生理学 第五章 呼吸.ppt

第四章呼吸第一节呼吸系统的结构与功能第二节肺通气第三节呼吸气体的交换第四节气体在血液中的运输第五节呼吸运动的调节,呼吸概念及其意义：机体与外界环境之间的气体交换过程.,呼吸过程：,O2,CO2,O2,CO2,肺,血液循环,组织细胞,肺通气肺换气气体运输组织换气,外呼吸,内呼吸,第一节呼吸系统的结构与功能1、呼吸道:勾通肺泡与外界环境的气体通道,上呼吸道：鼻、咽、喉呼吸道下呼吸道：气管、支气管及在肺内的分支呼吸道的主要功能：（1）调节气道阻力：通过调节气道阻力从而调节进出肺的气体的量、速度和呼吸功（2）保护功能：对吸入气体进入加温、湿润、过滤、清洁作用和防御反射等保护功能。,2、呼吸道平滑肌：气管至终末细支气管管壁，形成完整的网格结构受交感神经和迷走神经的双重支配，调节呼吸道管径吸气：交感神经（）平滑肌舒张，管径增大呼气：迷走神经（）平滑肌收缩，管径减小神经递质的作用：胆碱类物质：迷走神经类作用去甲肾上腺素类物质：交感神经类作用,3、肺泡:肺泡气与血液进行气体交换的场所动画肺结构.swf,4、胸廓与胸膜腔（1）胸廓（2）呼吸肌1）吸气肌：膈肌、肋间外肌（主）；斜角肌、胸锁乳突肌（辅）2）呼气肌：腹肌、肋间内肌（3）胸膜腔负压,一.肺通气的原理,肺通气的动力肺通气的阻力肺通气,（一）肺通气的动力直接动力:大气与肺泡气之间的压差(大气压肺内压）原动力：呼吸运动,呼吸运动胸膜腔内压变化肺内压改变大气压与肺内压压差改变,第二节肺通气,1.呼吸运动定义：是指呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。参与呼吸的肌肉：主要吸气肌：膈肌和肋间外肌主要呼气肌：肋间内肌和腹肌辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,（1）呼吸过程（2）型式1）腹式呼吸和胸式呼吸2）平静呼吸和用力呼吸,（1）平静呼吸：节能的最佳呼吸方式(主动、被动）吸气：主动吸气肌(+)胸廓扩大肺扩大肺容积肺内压吸气呼气：被动吸气肌()胸廓缩小肺缩小肺容积肺内压呼气,（2）用力呼吸：耗能高（主动、主动）吸气：主动吸气肌（+）胸廓扩大肺扩大肺容积肺内压吸气呼气：主动呼气肌（+）胸廓缩小肺缩小肺容积肺内压呼气,呼吸辅助肌(+),吸气肌（）,2.肺内压:肺泡内的压力.1）变化过程：肺内压的周期性变化2）变化程度：吸气末、呼气末：肺内压=大气压压力差=0无气体流动平静吸气时：肺内压：-1-2mmHg用力吸气时：肺内压：-100-30mmHg平静呼气时：肺内压：+1+2mmHg用力呼气时：肺内压：+60+140mmHg3）人工呼吸,吸呼气时肺内压变化,3.胸膜腔内压1）胸膜腔：密闭性，胸膜间浆液分子的内聚力2）胸膜腔负压的形成：胸内压=肺内压肺回缩力(设大气压为0)吸气末或呼气末:肺内压=大气压胸内压=大气压肺回缩力=肺回缩力胸膜腔负压是由肺的弹性回缩力造成的.吸气负压呼气负压（胸廓与肺的生长速度不同步）C、在平静呼气末胸膜腔内压为负值。原因：在生长发育过程中，胸廓生长的速度比肺快，其自然容积大于肺的自然容积，所以肺始终处于扩张转态。,3）测定方式胸膜腔内压=肺内压-肺回缩力=-肺回缩力胸膜腔内压测定平静呼气末:-5-3mmHg用力呼气末:-90mmHg平静吸气末:-10-5mmHg用力吸气末:110mmHg4)胸膜腔负压的生理意义A、作用于肺，牵张其扩张。B、作用于胸腔内壁薄而扩张性大的腔静脉和胸导管。促进静脉血和淋巴的回流。,（二）肺通气的阻力,弹性阻力肺弹性阻力肺的弹性回缩力(1/3)肺泡表面张力(2/3)胸廓弹性阻力非弹性阻力气道阻力（主要）惯性阻力组织粘滞阻力,肺通气的阻力,1、肺的弹性阻力和顺应性：（1）弹性阻力和顺应性,弹性阻力:弹性组织受到外力作用发生变形时所产生的对抗变形的力.顺应性(compliance):在外力作用下弹性组织的可扩张性.,顺应性=,弹性阻力,1,肺顺应性(CL)=,肺容积变化(V)跨肺压变化(P),L/cmH2O,肺顺应性反映了肺扩张的难易程度，与弹性阻力成反比，肺顺应性大，肺易扩张：肺顺应性小，肺不易扩张。,（2）肺弹性阻力的来源A：肺组织的弹性回缩力（占1/3）来源于弹力纤维和胶原纤维肺扩张弹力纤维和胶原纤维被牵拉弹性回缩力增大B：肺的液-气界面的表面张力（占2/3）表面张力:存在于液-气界面使液体表面积尽量缩小的力.