生理学呼吸.ppt

1 第五章呼吸第一节概述一 呼吸的概念和意义 概念 机体与外界环境之间进行气体交换的过程 意义 摄取氧气 并将生物氧化产生的二氧化碳排出体外 以保持机体新陈代谢的进行和内环境的稳定 二 互相过程 包括3个相互联系的环节 一 外呼吸 包括2个连续过程 1 肺通气 外界气体通过呼吸道与肺内气体间进行的气体交换 2 肺换气 肺泡气与肺毛细血管内的血液间的气体交换 二 气体运输 气体在血液中运行的过程 三 内呼吸 血液与组织细胞间的气体交换 2 肺静脉 肺动脉 3 主要进行气体交换 此外有嗅觉 进食 发音 内分泌等功能 组成 传导部 呼吸道 包括鼻 咽 喉 气管 支气管及其分支 其中 鼻 咽 喉为上呼吸道 气管 支气管为下呼吸道 主要作用是输送气体进出肺 呼吸部 主要由肺泡组成 还有肺内的呼吸性细支气管 肺泡管 肺泡囊等 功能是容纳气体和进行气体交换 可见 肺即包括全部呼吸部 也包括一部分传导部 4 5 6 肺通气的动力 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 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 7 2 平静呼吸和深呼吸 1 平静呼吸 成人 12 18次 分 婴儿 60 70次 分 平和吸气 由膈肌和肋间外肌收缩所致 是主动过程 平和呼气 是吸气肌舒张所致 为被动过程 2 深呼吸 比平静呼吸明显加强的呼吸动作 深吸气 吸气肌 膈肌和肋间外肌 收缩比平静吸气时加强且辅助吸气肌 胸锁乳突肌 胸大肌也参加 收缩 深呼气 不仅吸气肌舒张 而且有呼气肌收缩和辅助呼气肌 腹壁肌等 收缩 因而是主动过程 主要由肋骨和胸骨运动产生的呼吸称胸式呼吸 主要由膈肌舒缩产生的呼吸运动称腹式呼吸 成年女子多以胸式呼吸为主 辅以腹式呼吸 婴儿和男子则多以腹式呼吸为主 辅以胸式呼吸 8 9 3 呼吸时肺内压和胸内压的变化 1 肺内压及其变化 肺内压指肺泡内的压力 无呼吸运动时肺内压与外界大气压相等 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 气流停用力呼吸时 肺内压的升降变化有所增加 10 2 胸内压及其变化 胸内压是指胸膜腔内压力 而非胸腔压 习惯上常用它低于大气压的负值表示 称胸内负压 胸内负压 胸内压 大气压 肺的回缩力 胸内负压的存在 使肺泡内压力总大于胸内压 使肺经常保持一定的扩张状态 使肺不论在吸气还是在呼气时都不塌陷 对肺的通气和气体交换有重要生理意义 促进血液和淋巴液的回流 11 胸内负压的产生 是出生后发展起来的 由于胸廓发育快 而肺被动扩张 而肺的回缩力的存在 使肺扩张有限 造成胸内压降低 胸内压 肺内压 大气压 肺的回缩力 弹性张力 肺泡内表面液膜的表面张力 胸内负压 胸内压 大气压 肺的回缩力 胸内负压的变化 平和吸气之未 胸内负压最大 5 10mmHg 平和呼气之未 胸内负压最小 3 5mmHg 故平静呼吸时胸内压始终为负压 胸内负压的存在 使肺泡内压力总大于胸内压 使肺经常保持一定的扩张状态 使肺不论在吸气还是在呼气时都不塌陷 对肺的通气和气体交换有重要生理意义 12 二 肺的通气功能 包括肺容量和肺通气量两个参数 1 肺容量 肺伸展到最大时所容纳的气体最 成年男性为5000ml 女性为3500ml 包括4个部分 13 2 肺通气量 单位时间内入肺或出肺的气体量 1 每分通气量和最大通气量每分通气量 呼吸频率X潮气量 安静时成年为6 8l min 运动时男子100l min 女子80l min最大通气量 当肺全部通气能力得到充分发挥时的每分通气量 即反映了肺活量的大小 亦反映了胸廓和肺组织是否健全以及呼吸道是否通畅 2 无效腔与肺泡通气量 