第五章 呼吸(邱一华主编版).ppt

第五章呼吸 重庆医科大学生理教研室黄春霞讲师 呼吸 机体与外界环境之间的气体交换过程 o2 co2 o2 co2 肺 血液循环 组织细胞 肺通气 肺换气 外呼吸 气体在血液中的运输 组织换气 细胞内氧化代谢 内呼吸 第一节肺通气 定义 肺与外界环境之间的气体交换过程 一 呼吸道的主要功能 肺通气的结构 1 呼吸道 对吸入气体加温加湿过滤和清洁防止感染维持粘膜的完整性2 肺泡气体交换的场所 平均直径200 250微米 约3 4亿个 3 胸廓 通过呼吸运动实现肺通气的动力 吸气肌 膈肌和肋间外肌 呼气肌 肋间内肌和腹壁肌群 呼吸辅助肌 斜角肌 胸锁乳突肌等 呼吸运动 呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓有节律地扩大和缩小 一 肺通气的动力 二 肺通气的原理 1 呼吸运动 根据参与运动的呼吸肌的主次 多少和用力程度可将呼吸运动分成不同的型式 1 平静呼吸与用力呼吸 平静呼吸 起源于吸气肌的兴奋收缩 吸气肌 肋间外肌 胸廓前后左右径 膈肌 胸廓上下径 胸廓容积 肺容积被动 肺内压 肺内压 大气压 气体流入 吸气 吸气运动 当膈肌和肋间外肌舒张时 引起呼气运动 肺通气直接动力肺与大气之间的气压差肺通气原始动力呼吸运动平静呼吸的特点 吸气是耗能的主动过程呼气是不耗能的被动过程 用力呼吸 深吸气 吸气肌 吸气辅助肌 胸廓容积 肺容积 肺内压 肺内压 大气压 气体流入量 深呼气 吸气肌 呼气肌 胸廓容积 肺容积 肺内压 肺内压 大气压 气体流出量 肺通气直接动力肺与大气之间的气压差肺通气原始动力呼吸运动 深呼吸的特点 吸气与呼气都是一个主动过程 同前 2 腹式呼吸与胸式呼吸 腹式呼吸 以膈肌舒缩活动为主 表现腹部起伏明显 胸式呼吸 以肋间外肌的舒缩活动为主 表现为胸部起伏明显 婴儿 胸膜炎 胸腔积液等病人 多单纯使用腹式呼吸 肥胖 妊娠 腹腔巨大肿块 严重腹水等患者 用胸式呼吸 混合呼吸 正常成人 2 呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化 1 肺内压 是指肺泡内的压力 气体进出肺取决于肺内压和大气压之差 肺内压随呼吸而变化 人工呼吸 负压吸气法提臂压胸法 压背法正压吸气法口对口呼吸法人工呼吸机法 呼吸时肺内压 胸膜腔内压及呼吸气容积的变化 2 胸膜腔内压 定义 脏层胸膜与壁层胸膜之间的胸膜腔内压力 胸膜腔结构特征 由两层胸膜围成的 潜在的 密闭的腔隙 在呼气与吸气过程中胸内压始终低于大气压 所以又称胸内负压 胸内负压的形成 胸内压 肺内压 肺内缩力 平静呼吸时 胸膜腔内压为负值吸气时 胸内负压增大呼气时 胸内负压减小 胸内负压的意义 保持肺处于一定的扩张状态 有利于吸气 使肺扩张 管外牵拉腔静脉和胸导管 有利于静脉和淋巴回流 维持心输出量 气胸张力性气胸须紧急处理 一侧气胸时肺的情况 二 肺通气的阻力 通气阻力 弹性阻力 70 表面张力 非弹性阻力 30 气道阻力 1 弹性阻力 回位力量 物体对抗外力作用所引起的变形的力 即回位力 顺应性 在外力作用下 弹性组织的可扩张性 是弹性阻力的衡量标准 顺应性大 弹性阻力小 易扩张 顺应性小 弹性阻力大 难扩张 C 顺应性R 弹性阻力C 1 R 1 弹性阻力与顺应性 弹性阻力 