肺泡表面张力:球形液-气界面,表面张力向心,倾向使肺泡缩小.肺表面张力是弹性阻力的主要来源.,C：肺表面活性物质A）、成分：二棕榈酰卵磷脂（DPPC）。B）、作用：降低肺泡液-气界面的表面张力。C）、生理意义a:维持肺泡的稳定性；b:减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿；c:降低吸气阻力，减少吸气作功。,（3）胸廓的弹性阻力和顺应性胸廓的弹性阻力方向视胸廓的位置而定。Cchw=胸腔容积的变化/跨胸壁压的变化(L/CmH2O)肺和胸廓的总顺应性CL+chw1/CL+chw=1/CL+1/Cchw,2、非弹性阻力包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。气道阻力是主要成分，约占80-90%。气道阻力:气体通过呼吸道时气体分子之间及气体分子与气道壁之间的摩擦力.影响气道阻力的因素:（1）气流速度（2）气流形式（3）管径大小气道平滑肌舒缩活动（4）肺容积,神经调节：交感神经（+）NA+2R平滑肌舒张管径阻力副交感神经（+）Ach+MR平滑肌收缩管径阻力体液调节肾上腺素、异丙基肾上腺素平滑肌舒张组胺、5-HT平滑肌收缩例：哮喘用药：2受体激动剂喘乐宁,二、肺容积和肺容量（一）肺容量：静态肺容量、动态肺容量1、静态肺容量（1）潮气量（2）补吸气量与深吸气量（3）补呼气量（4）肺活量（5）余气量和功能余气量（6）肺总量,2、动态肺容量（1）用力肺容量（FVC）（2）用力呼气量（FEV）,阻塞性肺疾患者：FEV1、FEV1%降低限制性肺部疾患者FEV1降低FEV1%正常或上升,肺通气功能的评定测定1.潮气量(TV)2.补吸气量(IRV)3.补呼气量(ERV)4.残气量(余气量)(RV)5.深吸气量(IC)=TV+IRV6.功能残气量(FRV)=TV+ERV7.肺活量(VC)=IRV+TV+ERV8.肺总量(TLC)=IRV+TV+ERV+RV用力肺活量(FVC):最大吸气后尽力、尽快呼气所呼出的最大气量.用力呼气量(FEV)：尽力吸气后尽力尽快呼气，一定时间内的呼出气量.时间肺活量：FEV1/FVC：80%,FEV2/FVC：96%,FEV3/FVC：99%,肺容积,肺容量,三、肺通气量（一）每分通气量：每分钟进出肺的气体总量.每分通气量=潮气量(TV)呼吸频率(R)69L每分最大通气量:尽力作深快呼吸,每分所吸入或呼出的最大气量.70120L,通气贮量百分比=,每分最大通气量-每分平静通气量每分最大通气量,反映通气功能的贮备能力.,93%,100%,（二）无效腔和肺泡通气量无效腔：解剖无效腔+肺泡无效腔=生理无效腔解剖无效腔:鼻呼吸性细支气管内不参与交换的气体量.反应呼出气与肺泡气的差异：肺泡无效腔:肺泡内未参与气体交换的气体量.(每分)肺泡通气量:每分钟吸入肺泡的新鲜空气量.(每分)肺泡通气量=(潮气量-无效腔气量)呼吸频率(500-150)15=4250ml,深慢呼吸比浅快呼吸的肺通气效率高,第三节呼吸气体的交换一、气体交换的原理（一）气体的扩散影响气体扩散速率的因素1.气体的分压差2.气体的分子量和溶解度3.扩散面积和距离4.温度,（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压肺换气的动力：分压差方向和量,O2（肺）CO2（肺毛细血管）呼吸膜,(一).肺换气过程,二.肺换气,(二).影响肺换气(气体交换)的因素1.呼吸膜的厚度反比呼吸膜-6层：是肺泡气与血液之间的物理屏障.单纯扩散.厚度大扩散速率小换气障碍PO2PCO2病理：肺水肿、肺炎、肺间质纤维化2.呼吸膜的面积正比面积小扩散速率小换气障碍PO2PCO2病理：肺炎、肺不张、肺实变,3.通气/血流比值（VA/Q比值）每分钟肺泡通气量(VA)和每分钟肺血流量(Q)之间的比值正常成人安静状态下:VA（肺泡通气量）=4.2L/minQ（每分钟肺血流量）=5L/min正常VA/Q比值为0.84VA/Q（0.84）：通气过剩(VA)或血流不足(Q)肺泡无效腔增大通气不足PO2PCO2VA/Q（90%,血液可携带足够的O2，机体不发生缺氧。中段：血流经组织时，释放适量的氧，保证安静状态下组织代谢需氧量。下段：保证组织活动增强时有足够的氧供应.,（四）影响氧解离曲线的因素,P50:使Hb氧饱和度达50%时的PO2.