人体解剖生理学——第七章呼吸系统.ppt

第七章呼吸系统 第一节呼吸系统概述呼吸 机体从外界环境摄取O2并将CO2排出体外的过程 机体的呼吸过程主要是通过下列三个环节来完成 1 外呼吸或肺呼吸 肺通气 肺换气 2 气体在血液中的运输3 内呼吸或细胞呼吸 呼吸全过程示意图 第二节呼吸器官的结构 呼吸器官组成 上呼吸道 鼻 咽 喉 下呼吸道 气管 支气管 肺功能 吸入O2 排除CO2 鼻有嗅觉作用 喉有发音作用 呼吸道 一 鼻 1 外鼻 鼻尖 鼻翼 鼻孔 鼻中隔2 鼻腔 1 鼻前庭 2 固有鼻腔上 中 下鼻道3 鼻旁窦 上颌窦 额窦 筛窦 蝶窦 一 呼吸道 黏膜 分为 嗅部呼吸部 鼻旁窦 额窦上颌窦开口于中鼻道筛窦 前中群 后群 开口于上鼻道蝶窦 开口于蝶筛隐窝 二 咽是消化和呼吸的共用管道 鼻咽部口咽部喉咽部 三 喉是呼吸通道 又是发音器官 软骨连结喉腔喉肌 喉软骨 甲状软骨环状软骨会厌软骨勺状软骨 成对 喉腔 两对皱襞前庭襞声襞两个裂前庭裂声门裂 喉腔最狭窄部位 三个部分喉前庭喉中间腔声门下腔 四 气管和支气管1 气管由14 16块 C 形气管软骨构成 后部由平滑肌和结缔组织膜构成膜壁 2 支气管 3 气管与支气管微细结构 三层 1 粘膜层 上皮为假复层纤毛柱状上皮 纤毛细胞 刷细胞 基细胞 颗粒细胞 杯细胞 固有膜有丰富地弹性纤维 淋巴组织 浆细胞 2 粘膜下层 疏松结缔组织 神经 血管 混合性腺泡 3 外膜 透明软骨 平滑肌 致密结缔组织 兔细支气管黏膜局部放大 二 肺 肺是呼吸系统最重要的器官 也是气体交换的场所 新生儿的肺呈淡红色 成年人呈暗红色 老年人为蓝黑色 一 肺的位置 肺位于胸腔内 左 右各一 分别居于纵隔两侧 其下方为膈 外侧为肋和肋间隙 最高点 肺尖 可突出到胸廓上口达颈根部 二 肺的形态和结构 肺的形态近似圆锥形 具有 三 肺的重要结构 肺门 位于肺的内侧面中央凹陷处有主支气管 肺动脉 静脉 支气管动脉 静脉以及淋巴管 神经等进出 肺根 出入肺门的诸结构被结缔组织包绕而成的束状结构 1 肺的导管部 肺导管部的各部分结构比较表 小支气管细支气管终末细支气管上皮假复层纤毛假复层纤毛单层纤毛柱状上皮柱状上皮柱状上皮杯状细胞少量更少无固有膜平滑肌有 成束相对增多形成完整的环行肌层黏膜下层腺体少量基本消失无外膜软骨少量碎片基本消失无 黏膜层 2 肺的呼吸部包括 呼吸性细支气管肺泡管肺泡囊肺泡 CO2 O2 二 呼吸膜正常呼吸膜非常薄 通透性与面积极大 肺泡和血液间的气体交换 至少要经过液体层 肺泡上皮及基膜 组织间隙 毛细血管基底膜 毛细血管内皮细胞等6层结构 其厚度6层 1 m 1 厚度 肺纤维化 尘肺 肺水肿 呼吸膜厚度 通透性 气体交换 运动时 耗氧量 肺血流速 气体交换时间 呼吸膜厚度 气体交换 2 面积 肺气肿 肺不张 肺叶切除 呼吸膜面积 气体交换 胸膜 是分别覆盖于左 右肺表面 胸廓内表面 纵隔侧面和膈上面的一层浆膜 脏胸膜 肺外膜 被覆于肺表面并伸入肺裂内的胸膜 壁胸膜 被覆于胸壁内表面 膈上面与纵隔侧面的胸膜 胸膜腔 脏 壁胸膜在肺根处相互移行 在左 两肺周围分别围成左 右各一个完全密闭的呈负压的潜在腔隙 一 胸膜 三 胸膜和纵隔 1 壁胸膜的分部 壁胸膜以衬覆部位不同可分为相互移行的四部分 膈胸膜 覆盖于膈的上面 肋胸膜 贴于胸壁内面 纵隔胸膜 膜紧贴纵隔两侧面 胸膜顶 包裹在肺尖的周围 2 肺胸膜 脏胸膜 肺外膜 被覆于肺表面并伸入肺裂内的胸膜 二 纵隔 纵隔是左 右纵隔胸膜间的全部器官 结构及其间结缔组织的总称 纵隔通常以胸骨角平面 将纵隔分为上纵隔和下纵隔 下纵隔再以心包前 后缘为界又可分为前纵隔 中纵隔和后纵隔三部 二 肺的血液循环肺有两套血液循环系统 一套是肺循环 另一套是体循环 其分支到肺的各个部分 提供组织细胞营养及O2 肺循环由肺动脉 肺毛细血管和肺静脉组成 肺循环是一种低压力 