医学课件-呼吸--feng

第11章呼吸 第一节肺通气 第三节气体在血液中的运输 第四节呼吸运动的调节 第二节肺换气和组织换气 概述呼吸 呼吸全过程 机体与外界环境之间的气体交换过程 第一节肺通气 一 肺通气的原理 一 肺通气的动力 1 呼吸运动型式 按呼吸深度分 平静呼吸和用力呼吸 按动作部位分 混合呼吸 正常成人 腹式呼吸 婴儿 胸膜炎 胸腔积液 胸式呼吸 严重腹水 腹腔有巨大肿块 频率 成人 12 18次 分婴儿 60 70次 分 呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓有节律地扩大与缩小 包括吸气运动和呼气运动 呼吸运动过程平静呼吸 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 左右径 胸廓容积扩大 肺在胸膜腔内压作用下被动扩张 肺内压 大气压 气体经呼吸道入肺 吸气 平静呼吸时 吸气是主动的 呼气是被动的 用力呼吸时 吸气和呼气都是主动的 2 肺内压 人工呼吸基本原理 使肺内与外界大气压间产生压力差 方法有多种 3 胸膜腔内压测定方法 间接法 气囊测定食管内压以间接反映胸内压直接法 胸膜腔内压成因 胸膜腔内压作用 使肺总是处于扩张状态而不至于萎缩 肺可以随胸廓的扩大而扩张 作用于胸腔内其他器官 如腔静脉和胸导管等 有利于静脉血和淋巴液的回流 二 肺通气的阻力 非弹性阻力 1 弹性阻力和顺应性 弹性阻力 R 弹性组织在外力作用下变形时 具有对抗变形的反作用力 顺应性 C 在外力作用下 弹性组织的可变形性 同等大小外力作用下 弹性阻力的大时 顺应性小 变形程度就小 弹性阻力小时 顺应性大 变形程度就大 顺应性 1 弹性阻力 3 肺弹性阻力的来源 肺的弹性阻力 肺泡表面张力 肺泡内的液 气界面 因界面层的液体分子受力不均匀 表现的内聚力 表面张力 方向是向中心的 使肺泡缩小 根据Laplace定律 P 压力 2T 表面张力 r 表面活性物质 DPL或DPPC 肺泡 型细胞分泌作用 a 降低肺泡表面张力 降低吸气阻力 b 减少肺泡内液的生成 防肺水肿的发生c 维持肺泡内压的稳定性 防肺泡破裂或萎缩 临床 成人肺炎 肺血栓等 表面活性物质 肺不张 6 7个月胎儿才开始分泌表面活性物质 故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病 呼吸窘迫综合征 吸气 肺泡表面积 DPL分散 降表面张力的作用 肺泡表面张力 肺泡回缩 防肺泡破裂 2 胸廓的弹性阻力和顺应性 胸廓的弹性阻力 胸廓是一个双向弹性体 其弹性回位力的方向视胸廓所处的位置而改变 非弹性阻力 惯性阻力 气流因发动 变速 换向时 因气流惯性所遇到的阻力 粘滞阻力 呼吸时胸廓 肺等组织移位发生摩擦形成的阻力 10 20 呼吸道阻力 气体通过呼吸道时 气体分子间及气体分子与气道管壁之间的摩擦力 80 90 2 非弹性阻力 气道阻力 气道阻力特点 只在呼吸运动时产生 流速快 阻力大 与气体流动形式有关 层流 阻力小湍流 阻力大 与气道半径的4次方成反比 R 1 r4 二 肺通气功能的指标 一 肺容积和肺容量 1 肺容积 潮气量 TV 呼吸时 每次吸入或呼出的气体量 补吸气量 IRV 平静吸气末再尽力吸气 所能增加的吸入气体量 补呼气量 ERV 平静呼气末再尽力呼气 所能增加的呼出气体量 残气量 RV 最大呼气后 肺内仍残留不能呼出的气体量 2 肺容量 肺容积两项或两项以上联合气体量 1 深吸气量 IC 从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气体量 