正常:26.5mmHgP50曲线右移Hb与O2的亲和力HbO2中O2释放P50曲线左移Hb与O2的亲和力HbO2中O2释放,影响因素:1.H+或pH：曲线右移，Hb构型改变Hb和O2的亲和力。2.Pco2：曲线右移。波尔效应：酸度Hb和O2的亲和力。曲线右移有利于向组织供氧，符合生理需要。3.温度：曲线右移组织代谢增加，O2的需求。4.2,3-二磷酸甘油酸（DPG）：红细胞无氧代谢产物2,3-DPG曲线右移,三、二氧化碳的运输（一）CO2的运输形式物理溶解5%，化学结合的占95%。主要是碳酸氢盐（88%）和氨基甲酸血红蛋白（7%）。1、血浆中的CO2：R-NH2+CO2R-NHCOO-+H+2、红细胞内的CO2碳酸氢盐1）溶解状态2）碳酸氢盐形式出现氯转移3）氨基甲酸血红蛋白,（二）CO2解离曲线1、CO2解离曲线2、O2与Hb的结合对CO2运输的影响O2与Hb结合可促使CO2释放，这一现象称霍尔登效应。综上所述，O2及CO2的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。CO2通过波尔效应影响O2的结合和释放，O2又通过何而登效应影响CO2的结合和释放。,第五节呼吸运动的调节一.呼吸中枢与呼吸节律的形成呼吸中枢:CNS内产生和调节呼吸运动节律的神经细胞群。,(一)呼吸中枢的分布及功能包括脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮层。延髓:呼吸基本节律中枢脑桥上部:呼吸调整中枢(抑制吸气)脑桥中下部:长吸中枢低位脑干(延髓+脑桥):基本正常的呼吸节律高位脑:呼吸运动的随意控制,呼吸运动的条件反射的建立,呼吸神经元所在部位:延髓:背侧呼吸组(DRG)含吸气神经元膈肌、肋间外肌兴奋时引起吸气腹侧呼吸组(VRG)含呼气神经元腹肌、肋间内肌兴奋时引起呼气脑桥上部:PBKF核群(臂旁内侧核、KF核)限制吸气,使吸气转向呼气.,A平面（中脑与脑桥间）切断：呼吸节律无明显变化B平面（脑桥上、中部之间）切断：长吸呼吸（呼吸调整中枢）C平面（脑桥和延髓间）切断：喘息样呼吸D平面（延髓与脊髓间）切断：呼吸停止,吸气神经元,脑桥调整中枢,（+）,（）,（+）,（）,图呼吸节律形成示意图,吸气切断机制,(二)呼吸节律的形成,肺牵张反射,前包钦格复合体（pre-Botzingercomplex,PBC):是呼吸节律起源的关键部位。,学说：起搏细胞学说神经网络学说,呼吸调整中枢,中枢吸气活动发生器，吸气神经元,吸气切断机制,吸气肌运动神经元,吸气肌收缩吸气肺扩张肺牵张感受器,+,+,+,+,+,+,-,神经元网络学说示意图,二.呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射1、肺扩张反射：是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。2、肺萎陷反射：是肺萎陷时引起吸气的反射。1）机制：吸气肺扩张支气管、细支气管牵张感受器兴奋迷走神经传入冲动增多延髓吸气神经元抑制脊髓前角吸气肌运动神经元抑制脊神经传出冲动减少吸气肌舒张吸气停止，转入呼气2）作用：使吸气不至于过长过深，防止肺通气过度,(1)化学感受器外周化学感受器：颈动脉体、主动脉体I型细胞刺激:动脉血pH、PO2、PCO2传入神经:颈动脉体舌咽神经窦神经,主动脉体迷走神经中枢: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,（二）化学感受性反射,中枢化学感受器：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+PO2对中枢化学感受器无H+不易通过血脑屏障,对中枢化学感受器直接作用小PCO2易通过血脑屏障,对中枢化学感受器敏感,间接作用H+,(2)CO2、H+、O2对呼吸的调节,CO2：是调节呼吸的最重要的体液因素,中枢化学感受器途径是主要的，比外周化学感受器敏感外周化学感受器在快速反应中起作用（外周快，中枢慢）PCO2在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过一定限度，抑制呼吸，起麻醉效应,H+,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,O2,吸入气PO2降低时，一般在动脉血PO2降低至80mmH