生物学课件：第五章呼吸生理1

1、第五章 呼吸生理,RESPIRATORY PHYSIOLOGY,When you can not breath, nothing else matters.,Slogan of the American Lung Association,大气,外环境,O2,O2,内环境,CO2,CO2,肺通气,肺换气,气体在血 液中运输,细胞内氧化代谢,组织换气,外呼吸,内呼吸,第一节肺通气原理,1、肺内压 (intrapulmonary pressure) 是指肺泡内的压力,肺内压的变化规律, 吸气：肺内压 大气压 呼气末：肺内压 = 大气压,呼吸的直接动力：肺内压与大气压之间的压力差,一、肺通气的动力,（

2、一）直接动力（Direct driving power）,2、肺内压值, 肺内压影响因素,呼吸缓急、深浅和呼吸道是否通畅, 肺内压实测值, 安静：吸气初-2-1mmHg；呼气初12mmHg, 用力： -100 -30mmHg； 60140mmHg, 人工呼吸,利用人工的方法，建立肺内压和大气压之间的压力差，来维持肺通气,（二）原动力（The original driving power） 由呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓扩大和缩小的运动。,1、吸气肌收缩 胸廓扩张 肺扩张 肺内压下降 吸气,2、吸气肌舒张 胸廓缩小 肺缩小 肺内压增高 呼气,原动力：呼吸运动,吸气肌：肋间外肌和膈肌 呼气肌：肋间

3、内肌和腹肌 辅助肌：斜角肌和胸锁乳突肌, 平静呼吸 :安静状态下的呼吸运动 特点：呼吸运动平稳、均匀 频率1218次/min 吸气是主动的，呼气是被动的, 用力呼吸:各种原因引起的加深、加快的 呼吸(吸气呼气均为主动过程), 呼吸困难:在用力呼吸基础上出现鼻翼煽动 和主观上出现不舒服的困压感,呼吸的类型, 腹式呼吸：膈肌为主 胸式呼吸：肋间外肌,（三）胸膜腔内压,肺为何随胸廓而运动？, 胸膜腔的密闭性和 少量浆液的存在 肺本身的可扩张性, 减小摩擦 不分开,1、胸膜腔内压概念,2、测定方法： 直接测定 间接测定,安静：呼气末-5 -3 mmHg 吸气末-10-5 mmHg,通气阻力增大时： 关

4、闭声门用力呼气时：-90 mmHg 关闭声门用力呼气时：110 mmHg,3、胸膜腔内压的形成,胸膜腔内压肺内压肺回缩力,在吸气末或呼气末，肺内压大气压0,胸膜腔内压肺回缩力,4、负压的生理意义, 维持肺的扩张状态 促进静脉血和淋巴液的回流,正常,气胸,吸气肌的收缩,膈肌收缩,肋间外肌收缩,前后径增大,上下径增大,胸腔体积增大,胸膜腔负压增大,肺内压减小,低于大气压,吸气,外界气体进入肺,壁层胸膜,脏层胸膜,神经冲动,直接动力,原动力,吸气肌的舒张,膈肌舒张,肋间外肌舒张,前后径减小,上下径减小,胸腔体积减小,胸膜腔负压减小,肺内压增大,高于大气压,呼气,肺内气体排入外界,壁层胸膜,脏层胸膜,

5、神经冲动,二、肺通气的阻力,弹性阻力(70%)；非弹性阻力(30%),（一）弹性阻力 （Elastic Resistance）,弹性阻力(R):弹性物质对抗外力作用所产生的抗变形力，即回位力 顺应性(C):是指弹性体的可扩张性,特点： (1) 向肺内充气比充盐水所需的压力要大的多，前者约为后者的3倍 (2) 肺压力-容积曲线呈“S”型- (3) 肺充气和放气过程中，曲线并不重叠-滞后现象 原因：与表面张力有关,肺顺应性曲线,1、肺弹性阻力的来源, 肺本身的弹性纤维和胶原纤维（1/3）, 肺泡的表面张力（2/3）,Laplace 定律（图） P=2T/r,P-肺泡内的压力 T-肺泡表面张力 r-

6、肺泡半径,肺的弹性阻力,r =0.01cm,r =0.005cm,气流方向,P11/2 p2,2、肺表面活性物质的来源及作用, 肺表面活性物质的来源及性质,来源：肺泡II型上皮细胞 成分：二棕榈酰卵磷脂（dipalmitoyl phosphatidyl choline, DPPC), 肺表面活性物质的作用,减少吸气阻力，有利于肺扩张 保持大小肺泡容积的稳定性 减少肺部组织液的生成，防止肺水肿,肺炎/肺充血 肺表面活性物质 肺表面张力 肺弹性阻力 吸气困难,Pulmonary Surfactant,肺表面活性物质结合蛋白（surfactant-associated protein, SP）,SP

