呼吸(非生理学本科).ppt

1,第五章呼吸Respiration,p132,2,呼吸：机体与外界环境间的气体交换过程。,呼吸全过程：外呼吸气体运输内呼吸,肺通气肺换气,3,第一节肺通气,概念：肺与外界环境之间的气体交换过程。,结构基础：,呼吸道肺泡胸廓,4,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力1.肺内压与外界环境之间的压力差是肺通气的直接动力。肺内压：肺泡内的压力称为肺内压。当肺内压大气压时，气体进入肺泡，称为吸气。当肺内压大气压时，气体从肺泡流出，称为呼气,5,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力2.肺内压的变化是形成肺泡和外环境之间压力差的直接原因。了解肺内压与呼吸运动的意义：为实现人工呼吸提供理论依据。人工呼吸原理：是通过人为的方法造成肺内压与大气压之间的压力差来实现。分有正压人工呼吸（如吸氧，口对口人工呼吸等）和负压人工呼吸（如胸外按压等）。,6,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力3.胸廓容积的变化引起肺内压的变化。,7,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力4.呼吸运动引起胸廓容积的变化。（1）呼吸运动：是指呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。（2）参与呼吸运动的肌肉：吸气肌：膈肌、肋间外肌呼气肌：肋间内肌、腹肌,8,一、肺通气的原理,主要吸气肌：膈肌、肋间外肌1）膈肌：是最主要的吸气肌，其作用是使胸廓上下径增大以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸(abdominalbreathing)。,9,一、肺通气的原理,主要吸气肌：膈肌、肋间外肌1）膈肌：2）肌间外肌：其作用是使胸廓左右径和前后径增大。由肋间肌舒缩活动引起的以肌骨和胸骨运动所产生的呼吸运动称为胸式呼吸(thoracicbreathing)。3）辅助吸气肌：平静呼吸不起作用。只有在用力呼吸时才发挥。主要辅助肌有斜角肌、胸锁乳突肌。,10,一、肺通气的原理,主要呼气肌：腹肌（最主要）、肋间内肌。在平静呼吸时不起作用，用力呼吸才参与。在平静呼吸时特点是只有吸气肌参与，此时吸气是主动，呼气是被动。,11,（3）呼吸过程：平静呼吸吸气运动（主动过程）,膈肌收缩,胸廓纵径,胸廓扩大，肺扩张，肺容量,平静吸气,肺内压大气压,肋间外肌收缩,胸廓横径,12,（3）呼吸过程：平静呼吸呼气运动（被动过程）,膈肌舒张,胸廓纵径,胸廓缩小，肺回缩，肺容量,平静呼气,肺内压大气压,肋间外肌舒张,胸廓横径,13,（4）呼吸过程：用力呼吸,机体活动时或异常情况下（缺氧或二氧化碳分压升高）引起深而快的呼吸，也称深呼吸。,特点：吸气和呼气都是主动运动。,14,（5）呼吸的表现形式：,用力程度：平静呼吸：安静时的呼吸用力呼吸：加深加快的呼吸呼吸困难,主动,主动,被动,主动,呼吸过程,吸气肌舒张+呼气肌收缩,吸气肌+辅助吸气肌均收缩,吸气肌舒张,吸气肌收缩,参与的呼吸肌,呼气,吸气,呼气,吸气,用力呼吸,平静呼吸,区别点,15,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力5.胸膜腔内负压是维持肺扩张状态的主要因素。,（1）胸膜腔：胸膜的壁层和脏层围成的密闭的潜在腔隙。无气体，只有少量浆液，,16,一、肺通气的原理,胸膜腔是潜在的腔隙，其内内没有气体，仅有少量浆液，这一薄层浆液的作用是：在两层胸膜之间起润滑作用，减少摩擦。浆液分子的内聚力使两层胸膜贴附在一起，不易分开。,17,一、肺通气的原理,（2）胸膜腔内压：定义：胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压，简称胸内压。,18,吸气,呼气,7cmH2O,胸内压,肺内压,-4cmH2O,19,一、肺通气的原理,（2）胸膜腔内压：胸内负压的意义：有利于维持肺的扩张状态;有利于静脉和淋巴回流：吸气时静脉血和淋巴液回流加快。