成人无效腔容积约150ml 其内的气量称无效腔气量 进入肺泡的通气量称肺泡通气量 能够与血液进行气体交换 也称有效通气量 每分肺泡通气量 潮气量 无效腔气量 X呼吸频率 14 人工呼吸 用人工的方法 使胸廓有规律地扩大与缩小 以维持肺的通气机能 适用于溺水 触电 煤气中毒等呼吸骤停 1 作用 1 暂时维持肺通气 纠正全身缺氧状况 2 促进自发性呼吸的恢复 2 方法 1 器械人工呼吸法 人工呼吸机加压法 膈神经刺激法 2 徒手人工呼吸法 徒手进行 举臂压法 口对口法 效果好 15 人工呼吸和胸外心脏挤压示意图 16 17 18 二 气体交换 气体交换分别发生在肺泡和组织部 二者分别与该处的毛细血管内血液进行交换 附合物理学上气体交换的原理 一 气体交换的动力 肺泡 血液和组织都可看作是气体的容器 且由于肺泡和毛细血管壁很薄 气体可以自由交换 O2和CO2在这三种容器中的分压是不同的 故存在交换的动力 19 二 气体交换的过程 20 三 影响气体交换的因素 1 肺泡膜的厚度和扩散面积 1 肺泡膜厚度 气体扩散速度与肺泡膜的厚度成反比 肺纤维化 肺水肿 运动时 可出现低氧血症 2 扩散面积 单位时间内气体的扩散量与扩散面积成正比 总面积达60 100m2 安静状态下扩散面积有40m2 运动时可达70m2 因肺本身疾病 肺毛细血管关闭和堵塞而减小 2 通气 血流值 常温常压下 常人的比值为0 9 最适为0 8 1 0 在此范围内 肺泡 血液间同等量的O2和CO2所必需的肺泡通气量和血流量是最小的 比值大于1 则表明血流量不足或通气量过大 比值小于0 8 则表明血流量过大或通气量不足 21 三 气体在血液中的运输 运输形式 物理溶解 气体直接溶解于血浆中 特征 量小 起桥梁作用 溶解量与分压呈正比 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 以物理溶解方式运输的量较少 但却是化学结合所必需的一个中间环节 二者密切联系 以保持该气体在血液中的含量及分压的动态平衡 22 23 二 CO2的运输 1 物理溶解 占6 3mlCO2 100ml血液 2 化学结合 占94 有2种形式 1 HCO3 形式 占88 反应式如下 碳酸酐酶H2O CO2 H2CO3 H HCO3 2 氨基甲酸血红蛋白 Hb NHCOOH 形式 占6 Hb NH2 CO2 Hb NHCOOH H Hb NHCOO 在肺部由于PO2很高 O2把NHCOO 中的 COO 排挤出来 而O2则可结合上去 形成氧合血红蛋白HbO2 24 附 氧离曲线 表达血红蛋白氧饱和度与血液氧分压之间关系的曲线 氧饱和度 氧含量 氧容量的 比 上段 Po2 60 40mmHg 平坦 表明 PO2变化大时 血氧饱和度变化小 意义 保证了肺部高PO2状况下 O2与Hb更好地结合 不致发生明显的低血氧症 中段 Po2 60 40mmHg 坡度较陡 表明 PO2降低能促进大量氧离 血氧饱和度下降显著 意义 维持正常时组织的氧供 下段 坡度很陡 表明 PO2略有降低则氧饱和度迅速下降 即可促使较多的O2解离出来 意义 有利于组织部低PO2的状态下O2的释放 维持活动时组织的氧供 25 第三节呼吸运动的调节一 呼吸中枢与呼吸节律的形成 分布于从脊髓到大脑皮层的各高级中枢 主要位于脑干 尤以延髓为主 1 延髓的呼吸中枢 延髓内有产生节律性呼吸的基本中枢 分布在孤束核 疑核 网状结构中 1 吸气中枢 是位于延髓腹侧的吸气运动元群 位于孤束核和疑核中 刺激后引起持续的吸气动作 2 吸气中枢 是位于延髓背侧的呼气运动元群 位于孤束核背侧 刺激后引起持续的呼气动作 这2组神经元的分布相互重叠 又相对集中 且功能相互拮抗 它们在H 或CO2的刺激下交替发生兴奋和抑制 使吸气和呼气动作交替进行 