包括肺和胸廓的弹性阻力 占总阻力的70 2 肺弹性阻力 肺组织的弹性回缩力 占1 3 肺的液 气界面的表面张力 占2 3 充生理盐水肺和充气肺的比较 1 肺表面活性物质 合成 肺泡 型细胞主要成分 二棕榈酰卵磷脂 一种卵磷脂蛋白 作用 降低表面张力 液体分子的相互吸引形成表面张力 表面活性物质均匀分散 降低液体分子的吸引 意义 A 减小肺回缩力 增大肺顺应性 B 减少肺间质和肺泡组织液生成 防止肺水肿的发生 表面张力可将血液中的液体成分吸入到肺泡内 可诱发肺水肿 C 维持大小肺泡的稳定性 肺泡表面活性物质缺乏时肺不张 总之 肺的弹性阻力是吸气的阻力 呼气的动力 肺的弹性阻力增大时 肺顺应性降低 出现吸气困难 如 肺充血 肺组织纤维化 肺泡表面活性物质减少 肺的弹性阻力降低时 肺顺应性增大 出现呼气困难 如 肺气肿 3 胸廓弹性阻力胸廓在自然位置时相当于肺总量67 时 无弹性阻力 当肺容量总量的67 是吸气的阻力 呼气的动力 包括惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力 气道阻力 气道两端的压力差 单位时间气流量 虽仅占呼吸总阻力的1 3左右 却是临床通气障碍最常见的病因 影响气道阻力的因素 1 气流速度2 气流形式3 气道口径 2 非弹性阻力 三 肺通气功能的评价 一 肺容量 1 潮气量平静呼吸时 每次吸入或呼出的气量 平均约500ml2 补吸气量和补呼气量平静吸气末再尽力吸入气量 约1500 2000ml平静呼气末再尽力呼出气量 约900 1200ml 3 余气量与功能余气量余气量 用力呼气后 仍留于肺内的气量 约1000 1500ml功能余气量 平静呼气后 仍留于肺内的气量功能余气量 余气量 补呼气量 约2500ml 4 肺活量与用力呼气量 时间肺活量 肺活量 潮气量 补吸气量 补呼气量用力呼气量 尽力吸气后 尽快尽力呼气时所能呼出的最大气量 第1秒 2秒 3秒末分别占肺活量的百分数 5 肺总量肺总量 肺活量 余气量 二 肺通气量1 每分通气量每分钟吸入或呼出的气体总量 每分通气量 潮气量 呼吸频率安静状态 潮气量500ml 呼吸频率12 18次 所以 每分钟通气量 6000 9000ml min2 每分最大通气量尽快尽力吸气和呼气时的每分钟通气量 一般测10秒 再加以换算 正常值 70 120升 分 3 每分肺泡通气量每分钟吸入肺泡的气体量 每分钟肺泡通气量 潮气量 无效腔气量 呼吸频率 生理 无效腔包括解剖无效腔和肺泡无效腔 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸肺通气效率高 第二节呼吸气体的交换 肺换气 肺泡与血液之间的气体交换组织换气 内呼吸 血液与组织细胞之间的气体交换 一 气体交换的原理 一 气体交换的动力气体交换的动力 气体的分压差 气体的交换 肺换气和组织换气的方式 气体扩散速率 单位时间内气体扩散的容积 二 气体扩散速率 影响气体扩散速率因素 1 气体的分压差 是气体扩散的动力气体分压 总压力 该气体的容积百分比 2 气体的分子量和溶解度扩散速率与分子量平方根成反比与溶解度成正比扩散系数 溶解度与分子量平方根之比 3 扩散面积和距离扩散速率与扩散面积A成正比与扩散距离d成反比 4 温度 扩散速率与温度成正比 一 肺换气过程 氧气从肺泡扩散入血液 