生理学呼吸

呼吸Respiration,徐策, MD,掌握基本肺容积和肺容量 肺通气量与肺泡通气量血氧饱和度、氧解离曲线及影响因素化学因素对呼吸的调节熟悉肺通气原理：肺通气的动力和阻力 肺换气和组织换气的过程及其影响因素 氧和二氧化碳在血液中的运输形式,呼吸 Respiration,呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程呼吸过程外呼吸：肺通气、肺换气气体在血液中的运输内呼吸(组织换气),呼吸过程The procedure of respiration,大气和肺泡气之间的压力差(直接动力),肺通气的机制Mechanics of plumonary ventilation,肺内压在呼气和吸气过程中的变化Alveolar pressure changes during inspiration and expiration,肺通气的机制 Mechanics of plumonary ventilation,呼吸肌的活动引起肺的扩张和萎陷(呼吸运动是肺通气的原动力),肺通气的机制 Mechanics of plumonary ventilation,呼吸肌的活动引起肺的扩张和萎陷(呼吸运动是肺通气的原动力),呼吸运动Respiratory movement,平静呼吸：吸气为主动过程，呼气为被动过程用力呼吸(深呼吸)：吸气和呼气均为主动过程腹式呼吸胸式呼吸混合呼吸,腹式呼吸,胸式呼吸,胸膜腔 Pleura cavity,胸膜腔是存在于胸膜壁层和脏层之间的密闭的、潜在的腔隙,胸膜腔内压 Intrapleural pressure,胸膜腔内压形成的原因Cause of the formation of intrapleural pressure,跨肺压=肺内压-胸膜腔内压吸气末或呼气末，跨肺压=大气压-胸膜腔内压以大气压为0，跨肺压=-胸膜腔内压胸膜腔内压=肺内压-肺的回缩力吸气末或呼气末，肺内压=大气压胸膜腔内压=-肺回缩力(以大气压为0)胸膜腔负压是肺的回缩力造成的胸廓的发育速度大于肺的发育速度,胸膜腔负压的生理意义Physiological significance of the pleural cavity pressure,利于肺扩张促进胸腔大静脉中的血液和淋巴液回流,气胸 Pneumothorax,肺通气的阻力Resistance of pulmonary ventilation,弹性阻力肺弹性阻力肺弹力纤维回缩力：1/3肺泡表面张力：2/3胸廓弹性阻力非弹性阻力：惯性阻力、黏滞阻力、气道阻力(80-90%，主要影响因素为气道口径),弹性阻力和顺应性Elastic resistance and compliance,弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时产生对抗变形和回缩的力顺应性：弹性组织在外力作用下，扩张的难易程度C=V/P顺应性=1/弹性阻力肺顺应性：一定的外来压力引起肺容量增加的比率肺顺应性=肺容积变化/跨肺压变化,肺的顺应性 Compliance in a healthy person,表面张力 Surface tension,肺泡表面活性物质 Alveolar surfactant,来源：肺泡II型细胞合成并分泌主要成分：二棕榈酰卵磷脂生理作用降低肺泡表面张力维持大小肺泡额容积相对稳定调整肺泡回缩力的作用避免肺水肿缺乏：新生儿呼吸窘迫综合症,肺泡表面活性物质Alveolar surfactant,拉普拉斯定律：P=2T/r,无表面活性物质，大肺泡表面张力小，小肺泡表面张力大,大肺泡表面活性物质少，小肺泡表面活性物质多，表面张力，大肺泡=小肺泡,肺通气的阻力Resistance of pulmonary ventilation,弹性阻力肺弹性阻力肺弹力纤维回缩力：1/3肺泡表面张力：2/3胸廓弹性阻力非弹性阻力：惯性阻力、黏滞阻力、气道阻力(80-90%，主要影响因素为气道口径),呼吸量记录仪 Spirometer,时间 s,体积 V,肺容积和肺容量Pulmonary volume and capacity,潮气量(tidal volume)：平静呼吸时吸入或呼出的气体量。400-600 mL。补吸气量或吸气储备量：15002000 mL。 补呼气量或呼气储备量：9001200 mL余气量：最大呼气末尚存留于肺中不能呼出的气体量。正常成年人约为10001500 mL。,肺容积Pulmonary volume,肺容量 Pulmonary capacity,肺活量(vital capacity,VC)：一次最大吸气后从肺内所能呼出的最大气体量。肺活量=潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量。正常值：成年男性平均3500 mL ，女性平均2500 mL 意义：反映了肺一次通气的最大能力。可作为肺通气功能的指标。,肺容量 Pulmonary capacity,用力肺活量或时间肺活量(forced vital capacity, FVC)：一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。通常以前3秒内呼出的气体量占用力肺活量的百分比表示。正常值：第一秒占83%，第二秒末占96%，第三秒末占99%。意义：反映肺活量容量的大小，也反映呼吸所遇阻力的变化。是用于评价通气功能的较好指标。肺总量=肺活量+余气量男性5000ml，女性3500ml,肺通气量 Ventilation,每分通气量：指每分钟吸入或呼出肺的气体总量。 每分通气量=潮气量呼吸频率肺泡通气量：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量，是与血液进行真正有效气体交换的气量。肺泡通气量=(潮气量无效腔气量)呼吸频率,肺通气量 Ventilation,无效腔：不能与血液进行气体交换的气道空间解剖无效腔：无气体交换能力的腔（从上呼吸道呼吸性细支气管）。