低阻力 大流量的血液循环系统 三 肺的神经支配肺泡的牵张感受器 胸膜与支气管和小支气管平滑肌中的感器通过走行在迷走神经的传入纤维到达相应的中枢 自主神经的交感神经和副交感神经的传出纤维支配支气管树的平滑肌 腺体和血管 迷走神经兴奋时 其末梢释放的递质乙酰胆碱 使平滑肌收缩 支气管管腔缩小 对气流阻力增加 使呼吸困难 交感神经兴奋时 其末梢释放的递质去甲肾上腺素 使平滑肌舒张 支气管管腔扩大 对气流阻力减少 使呼吸容易 第二节肺通气 一 肺通气的动力 一 基本概念及基本过程1 肺通气是指肺与外界环境间的气体交换过程 呼吸运动是动力源 2 肺通气的动力大气和肺泡气之间的压力差 压力差产生于肺的张缩所引起的肺容积的变化 可是肺本身不具有主动张缩的能力 它的张缩是由于胸廓的扩大和缩小所引起 而胸廓的扩大和缩小又是由呼吸肌的收缩和舒张所引起 由于胸膜腔和肺的结构功能特征 肺便随胸廓的张缩而张缩 肺容积的这种变化又造成肺内压和大气压之间的压力差 此压差直接推动气体进出肺 3 呼吸运动呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小称为呼吸运动 基本过程 呼吸肌的收缩和舒张 胸廓的扩大和缩小 肺容积变化 肺张缩 压力差 呼吸 当呼气肌收缩时 胸廓扩大 肺随之扩张 肺容积增大 肺内压下降 低于大气压 空气顺此压力差而进入肺 吸气 当吸气肌舒张或呼气肌收缩 胸廓缩小 肺也随之缩小 肺容积减小 肺内压暂时升高 高于大气压 肺内气便顺此压力差流出肺 呼气 呼气 肺内压 大气压 缩小 肺脏 吸气 肺内压 大气压 胸廓 呼吸肌 缩小 收缩 舒张 扩张 肺通气的原动力 呼吸运动是肺通气的原动力 直接动力 肺内压与外界大气压间的压力差 扩张 二 呼吸运动1 吸气运动只有在吸气肌收缩时 才会发生吸气运动 所以吸气总是主动过程 腹式呼吸 膈肌舒缩可引起腹腔内的器官位移 伴以腹壁的起伏 这种以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸 胸式呼吸 由肋间肌舒缩使肋骨和胸骨运动所产生的呼吸运动称为胸式呼吸 关系 腹式呼吸和胸式呼吸常同时存在 其中某种型式可占优势 只有在胸部或腹部活动受到限制时 才能单独出现某一种型式的呼吸 2 呼气运动平静呼气时 呼气运动不是由呼气肌收缩所引起 而是因为膈肌和肋间外肌舒张 肺依靠本身的回缩力量而回位 并牵引胸廓缩小 恢复其吸气开始之前的位置 这样产生呼气 所以平静呼吸时呼气是被动的 用力呼吸时呼气肌才参与收缩使胸廓进一步缩小 呼气也成为主动的 3 平静呼吸和用力呼吸 平静呼吸安静状态下的呼吸称为平静 平和 呼吸 12 18次 分 用力呼吸机体活动时或及入CO2 或O2 呼吸将加深加快 为深呼吸或用力呼吸 4 人工呼吸 原理 使肺内与外界大气压间产生压力差 三 肺内压肺内压 是指肺泡内的压力 呼吸暂停 声带开放 呼吸道畅通时 肺内压 大气压 吸气 吸气之初 肺容积增大 肺内压下降 大气压 空气进入肺泡 吸气之末 肺内压升高并等于大气压 气流停止 呼气 呼气之初 肺容积减小 肺内压升高 大气压 肺泡内气体流向外界 使肺内气体逐渐减少 肺内压下降 呼气之末 肺内压又等于大气压 肺内压示意图平静吸气初 肺内压大气压 0 3 0 4kPa 气出肺平静呼气末 肺内压 大气压 气流停 四 胸膜腔内压1 胸膜腔结构胸膜有两层 即紧贴于肺表面的脏层和紧贴于胸廓内壁的壁层 两层胸膜形成一个密闭的潜在的腔隙为胸膜腔 胸膜腔内仅有少量的浆液 没有气体 浆液作用 一是在两层胸膜之间起润滑作用 二是浆液分子的内聚力使两层胸膜粘附在一起不易分开 所以肺就可以随胸廓的运动而运动 2 胸内压胸膜腔内的压力为胸内压或称为胸膜腔内压 测量方法 1 直接法 将与检压计相连的注射针头斜对着刺入胸膜内 检压计的液面即可直接指示出胸内压 2 间接法 