二氧化碳从血液扩散入肺 二 影响因素 1 气体扩散速度CO2扩散速度 O2扩散速度20倍 二 肺换气 2 呼吸膜呼吸膜由六层结构组成 面积有相当大的贮备 3 通气 血流比值定义 每分钟肺泡通气量与每分钟血流之比值 第三节气体在血液中的运输 O2和CO2在血中存在的形式包括 物理溶解和化学结合物理溶解少 但却是发生化学结合的前提 氧合反应特征 1 反应快 可逆 无需酶催化2 在反应中始终保持二价铁 称氧合反应 3 HbO2呈鲜红色 去氧Hb呈紫蓝色 一 氧的运输主要是以HbO2 氧合血红蛋白 形式运输 一 O2与血红蛋白的结合特征 氧容量 100ml血液中所含Hb能结合的最大O2量 是理论值 氧含量 在不同氧分压环境中 100ml血液的Hb实际结合的O2量 是测试值 血氧饱和度 氧含量 氧容量 100 动脉血 98 静脉血 75 二 血红蛋白氧容量 氧含量 氧饱和度 100ml血中去氧Hb量 5克 发生紫绀 皮肤 粘膜 甲床表现为紫黑色 并非缺氧一定紫绀 紫绀一定缺氧 三 氧解离曲线1 概念 表示PO2与Hb氧结合量或Hb氧饱和度关系的曲线 2 氧解离曲线图 O2含量 ml 100ml Po2为100mmHg 19 4 Po2为40mmHg 14 4 Po2为15mmHg 4 4 3 解离曲线的形态特征A 上段 相当于Po2在60 100mmHg 曲线较平坦生理意义 只要吸入气或肺泡气Po2不低于60mmHg Hb氧饱和度仍能保持在90 之上 B 中段 相当于Po2在在40 60mmHg 曲线较陡 生理意义 Po2在此范围内 稍有下降 Hb氧饱和度下降较大 因而释放大量的O2 满足机体代谢的需要 C 下段 相当于PO2在15 40mmHg 是HbO2与O2解离的部分 特征 曲线最陡 生理意义 代表O2的储备 四 影响氧解离曲线的因素 1 P50 正常值26 5mmHg 为氧解离曲线移位程度的定量指标 2 影响因素1 pH和Pco2的影响 pH降低或Pco2升高 Hb对O2的亲和力降低 P50增大 曲线右移 相反则曲线左移 波尔效应 酸度对氧亲和力的影响 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 O2不易解离 3 2 3 二磷酸甘油酸2 3 DPG增加 Hb对O2的亲和力降低 氧解离曲线右移 2 3 DPG减少 Hb对O2的亲和力增加 氧解离曲线左移 4 其它因素Hb有多种类型 正常成人的Hb是A型或A2型 胎儿Hb是F型 HbF 出生后即被HbA取代 HbF与O2的亲和力大于HbA 有利于胎儿血液流经胎盘时从母体摄取O2 CO的影响 CO与Hb的结合速度是氧气的1 10 但解离速度是氧气的1 2100 所以亲和力是氧气的210倍 镰状红细胞贫血 其Hb为S型 呈长杆状 结果使红细胞变成镰刀状 HbS的红细胞含有较多的2 3 DPG 因此与氧的亲和力降低 氧离曲线右移 二 CO2的运输物理溶解 5 化学结合的占95 化学结合包括碳酸氢盐形式 88 和氨基甲酸血红蛋白形式 7 1 碳酸氢盐形式 2 氨基甲酸血红蛋白的形式Hb NH3 CO2Hb NHCOOH 第四节呼吸运动的调节自主呼吸随意呼吸一 呼吸中枢与呼吸节律 一 呼吸中枢1 脊髓 无呼吸节律产生 仅仅起联系脑和呼吸肌的中继作用2 延髓 是产生呼吸节律的最基本中枢 但节律不规则 