呼吸解剖与生理

呼吸解剖与生理,山东省立医院呼吸科姜淑娟,呼吸过程,一、 呼吸道与肺泡,（一）呼吸道主干气道（区）：气管支气管细支气管16级细小支气管终末细支气管（解剖无效腔150ml）。用于呼吸的气道（6-7级）呼吸性细支气管肺泡管肺泡肺泡囊，气体交换仅在此区域进行。,呼吸道分级示意图:肺的传导部肺的呼吸部,正常肺小叶结构,肺泡,（二）肺泡呈多面形囊泡状，是肺进行物质交换的场所，内覆肺泡上皮，由I型和II型肺泡细胞组成。（1）I型肺泡细胞：扁平状，覆盖肺 泡壁的大部分。 EM：各种细胞器较少，有较多的吞 饮小泡。 功能：参与构成气血屏障。,肺泡结构模式图,气血屏障（呼吸膜）的结构：肺泡表面活性物质液体层I型肺泡上皮与基膜间质层毛细血管基膜层毛细血管内皮层,（2）II型肺泡细胞 呈立方形，分散在I型细胞之间。EM：细胞表面有微绒毛，胞质内含 嗜锇性板层小体。功能：分泌肺泡表面活性物质，并 可转化为I型肺泡细胞 。,II型肺泡细胞,肺泡表面活性物质 二棕榈酰卵磷脂 作用： 保持肺泡表面张力，防止肺不张。,（三） 血管和血流由于肺部毛细血管网的形成，尽管大量血液从右心流向肺血管系统，肺循环阻力却很小。主干气道和终末细支气管由支气管循环供血，血液直接回到动脉循环。,（四 ）清除吸入的微粒大的微粒在鼻腔被滤过，沉积在主干呼吸道的细小微粒被纤毛和粘液清除，至会厌部后被吞咽。肺泡内没有纤毛，微粒被巨噬细胞吞噬，进入淋巴系统。,二、 呼吸运动与肺通气,一、呼吸运动,胸廓体积改变 呼吸肌收缩胸腔容积变化肺容积变化肺 内压变化肺泡与大气压力差肺通气。呼吸肌：吸气肌：膈肌、肋间外肌。斜角肌、胸锁乳突肌。呼气肌：腹壁肌、肋间内肌。,胸式呼吸：肋骨和胸骨运动腹式呼吸：膈肌舒缩活动平和呼吸：膈肌、肋间外肌。,吸气主动，呼气被动,1.（1）胸膜腔： 胸膜脏层和壁层之间的腔。 （2）胸内负压： 胸内压=大气压肺回缩力 胸内压=肺回缩力,二、肺内压与胸内压的变化,胸膜内层的压力有两个：其一是肺内压，使肺泡扩张，其二是肺的回缩力，使肺泡缩小。因此胸膜腔内的压力实际上是这两种方向相反的力的代数和，即： 胸内压=肺内压-肺回缩力 在吸气末和呼气末，肺内压等于大气压 。若以大气压力为零位标准， 胸内压= -肺回缩力 可见，胸内负压是由肺的回缩力造成的,（一）肺容量 1. 潮气量(TV)：平和呼吸时，每次气体进出肺的气量，平静呼吸时，潮气量为400-600ml，平均为500ml。 2. 补吸气量和深吸气量： 补吸气量(IRV)：平和呼吸后，尽力吸气所吸入的气量，正常成年人为1500-2000ml。 深吸气量：潮气量和补吸气量之和。 3. 补呼气量(ERV) ：平和呼吸后，尽力呼气所呼出的气量，正常成年人为900-1200ml 。,三、肺容量与肺通气量,肺容量与肺通气量,4. 肺活量和时间肺活量： 肺活量(VC)：最大吸气后，尽力呼气所呼出的气量,正常成年男性平均为3500ml，女性为2500ml。 时间肺活量：最大深吸气后，一定时间内尽力呼气所呼出的气量。 5. 肺总容量： 肺所能容纳的最大气量为肺总量，为肺活量和残气量之和，成年男性平均为5000ml，女性为3500ml。,肺容量图示: 潮气量 补吸气量和深吸气量 补呼气量 肺活量和时间肺活量 肺总容量 无效腔,（二）肺通气量 1. 每分通气量 每分通气量=潮气量呼吸频率（次/min） 2. 