,20,（二）肺通气的阻力,肺的弹性阻力占总弹性阻力阻力胸廓的弹性阻力70%气道阻力占总阻力非弹性阻力惯性阻力30%粘滞阻力,21,（二）肺通气的阻力,1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形的力。弹性阻力的大小可用顺应性的高低来表示。顺应性：指在外力作用下弹性组织的可变形性。弹性阻力大者，变形程度小，顺应性小；反之，弹性阻力小者，变形程度大，顺应性大；,22,（二）肺通气的阻力,1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。（1）肺的弹性阻力和肺顺应性肺在扩张变形时可产生弹性回缩力。肺弹性阻力的来源：肺组织本身的弹性成分：占肺总弹性阻力的1/3。肺表面张力：占肺总弹性阻力的2/3。,23,表面张力,在肺泡内面覆盖有一层极薄的液体，与肺泡气体之间形成液-气界面。在肺泡内的液-气界面上存在表面张力，其合力方向指向肺泡中央，使肺泡具有缩小的倾向，产生阻碍肺扩张的弹性阻力。表面张力对呼吸的影响：阻碍肺泡扩张，增加吸气阻力；使大小不同的肺泡内压不稳定；容易产生肺水肿。,24,（二）肺通气的阻力,1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。（1）肺的弹性阻力和肺顺应性肺弹性阻力的来源：肺表面活性物质：,25,来源：由型肺泡上皮产生成分：二棕榈酰卵磷脂（DPPC）。作用：降低肺泡液-气界面的表面张力。生理意义维持肺泡的稳定性；减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿降低吸气阻力，减少吸气作功,肺表面活性物质,26,（二）肺通气的阻力,1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。（1）肺的弹性阻力和肺顺应性（2）胸廓的弹性阻力来自于胸廓的弹性成分。胸廓的弹性阻力既可能是吸气或呼气的阻力，也可以是其动力，这取决于胸廓的位置。,27,（二）肺通气的阻力,1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。2.气道阻力是非弹性阻力的主要成分，占非弹性阻力的8090%。气道管径的大小是影响气道阻力的主要因素。,气道阻力,气道管径,4,1,28,二、肺通气功能的评价,（一）肺容积和肺容量.潮气量（TV）每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量。平静吸气时，成人：400600ml.补吸气量（IRV）平静吸气末，再做最大吸气所能吸入的气量成人：15002000ml,29,二、肺通气功能的评价,.深吸气量平静呼气末作最大吸气的气量。深吸气量=潮气量+补吸气量是衡量最大通气潜能的一个重要指标.补呼气量（EVR）平静呼气末，再做最大呼气所能呼出的气体量成人：9001200ml,30,31,.肺活量:概念：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。反映了肺一次通气的最大能力。肺活量=补吸气量+潮气量+补呼气量正常值：成年男性3500ml成年女性2500ml,二、肺通气功能的评价,32,.用力呼气量(时间肺活量):定义：一次最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量。以它占用力肺活量的百分数表示:正常值：1s=80%,2s=96%,3s=99%。意义：是衡量肺通气功能的最佳指标。,二、肺通气功能的评价,33,.用力呼气量(时间肺活量):定义：一次最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量。以它占用力肺活量的百分数表示:正常值：1s=80%，2s=96%，3s=99%。意义：是衡量肺通气功能的最佳指标。,二、肺通气功能的评价,34,（二）肺通气量和肺泡通气量,1.每分肺通气量定义：每分钟吸入或呼出的气体总量。(基础状态下测定)。每分通气量=潮气量呼吸频率=500ml12次/min=6L/min,二、肺通气功能的评价,35,（二）肺通气量和肺泡通气量,2.最大通气量定义：以尽可能快的速度和尽可能深的幅度吸气时，每分钟吸入或呼出的气体总量。