医学ppt课件呼吸系统生理功能与调节

2009 吴中华 *1 第 七 章 呼 吸 （respiration） 2009 吴中华 呼吸概念 呼吸（respiration）是指机体与外界环 境之间的气体交换过程。 呼吸的三个基本环节 外呼吸 气体在血液中的运输 内呼吸 图1 呼吸全过程的三个基本环节示意图 2009 吴中华 第 七 章 呼 吸 第一节 呼吸道与肺泡 第二节 呼吸运动与肺通气 第三节 呼吸气体的交换 第四节 气体在血液中运输 第五节 呼吸的调节 第六节 肺的非呼吸功能 2009 吴中华 第一节 呼吸道与肺泡 一、呼吸道的功能 呼吸道 上呼吸道 下呼吸道 呼吸道粘膜具保护作用 （加温、湿润、清洁） 平滑肌的舒缩作用调节 气道阻力； 结构与功能特点： 图 2 呼吸系统组成示意图 2009 吴中华 二、肺泡 图3 肺小叶结构示意图 2009 吴中华 （一）肺泡的结构和功能 图4 肺泡及肺泡隔结构示意图 肺泡是肺的气体交换的部位，也是其功能单位。 2009 吴中华 图6 呼吸膜 结构示意图 2009 吴中华 （二）肺泡表面活性物质 液体层 表面张力产生肺泡回缩力 。 表面张力对呼吸的不良影响： 使肺泡不易扩张，增加吸气阻力；使肺泡 内压不稳定。 表面活性物质 II型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白，主要成 分是二软脂酰卵磷脂 。 生理作用：降低表面张力；维持肺泡容积大 小的相对稳定。 2009 吴中华 第二节 呼吸运动与肺通气 一、呼吸运动 呼吸运动是肋间肌和膈肌等呼吸肌群舒缩， 使胸廓节律性扩大和缩小的运动。它是肺通气的 动力。 图7 吸气示意图 图8 呼气示意图 2009 吴中华 平静呼吸时主要由膈肌和（或）肋间外肌的收缩和舒 张来完成。因此，吸气是主动过程，呼气是被动过程。 主要呼 吸肌 吸气肌 膈肌：腹式呼吸主要是由膈肌收缩和 舒张产生的呼吸（腹壁起伏）。 肋间外肌：胸式呼吸是以肋间外肌收 缩、舒张为主的呼吸。 呼气肌：腹壁肌、肋间内肌。 用力呼吸或深呼吸：当机体活动量增大、运动时，或 者在某些病理情况时，呼吸运动加深加快。 人工呼吸：是通过人工的方法，使胸廓扩大和缩小， 维持肺通气；或用人工呼吸机，藉助正压把空气压人肺内 ，再使气体躯出。人工呼吸时，必须注意呼吸道的通畅。 2009 吴中华 （一）肺内压 二、肺内压与胸内压的变化 肺内压是指肺泡内的压 力。在呼吸运动周期中，肺 内压发生周期性变化。 图8 呼吸过程中压力和通气量的变化 2009 吴中华 （二）胸内压和肺的弹性回位 1. 胸膜腔 胸 膜 壁层 脏层 两层之间的 空隙，即为胸 膜腔。 图9 胸膜腔结构示意图 2009 吴中华 胸内压就是指胸膜腔内的压力,呈负压状 态又称胸内负压。 2. 胸内压 2009 吴中华 胸膜腔内负压是出生后形成的。 胸廓的生长速度大于肺的发育速度。 肺的弹性纤维回缩和肺泡内层液体层的表面张力。 胸内压大气压 肺回缩力 胸内压肺回缩力 肺回缩力 肺结构中 弹性成分 肺泡内液 表面张力 维持肺泡的扩张状态，有利于肺通气和肺换气 有利于静脉和淋巴回流 生理 意义 图10 人工气胸示意图 2009 吴中华 三、肺容量和肺通气量 （一）肺容量 肺容纳的气体量 。 图10 人呼吸运动描记仪 2009 吴中华 基本肺容积和肺容量 （Basic Pulmonary Volume and Pulmonary Capacity） 肺 总 容 量 肺 活 量 深 吸 气 量 机 能 余 气 量 补吸 气量 补呼 气量 余气量 潮气量 2009 吴中华 潮气量：每次吸入或呼出的气量，称为潮气量。正 常成人平静呼吸时约400500ml。 补吸气量：平静吸气未，再尽力吸入的气体量，称 为，约为15001800ml（吸气的最大储备量）。 补呼气量：平静呼气未，再用全力呼出的气体量，称 为，约为10001500ml（呼气的最大储备量）。 残气量（余气量）：用全力呼气后，肺内所留的气体量。 功能残气（余气）量：指补呼气量加残气量。 肺活量：补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和称为 肺活量。正常成年男子约为3500ml，女子约为2500ml。常 作为肺通气功能的指标。 