肺泡通气量 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔 肺泡通气量=（潮气量-生理无效腔） 呼 吸频率（次/min）,（三）、肺通气阻力 呼吸道阻力：呼吸道中对气流的反作用力。包括： 1. 弹性阻力 胸廓的弹性阻力 肺的弹性阻力 2. 非弹性阻力 气道阻力 组织粘滞性阻力 惯性阻力,1 弹性阻力,（1）主要分布与肺组织和可扩展的小气道。 一般用顺应性来衡量弹性阻力，顺应性（C）与弹性阻力（R）成反比关系 C = 1/R C = V/P（L/cmH2O,顺应性用来描述肺的可扩张性。顺应性高指肺容易扩张，肺顺应性低是指肺组织很紧密。肺部总顺应性=肺顺应性+胸廓顺应性。下列情况胸廓顺应性减小：肥胖，脊柱后侧凸，硬皮病，胸廓损伤，膈肌麻痹。下列情况肺顺应性减小：肺膨胀不全，肺炎，肺水肿，胸膜渗出，肺纤维化，气胸。,肺泡表面活性物质的生理作用,防止肺萎缩塌陷，降低吸气阻力。维持肺泡容积的相对稳定 。减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿发生 。 由于肺泡表面活性物质降低了肺泡表面张力，减弱了表面张力对肺毛细血管中液体的吸引作用，防止液体渗入肺间质和肺泡内，使肺泡得以保持“干燥”。,3. 呼吸过程中的能量转换呼吸过程中的功是指肺和胸壁运动所需的功，以单位时间内压力变化乘以容积变化表示，单位是kg.m。吸气做功对抗弹性阻力和非弹性（磨擦）阻力。50%的能量用于对抗摩擦力，以热能的形式消耗了。对抗弹性阻力的能量部分转化为势能。,监测呼吸功WOB有重要意义： 正常人WOB呼吸功为0.30.6 J/L,占全身氧耗的1%2%，在气道阻力增加，顺应性降低时，呼吸功可增加50倍，重度ARDS病人呼吸氧耗可占总氧耗的50%。 WOB1.25 J/L,导致呼吸肌严重疲劳,三、呼吸气体的交换,一、呼吸气体的分压和溶解度混合气的总分压=各气体的分压的总和,二、气体在肺和组织的交换,换气中的区域性差异：在自主呼吸患者，吸入气体由于胸廓的抬升和膈肌的降低导入，肺外围部及肺底部扩张更好。在使用呼吸机的患者，吸入气体由正压通过气管进入肺部，肺尖部和最接近气管的部分扩张更好。,气体弥散,与通过气血屏障由被动弥散进行气体转换，无须耗能。,气体交换肺部:肺泡气中O2的分压大于 肺毛细血管O2 的分压, O2 进入血管. 肺泡气中CO2 的分压小于 肺毛细血管CO2 的分压, CO2进入肺泡. 组织:组织中O2的分压小于毛细 血管O2 的分压, O2进入组织. 组织中CO2 的分压大于毛细 血管CO2 的分压, CO2进入 血管.,三、肺泡通气与血流量的相互关系,（一） 肺泡通气量决定因素,单位压力作用下，胸廓和肺容积变化是临床上用以反映肺和胸廓弹性的指标，肺泡局部顺应性改变影响肺泡接受气体量；气道阻力的变化影响肺泡接受气体量的速率。,肺血流量,受重力影响分上中下，分别为0.6L/min、2.0L/min、3.4L/min肺尖下无血流量，无气体交换；逐渐过渡为间歇性，吸气时有血流量，呼气时无血流量；下肺区持续有血流量。,V/Q比值,上、中、下区分别为1.7、0.9、0.18大部分肺区V/Q比值接近1.0,通气-血流匹配,通气-血流匹配指适量的肺通气量与血流量的匹配，换气效率最高。