生理学 第五章 呼吸（格式整齐）

1、呼 吸 Respiration,第五章,1,医院医学,本章要点：,肺 通 气 气体的交换 气体在血液中的运输 呼吸运动的调节,2,医院医学,概述 掌握呼吸的概念及呼吸的基本过程。 熟悉呼吸器官的结构特点及功能意义。,本节学习目标,3,医院医学,一、呼吸的四个过程？ 二、内呼吸、外呼吸的概念？,4,医院医学,在新陈代谢过程中，机体需要消耗O2，并产生CO2，为维持内环境中O2和CO2含量的相对稳定，确保体内新陈代谢的正常进行，机体必须不断地从外界环境中摄取O2，并排出所产生的CO2。 机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸。,5,医院医学,鼻、咽、喉气管主支气管 .呼吸性细支气管 肺泡,6,医

2、院医学,7,医院医学,8,医院医学,9,医院医学,呼吸全过程：,10,医院医学,11,医院医学,呼吸包括三个相互衔接并同时进行的过程,1.外呼吸：包括肺通气和肺换气 2.气体在血液中的运输 3.内呼吸：组织细胞与组织毛细血管之间 的气体交换以及组织细胞内的生物氧化过程。,12,医院医学,呼吸道黏膜：,加温、加湿,过滤、清洁,防感染、保护黏膜的完整性,13,医院医学,1、呼吸是指_。 2、呼吸的过程包括_、_、_、_。 3、外呼吸是指_和_。 4、内呼吸是指_。 5、呼吸道粘膜粘液的作用有_、_、_。 6、上呼吸道是指_、_、_。 7、气体传导区不能进行气体交换主要是因为管壁结构上没有_。,14

3、,医院医学,1、机体与外界环境之间的气体交换过程 2、肺通气、肺换气、气血运输、组织换气 3、肺通气、肺换气 4、组织换气 5、加温和加湿、过滤和清洁、防止感染和保护黏膜的完整性 6、鼻、咽、喉 7、肺泡,15,医院医学,三、肺通气原理 （一）肺通气的动力,呼 气,肺内压大气压,缩 小,肺 脏,吸 气,肺内压大气压,胸 廓,呼 吸 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。 直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。,扩 张,16,医院医学,呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩张与缩小。,1.吸气肌：膈肌和肋间外肌 吸气辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,2.呼气

4、肌:肋间内肌和腹肌,17,医院医学,1.呼吸运动 (1)型式: 按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸； 按参与呼吸运动的主要肌群分: 混合呼吸:正常成人。 腹式呼吸:婴幼儿、胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠、 肥胖。 (2)频率: 成人:1218次/分,18,医院医学,(3)过程： 平静呼吸：,肺内压大气压， 气体经呼吸道出肺,胸廓容积缩小, 肺被动缩小,膈肌和肋间外肌舒张， 肋骨和膈肌弹性回位， 缩小胸廓 上下、前后、左右径,肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大， 肺在胸膜腔负压作用下被动扩张 (因肺无主动扩缩的组织结构),膈肌收缩使膈顶下移， 增大胸廓的上

5、下径 肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径,吸 气,呼 气,19,医院医学,用力呼吸： 用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。 人工呼吸: 基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差 方法:负压吸气式(压胸法) 正压吸气式( 口对口呼吸法，呼吸机) (4)特点： 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌。,20,医院医学,21,医院医学,22,医院医学,根据参与呼吸运动的肌群不同分为：,腹式呼吸(abdominal b

6、reathing) : 以膈肌舒缩活 动为主的呼吸运动。 胸式呼吸(thoracic breathing) : 以肋间外肌舒缩 活动为主的呼吸运动。 混合式呼吸,23,医院医学,呼吸暂停、声带开放、呼吸道通畅时： 肺内压大气压 呼吸运动过程中肺内压的周期性交替升降 肺内压和大气压之间的压力差 推动气体进出肺的直接动力,1. 肺内压(intrapulmonary pressure) 肺泡内的压力,（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化,24,医院医学,吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止,25,医院医学,（1）胸膜腔：位于脏层胸膜与壁层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，

