气量和血流量的 不均性，故临临床上更应测应测 肺脏脏各局部的VA/Q： 人体直立时时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区 VA（L/min）0.24 0.82 Q（L/min）0.07 1.29 VA/Q 3.4 0.64 医学课件园 第三节节 气体在血液中的运输 一、气体在血液中的存在形式: （一）物理溶解:气体直接溶解于血浆浆中(1.5%) 。 特征:量小,起桥桥梁作用； 溶解量与分压呈正比 （二）化学结结合:气体与血红蛋白等物质进行化学 结合(98.5%) 。 特征:量大,主要运输输形式。 动态动态 平衡 物理溶解 化学结结合 医学课件园 当表浅毛细细血管床血液中去氧Hb达5g/100ml以上 ，呈蓝蓝紫色称紫绀绀（一般是缺O2的标标志）。 当一氧化碳（CO）+ Hb HbCO 呈樱桃红， 严重缺氧而不出现紫绀绀。 HbO2 （鲜红色） Hb + O2 （一）血红蛋白与O2的可逆结合 紫蓝蓝色PO2(氧离) PO2(氧合) 医学课件园 二、CO2的运输输 (一)物理溶解： 5 (二)化学结结合：95 HCO3-的形式：88 碳酸酐酶 H2CO3HCO3-H+CO2H2O 反应过应过 程： （肺） （组织） 医学课件园 医学课件园 氨基甲酸血红红蛋白的形式：7 (1)反应过应过 程： (2)反应应特征: HbNHCOO-H+ 反应应迅速且可逆，无需酶催化； CO2与Hb的结结合较为较为 松散； 虽虽不是主要运输输形式,却是高效率运 输输形式，因肺部排出的CO2有17.5 是 此释释放的。 带满带满 O2的Hb仍可带带CO2。 HbNH2+CO2 医学课件园 第四节 呼吸运动的调节 正常呼吸运动是在各级中枢相互 配合共同调节下进行的，当受到各种 因素影响时，可反射性地引起呼吸频 率和深度的变化，改变肺的通气量以 适应机体代谢的需要。 医学课件园 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 呼吸中枢:指中枢神经系统内产生呼 吸节律和调节呼吸运动的神经细胞 群。 分布在大脑皮层、间脑、脑桥 、延髓和脊髓等部位。 医学课件园 医学课件园 医学课件园 （一）呼吸中枢 1.脊髓： 第35颈段（支配膈肌）和胸段（支 配肋间肌和腹肌）脊髓前角运动神经元 。 初级中枢 2.低位脑干 1）延髓：是呼吸节律起源的关键部位。 产生呼吸节律的基本中枢 2）脑桥：脑桥脑桥 呼吸N元的作用为为限制吸 气，促使吸气向呼气转换转换 。 呼吸调整中枢。 医学课件园 3.大脑皮层： 呼吸运动在一定范围内可随意进行 ，并能按自身主观意志，在一定限度内 停止呼吸或用力加快呼吸，都是在大脑 皮层严密控制和协调下完成的。 随意调节呼吸运动 医学课件园 （二）呼吸节律的形成： 目前有起步细胞学说和神经元网络学说两种。 1起步细胞学说认为：延髓内有与窦房结起 搏细胞相类似的具有起搏样活动的呼吸神 经元，产生呼吸节律。 2神经元网络学说认为：延髓有一呼吸发生 器作用的神经元，引起吸气神经元呈渐增 性放电，产生吸气，延髓中还有一些起着 吸气切断机制作用的神经元，当其活动增 强达到一定阈值时，使吸气活动终止（切 断吸气）转为呼气。 这两种学说中，何种为主导作用尚无定论。 医学课件园 二、呼吸运动动的反射性调节调节 (一)肺牵张牵张 反射(黑-白反射) 定义： 指肺扩张扩张 或肺缩小萎陷引起的吸气抑 制 或兴奋兴奋 的反射。 包括肺扩张扩张 、肺萎陷反射。 医学课件园 2肺萎缩反射 肺缩小支气管、细支气管牵张感受器兴 奋迷走神经传入冲动 呼吸中枢(兴奋吸气 )传出神经 由呼气转入吸气 1肺扩张反射 肺扩张支气管、细支气管牵张感受器兴奋 迷走神经传入冲动 呼吸中枢（兴奋吸气切断 机制） 传出神经吸气停止转为呼气。 意义：阻止吸气过长，加速吸气和呼气交替 医学课件园 1.外周化学感受器 颈动脉体、主动脉体 适宜刺激：（血液中） PO2、Pco2、H+ 高度敏感 （对O2含量不敏感)。 （二）化学感受性呼吸反射 医学课件园 2.中枢化学感受器 位于延髓腹外侧表面 适宜刺激： 1）对脑脊液中的H+ 高度敏感， 2）不感受缺O2的刺激。 3）血液中的CO2易透过 血-脑屏障进入脑脊 液，与H2O结合生成 H2CO3，解离出H+而发 挥刺激作用。血液中H+ 则不易透过血-脑屏 障。 医学课件园 CO2透过血-脑屏障 医学课件园 （1）CO2对呼吸的调节： CO2是呼吸中最重要的生理性刺激因素。 当吸入气中CO2稍有增加，即可刺激呼吸，使 呼吸加强。 吸入气中CO2浓度超过7%，通气量不能再相 应增加，这时高浓度的CO2可引起头昏、头痛、甚 至昏迷。 如CO2高达15%以上时，就会丧失意识，出现 肌肉强直和震颤，称为CO2麻醉。 如进行过度通气，使动脉血中CO2分压降低， 使呼吸中枢的兴奋减弱，会出现呼吸运动减弱或 暂停。 医学课件园 PCO2调节呼吸的两条途径： （主要途径） （次要途径） （0.4KPa） （1.33KPa） 医学课件园 （2）缺O2对呼吸的调节： n 缺O2 颈动脉体、主动脉体 延髓呼吸中枢 n轻度缺O2时，外周化学感受器兴奋， 传入冲动增加，促使呼吸中枢兴奋而加 强呼吸。 n严重缺O2时，外周化学感受器的传入 冲动不足以对抗缺O2对呼吸中枢的直 接抑制状态，导致呼吸减弱，停止。 直接 作用 间接 作用 医学课件园 （3）H+ 对呼吸的调节： （主要途径） (次要途径) 不易 医学课件园 （三）防御性呼吸反射 1.咳嗽反射 咳嗽反射的感受器存在于喉、气管和支气管粘膜 中。大支气管以上部位对机械刺激比较敏感，二级支 气管以下部位对化学刺激比较敏感。传入纤维在迷走 神经中上行进入延髓。作用是清理气道。 2.喷嚏反射 喷嚏反射是鼻粘膜受刺激引起的防御性反射。传 入神经为三叉神经，反射动作与咳嗽类似，气体主要 从鼻腔急速喷出，以清除鼻腔中的刺激物。 医学课件园 www.yxkjy.