(基础状态下测定)。成人最大通气量一般可达70120L.,36,3.无效腔,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。150ml*肺泡无效腔：未发生气体交换的肺泡容积。,37,4.肺泡通气量,定义:每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液进行真正有效气体交换的气量。=(潮气量无效腔气量)呼吸频率=(500-150)12=35012=4.2L/min浅而快呼吸:(250-150)24=10024=2.4L/min深而慢呼吸:(1000-150)6=8506=5.1L/min,38,第二节肺换气和组织换气,39,1.呼吸膜的结构含肺表面活性物质的液体层肺泡上皮细胞上皮基底膜基质层毛细血管基膜毛细血管内皮细胞,二、肺换气,40,（二）肺换气过程：肺泡与肺泡Cap血液间O2和CO2交换,肺CapPCO2,PO2静脉血变为动脉血,Gasexchangeinlung,O2,二、肺换气,41,1.呼吸膜的厚度反比正常：呼吸膜很薄，气体交换快病理：肺水肿、肺炎等，呼吸膜变厚，气体交换慢2.呼吸膜的面积正比正常：扩散面积大，气体交换多肺不张、肺实变：交换面积减少，气体交换减少3.通气血流比值(V/Q)V/Q=肺泡通气量/每分肺血流量正常成人安静时为0.84，此时肺换气效率最高。,（三）影响肺换气的因素,42,通气过剩，血流相对不足，导致肺泡无效腔,通气不足，血流相对过多，相当于发生了功能性A-V短路,换气效率缺O2和CO2潴留。(主要是缺O2),43,三、组织换气（1）组织换气过程组织毛细血管和组织细胞之间的气体交换.动力:分压差组织毛细血管组织细胞PO210040PCO24046（2）影响组织换气过程细胞和毛细血管间的距离组织代谢毛细血管的血流速度,44,第三节气体在血液中的运输,45,1.物理溶解：1.5%2.化学结合：主要运输形式，占98.5%,一、氧的运输,（一）运输形式,HbO2为鲜红色去氧Hb为蓝紫色,紫绀(cyanosis)：血中去氧Hb5g/100ml血液时，皮肤、粘膜呈蓝色，可作为缺氧的标志。,46,（二）血红蛋白与氧结合的特征1.反应快、可逆、不需酶、受PO2的影响。2.是氧合而不是氧化。血红蛋白上的Fe2+与O2结合后，不变价。,HbO2,Hb+O2,PO2低（组织）,O2高（肺）,47,3.一分子Hb可结合四分子O21gHb可结合1.39mlO2氧容量（oxygencapacity）每100ml血中Hb所能结合的最大氧量。氧含量（oxygencontent）每100ml血中Hb实际结合的氧量。氧饱和度（oxygensaturation）每100ml血中Hb实际结合的氧量与血中Hb所能结合的最大氧量之比。氧饱和度=氧含量/氧容量X100%,48,4.Hb与O2的结合或解离呈S形,49,（三）氧解离曲线(oxygendissociationcurve),上段：PO260100mmHg，曲线较平坦。Hb与O2的结合部分。此范围内PO2变化对Hb氧饱和度影响不大，不会引起明显的低氧血症。,中段：PO24060mmHg，曲线较陡。血氧饱和度变化较明显，反映HbO2解离释放O2的部分。,下段：PO21540mmHg，坡度更陡。HbO2解离释放O2的部分。代表O2储备。,Hb与O2的结合或解离曲线呈S型，与Hb变构效应有关,50,1.静脉血流经肺泡壁Cap时Hb与O2结合；2.动脉血流经外周组织Cap时Hb与O2解离；3.组织耗氧量增加促进Hb与O2解离。,51,（四）影响氧解离曲线的因素：,pH和PCO2温度2,3-二磷酸甘油酸其他因素,右移：亲和力降低左移：亲和力升高,52,（四）影响氧解离曲线的因素：,1.pH和PCO2,pH值,PCO2,Hb与O2亲和力下降P50增大，氧离曲线右移,机理：波尔效应酸度对Hb氧亲和力的影响,53,化学结合：93%碳酸氢盐氨基甲酸血红蛋白,二、CO2的运输,物理溶解：7%,（一）CO2运输形式,54,2.温度,Hb与O2亲和力下降P50增大，曲线右移,温度,H+活度,意义：代谢活跃,温度,CO2,乳酸等酸性产物,释放更多的O2供组织利用,冬天末梢循环+氧离难局部红，易冻伤,55,3.2、3-二磷酸甘油酸（2、3-DPG）,红细胞无氧糖酵解产生2、3-DPG,缺氧,2、3-DPG,H+,R型,T型,意义：缺氧时促使O2的释放,Hb与O2亲和力,P50增大，曲线右移,56,4.