生理学完整课件呼吸 副本 （2）

第五章 呼吸 第一节 概述,1. 概念:机体与外界环境之间进行的气体交换 的过程 2. 组成环节 外呼吸（肺通气+ 肺换气) 气体在血液中的运输 内呼吸或组织换气 呼吸的生理意义 维持机体内环境O2和CO2含量的相对稳定，保证细胞新陈代谢的正常进行,第二节 肺通气,是指肺与外界环境之间进行气体交换的过程 肺泡是肺泡气与血液进行气体交换的场所,肺通气原理,气体进出肺取决两方面因素： 动力：推动气体流动的动力 直接动力：大气压与肺内压之间的压力差 阻力：阻止其流动的阻力 包括：弹性阻力和非弹性阻力。,一. 肺通气的动力,吸气肌收缩 胸廓扩大 肺扩张 吸气肌舒张 吸气 肺内压大气压 呼气,直接动力：肺泡内压力与大气压力 之差。 原动力： 呼吸运动。,(一）呼吸运动,概念： 呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小。 膈肌,呼吸肌,1 吸气肌 膈肌 肋间外肌,2 呼气肌 肋间内肌 腹肌,3 辅助呼吸肌 斜角肌 胸锁乳突肌 胸肌 背肌,1. 平静呼吸: 安静状态下的呼吸运动,频率为 1218次分,吸气运动（主动过程）： 膈肌和肋间外肌收缩 膈顶下降、肋骨和胸骨上举、肋骨下缘外翻胸腔上下径、前后径、左右径 胸腔容量 肺被动扩张肺容积肺内压大气压外界气体进入肺泡（主动吸气）,1.平静呼吸,呼气运动（被动过程）： 膈肌、肋间外肌舒张膈顶上升、肋骨和胸骨复位 胸廓回位 胸腔容积 肺弹性回缩肺容积 肺内压力升高并大于大气压气体由肺排出（被动呼气）,2. 用力呼吸,人在劳动或剧烈运动时，呼吸运动加深加快，也称深呼吸。,特点：吸气和呼气都是主动运动。,3. 胸式呼吸和腹式呼吸,用力程度：平静呼吸 安静时的呼吸 用力呼吸 加深加快的呼吸 呼吸困难,呼吸肌参与： 腹式呼吸 ： 膈肌活动为主，腹壁起伏 胸式呼吸 ： 肋间外肌收缩和舒张，胸 壁的起伏,（二）肺内压 ： 肺泡内的压力。,吸气胸廓扩大肺扩张肺容积增大肺内压下降小于大气压12mmHg 气体入肺肺内压渐增肺内压=大气压吸气肌舒张胸廓、肺回位肺容积减小肺内压增大大于大气压12mmHg 气体出肺外流进入大气呼气,肺内压 肺泡内的压力。,吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止,负压人工呼吸 正压人工呼吸,（三）胸膜腔负压,1. 胸膜腔负压的概念 是指胸膜腔内的压力。在平静呼吸中，胸膜腔内的压力低于大气压，为负压，习惯上称为胸膜腔负压,2.胸膜腔负压的成因,以胸膜腔密闭且含浆液为条件 胸廓生长肺生长 胸廓容积肺容积 胸廓将肺拉大 肺回缩 胸内负压,肺回缩,肺内压,胸内压=肺内压 - 肺回缩力 =大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 呼气末：-3 -5 mmHg 吸气末：-5 -10 mmHg,3.胸膜腔负压的生理意义,维持肺泡扩张状态，使 肺随胸廓运动而运动。 利于静脉血和淋巴的回流,呼吸运动（原动力） 胸内压变化（间接动力） 肺内压与大气压差变化（直接动力） 肺通气,二 肺弹性阻力 在肺通气过程中遇到的阻力称为弹性阻力，包 括弹性阻力和非弹性阻力 （一）弹性阻力（ R ）和顺应性（C ）,弹性阻力：弹性组织在受到外力作用时所产生 的一种对抗变形能力。包括弹性阻力和胸廓弹性阻力。 1. 顺 应 性：外力作用下弹性组织的可 扩张性。 顺应性与弹性阻力成反比关系。,肺充血、肺不张、肺纤维化 肺顺 表面活性物质减少 应性 肺气肿 肺顺应性,2. 肺弹性阻力 肺弹性阻力由肺泡表面张力和 肺回缩力构成 1）肺泡表面张力 肺泡内壁存在着一层极薄的液体，与 肺泡内的气体形成液-气界面，产生使 肺泡表面积趋于缩小的力,表面张力的作用：,使肺泡回缩，对抗肺的扩张 吸引肺毛细血管中的液体渗入肺泡，形成水肿,2）肺泡表面活性物质 是肺泡II型细胞合成一种脂蛋白，分布在肺泡液体分子层的表面,主要作用： 有利于肺的扩张 防止肺水肿 维持大小肺泡的稳定性,3. 胸廓弹性阻力,作用：肺容量 = 67%肺总量时 无回缩力 肺容量 67%肺总量时 呼气动力 吸气阻力,肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓顺应性 腹内占位病变,5）胸廓顺应性,V（胸腔容积） 胸廓的顺应性 P（跨胸壁压）,2.非弹性阻力,惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力,流速快、湍流、管径小 气道阻力大 流速慢、层流、管径大 气道阻力小,影响气道管径的主要因素,（1）跨壁压 （2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 （3）自主神经对气道平滑肌舒缩活动的调节 （4）化学因素的影响,三、肺通气功能的评价 （一）肺容量:肺容纳的气量,1. 潮气量 每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量。 2. 补吸气量 与深吸气量 补吸气量：平静吸气末，再尽力吸气所能吸入 的气量。 深吸气量：潮气量和补吸气量之和 3. 补呼气量 平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气体量 4. 