7、-A SP-B SP-C SP-D,第一个发现PS的科学家 von Neergaard K. 1929. Neue Auffasungen ber einen Grundbegriff der Atemmechanik. Z. Gesamte. Exp. Med. 66:37394,胸廓的弹性阻力, 自然位置（肺容量相当于肺总量的67%，胸廓不表现为弹性回缩力） 平静吸气末, 小于自然位置（胸廓回缩力表现为向 外，为吸气的动力） 平静/深呼气末, 大于自然位置（胸廓回缩力表现为向 内，为吸气的弹性阻力） 深吸气末,因为胸廓和肺是串联的，所以总弹性阻力是两者阻力之和，即 R总R肺R胸廓 ，RL+

8、chwRLRchw,1 1 1 1 1 CL+chw CL Cchw 0.2 0.2,= + = + = 10,CL+chw = 0.1L/cm H2O,（二）非弹性阻力,惯性阻力，粘滞阻力和气道阻力,惯性阻力：气流在发动、变速、转向时因气流与组织的惯性所产生的阻止肺通气的力,粘滞阻力：呼吸时组织相对位移时所发生的摩擦力 肺-胸廓 肺叶之间,气道阻力：气体流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦力，占8090,气道：鼻道-肺泡囊 0-23级：气管-肺泡囊 0-16级：无肺泡结构，传导区 17-23级：有肺泡结构，呼吸区,呼吸道的结构,呼吸道的生理功能,1、传送气体，调节气道阻力 2、

9、加温/加湿气体作用 3、过滤/清洁气体作用 10 m 颗粒：鼻毛阻挡/鼻甲粘液吸附 2-10 m 颗粒：喷嚏/咳嗽/纤毛运动 2 m 颗粒：肺泡巨噬细胞吞噬 4、气体交换功能,1、影响气道阻力的因素,气流速度：成正比 气流形式：层流阻力小，湍流阻力大 管径大小：与半径4次方成反比 吸气 管径 气道阻力 呼气 管径 气道阻力 支气管哮喘，呼气更困难 气道内容物(粘液、肿瘤和异物等) 迷走神经：缩气管 交感神经：舒气管 体液物质: 组胺、白三烯、内皮素、PGF2a,气道阻力的分布,大气道（ 2 mm) : 80-90% 小气道（ 2 mm)：10%,吸气阻力,非弹性阻力,弹性阻力,肺,粘滞阻力,胸

10、廓,弹性组织,表面张力,表面活性物质,来源,性质,作用,阻力,大小,水肿,67, 吸气阻力, 吸气动力,气道阻力,惯性阻力,内容物,气流形式,气道口径,气流速度,第二节 肺通气功能的评价,1、潮气量：400-600ml,平均500ml (tidal volume，TV) 平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量 2、补吸气量：15002000ml (inspiratory reserve volume，IRV) 平静吸气末，再用力吸气所能吸入的气量,（一）肺容积,一、肺容积和肺容量,3、补呼气量：9001200ml (expiratory reserve volume，ERV) 平静呼气末，再用力呼气

11、所能呼出的气量 4、残气量：10001500ml (residual volume，RV) 最大呼气末尚留存在肺内不能再呼出的气量 支气管哮喘/肺气肿 残气量,补吸气量,补吸气量,残气量,潮气量,（二）肺容量,1、深吸气量(inspiratory capacity，IC): 平静呼气末，做最大吸气所能吸入的气体量 潮气量+补吸气量 反映最大通气潜力 胸廓/胸膜/肺组织/呼吸肌病变 IC 2、功能残气量 (functional residual capacity, FRC) ：2500ml 平静呼气末尚存留于肺内的气体量 残气量+补呼气量 意义：保持PO2/PCO2相对稳定 肺气肿 FRC；肺实

12、质病变 FRC,3、肺活量(vital capacity, VC)： 尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量 与体位、年龄、性别、身材、呼吸肌强弱有关,用力呼气量 (forced expiratory volume, FEV) 或时间肺活量（timed vital capacity，TVC） 尽力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，通常用它所占肺活量的百分 数来表示。 (第1秒: 83%，2秒:96，3秒: 99%),肺总量,肺活量,残气量,深吸气量,功能残气量,补吸气量,补呼气量,残气量,潮气量,A，正常； B，阻塞性通气障碍：FVC，FEV1均；但FEV1/FVC C，限制性通气障碍：FVC，FEV1均；但FEV1/FVC不变,二、肺通气量和肺泡通气量,肺通气量 (pulmonary ventilation):,是指每分钟进或出肺的气体总量 潮气量呼吸频率, 69L,最大随意通气量(maximal voluntary ventilation) : 尽力