2 功能残气量 FRC 平静呼气末尚存留于肺内的气体量 2500ml 肺活量 VC 尽力吸气后 从肺内所能呼出的最大气体量 男性 3500ml女性 2500ml用力肺活量 FVC 一次最大吸气后 尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量 用力呼气量 FEV 用力吸气后再用力并快速呼出的气体量占肺活量的百分数 3 肺活量 用力肺活量和用力呼气量 4 肺总量 肺活量 残气量男性 5000ml女性 3500ml 二 肺通气量和肺泡通气量 肺通气量 潮气量 呼吸频率 次 分 6 9L最大随意通气量 最大限度潮气量 最快呼吸频率 次 分 150L通气贮量百分比 93 2 肺泡通气量 生理无效腔 有通气但不进行气体交换的区域 解剖无效腔 从鼻到终末细支气管是气体进出肺的通道 气体在此处不能与血液进行气体交换 0 15L肺泡无效腔 未发生气体交换的肺泡容积 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量 潮气量 无效腔量 呼吸频率 第二节肺换气和组织换气 一 气体的扩散扩散扩散速率动力 膜两侧的气体分压差 一 基本原理 扩散系数 二 呼吸气体和人体不同部位气体的分压 1 呼吸气和肺泡气的成分和分压 2 血液气体和组织气体的分压kPa mmHg 二 肺换气 换气动力 分压差换气方向 分压高 分压低换气结果 肺 血组织 血 血 血 一 肺换气过程 二 影响肺换气的主要因素 1 呼吸膜的厚度2 呼吸膜的面积 6层 1 m厚 呼吸膜厚度 气体交换 呼吸膜面积 气体交换 3 通气 血流比值 V Q 4 2 5 0 0 84 几点说明 VA Q or 换气效率 缺O2和CO2潴留的症状 但以缺O2为主 原因 A V血间PO2 PCO2 功能性A V短路时 A血PO2 的程度 V血PCO2 CO2的扩散系数是O2的20倍 CO2的扩散速 O2 不易出现CO2潴留的症状 A血PO2 和PCO2 时 可刺激呼吸 增加肺泡通气量 有助于CO2的排出 而几乎无助于O2的摄取 O2和CO2解离曲线的特点所决定的 整个肺脏的VA Q 0 84 是衡量肺换气功能的指标 但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性 故临床上更应测肺脏各局部的VA Q 人体直立时肺局部的VA Q肺上区肺下区VA L min 0 240 82Q L min 0 071 29VA Q3 40 64 三 组织换气 第三节气体在血液中的运输一 运输形式 一 物理溶解 气体直接溶解于血浆中 特征 量小 溶解量与分压呈正比 二 化学结合 气体与某些物质进行化学结合 特征 量大 主要运输形式 二 氧的运输物理溶解 1 5 化学结合 98 5 一 Hb的分子结构 二 Hb与O2结合的特征 1 反应快 可逆 受PO2的影响 不需酶的催化 2 是氧合 非氧化 3 1分子Hb可与4分子O2可逆结合Hb O2结合的最大量 氧容量100ml血Hb O2结合的实际量 氧含量氧含量 氧容量的 氧饱和度 Hb的氧容量约为20 1ml 100ml动脉血中氧含量约为19 4ml 100ml静脉血中氧含量约为14 4ml 100ml 当血液中去氧Hb含量达5g 100ml以 皮肤 粘膜呈蓝紫色称紫绀 一般是缺O2的标志 4 Hb O2的结合或解离曲线呈S形 机制 与Hb的变构有关 氧合Hb为疏松型 R型 去氧Hb为紧密型 T型 R型的亲O2力为T型的数百倍 