让受试者吞下带有薄壁气囊的导管至下胸部的食管 由测量食管内压来间接地指示胸内压 3 胸内负压的形成原理 1 出生后形成胎儿出生后 胸廓生长的速度比肺快 使胸廓容积大于肺的自然容积 以致胸廓经常牵引着肺 即便在胸廓因呼气而缩小时 仍使肺处于一定程度的扩张状态 只是扩张程度小些而已 所以 正常情况下 肺总是表现出回缩倾向 胸膜腔内压因而经常为负 2 压力差的作用在肺处于吸气末或呼气末静止状态时 作用于胸膜内层表面有两种压力 一是肺内压 使肺泡扩张 此时肺内压等于大气压 一是肺由于被动扩张而产生的的弹性回缩力 使肺泡缩小 4 气胸的定义胸膜腔与外界空气相通称为气胸 5 胸膜腔内负压的生理意义胸膜腔内负压对血液循环有重要影响 负压可使壁薄的心房 腔静脉和胸导管的容积增大 使他们内部压力降低 有利于血液和淋巴液的回流入心脏 胸膜腔内压的负值增大或减少 静脉回心血量也相应增加或减少 胸膜腔内负压是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和 经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力 胸内压示意图 二 肺通气的阻力弹性阻力 70 肺和胸廓的弹性阻力非弹性阻力 30 气道阻力 惯性阻力 组织的粘滞阻力 1 弹性阻力和顺应性 弹性阻力 弹性组织在外力作用下变形时 具有对抗变形和回位的倾向 称为弹性阻力 顺应性 是指外力作用下弹性组织的可扩展性 容易扩展者 顺应性大 反之则小 2 非弹性阻力 惯性阻力 是气流在发动 变速 换向时因气流和组织惯性所产生的阻止运动的因素 平静呼吸很小为0 气道阻力 来自气体流经呼吸道时 气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦 是非弹性阻力的主要成分约占80 90 粘滞阻力 来自呼吸时组织相对移位所发生的摩擦 三 肺容量和肺通气量 一 肺容量1 潮气量 每次呼吸时吸入或呼出的气量 约400 500ml 2 补吸气量 或吸气贮备量 平静吸气末 再尽力吸气所能吸入的气量叫补吸气量 正常人约1500 1800ml 3 补呼气量 或呼吸贮备量 平静呼气末 再尽力呼气所能呼出的气量为补呼气量 900 1500ml 4 余气量 或残气量 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气体为余气量 正常人约为1000 1500ml 共4种容积互不重叠 全部相加等于肺的最大容量 深吸气量 从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量为深吸气量 潮气量 补吸气量 功能余气量 平静呼气末尚存留于肺内的气量为功能余气量 余气量 补呼气量 肺活量 最大吸气后 从肺内所能呼出的最大气量称为肺活量 潮气量 补吸气量 补呼气量 时间肺活量 是指一次最大吸气后再尽力快呼气时 一定时间内所能呼出的气量 它是一种动态指标 不仅反映肺活量大小 而且反映了呼吸所遇阻力的变化 肺总容量 肺活量 余气量机能余气量 余气量 补呼气量肺活量 补吸气量 潮气量 补呼气量时间肺活量 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 潮气量 每次吸入或呼出的气量 余气量 全力呼气后肺内所留的气量 补呼气量 平静呼气末再用全力呼出的气量 补吸气量 平静吸气末再用全力吸人的气量 每分通气量 肺每分通气量等于潮气量乘以呼吸频率 即每分钟进肺或出肺的气体总量解剖无效腔 每次呼吸吸入的气体 总有一部分留在鼻 咽 喉 气管 支气管等呼吸道内 这部分呼吸道无气体交换功能 故这部分空腔称为解剖无效腔肺泡通气量 每次吸气时真正达到肺泡的新鲜气体量为潮气量减去此无效腔容量 它是真正有效的通气量 肺泡无效腔 