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第五章呼吸 1 2 Anteriorviewofthelarynx trachea andbronchialtree aPositionofbronchialtreeinthelungs bsectionfroma Thenumbersinthecirclesmarkthesegmentsofthelungsuppliedbythecorrespondingsegmentalbronchi 3 4 MicroscopicstructureofthelungaVascularsupplyofanacinusbSchematicrepresentationofanalveolus 5 6 O2 CO2 O2 CO2 肺 血液循环 组织细胞 肺通气 肺换气 气体在血液中的运输 组织换气 细胞内氧化代谢 外呼吸 内呼吸 机体与外环境之间进行的O2和CO2气体交换过程 7 第一节肺通气 相互作用 推动气体流动的动力阻止气体流动的阻力 肺通气的动力 肺通气的阻力 8 直接动力 肺泡内的压力与大气压之间的压力差原动力 呼吸运动 一 肺通气的原理 一 肺通气的动力 9 1 呼吸运动 胸廓和呼吸肌 吸气肌 肋间外肌 膈肌呼气肌 肋间内肌 腹壁肌肉 10 11 胸廓 肺 胸膜腔之间的关系 12 13 14 黑色代表吸气或呼气的起始位置 15 膈肌和肋间外肌收缩 使胸廓的上下 左右 前后径增大 则胸腔和肺容积增大 肺内压下降 膈肌和肋间外肌弛缓 肺依靠本身的回缩力量而回位 用力呼气时 肋间内肌收缩 腹肌收缩使隔肌向上移动 16 肺通气的动力 肺通气 肺内压与大气压之间的压力差 直接动力 肺内压的周期性变化 胸廓的扩大与缩小 呼吸肌的舒缩 原动力 17 膈肌 膈顶下降 胸廓上下径 肋间外肌 肋骨上提外展 胸廓前后左右径 肺扩大 肺内压 吸气入肺 平静呼气 膈肌 肋间外肌 胸廓回位 肺缩小 肺内压 呼气出肺 大气压 大气压 平静吸气 18 平静呼吸特点 吸气 膈肌 肋间外肌收缩引起 主动呼气 吸气肌舒张引起 无呼气肌收缩 被动 19 2 用力呼吸或深呼吸用力吸气 膈肌 肋间外肌 加强辅助吸气肌 胸锁乳突肌 胸大肌等 胸腔更加扩大 吸气加强 用力呼气 吸气肌 辅助吸气肌 呼气肌 肋间内肌 腹肌 胸腔更加缩小 呼气加强 用力呼吸特点 吸气 主动呼气 主动 20 膈肌活动为主 腹壁的起落明显 肋间外肌活动为主 胸壁起伏明显 一般情况下 呼吸运动为胸式和腹式混合型呼吸 2 腹式呼吸和胸式呼吸 21 肺泡内的压力 2 肺内压 吸气 肺内压大气压呼气末 大气压压力差推动气体流动 人工呼吸造成压力差 22 3 胸膜腔内压 胸膜腔胸膜的脏层和壁层构成的密闭 潜在的腔隙 23 概念 胸膜腔内压力 平静呼吸时 无论吸气还是呼气 胸内压都低于大气压 又称胸内负压 interpleuralnegativepressure 平静吸气末 5 10mmHg平静呼气末 3 5mmHg 24 形成原因 胸膜腔的密闭性 两层胸膜间浆液分子的内聚力 肺的回缩力 两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔 肺内压 使肺泡扩张肺的回缩力 使肺泡缩小 胸内压 肺内压 肺回缩力在吸气末和呼气末 肺内压 大气压 胸内压 大气压 肺回缩力如以大气压为0 则 胸内压 肺回缩力吸气 肺扩张 肺回缩力 胸内压负值 呼气 肺缩小 肺回缩力 胸内压负值 