正常值150ml肺泡无效腔：肺泡中不能与血液进行气体换的肺泡腔生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔,解剖无效腔,肺泡无效腔,气体交换的原理Mechanism of gas exchange,亨利定律,气体交换的原理Mechanism of gas exchange,道尔顿定律,气体交换的原理Mechanism of gas exchange,气体交换的动力气体分压差,气体交换的原理Mechanism of gas exchange,气体在肺中的交换,气体交换的原理Mechanism of gas exchange,气体在组织中的交换,内皮细胞,影响肺气体交换的因素Factors affecting gas exchange,呼吸膜的厚度与面积,影响肺气体交换的因素Factors affecting gas exchange,通气/血流比值(VA/Q)：每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量的比值正常值：0.840.84，肺泡无效腔增大(氧气被浪费),气体在血液中的运输Gas transport in the blood,氧气的运输物理溶解：1.5%化学结合与血红蛋白结合(氧合血红蛋白)：98.5%,O2和血红蛋白(Hb)的结合反应快、可逆，受氧分压的影响，不需酶的催化Fe2+与O2的结合是氧合(oxygenation)，不是氧化(oxidation)1分子Hb可结合4分子O2氧容量：每升血中Hb能结合的最大O2量氧含量：每升血中Hb实际能结合的O2量氧饱和度：每升血中Hb实际结合的O2量占Hb能结合的最大O2的百分比。氧饱和度=氧含量/氧容量100%,O2的运输Transport of oxygen,紫绀：当血液中去氧Hb达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈浅蓝色。一般是缺O2的标志但紫绀不一定缺氧，如高原缺氧不一定紫绀，如贫血CO中毒：不呈现发绀，呈樱桃红色,氧气的运输异常 Abnormal of oxygen transportation,氧解离曲线O2-hemoglobin dissociation curve,氧解离曲线 O2-hemoglobin dissociation curve,氧解离曲线 O2-hemoglobin dissociation curve,影响氧解离曲线的因素Factors that shift the O2-hemoglobin dissociation curve,影响氧解离曲线的因素Factors that shift the O2-hemoglobin dissociation curve,二氧化碳的运输物理溶解：5%化学结合碳酸氢盐(HCO3-)：88%与血红蛋白结合(氨基甲酰血红蛋白)：7%,气体在血液中的运输Gas transport in the blood,氧分压变化会引起二氧化碳解离曲线移动PO2 that shift the CO2 dissociation curve,延髓是呼吸基本中枢，脑桥是呼吸调整中枢,呼吸中枢与呼吸节律Respiratory centers and rhythm,呼吸中枢与呼吸节律Respiratory centers and rhythm,LEVEL 4 脊髓(呼吸初级中枢)：支配呼吸肌的运动神经元位于第3-5颈段和胸段脊髓前角参与呼吸运动的初级整合,呼吸节律的形成吸气切断机制(了解),起步细胞学说神经元网络学说,呼吸的主要调节机制Major regulatory mechanism of respiration,高位中枢对呼吸的控制,中枢化学感受性反射,颈动脉体和主动脉体外周化学感受性反射,肺牵张反射(黑-伯反射),本体感受性反射,防御反射,化学感受器(Chemoreceptor)外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体-血液中PO2、PCO2、H+颈动脉体和主动脉体，前者主要参入呼吸调节，后者则在循环调节方面较为重要,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,中枢感受器：延髓-H+位于延髓腹侧表面下0.2mm的区域，可分为头、中、尾三部分。头区、尾区具有化学感受性，中区不具有化学感受性。适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。因血液中H+不易透过血-脑屏障，而CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液生成H+发挥刺激作用。,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,化学感受器(Chemoreceptor)中枢化学感受器,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,动脉血或脑脊液中PO2改变轻度低氧刺激外周化学感受器，使呼吸增强严重低氧直接抑制呼吸中枢，使呼吸减弱,动脉血或脑脊液中PO2改变缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制，并与缺氧程度呈正相关轻度缺氧时：通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用。能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。严重缺氧时：来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减弱，甚至停止。,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,动脉血或脑脊液中PCO2改变维持正常呼吸的重要生理性体液因子在一定范围内动脉血PCO2呼吸加深加快途径：刺激外周化学感受器；刺激中枢化学感受器(主要)超过一定限度，有抑制和麻醉效应,动脉血或脑脊液中PCO2改变CO2兴奋呼吸的作用,以中枢途径 为主；但因脑脊液中碳酸酐酶含 量很少，故潜伏期较长CO2兴奋呼吸的中枢途径是通过H+的间接作用CO2兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血PCO2突然增高或中枢化学感受器对CO2的敏感性降低(CO2 麻醉)时，起着重要作用,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,化学因素对呼吸的调节Chemical control of respiration,动脉血或脑脊液中H+改变H+呼吸加强途径：刺激外周化学感受器(主要)；刺激中枢化学感受器,肺牵张反射：指肺扩张或萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射。包括肺扩张、肺缩小反射肺扩张反射：使吸气转为呼气，调节呼吸的频率和深度。切断迷走神经后