2009 吴中华 正常人与气道狭窄病人的时间肺活量比较 时间肺活量：受试者作一次深吸气后，在一定的时间内 以最快的速度所能呼出的气量。正常人在第 1、2，3秒应 分别呼出其肺活量的 83，96和 99。 图12 正常人与支气管痉挛患者用力呼气量比较 2009 吴中华 （二）肺通气量 每分肺泡通气量=（潮气量- 解剖无效腔容量） 呼吸频率 单位时间内吸入肺内或呼出肺外的气量。 1. 每分通气量 每分通气量潮气量呼吸频率 2. 肺泡通气量 每次吸气时真正达到肺泡的新鲜气体量。 解剖无效腔：指鼻、咽、喉、气管、支气管等 呼吸道，仅具有通气而无气体交 换功能。其容积一般成人约为 150ml。 2009 吴中华 被测者肺泡通气量 (毫升/分) 呼吸频率 (次/分) 肺通气量 (毫升/分) 潮气量 (毫升) 正常安静168000500 浅快呼吸250328000 3200 深慢呼吸1000880006800 5600 不同呼吸频率、潮气量对肺通气量及肺泡通气量的影响 在一定的呼吸频率范围内 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。 结论： 2009 吴中华 四、通气阻力 肺通气阻力：弹性阻力占70%，非弹性阻力占30% 物体对抗外力作用所引起的变形的力（即回位力）。 （一）弹性阻力 肺弹性阻力 肺组织弹性回缩力：占1/3 肺泡内表面张力：占2/3 总之：肺的弹性阻力是吸气的阻力，呼气的动力。 惯性阻力、粘滞阻力和 气道阻力。 （二）非弹性阻力 胸壁的弹性阻力 2009 吴中华 第 三 节 呼吸气体的交换 2009 吴中华 一、呼吸气体的分压和溶解度 溶解度：是指气压为1个大气压时，一定量液体所 能溶解的某种气体的容量。 大气各组分气体的容积百分比及其分压 合计 O2 CO2 H2O N2 容积百分比 100.0 20.71 0.04 1.25 78.0 分压/mmHg 760.0 157.4 0.3 9.5 592.8 气体的溶解度（ml/dl ，37，760mmHg） 水 血浆 全血 O2 2.386 2.14 2.36 CO2 56.7 51.5 48 N2 1.227 1.18 1.3 2009 吴中华 二、气体在肺和组织的交换 D P.T.A.S d.MW P 分压差 T 温度 A 扩散面积 S 溶解度 d 扩散距离 MW 分子量 1. 气体的扩散速度 D 与方向 平和呼吸时，体内各部O2 CO2含量和分压 O2含量O2分压压CO2含量CO2分压压 肺泡气14.4103/13.65.6 40/5.3 动动脉血19.0100/13.348.5 40/5.32 组组 织织20-40/4 4655/6.65 静脉血14.440/5.3252.5 45/6.12 2009 吴中华 2. 气体扩散系数 De S MW 血浆O2S/CO2S = 2.14/51.5=24 O2MW / CO2MW=11.14 肺泡气-血液P O2/P CO2=10 肺换气时不是CO2的滞留，而是O2的交换不足。 D P.T.A.S d.MW 2009 吴中华 3. 肺换气过程 如下图 2009 吴中华 3. 组织换气过程 如下图 2009 吴中华 三、影响气体交换的因素 1. 气体扩散的速率 2. 气体的分压差 3. 呼吸膜 呼吸膜的通透性、厚度以及扩散面积均 会影响气体交换的效率。 4. 通气血流比值（VAQ） 指每分肺泡通气量（VA）与每分肺血流量（Q） 的比值。正常成人安静时VAQ4.250.84。 2009 吴中华 一 、氧的运输 二 、二氧化碳的运输 O2和 CO2在血液中存在方式：物理溶解和化学结合。 血液O2和CO2的含量（ml/dl)表 动脉血混合静脉血 物理溶解 化学结合 合计 物理溶解 化学结合 合计 O2 CO2 20.0 46.4 0.30 2.62 20.30 49.02 0.12 3.00 15.2 50.0 15.32 53.00 肺泡 血 液 组织 O2 溶解的 结合的 溶解的 O2 CO2 溶解的 结合的 溶解的 CO2 O2和 CO2在血液中存在和运输方式图解 （一）氧的化学结合 1分子Hb可以结合4分子氧气。 血红蛋白氧容量：100ml血液中， Hb所能结合的最 大氧气的量。