进入肺泡的气体 还可因血液在肺内分布不均匀等原因 不能都与血液进行气体交换 这部分不能与血液进行气体交换的肺泡腔 称为肺泡无效腔 第三节气体交换和运输 一 气体交换 一 气体交换的动力气体交换的动力 气体分压差 1 气体分压差 每种气体于两个区域之间压力差 是气体扩散的动力 2 气体扩散 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处向分压低处发生净转移这一过程叫气体扩散 3 影响气体扩散的因素 气体的分子量 溶解度 扩散面积 距离 温度 二 气体交换过程1 过程 肺泡气PO2高于静脉血的PO2 其CO2分压则低于静脉血的PCO2 因此 O2由肺泡向静脉血扩散 而CO2由肺动脉毛细血管中静脉血向肺泡扩散 这样 静脉血变成了动脉血 当动脉血经毛细血管流向组织时 组织内PO2低于动脉血的PO2 而其PCO2则高于动脉血的CO2 这里又进行了一次气体交换 动脉血变成静脉血 组织由此而获得O2 排出CO2 2 影响肺部气体交换的因素气体扩散速度受分压差 扩散面积 扩散距离 温度和扩散系数的影响 除以上因素外还受 肺泡膜的扩散面积或呼吸膜面积 与气体扩散速率成正比 肺泡膜厚度 呼吸膜的厚度 与气体扩散速度成反比 通气与血流比值的影响 是指每分钟肺泡通气量 VA 和每分肺血流量 Q 之间的比值 VA Q 只有适宜的VA Q才能实现适宜的气体交换 1 厚度 肺纤维化 尘肺 肺水肿 呼吸膜厚度 通透性 气体交换 2 面积 肺气肿 肺不张 肺叶切除 呼吸膜面积 气体交换 如呼吸膜的影响 气体交换过程示意图 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 CO2 O2 肺换气过程 三 气体在组织的交换气体在组织的交换原理 影响因素与肺的相似 所不同者是交换发生于液相 血液 组织液 细胞内液 之间 而且扩散膜两侧的O2和CO2的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量而异 在组织处由于细胞氧化代谢 O2被利用并产生CO2 所以PO2可低至30mmHg以下 而PCO2可高达50mmHg以上 动脉血流经组织毛细血管时O2便沿分压差 由血液向细胞扩散 CO2则由细胞向血液扩散 动脉血因失去O2和得到CO2而变成静脉血 组织换气过程 二 气体在血液中运输O2和CO2在血液中的运输形式有两种即物理溶解和化学结合 一 氧的化学结合及运输1 O2与血红蛋白 Hb 结合2 血氧容量 100ml血液中Hb所能结合的最大O2量 3 血氧含量 100ml血液中Hb实际结合的O2量称之 4 血氧饱和度 血氧含量所占血氧容量的百分比 5 CO与Hb的结合力 比O2大200多倍 6 氧的运输 血液中O2以溶解的和结合的两种形式存在 溶解的量极少仅占血液总O2的1 5 结合占98 5 左右 所以HbO2是氧运输的主要形式 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 O2与Hb结合的特征 反应快 可逆 受PO2的影响 不需酶的催化 是氧合 非氧化 PO2 氧合 PO2 氧离 二 CO2的结合及运输1 结合成碳酸盐进行运输 约占70 86 左右 CO2从组织进入血浆后 在碳酸酐酶的作用下大部分CO2与水结合成大量的H2CO3 后H2CO3又解离为H HCO3 CO2不断进入红细胞 结果使红细胞中HCO3 不断增多 造成红细胞膜内外HCO3 有浓度差 因HCO3 易于透过红细胞膜 故HCO3 向血浆扩散 血浆中Cl 则向胞内转移 以恢复两侧电平衡 进入血浆的HCO3 即与Na 结合形成NaHCO3而运输 2 氨基甲酸血红蛋白的形式进行运输 CO2能直接与血红蛋白的氨基结合 形成氨基甲酸血红蛋白 并能迅速解离 以氨基甲酸血红蛋白形式进运输CO2的量占总运输量的7 