延髓呼吸神经元 背侧组 腹侧组 纤维 肋间外肌膈肌 吸气 疑核 纤维 肋间外肌膈肌 吸气 后疑核 纤维 肋间内肌腹肌 呼气 面神经后疑核 纤维 延 脊髓吸气神经元 抑制吸气转为呼气 3 脑桥在脑桥上部的PBKF核群起到调控延髓基本呼吸节律的作用 使呼吸节律趋于正常 4 高级中枢包括大脑皮层 边缘系统 下丘脑 参与对呼吸系统的意识调控和情绪反调控 呼吸调整中枢 脑桥中枢吸气活动发 吸气生器 吸气神经元 切断机制延髓 吸气肌运动神经元 脊髓 吸气运动吸气扩肺刺激肺牵张感受器 二 呼吸节律的形成机制 二 呼吸的反射性调节 一 机械感受性反射 1 肺牵张反射定义 肺扩大和缩小引起呼吸的反射性变化 反射过程 吸气 肺扩张 牵拉细支气管管壁 肺牵张感受器兴奋 迷走神经兴奋 延髓吸气切断机制 抑制中枢吸气发生器和延髓吸气神经元 吸气停止 转向呼气防止吸气过深过长 特点 种属差异明显 兔最强 参与平静呼吸节律调节 人最弱 只有潮气量 800ml才引起感受器兴奋 病理情况下 肺的顺应性下降 吸气时 强烈刺激牵张感受器 表现为浅而快地呼吸 2 外周本体感受器呼吸肌的本体感受性反射 由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起呼吸运动的反射性变化 二 化学感受性反射 1 化学感受器 化感 外周化学感受器 颈动脉体 主动脉体化学感受器 对PO2下降最敏感 中枢化学感受器 延髓腹外侧浅表部位 对脑脊液中 H 变化敏感 1 外周化学感受器 部位 颈动脉体和主动脉体 适宜刺激 动脉血Po2降低 Pco2或H 浓度升高 传入神经 窦神经和迷走神经 中枢 延髓 效应 颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加深加快 主动脉体传入的冲动主要引起血液循环的变化 生理作用 机体低O2时维持呼吸 2 中枢化学感受器 部位 延髓腹外侧浅表部分 头 中 尾 适宜刺激 脑脊液和局部细胞外液中的H 效应 兴奋呼吸中枢 引起呼吸加深加快 生理作用 调节脑脊液的H 浓度 维持神经系统pH值稳定 2 CO2对呼吸的调节吸入气中CO2适当增加 对呼吸有刺激作用机制 1 刺激外周化学感受器 2 刺激中枢化学感受器 这两条途径中 后一条途径是主要的 CO2对呼吸的影响 1 血中一定 CO2 是刺激延髓吸气神经元兴奋的必须条件 维持中枢兴奋所必须 2 吸入气中 CO2 增加2 肺通气量开始增加 3 吸入气中 CO2 增加4 肺通气量增加一倍 4 吸入气中 CO2 增加10 肺通气量增加10倍 5 吸入气中 CO2 10 出现头痛等症状 并可致呼吸中枢麻醉 且通气量下降 CO2麻醉 CO2吸入过量 引起呼吸中枢麻醉 具有保护意义 肺通气量增加 可以把大量CO2排出肺 PCO2 透过BBB进入脑脊液 CO2 H2O 碳酸酐酶 H2CO3 HCO 3 H 中枢化学感受器 延髓呼吸中枢 颈动脉体 主动脉体化学感受器 呼吸加深加快 肺通气量增加 切掉外周 通气量仍可增加 所以外周对呼吸调节没有中枢作用大 但反应快 对突发情况作用大 3 低O2对呼吸调节 低O2 PO2 直接作用 延髓呼吸作用 外周化学感受器 间接作用 肺通气量 或 直接作用与间接兴奋作用相反 轻 中度缺氧 间接兴奋作用大 掩盖直接 肺通气量增加 重度缺氧 直接抑制作