7、其内仅少量浆液,2. 胸膜腔内压(intrapleural pressure),（2）胸膜腔内压 ：胸膜腔内的压力。,测量：直接法 间接法,26,医院医学,胸膜腔内压 (intrapleural pressure),27,医院医学,肺回缩,以胸膜腔密闭且含浆液为条件 胸廓生长肺生长 胸廓容积肺容积 胸廓将肺拉大 肺回缩 胸内负压,胸膜腔负压的形成,28,医院医学,胸膜腔内压 = 肺内压 肺回缩力 在吸气末或呼气末 胸膜腔内压 = 大气压 肺回缩力 以大气压为0，胸膜腔内压=肺回缩力 （负压是指其低于大气压） 呼气末：-3 -5mmHg； 吸气末：-5 -10 mmHg,为什么平静呼气末胸膜腔内

8、压仍然为负,29,医院医学,胸膜腔负压的生理意义：,维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张 有利于静脉血及淋巴液的回流,气胸,30,医院医学,气胸,31,医院医学,二、肺通气的阻力,呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。,32,医院医学,弹性阻力,非弹性阻力,肺通气阻力,胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关,肺弹性阻力,气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力: 1/3,肺泡表面张力：2/3,常态下可忽略不计,33,医院医学,（一）弹性阻力,弹性阻力( R )：物体在外力作用下变形时所产生的对抗变形的力。包

9、括肺弹性阻力（主）和胸廓弹性阻力。,肺的弹性阻力,肺组织的弹性回缩力(1/3),肺泡表面的表面张力(2/3),34,医院医学,（1）肺泡表面张力和肺表面活性物质,肺泡表面张力(surface tension) 肺泡的内表面覆盖一薄层液体，与肺泡内气体形成液-气界面，使液体表面积缩至最小的力。,35,医院医学,表面张力的方向指向肺泡的中心，可使肺泡回缩，构成了肺的回缩力,36,医院医学,吸 气,肺泡表面积,DPL分散,降表面张力的作用,肺泡表面张力,肺泡回缩,防肺泡破裂,(呼气),(),(密集),(),(),(扩张),(萎陷),肺泡表面活性物质(pulmonary surfactant) 由肺泡

10、型细胞产生的 二棕榈酰卵磷脂 作用： 降低肺泡的表面张力,37,医院医学,生理意义： 降低肺的弹性阻力、减小 吸气阻力，增加肺的顺应性 避免肺毛细血管中的液体 渗入肺泡，防止肺水肿发生 有助于维持肺泡的稳定性,肺表面活性物质减少 肺不张,早产儿 成人肺炎、肺血栓,38,医院医学,（2）肺的弹性回缩力,肺组织含弹性纤维，肺扩张时弹性纤维会产生回缩力。 在一定范围内，肺被动扩张的越大，弹性回缩力越大，肺弹性阻力也越大。 反之，越小。,39,医院医学,肺弹性阻力增加，顺应性降低 吸气困难 肺弹性阻力减小，顺应性增大 呼气困难,肺弹性阻力的大小难以测定，因此通常用顺应性来表示。 顺应性：在外力作用下，

11、弹性物体扩张的难易程度。 顺应性=1/弹性阻力,40,医院医学,（二）非弹性阻力 包括：惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力（主）,惯性阻力：气体在发动、变速、换向时因气体和 组织的惯性所产生的阻力 粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移发生摩擦时 所产生的阻力 气道阻力：非弹性阻力的 80%90%，由气道管 径、气流速度和气流形式决定。,41,医院医学,为什么支气管哮喘病人呼气比吸气困难,气道阻力特点: 只在呼吸运动时产生； 流速快阻力大 与气体流动形式有关： 层流阻力小 湍流阻力大 与气道半径的4次方成反比： （R1r4）,42,医院医学,弹性阻力,非弹性阻力,肺通气阻力,胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置

12、有关,肺弹性阻力,气道阻力：与气体流动速度+形式+气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力: 1/3,肺泡表面张力：2/3,常态下可忽略不计,43,医院医学,1、潮气量 400600 ml 2、补吸气量 15002000 ml 3、补呼气量 900 1200 ml 4、残气量 10001500 ml,二、肺通气功能的评价 (evaluation of function of pulmonary ventilation),（一）肺容量指四种互不重叠的呼吸气量,功能残气量 2500ml、2000ml 5、肺活量 3500ml、2500ml 用力呼气量 6、肺总量 50006000ml 350