胸廓的自然容积 肺的自然容积 胸廓的发育比肺快 25 维持肺扩张状态 不至于因肺回缩力而萎缩 促进胸腔大静脉和淋巴液的回流 生理意义 气体进入胸膜腔 将胸膜腔分开 开放性气胸 胸内负压消失 肺塌陷 胸腔大静脉内血液和淋巴回流受阻 严重者危及生命 26 二 肺通气的阻力 弹性阻力 肺的弹性阻力 胸廓的弹性阻力 非弹性阻力 气道阻力 惯性阻力 粘滞阻力 呼吸阻力 平静呼吸时占70 27 来自胸廓和肺的弹性回位力弹性阻力与顺应性 物体对抗外力作用所引起的变形的力为弹性阻力 elasticresistance 一般用顺应性来表示弹性阻力的大小 一 弹性阻力 28 在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 C 1 R即 顺应性大 弹性阻力小 易扩张 用单位压力变化 P 所引起的容积变化 V 表示 顺应性 compliance C L cmH2O V P 29 肺组织中弹性纤维受牵拉时产生的回缩力 1 肺的弹性阻力 1 肺弹性阻力的来源 30 表面张力 31 对于中空的球形液面 形成的指向球心的附加压强 P 与表面张力 T 成正比 与半径 r 成反比 Laplace定律 P 2T r 肺泡表面有一层液体分子层 与肺泡内气体形成液 气界面 具有表面张力 其构成的回缩力 指向肺泡腔 使肺泡趋于缩小 肺泡表面张力产生的回缩力 占2 3 32 2 肺泡表面活性物质 pulmonarysurfactant 肺泡II型细胞合成并分泌 脂类和蛋白质等组成 二棕榈酰卵磷脂 其亲水端与肺泡液体相吸 疏水端朝向肺泡内气体 排列成单分子层 形成液 气界面 33 肺泡表面活性物质的生理意义 降低肺泡表面张力 减小肺回缩力 减少吸气作功 将肺泡表面张力降至原来的1 7 1 14 减少肺组织液生成 使肺泡保持 干燥 防止肺水肿发生 维持肺泡的稳定性 34 新生儿呼吸窘迫综合症 妊娠30周左右才有肺泡表面活性物质的分泌 故早产儿易患新生儿呼吸窘迫综合症 35 肺充血 肺组织纤维化 肺表面活性物质减少 顺应性降低 吸气困难 肺气肿 肺的弹性纤维大量破坏 肺的弹性阻力减小 顺应性增大 呼气困难 肺顺应性变化与临床关系 36 胸廓的弹性回缩力引起 方向取决于胸廓所处的位置 肺容量占肺总容量67 时 胸廓处于自然位置 无弹性回缩力 大于67 时 胸廓的回缩力向内 是吸气的阻力 小于67 时 胸廓的弹性回缩力向外 是吸气的动力 胸廓的顺应性0 2L cmH2O 2 胸廓的弹性阻力 37 胸廓的顺应性 胸廓的顺应性 CT L cmH2O 胸腔容积的变化 V 跨壁压的变化 Pcw 胸廓的骨关节异常 畸形 胸膜增厚 肥胖 胸廓的顺应性 38 二 非弹性阻力 非弹性阻力 气道阻力 80 90 气体分子间 气体分子与气道壁的摩擦力 惯性阻力 粘滞阻力 忽略不计 39 潮气量每次吸入或呼出的气体量 平静呼吸时400 500m1 补吸气量平静吸气末 再尽力吸气所能吸入的气量 又称吸气贮备量 1500 2000m1 四 肺容量及其变化 40 补呼气量平静呼气未 再用力深呼气所能呼出的气体量 900 1200m1 又称呼气贮备量 残气量最大呼气末仍残留在肺内的气体量 1000 1500ml 42 功能残气量平静呼气末留在肺内的气体量2500ml功能残气量 残气量 补呼气量缓冲肺泡气PO2和PCO2变化 43 最大深吸气后 尽力深呼气所能呼出的气体量 男性 3000m1 女性 2500m1 肺活量 潮气量 补吸气量 补呼气量仅反映肺一次通气的最大能力 