即当Hb某亚基与O2结合或解离后 Hb变构 其他亚基的亲O2力 or Hb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征 三 氧离曲线 表示氧分压与血氧饱和度关系的曲线 1 上段 坡度较平坦 表明此时PO2变化大时 血氧饱和度变化小 意义 保证低氧分压时的高载氧能力 2 中段 坡度较陡 PO2降低能促进大量氧离意义 维持正常时组织氧供 3 下段 坡度更陡 PO2稍有下降 血氧饱和度就急剧下降 意义 维持活动时组织氧供 P50 Hb氧饱和度达到50 的PO2 四 影响氧离曲线的因素 1 Pco2 PH Pco2 PH 氧离曲线右移Pco2 PH 氧离曲线左移 这种酸度对Hb与o2亲和力的影响 称为波尔效应 意义 在肺脏促进氧合 在组织促进氧离 2 温度 1 T H 的活度 Hb与o2亲和力 Hb释放o2 氧离曲线右移 氧离易如 组织代谢 局部T CO2 H 曲线右移 氧离易 2 T H 的活度 Hb与o2亲和力 Hb结合o2 氧离曲线左移 氧离难如 低温麻醉时 应防组织缺o2冬天 末梢循环 氧离难 局部红 易冻伤 3 2 3 DpG 1 高原缺氧 RBC无氧代谢 DpG 氧离曲线右移 氧离易注 这一效应是机体对低o2适应的重要机制 但此时肺泡Po2 RBC无氧代谢产生过多的DpG 也防碍了在肺部的氧合 故是否对机体有利尚无定论 2 大量输入冷冻血 DpG 氧离曲线左移 氧离难 冷冻血3周后 RBC无氧代谢停止 DpG 故 应注意缺氧 4 Pco Pco 曲线左移 氧离难 co与Hb亲和力 o2与Hb亲和力250倍 co与Hb的结合位点与o2相同 co与Hb的某亚基结合后 将增加其余三个亚基对o2的亲和力 5 Hb本身的性质Hb的Fe2 Fe3 Hb失去结合o2的能力 如亚硝酸盐 异常Hb Hb的运o2能力 如地中海贫血 胎儿Hb 与o2亲和力 成人 这与胎儿所处的低氧环境是相适应的 三 CO2的运输物理溶解 5 化学结合 95 碳酸氢盐88 碳酸氢盐的形式 氨基甲酰血红蛋白7 HbO2与CO2结合形成氨基甲酰血红蛋白的能力比去氧血红蛋白小 当动脉血流经组织时 HbO2释放出O2 去氧血红蛋白与CO2的结合能力强 结合CO2就多 可形成大量的氨基甲酰血红蛋白 HbNH2O2 H CO2 第四节呼吸运动的调节 一 呼吸中枢与呼吸节律的形成延髓是呼吸基本中枢 脑桥是呼吸调整中枢 第五节呼吸运动的调节一 呼吸中枢 一 脊髓属联系高位脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢 在延髓与脊髓之间横断 呼吸立即停止 说明脊髓不能产生节律性活动 二 低位脑干包括延髓和脑桥 在中脑和脑桥之间横断 呼吸节律无明显变化表明呼吸节律产生于低位脑干 在脑桥上 中部之间横断 呼吸变慢变深 如再切断双侧迷走神经 吸气大大延长 表明脑桥上部有抑制吸气的中 枢结构 即呼吸调整中枢 中下部有长吸中枢 也表明肺部迷走传入冲动有抑制吸气的作用 在脑桥与延髓之间横断 呼吸节律基本保持 但呼吸不规则 表明延髓是产生基本呼吸节律的中枢 生命活动的基本中枢 三 高位脑指脑桥以上的脑中枢 如大脑皮质 边缘系统 下丘脑等 也影响呼吸 其中 大脑皮质一定限度内可随意控制呼吸运动的活动 以保证其它重要的呼吸相关活动的完成 如说话 唱歌 咳嗽 吞咽 排便等 三 呼吸的反射性调节 呼吸的反射性调节来自各种感受器传入冲动 重要的有以下几种 一 化学感受性反射1 化学感受器 1 中枢化学感受器 位于延髓腹外侧表层的对称化学敏感区域 