13、04500ml,44,医院医学,45,医院医学,46,医院医学,用力呼气量（forced expiratory volume，FEV）：,最大吸气后以最快速度用力呼气，在一定（单位）时间内所能呼出的最大气量。,第1秒末: 83% 第2秒末: 96% 第3秒末: 99%。,测定方法： 作一次深吸气后，以最快的速度用力呼气，同时分别记录第1，2，3秒末所呼出的气量，计算其所占肺活量的百分比。,47,医院医学,用力呼气量示意图,生理情况下,气道狭窄时,48,医院医学,（二） 肺通气量指单位时间内进出肺的气体量。,（一）每分通气量 （二）肺泡通气量,49,医院医学,1、每分通气量,每分钟吸入或呼出肺的

14、气体量 每分通气量潮气量呼吸频率 正常人呼吸频率为1218次/min，每分通气量约69L/min，每分最大通气量约70120L/min,50,医院医学,解剖无效腔：指从上呼吸道至终末细支气管部分的气道，该部分不参与气体交换过程，称为，正常成年人约150ml。 肺泡无效腔：指进入肺泡的气体有部分未能与肺毛细血管血液之间进行气体交换，这部分气体所占的肺泡容量称为。 生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔。 一般肺泡无效腔很小，生理无效腔解剖无效腔。,2、肺泡通气量,51,医院医学,肺泡通气量：指每分钟吸入或呼出肺泡的气量，是衡量肺部气体交换有效率的指标。 肺泡通气量（潮气量无效腔气量）呼吸频率,52,医院

15、医学,支气管扩张 解剖无效腔 肺A部分梗塞 肺泡无效腔,53,医院医学,呼吸形式,肺泡通气量 (毫升/分),呼吸频率 (次/分),肺通气量 (毫升/分),潮气量 (毫升),正常安静,16,8000,500,5600,不同呼吸频率、潮气量时的肺通气量及肺泡通气量,在一定的呼吸频率范围内 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。,结论：,54,医院医学,第二节 气体的交换,肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换,从高分压点 流向低分压点,组织换气：组织细 胞与组织毛细血管血液之间的气体交换,55,医院医学,（一）气体交换的原理,形式：单纯扩散 动力：气体分压（张力）差,一、决定气体交换的因素,56

16、,医院医学,（二）气体的扩散速率,单位时间内气体扩散的容积。,57,医院医学,CO2溶解度：51.5/100ml O2溶解度：2.14/100ml,溶解度 (solubility)：在1个大气压下，37时， 每100ml液体中所溶解的气体ml数。,CO2的扩散速率约为O2的2倍,58,医院医学,结构基础：呼吸膜 动力：气体的分压差,（一）肺换气过程,O2,CO2,二、肺换气和组织换气,59,医院医学,Please enter your text here. Please enter your text here,图文混排使用技巧,6层1m厚,60,医院医学,CO2和O2的扩散仅需0.3秒即达到

17、平衡 血液流经肺毛细血管耗时0.7秒,61,医院医学,换气动力：分压差 换气方向： 分压高分压低 换气结果： 肺血 组织血 血 血,CO2,O2,62,医院医学,（二）影响肺换气的因素 1. 呼吸膜的厚度：,肺纤维化、尘肺、肺水肿呼吸膜厚度通透性气体交换；特别在运动时，耗氧量肺血流速(=气体交换时间），呼吸膜厚度气体交换 。,63,医院医学,2. 呼吸膜的面积,64,医院医学,3. 通气/血流比值(Ventilation/perfusion ratio),每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。,65,医院医学,组织中气体交换的原理与在肺中交换相似，但该处交换在液相中进行，且扩散膜两侧的O2、

18、CO2分压差随细胞内氧化代谢强度和组织血流量而异。,三、组织换气,66,医院医学,血液与组织细胞之间的气体交换过程。,结构基础：毛细血管壁、细胞膜,动力：气体的分 压差,静脉血 动脉血,67,医院医学,68,医院医学,第三节 气体在血液中的运输,学习目标： 1、掌握O2和CO2的主要运输方式 2、熟悉O2和CO2在血液中的化学结合运输过程,69,医院医学,运输形式: （一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。 特征:量小,起桥梁作用； 溶解量与分压呈正比： （二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合。 特征:量大,主要运输形式。,化学结合,动态平衡,1atm：O2物理溶解量=0.3ml 3atm：