余气量和功能残气量 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量。 功能残气量 ：平静呼气末，肺内存留的气量不呼气量之和它等于余气量和,4. 余气量和功能残气量 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量。 功能残气量 ：平静呼气末，肺内存留的气量不呼气量之和它等于余气量和. 5. 肺活量和时间肺活量 肺活量：最大吸气后再做最大呼气，从肺内所能呼出的气量，是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。 意义：反映肺一次通气的最大能力 时间肺活量：最大吸气后，以最大的力量，最快的速度，将气体呼气，计算第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。,时间肺活量的意义： 反映一次呼吸的最大通气量及肺通气的动态功能 6 . 肺总量 肺所能容纳的最大气量，是肺活量和余气量之和。,三、基本肺容积、肺容量 （二）肺容量,1. 深吸气量（IC） 从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量，它是潮气量与补吸气量之和，衡量最大通气潜能。 2. 肺活量（VC） 尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量，是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。,三、基本肺容积、肺容量 （二）肺容量,3. 用力肺活量（FVC） 指尽最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。 4. 功能残气量（FRC） 平静呼气末尚存留于肺内的气量，等于残气量与补呼气量之和，有缓冲作用。 5. 肺总量（TLC） 肺所能容纳的最大气量，等于肺活量与残气量之和。,肺活量,最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。 意义：反映肺一次通气的最大能力,时间肺活量,最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。,(二）肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量（每分通气量）,每分通气量 ： 每分钟吸入或呼出的气体总量。 肺通气量=潮气量呼吸频率 最大通气量 ： 每分钟所能吸入或呼出的最大气量,通 气 最大 通气量 每分 通气量 贮 量 100% 百分比 最大通气量 正常值等于或大于93%，反映通气的贮备能力,2. 生理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 ： 每分钟吸入肺泡与血液进行气体交换的新鲜气量。 =（潮气量 无效腔气量） 呼吸频率,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 （次/min） （ml） （ml/min）（ml/min） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,无效腔与肺泡通气量,每次呼吸使肺泡内气体更新换气1/7 深慢呼吸利于气体交换,第二节 气体交换 一、气体交换的原理,（一）气体的扩散 气体分子不停地进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高出向分压低处发生净转移，这一过程称为气体扩散 （二） 气体的分压差 在混合气体中，每种气体分子运动所产生的压力。 气体分压=总压力该气体的容积百分比,肺泡血液组织中P,二、肺换气 肺泡与毛细血管之间的气体交换过程。,（一） 肺换气 的过程,（二）影响因素,1. 呼吸膜厚度 和面积 呈反变关系 肺纤维化 肺水肿 增厚,2.呼吸膜面积 呈正变关系 运动时面积增大； 肺不张、肺实变、 肺Cap闭塞时面积减小,（二）影响因素,气多或血少 气少或血多 V/Q V/Q 肺泡无效腔 A-V短路 换气效率低,（二）影响因素,3.通气/血流比值（V/Q=0.84）,每分肺泡通气量和每分肺血流量的比值。,通气血流比值,正常,V/Q减小,V/Q增大,V/Q减小,三、组织换气,血液与组织细胞之间的气体交换过程。,肺换气与组织换气示意图,第四节 气体在血液中的运输,肺泡 血 液 组织,CO2 溶解的CO2 结合的CO2 溶解的CO2 CO2,O2 溶解的O2 结合的O2 溶解的O2 O2,一.氧的运输,（一）物理溶解：物理溶解（1.5%） 气体的物理溶解量取决于该气体的溶解度和分压大小。分压高，溶解度高，溶解的气体量多。相反，分压低，溶解度低，溶解的气体少。 (二）化学结合：化学结合（98.5%） Hb + O2,血液O2和CO2的含量,（ml/100ml血液） 动脉血 静脉血 物理 化学 合 物理 化学 合 溶解 结合 计 溶解 结合 计 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91,二、O2的运输,形式：物理溶解（1.5%） 化学结合（98.5%）,T型： 紧密型 去氧Hb R型： 疏松型 氧合Hb,Hb与O2结合的特征：, 反应快、可逆、不需酶催化，主要受 PO2影响 属氧合反应 血红素Fe 2+与珠蛋白组氨酸结合后， 作用点才起作用 1分子Hb可结合4分子O2 氧离曲线呈S形,Hb氧容量 100ml血的Hb所能结合的最 大氧量。 