受年龄 性别 身材 呼吸肌强弱影响 由于测定肺活量不限制呼气时间 所以肺活量不能准确反映肺通气功能 气道阻力 肺活量 vitalcapacity VC 44 肺总量 潮气量 补吸气量 补呼气量 余气量 肺活量 余气量男 5000ml女 3500ml 4 肺总量 totallungcapacity TLC 45 一 肺通气量 ventilationvolume VE 每分钟吸入或呼出的气体总量 每分通气量 潮气量 呼吸频率6 9L min500ml12 18次 分 二 肺通气量和肺泡通气量 46 最大通气量 maximalvoluntaryventilation MV 以最快速度和尽可能深的幅度进行呼吸所得到的每分通气量一般测15秒 将测得的值乘4代表单位时间内肺或呼吸器官发挥最大潜力时所能达到的通气量70 120L min 47 二 肺泡通气量 alveolarventilation 1 无效腔 deadspace 有通气但不进行气体交换的区域 生理无效腔physiologicaldeadspace 解剖无效腔anatomicaldeadspace肺泡无效腔alveolardeadspace 48 Anatomicaldeadspace 由鼻或口腔直至终末细支气管的整个气体通道 没有气体交换功能 成年人约150ml 每次吸入肺的新鲜空气不能全部进入肺泡 呼气时首先呼出气道的新鲜空气 才能呼出肺泡中的部分气体 吸气呼气 49 因血液在肺内分布不均匀等原因 进入肺泡的气体不能与血液进行气体交换的无效腔 称为肺泡无效腔 无血流灌注的肺泡的容积 正常人肺泡无效腔很小 平卧时更小 接近于零 正常人平卧时生理无效腔接近于解剖无效腔 任何减少肺血流量的因素 如肺血栓 均可增大肺泡无效腔 Alveolardeadspace 50 每分钟进入肺泡与血液进行气体交换的新鲜气体总量为每分肺通气量的有效部分肺泡通气量 潮气量一无效腔气量 呼吸频率4 2L min 相当于每分通气量的70 影响肺泡通气量的主要因素是呼吸频率和潮气量 肺泡通气量 500 150 16 5600 250 150 32 3200 1000 150 8 6800 每分通气量500 16 8000250 32 80001000 8 8000 平静呼吸浅快呼吸深慢呼吸 2 肺泡通气量 alveolarventilation VA 51 肺换气组织换气 气体交换 第二节气体交换 52 气体分压 在混合气体的总压力中 某种气体所占有的压力 称为该气体的分压 气体分压 总压力 该气体的容积百分比 气体的分压差 P 是推动气体扩散的动力 分压差大 则扩散快 一 气体分压与分压差 53 54 呼吸膜 55 影响肺换气的因素 1 气体分压差2 呼吸膜厚度肺炎 肺水肿 肺纤维化 尘肺 呼吸膜增厚 肺换气 3 呼吸膜的面积 56 57 四 通气 血流比值 每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值 正常人安静时为4 2 5 0 0 84 比值 部分肺泡气不能与血液进行充分交换 相当于增加了肺泡无效腔 比值 得不到充分的气体更新 相当于动 静脉短路 58 一 气体在血液中的存在形式 第三节气体在血液中的运输 氧气 二氧化碳 肺泡 溶解状态 化学结合状态 溶解状态 氧气 二氧化碳 血液 组织 59 二 O2的运输 物理溶解 0 3ml 100ml血液化学结合 20ml 100ml血液 60 一 血红蛋白与O2的结合的主要特征 血液中还原血红蛋白 5g 