3 影响CO2运输的主要因素 血中CO2的张力与CO2含量成正比关系 当CO2张力升高 血中CO2含量增加 血红蛋白氧合情况 O2与Hb结合促使CO2释放 红细胞内碳酸酐酶的活性 红细胞内其含量减少或活性降低 血中HCO 3含量降低则CO2运输障碍 CO2的运输 碳酸酐酶 在肺脏氧与二氧化碳运输形式 在组织氧与二氧化碳运输形式 第四节呼吸运动的调节 呼吸运动的特点 一是节律性 二是呼吸频率和深度随机体代谢水平而改变 一 呼吸中枢与呼吸节律1 呼吸中枢 是指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群 它们分布于大脑皮层 间脑 脑桥 延髓 脊髓等部位 各级中枢对呼吸均有调节和影响作用 大脑皮质 不是产生节律性呼吸的必要部位 脑桥上部 有呼吸调整中枢 是调节节律性呼吸的中枢 脑桥中下部 有长吸中枢 是调节节律性呼吸的中枢 延髓 是产生原始节律性呼吸的基本中枢 脊髓 是上位脑和呼吸肌之间的联系通道 2 延髓呼吸中枢是产生节律性呼吸的基本部位 但正常的节律还有赖于延髓以上中枢参与 1 吸气中枢延髓中与吸气有关的神经元群称为吸气中枢 2 呼气中枢与呼气有关的神经元群称为呼气中枢 3 脑桥对呼吸的调整作用 调整中枢 位于脑桥头端脊外侧有呼吸调整中枢 调整中枢兴奋时有冲动下传至长吸中枢和延髓吸气中枢 抑制其活动 有促使吸气向呼气转化 防止过长过深的吸气 加快呼吸频率等调整呼吸节律 长吸中枢 位于脑桥中下部网状巨细胞核处 该处呼气 吸气神经元较多 有使呼气向吸气转化作用 刺激某些部位可引起吸气痉挛 总之脑桥与延髓呼吸中枢之间的相互作用形成了和缓而有节奏的基本正常的呼吸节律 4 上位脑对呼吸的调节 大脑皮层 边缘叶 下丘脑 大脑皮层不是产生节律性呼吸的必要中枢 但可以影响呼吸运动 可以随意控制呼吸发动 说唱等动作 在一定的条件下可以随意屏气或加强加快呼吸 大脑皮层对呼吸的调节是随意呼吸调节S 二 呼吸的反射性调节 一 神经调节1 肺牵张反射 1 肺牵张反射 由肺的扩张或缩小引起的反射性呼吸变化 2 过程 吸气时 肺扩张到一定程度时 肺的牵张感受器受到牵张刺激而产生兴奋 冲动沿迷走神经传入纤维到达延髓 抑制吸气中枢 促使吸气向呼气转化 使吸气终止 发生呼气 呼气时 由于呼气时肺缩小 对感受器刺激减弱传入冲动减少 对吸气中枢的抑制解除 吸气中枢再次兴奋 3 生理意义 加速吸气和呼气的交替 使呼吸频率增加 与呼吸调整中枢共同调节呼吸频率和深度 2 呼吸肌本体感受性反射肌梭和腱器官感受到牵张刺澈而引起的反射为本体感受性反射 例如 当呼吸道阻力增加时 通过呼吸肌本身感受性反射加强 使呼吸肌收缩加强 克服阻力 从而使潮气量不变 如果切断肌肉相应的脊神经背根 则此反射消失或减弱 3 防御性呼吸反射由于呼吸道粘膜受刺激后所引起的反射性呼吸改变 如咳嗽反射和喷嚏反射 二 化学因素对呼吸的调节1 化学性调节及化学感受器 1 化学性调节动脉血或脑脊液的O2 CO2和H 的变化 能反射性地调节呼吸运动称化学性调节 在调节呼吸运动中较为重要 2 参与呼吸调节的化学感受器因其所在部位不同可分为 a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 b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 它是呼吸中枢 但可影响呼吸运动的化学感受器 称为中枢化学感受器 2 CO2对呼吸的调节 1 CO2的呼吸效应CO2是正常呼吸的有效生理刺激 血液中必须有一定量的CO2分压 呼吸中枢才能保持正常的兴奋性 动脉血中CO2分压下降 对呼吸中枢的刺激减弱 吸入气中CO2浓度适量增加 可使呼吸加强 吸入气中CO2含量增加到4 肺通气量加倍 增加到10 肺通气量可增加8 10倍 并有头痛 头昏 增加