Hb氧含量 100血的Hb实际结合的氧量。 Hb氧饱和度 Hb氧含量和Hb氧容量的 百分比。,二、CO2的运输,运输形式： （一）物理溶解（5%） （二） 化学结合 碳酸氢盐 （88%） 氨基甲酸Hb（ 7% ）,1碳酸氢盐（88%）,CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+,CA,组织： 肺：,Cl- （氯转移）,RBC,2氨基甲酸血红蛋白（7%）,HbNH2O2H+CO2 HbNHCOOHO2 无需酶的催化， 反应迅速、可逆， 主要调节因素是Hb氧合作用。,一. 呼吸中枢 指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经元群。,第五节 呼吸运动的调节,2低位脑干,1脊髓,3高位脑,(一）延髓呼吸中枢 是呼吸节律起源的关键部位。产生呼吸节律的基本中枢。 （二） 脑桥呼吸调整中枢 脑桥呼吸N元的作用为限制吸气，促使吸气向呼气转换。呼吸调整中枢。 （三） 上位脑对呼吸的调节 随意调节呼吸运动,（四）呼吸节律的形成,局部神经元回路反馈抑制学说：,（四）呼吸节律的形成,中枢吸气活动发生器、吸气神经元,吸气肌运动神经元,吸气运动 吸气扩肺刺激肺牵张感受器,（）,（）,（）,（）,（）,（）,（）,二、呼吸运动的反射性调节 （一）肺牵张反射,由肺扩张或肺缩小所引起的放射性的 呼吸变化叫肺牵张反射。 两种成分：肺扩张放射和肺缩小放射,1肺扩张反射 是肺充气或扩张时抑制吸气放射。 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。,2肺缩小反射 是肺缩小时引起吸气的放射。 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 吸中枢传出神经由呼气转入吸气,（二）呼吸肌本体感受性反射,肌梭和腱器官是骨骼肌本体感受器 ， 他们受牵拉刺激时，可放射性的引起其所在 的呼吸肌的收缩,（三）化学感受性反射,化学因素是指动脉血或脑脊液中的O2,CO2和H。 机体通过呼吸调节血液中的O2,CO2和H的水平，动脉血中O2,CO2和H水平的变化又通过化学感受器调节着呼吸，如此形成的控制环维持着内环境的相对稳定,1. 化学感受器,1）外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体是调节呼吸和循环的重要外周化学感受器。 2）中枢化学感受器：位于延髓腹外侧表面 适宜刺激： 对脑脊液中的H+ 高度敏感， 不感受缺O2的刺激。 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。,2. CO2对呼吸的影响,当吸入气中CO2稍有增加，即可刺激呼吸，使呼吸加强。 如过度通气，可发生呼吸暂停，就是由于CO2排出过多，对呼吸中枢刺激减弱造成 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、甚至昏迷乃至呼吸停止称为CO2麻醉,PCO2调节呼吸的两条途径：,一条：是刺激中枢化学感受器，引起延髓呼吸中枢兴奋，使呼吸加深加快。 另一条：是刺激外周化学感受器，冲动传人延髓，兴奋延髓呼吸中枢，反射性使呼吸加深加快。,3. H+浓度对呼吸的影响,4.O2对呼吸的影响,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。 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。,5.Pco2,H+浓度和Po2在呼吸调节中的相互作用,动脉血中PCO2、H+和PO2均能刺激呼吸，其中以PCO2、H+的作用较大，PO2的作用较慢、较弱。三者间存在着相互影响，可以因总和而作用加大，也可因相互抵消而作用削弱。,（四）防御呼吸反射 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. 喷嚏放射,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。,思考题,1.为什么气体交换不足时,往往缺氧显著而二氧化碳潴留不明显? 2.当肺泡气降至PO260mmHg时,机体是否会发生明显的低氧血症?为什么? 3.给呼吸衰竭的病人吸入纯氧可使呼吸停止,为什么?如何给氧?,重 点,胸内负压的形成及意义。 肺表面活性物质的作用。 肺容量：潮气量、补吸气量、余气量、肺活量、 时间肺活量、 肺泡通气量和无效腔。 肺换气和组织换气过程及影响气体交换的因素。 通气/血流比值的概念及生理意义。 氧解离曲线的影响因素。 CO2的运输：碳酸氢盐及氨基甲酸血红蛋白形式。 呼吸的神经反射性调节：肺牵张反射。 呼吸的化学感受性调节。,（一）呼吸中枢 低位脑干,低位脑干指脑桥和延髓。 横断脑干的实验表明，呼吸节律产 生于低位脑干，在不同的水平横断脑干，可使呼吸节律发生不同的改变。,三级呼吸中枢的假说：,脑桥上部有呼吸调整中枢，中下部有长吸中枢，延髓有呼吸节律基本中枢。,（一）呼吸中枢 低位脑干,（1）呼吸相关神经元或呼吸神经元 （