100ml 皮肤 甲床或粘膜呈浅蓝色 称为紫绀 Po2 Hb O2HbO2Po2 氧合 解离 1 反应快 可逆 不需酶催化 受Po2影响 61 2 氧合 Fe2 被氧化成Fe3 时Hb就失去带氧能力 3 血红蛋白与氧的结合存在着变构效应 4 1分子血红蛋白可结合4分子氧 62 1gHb结合1 34mlO2 正常人100ml血液含Hb15g 最多可结合20mlO2 Hb的氧容量 100ml血液中Hb所能结合的最大O2量 Hb的氧含量 100ml血液中Hb实际结合的O2量 Hb的氧饱和度 氧含量占氧容量百分比 血红蛋白结合氧的能力 63 反映氧分压 Po2 与血红蛋白氧饱和度的关系曲线 呈S型 二 氧解离曲线 64 曲线上段平坦 60 100mmHg O2分压有较大的变化时 血氧饱和度变化不大 血O2分压降到60mmHg时 血氧饱和度仍能达到90 为机体提供足够的摄氧量 曲线中段较陡 40 60mmHg O2分压稍有下降 血氧饱和度就下降很多 因而能释放出大量的O2 反应机体在安静状态下血液对组织的供O2情况 曲线下段最陡 15 40mmHg 组织活动增强时 对氧的利用加速 组织液的02分压降低到15mmHg 促使氧合血红蛋白的进一步解离 满足组织活动增强时对02的需要 氧离曲线分为3段 65 1 pH和Pco2的影响 波尔效应pH 或Pco2 氧离曲线右移 Hb与氧的亲和力降低 有利于02释放 三 影响氧离曲线的因素 温度 Hb对O2的亲和力 曲线右移 可解离更多的O2供组织利用 温度下降则相反 2 温度的影响 3 2 3二磷酸甘油酸的影响 血液氧分压 红细胞无氧酵解 2 3 DPG生成 氧离曲线右移 促使HbO2解离 66 67 第三节CO2的运输 形式 物理溶解 5 化学结合 95 碳酸氢盐形式 88 氨基甲酰血红蛋白形式 7 68 一 HCO3 形式 88 69 CO2与Hb自由氨基结合 形成氨基甲酰血红蛋白 反应迅速并且可逆 无需酶催化 与Hb特性有关 在组织内 去氧Hb多 反应向右 血液流经肺泡时 去氧Hb与O2结合形成HbO2 使Hb与CO2的结合能力减弱 CO2就从Hb中解离出来 进入肺泡 排出体外 二 氨基甲酰血红蛋白形式 HbNH2 CO2HbNHCOOH 70 第四节呼吸运动的调节 呼吸运动特点 自动节律性呼吸 节律性来自呼吸中枢 受反射调节 可有意识地调节呼吸 受大脑皮层控制 71 呼吸中枢分布在大脑皮层 间脑 脑桥 延髓 脊髓等部位 一 脊髓 脊髓颈 胸段前角有支配呼吸肌的运动神经元 一 呼吸中枢 72 延髓 产生呼吸节律的基本中枢 脑桥 脑桥上部有抑制吸气的呼吸调整中枢 二 低位脑干 73 臂旁内侧核KF核 吸气活动发生器 吸气切断机制 吸气 肺扩张 肺牵张感受器兴奋 肺牵张反射 吸气肌运动神经元 迷走神经 三 基本呼吸节律形成的假说 74 二 呼吸运动的反射性调节 一 化学感受性反射动脉血中O2 CO2和H 水平变化对呼吸的反射性调节 75 1 化学感受器 1 外周化学感受器 感受器 颈动脉体和主动脉体适宜刺激 动脉血Po2 Pco2 H 经窦神经和迷走神经传入延髓 反射性地引起呼吸加深加快 外周化学感受器感受的是血Po2 而不是血氧含量 所以在CO中毒时 血氧含量虽然下降 但血Po2正常 故组织缺氧也不引起呼吸反射 76 位于延髓腹外侧的浅表部位 适宜刺激是脑脊液中的 H 2 中枢化学感受器 中枢化学感受器不感受缺O2刺激 CO2主要通过升高脑脊液中的 H 调节呼吸 对外周化学感受器作用较弱 77 1 CO2对呼吸的调节