在13.3kPa时，每克 Hb能结合 1.43mlO2，若Hb为15g dl，100ml血液中，Hb结合O2 的量约为 20ml。 血红蛋白氧含量：实际结合的氧气量。 血红蛋白氧饱和度：Hb的氧含量和氧容量的百分比。 一 、氧的运输 （二）氧离曲线及其影响因素 1. 氧离曲线：表达氧分压与氧饱和度之间的关系的曲线。 组织细胞中， 氧分压稍有变 化，即可释放 氧。 上段 血氧高饱和度 中段 2. 影响氧解离曲线的因素 （1）pH和Pco2的影响波尔效应 意义：有利于活动组织从血液中获得更多的O2， 也有利于肺泡毛细血管中的Hb与O2结合。 （2）温度的影响 温度升高（运动中的 肌肉）曲线右移，可解离 出更多的O2供组织利用。 反之温度下降（低温麻醉 时），曲线左移，减少好 氧量。 （3）2，3-二磷酸甘油酸 2，3-DPG增加，Hb对O的亲和力降低，氧解离曲线右 移； 2，3-DPG减少，Hb对O的亲和力增加，氧解离曲线 左移。 2009 吴中华 （一）二氧化碳的化学结合 二、二 氧 化 碳 的 运 输 1. 碳酸氢盐形式 2009 吴中华 2. 氨甲酰血红蛋白 HbNH2CO2HbNHCOOH HbNHCOO-H+ （二）二氧化碳的运输与酸碱平衡 2009 吴中华 一、各级呼吸中枢及其相互关系 二、呼吸的反射性调节 三、化学因素对呼吸运动的调节 呼吸分自主呼吸和随意呼吸，自主呼吸的节律 、呼吸的深度和频率与外界环境相适应。 2009 吴中华 （一）脑干各级呼吸中枢 一、各级呼吸中枢及其相互关系 2009 吴中华 （一）脑干各级呼吸中枢 1. 延髓呼吸中枢 呼吸节律起源，产生呼吸节律 2. 脑桥呼吸中枢 呼吸调整中枢 背侧呼吸组（DRG）： 孤束核的腹外侧部吸气NC 腹侧呼吸组（VRG）： 疑核和后疑核吸气和呼气NC 3. 延髓呼吸中枢节律性活动 19771977年，年，CohenCohen吸气切断机制：吸气切断机制： 局部神经元回路反馈控制假说局部神经元回路反馈控制假说 （二）大脑皮层对呼吸运动的调节 呼吸中枢: 延髓基本呼吸中枢 脑桥呼吸调整中枢 2009 吴中华 二、呼吸的反射性调节 （一）肺牵张反射 由肺的扩张或萎陷所引起的吸气抑制或兴 奋反射。 2.反射过程 （1）肺扩张反射 抑制延髓吸气中枢 吸气肺扩张肺牵张感受器迷走N 切断吸气转为呼气 1.概念: （2）肺萎陷反射 肺过渡缩小肺牵张感受器迷走N 兴奋延髓吸气中枢吸气 3. 意义 （1）扩张反射使吸气及时呼气。有种属差异。 （2）萎陷反射在平静呼吸中不起作用，过度缩小有用。 喷嚏反射：感受器位于鼻黏膜，为防御反射，喷嚏反射：感受器位于鼻黏膜，为防御反射， 以清除鼻腔中刺激物。以清除鼻腔中刺激物。 （二）呼吸肌本体感受性反射 感受器为肌梭感受器为肌梭兴奋时传入冲动到达脊髓兴奋时传入冲动到达脊髓 反射性引起所在肌肉收缩加强。反射性引起所在肌肉收缩加强。 （三）防御性反射（三）防御性反射 咳嗽反射：感受器位于喉、气管、支气管黏膜，咳嗽反射：感受器位于喉、气管、支气管黏膜， 为防御反射。为防御反射。 三、化学因素对呼吸运动的调节 （一）化学感受器 1.外周化学感受器 感受动脉血的氧分压、二氧化碳分压、氢离子浓 度的刺激 2.中枢化学感受器 位于延髓腹外侧浅表部位，左右对称，可以分为 头、中、尾三个区。 生理刺激是脑脊液和局部细胞外液中的H+；不感 受缺氧的刺激。 中枢化学感受器：在于维持脑脊液的环境稳定； 外周化学感受器：在于低氧时兴奋呼吸。 （二）CO2对呼吸的影响 1. 作用 CO2是调节呼吸的最重要的体液因子，血中一定 水平的CO2可维持呼吸中枢的正常兴奋性。 呼吸困难、头痛、头晕甚至昏迷 呼吸暂停 PCO2呼吸加强、加快 PCO2抑制呼吸中枢CO2麻醉 PCO2 CO2 1%CO24%CO2 7% CO2 呼 吸 明 显 增 强 PCO2 呼吸时间过长 过度通气 PCO2过低 对呼吸 兴奋作用解除 呼吸暂停 CO2 2.机制 （1）直接刺激中枢化学感受器（主） （2）刺激外周化学感受器 PCO2 颈A体 主A体 窦N、迷走N 呼吸中枢呼吸加强、 加快（主） 心血管中枢血压升高（次） 血中CO2H+直接刺激中枢化学感受器 延髓呼吸中枢呼吸加强、加快 CO2 血脑屏障 H2CO3HCO3-+H+ (三) O2对呼吸的影响 1作用 在一定范围内(PO2到8