引起中枢化学感受器兴奋的有效刺激是H 而不是CO2 2 外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体 当血液中缺O2 二氧化碳分压和H 增高时其传入的神经冲动增加 中枢化学感受器 外周化学感受器 2 CO2 H 和低O2对呼吸的影响CO2 血液中一定水平的CO2对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必需的 但血中PCO2增高或降低对呼吸有显著影响 实验证明 当动脉血中PCO2增高0 2kPa 1 5mmHg 便可使肺通气容量增大一倍 加快CO2的排出 以维持血中的CO2含量的相对恒定 若PCO2降低0 2kPa 1 5mmHg 会引起呼吸暂停 H 动脉血中H 增加 呼吸加深加快 H 降低 呼吸受到抑制 因H 不易血脑屏障 所以血中H 对呼吸的调节主要是通过外周化学感受器实现的 CO2 H 和低O2对呼吸的调节 1 CO2对呼吸的调节CO2是调节呼吸的最重要的生理性化学因素 1 时 呼吸开始加深 CO2 4 时 呼吸加深加快 肺通气量 1倍以上 6 时 肺通气量可增大6 7倍 7 以上 呼吸减弱 CO2麻醉 机制 2 H 对呼吸的调节 H 呼吸加强 H 呼吸抑制 3 低氧对呼吸的调节 缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制 并与缺氧程度呈正相关 低O2兴奋呼吸的作用 完全是通过外周化学感受器实现的 轻度缺氧时表现为呼吸增强 严重缺氧时呼吸减弱 甚至停止 低O2 若PO2在一定范围内下降则可以引起呼吸增强 实验证明动脉血中PO2降到10 6kPa 80mmHg 以下时 呼吸深度和频率都增加 这是通过血氧下降刺激外周化学感受器 引起呼吸中枢反射性兴奋 导致呼吸加深加快 低氧对呼吸的刺激作用完全通过外周化学感受器实现的 低氧对中枢是压抑作用 但可通过外周化学感受器对抗这种压抑作用 但严重缺氧外周化学感受器的反射性活动不足以克服缺氧对中枢的压抑作用 最终导致呼吸障碍 二 肺牵张反射 概念 由肺扩张或萎陷引起的呼吸反射性变化 称为肺牵张反射或黑 伯反射 包括肺扩张反射和肺萎陷反射 意义 阻止吸气不致过长过深或引起吸气活动 它与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度 三 呼吸肌本体感受性反射 概念 由呼吸肌的肌梭和腱器官 意义 当呼吸肌负荷增大 通过本体感受器反射相应加强呼吸肌的收缩力 克服通气阻力实现有效肺通气 四 防御性呼吸反射 概念 当呼吸道粘膜受到机械或化学刺激时 引起保护作用的防御性反射 常见的防御性反射有 咳嗽反射 喷嚏反射 意义 清除刺激物 防止异物进入肺泡 吸气活动发生器和吸气切断机制模型 H CO2 二 呼吸的反射性调节 化学感受性呼吸反射 中枢化学感受器 延髓腹外侧浅表 外周化学感受器 颈动脉体 主动脉体 PO2 PCO2 H H 窦神经 主动脉神经 延髓呼吸中枢 由图中可见 当只改变一个因素时 其他因素不变 三者引起的肺通气反应的程度基本接近 然而 往往是一种因素的改变会引起其他一 两种因素相继改变或几种因素的同时改变 3 CO2 H 和O2在呼吸调节中的相互作用 由图可见 当一种因素改变而另两种因素不加控制时 作用强度PCO2 H PO2 表明三者的作用是相互影响的 二 肺牵张反射 黑 伯反射 指肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射 包括肺扩张 肺萎陷反射 肺萎陷反射