仅由这两个中枢控制的呼吸节律不规则 呼气时间长 吸气突然发生又突然终止 喘式呼吸 26 2 脑桥的呼吸中枢 保证正常节律的形成 1 长吸中枢 兴奋延髓吸气中枢 产生长吸式呼吸 2 呼吸调整中枢 抑制延髓吸气中枢和脑桥长吸中枢的活动 促使吸气向呼气转化 调整呼吸的深度和频率 3 高位脑的调控 使不随意的呼吸运动控制变得完善 下丘脑 体温调节中枢受到刺激而间接作用于脑干各呼吸中枢 使呼吸变浅 频率加快 以加速水汽蒸发 促进散热 边缘系统 当情绪紧张或激动时 呼吸常随心血管活动的加强而加快加深 这与边缘系统的兴奋有关 大脑皮质 在日常生活中 呼吸频率和深度 在很大程度上受大脑皮质的随意控制 而且还可建立起呼吸条件反射 如运动员进入场地后呼吸会加深加快 27 二 呼吸节律的形成 吸气切断机制 1 吸气活动发生器 位于延髓 在H CO2等作用下兴奋并引起 向下兴奋延髓吸气N元 脊髓吸气肌运动N元 吸气 向上兴奋脑桥呼吸调整中枢 兴奋吸气切断机制N元 28 2 吸气切断机制 当接受到吸气活动发生器 延髓吸气N元 脑桥呼吸调整中枢和肺牵张感受器的冲动 兴奋总和达到某一阈值 反馈抑制延髓吸气N元 切断吸气 从而使吸气转化为呼气 如果是深呼吸 则吸气中枢抑制的同时 呼气中枢受高位中枢兴奋而活动加强 使呼气肌收缩 产生主动呼气动作 29 二 呼吸的反射性调节 一 肺牵张反射 由肺扩大或缩小所引起的反射性呼吸变化 感受器 肺牵张感受器 发放冲动抑制吸气中枢的活动 使吸气终止而呼气 只有在深呼吸时才起一定作用 二 化学感受性呼吸反射 血或脑脊液中的O2 H CO2 1 外周化学感受器 即颈动脉体和主动脉体 刺激延髓呼吸中枢 从而引起呼吸加快 加深和通气量增加 当血液中PO2突然升高时 又可使化学感受器发生抑制 2 中枢化学感受器 在延髓腹外侧浅表部位 对脑脊液中的 H 变化特别敏感 H 升高 使呼吸加强 30 三 呼吸肌本体感受性反射 当呼吸道阻力增加时 感受器 呼吸肌的肌梭 如在吸气时增加阻力 则吸气肌收缩加强 在呼气时增加阻力 则呼气肌收缩加强 除去阻力 呼吸恢复原状 四 防御性呼吸反射 呼吸道黏膜受到有害刺激时 1 咳嗽反射 在异物 刺激性气体或呼吸道粘膜分泌物刺激呼吸道黏膜内的感受器时 引起一系列的协调而又有次序的动作 气流被强力驱出 并带出异物或过多分泌物 作用 清洁 保护和维持呼吸道的的畅通 2 喷嚏反射 异物刺激鼻粘膜时 引起类似咳嗽的喷嚏反射 不同的是 使气流主要从鼻孔中冲出 31 三 高级神经中枢对呼吸运动的调节脑干对呼吸运动的控制属于不随意的自主控制 大脑皮层通过皮层 脊髓束和皮层 红核 脊髓束直接控制呼吸肌的活动 可随意控制呼吸运动 使呼吸运动与其他躯体运动相协调 完成诸如发声 讲话 唱歌等动作 但这种控制是有一定限度的 睡眠呼吸暂停 sleepapnea 1 中枢性 特征是呼吸运动完全消失 膈N无放电活动 2 阻塞性 是上呼吸道塌陷阻塞 舌大 悬雍垂大 软腭松弛者 所致 因而有呼吸运动但无气流 觉醒是中断睡眠呼吸暂停的主要原因 打鼾是上呼吸道阻塞的早期表现 32 33 34 第三节呼吸运动的调节一 呼吸中枢与呼吸节律的形成 分布于从脊髓到大脑皮层的各高级中枢 主要位于脑干 尤以延髓为主 一 呼吸中枢 1 脊髓呼吸运动神经元 位于脊髓颈胸段灰质侧角 发出运动纤维支配呼吸肌的运动 包括2类 1 脊髓吸气肌运动神经元 位于2个部位 颈髓3 5节发出膈神经 兴奋后支配膈肌收缩 胸髓1 11节发出肋间神经 兴奋后支配肋间外肌收缩 二者引起吸气运动 2 脊髓呼气肌运动神经元 也位于胸髓1 11阶段 发出肋间神经 兴奋后引起肋间内肌收缩 引起呼气运动 脊髓呼吸运动神经元本身无自动节律性能力 是延髓呼吸中枢的节律性兴奋使之产生节律性活动 试验证明 从脊髓与延髓交界处离断后 动物立即停