影响Hb与O2结合的其它因素,（1）CO：竞争性抑制O2与Hb的结合，CO与Hb的亲和力是O2的250倍；CO还能增加O2与Hb的亲和力，使氧离曲线左移，使O2不易释放入血（2）HbHb的Fe2+被氧化成Fe3+，将失去运氧能力,57,二、CO2的运输,运输形式,1.物理溶解：5,2.化学结合：95,58,1.碳酸氢盐,59,在肺,2.氨基甲酸血红蛋白,HbNH2O2+CO2+H,HHbNHCOOH+O2,在组织,60,第四节呼吸的调节一、呼吸中枢及呼吸节律的形成（一）呼吸中枢：中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。,61,A,B,C,D,脊髓,延髓,桥脑,中脑,呼吸节律无变化,呼吸运动停止,呼吸变慢变浅,喘息样呼吸,62,（一）呼吸中枢：,1.延髓:基本节律中枢2.脑桥上部:呼吸调整中枢3.高位脑:呼吸随意控制,63,二、呼吸的反射性调节（一）化学感受性呼吸反射1.化学感受器（chemoreceptor）（1）外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体（2）中枢化学感受器：延髓腹外侧浅表部位（3）化学感受器的适宜刺激:A血或脑脊液中的CO2、O2和H+浓度的变化。,64,外周化学感受器(peripheralchemoreceptor),颈动脉体和主动脉体,65,（1）外周化学感受器：位置：颈动脉体、主动脉体,动脉血pHPO2PCO2,颈动脉体,舌咽神经窦N,主动脉体,呼吸加深加快,延髓,迷走N,66,（2）中枢化学感受器(centralchemoreceptor),部位：于延髓腹外侧区浅表部位,ChemoreceptorLocation,67,（2）中枢化学感受器：位置：延髓腹外侧浅表处的神经元适宜刺激:脑脊液或局部细胞外液中的H+,血液中PCO2,通过血脑屏障,脑脊液中H+,中枢化学感受器,呼吸加深加快,血液中H+,不同通过血脑屏障,68,（1）CO2：是兴奋呼吸最重要的生理性体液因子,CO2刺激呼吸运动的途径：中枢化学感受器(起主要作用，但反应慢)外周化学感受器(与快速呼吸反应有关),2.CO2、H+和低O2对呼吸的调节,当PCO2反射性呼吸运动加深加快。当PCO2,外周化学感受器中枢化学感受器,（+）,CO2主要是通过中枢化学感受器而发挥作用,69,CO2对呼吸的影响,1时呼吸开始加深；4时呼吸加深加快,通气量1倍以上;6时肺通气量可增大6-7倍;7时血液中PC02明显升高，可出现头昏、头痛等症状；超过15-20，呼吸反而被抑制,可出现惊厥、昏迷，甚至呼吸停止。,70,（2）H+对呼吸运动调节的途径及特点,中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学感受器高脑脊液中的H+是中枢化学感受器的最有效刺激血中H+（不易通过血脑屏障），以刺激外周化学感受器为主,71,（3）低氧对呼吸运动的影响,72,（3）低氧对呼吸运动的影响低O2对呼吸中枢的直接作用是抑制。低O2刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。轻、中度低O2对外周化学感受器的刺激作用大于对呼吸中枢的抑制作用。严重低O2时，外周化学感受器反射不足以克服低O2对呼吸中枢的直接抑制作用。,临床应用氧疗时：吸氧浓度不宜过高，并控制流速，采用持续低流量供氧的原则。,73,3.CO2、H+和O2在呼吸调节中的相互作用,发生总和而加大对呼吸的影响:例：PCO2H+相互抵消而减弱对呼吸的影响:例:H+肺通气量CO2排出PCO2导致肺通气的增加比单因素H+时小,74,脑脊液H+,兴奋,引起的呼吸运动,血脑屏障,CO2,75,(二)肺牵张反射1.肺扩张反射,（1）概念:肺扩张时引起的吸气抑制反射（2）感受器:气管到细支气管的平滑肌中（3）过程:肺扩张肺牵感器兴奋迷走N延髓兴奋吸气切断机制吸气转为呼气,76,（4）意义:,阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气，使呼吸频率增