肺通气量不足或血流量不足均使通气量和血流量匹配不当时，导致气体交换不充分。两类VQ匹配不当（1）功能性动-静脉短路（分流灌注）：肺血流量过剩，如肺通气量不足（如肺萎陷）（2）通气无效腔：通气过剩，如肺血流量不足（如肺栓塞）。,四、气体在血液中的运输,氧和二氧化碳在血液中存在的形式 物理溶解 化学结合,一、氧的运输Hb与O2结合特征： Hb+O2=HbO2变构效应 ： 紧密型(T型)+O2 疏松型(R型),（一）氧的化学结合 1. 氧合：血红蛋白与氧的结合方式 2. 氧容量：每100ml血液的血红蛋白化学结合 氧的量（20.8ml），称为血红蛋白的 氧容量 3.血红蛋白氧含量 ：每100ml血液的血红蛋白 实际结合氧的量，称为血红蛋白氧 含量 。 4. 氧饱和度：血红蛋白氧含量所占血红蛋白的 氧容量 的百分数称为血红蛋白氧饱 和度。,氧的化学结合 Hb+O2=HbO2,（二）氧离曲线及其影响因素 氧离曲线：表达氧分压与氧饱和度之间的关系的曲线。,上段：血氧高饱和度中段：组织细胞中，氧 分压稍有变化， 即可释放氧。,氧-血红蛋白的亲和与解离决定于PaO2水平。在机体组织中， PaO2较低，O2与Hb亲和力低， O2更容易释放到组织中。在肺内， PaO2较高， O2与Hb亲和力强，Hb更容易获取肺内的O2。,影响氧离曲线的因素 1. CO2和pH的影响 2. 温度的影响 3. 2,3-DPC的影响,二、二氧化碳的运输,（一）二氧化碳的化学结合 1. 碳酸氢盐形式 2. 氨甲酰血红蛋白（二）二氧化碳的运输与酸 碱平衡,静脉血中PCO2=46mmHg(6.1kPa);动脉血中PCO2=40mmHg(5.3kPa);静脉血中CO2含量=52ml/100ml；动脉血中CO2含量=48ml/100ml；何尔登效应，去氧血红蛋白比氧合血红蛋白结合更多的CO2。,五、 呼吸的调节,一、各级呼吸中枢及其相互关系,1、脑干各级呼吸中枢,呼吸中枢: 延髓基本呼吸中枢： 调整呼吸节律 脑桥呼吸调整中枢：长吸气中心 呼吸调整中枢长吸气中心位于低位脑桥，负责启动吸气。呼吸调整中枢位于脑桥上部，负责启动呼气。,呼吸神经元: 吸气神经元 呼气神经元 跨时相神经元,2、大脑皮层对呼吸运动的调节通过脑桥和延髓对呼吸中枢的作用，调节呼吸的节律 通过皮质脊髓束和黑质红核脊髓束，下传直接支配呼吸肌的运动神经元，调节其活动。 意义：意识性呼吸，即控制随意性呼吸，如自控过度换气，屏气。,二、呼吸的反射性调节,1、肺牵张反射 肺扩张反射 肺扩张支气管和细支气管中牵张感受器兴奋迷走 神经传入纤维抑制吸气中枢，引起呼气。 肺缩反射 肺萎缩支气管和细支气管中牵张感受器兴奋迷走 神经传入纤维兴奋吸气中枢，引起吸气。 意义： 肺扩张反射有利防止吸气过深过长，加速由吸气向呼气转换。 肺缩反射有利阻止呼气过深，防止肺过度萎缩。,2、呼吸的本体感受性反射 感受器为肌梭兴奋时传入冲动到达脊髓反射性引起所在肌肉收缩加强。 3、防御性反射 咳嗽反射：感受器位于喉、气管、支气管黏膜，为防御反射 喷嚏反射：感受器位于鼻黏膜，为防御反射，以清除鼻腔中 刺激物。,呼吸肌的本体感受性反射弧示意图：感受器-肌梭传入神经-脊神经传出神经-脊神经胸段效应器-呼吸肌意义：维持正常呼吸,三、化学因素对呼吸运动的调节,1、化学感受器外周化学感受器: 颈动脉窦 主动脉弓,中枢