19、O2物理溶解量=6.3ml （即20倍，是高压氧治疗的理论基础),物理溶解,70,医院医学,（一）物理溶解 1.5% 100ml血液只溶解0.3ml的O2，占血液运输O2总量的1.5%,一、氧的运输,（二）化学结合 98.5%,1. O2与Hb的可逆性结合 血液中的氧主要以氧合Hb（HbO2）形式运输,71,医院医学,2、化学结合的特点 （1）可逆、快速、不需要酶催化、受O2分压的影响 Hb + O2 HbO2 （2） O2与Hb结合为氧合作用，不是氧化作用 （3）HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈暗红色,PO2高的肺部,PO2低的肺部,72,医院医学,（4）1分子Hb可结合4分子O2 Hb氧容量(

20、Oxygen capacity of Hb)：100ml血液中Hb所能结合的最大O2量。取决于Hb的浓度。 Hb氧含量(Oxygen content of Hb) ：100ml血液中Hb实际结合的O2量。取决于PO2。 Hb 氧饱和度： Hb氧含量 (Oxygensaturation of Hb) Hb氧容量 紫绀：去氧Hb 5 0g/L（体表表浅毛细血管血液中）,100%,73,医院医学,二、CO2的运输,（一）物理溶解 100ml血液溶解3ml的CO2，占血液运输CO2总量的5%,（二）化学结合 95%,碳酸氢盐 88%,氨基甲酸Hb 7%,74,医院医学,1. 碳酸氢盐（88%） 红细胞

21、：CO2 + H2O H2CO3 HCO3+H+ 特点：反应快速、可逆、反应方向取决PCO2差； 碳酸酐酶能加速反应5000倍,碳酸酐酶,75,医院医学,76,医院医学,氨基甲酸血红蛋白的形式：7 (1)反应过程： HbNH2O2+H+CO2 (2)反应特征:,在组织,在肺脏,HHbNHCOOHO2,反应迅速且可逆，无需酶催化； 反应方向主要受氧合作用的调节: HbO2的酸性高,难与CO2结合,反应向左进行 HHb的酸性低,易与CO2结合,反应向右进行 虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式， 因肺部排出的CO2有20是此释放的。,77,医院医学,78,医院医学,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,

22、（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，称为呼吸中枢(Respiratory center)。分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮质等部位。,第四节 呼吸运动的调节,79,医院医学,a,b,c,d,迷走神经完整,切断双侧迷走神经,PBKF,80,医院医学,A平面：在中脑和脑桥之间横切，呼吸无明显变化 D平面：在延髓和脊髓之间横切，呼吸运动停止 B平面：在脑桥上、中部之间横切，呼吸将变慢变 深，如切断双侧迷走神经，则出现长吸式 呼吸 C平面：脑桥和延髓之间横切，长吸式呼吸消失， 出现喘息样呼吸,81,医院医学,1. 脊髓：不能产生节律性的呼吸运动，只是联系上位中枢和呼吸肌

23、的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢 2. 延髓：是产生节律性呼吸运动的基本中枢,82,医院医学,3. 脑桥：上部有呼吸调整中枢 中下部有长吸中枢 4. 高位脑大脑皮层、边缘系统、下丘脑 大脑皮层：随意呼吸调节系统,三级呼吸中枢理论：脑桥上部有呼吸调整中枢，中下部有长吸中枢，延髓有呼吸节律基本中枢。但目前尚未证实存在结构上特定的长吸中枢。,83,医院医学,（一）化学感受性反射,二、呼吸运动的反射性调节,84,医院医学,85,医院医学,（1）中枢化学感受器,适宜刺激pH 延髓中枢化学感受器 通过血液中的CO2透过血脑屏障发挥作用,86,医院医学,87,医院医学,88,医院医学,（2）外周化学感受

24、器（peripheral chemorecptor),动脉PO2 、PCO2 、pH 刺激颈动脉体和主动脉体 化学感受器（+） 延髓呼吸中枢（+） 呼吸加深加快 颈动脉体主要调节呼吸,89,医院医学,2. CO2、H+、 缺O2 对呼吸运动的调节,90,医院医学,CO2对维持呼吸和呼吸中枢兴奋性是必要的，是调呼吸活动的生理性因素，是经常起作用的重要化学刺激。,91,医院医学,92,医院医学,但CO2 过度积聚，压抑中枢神经系统，出现呼吸困难、头昏，甚至昏迷，称为CO2 麻醉,93,医院医学,颈动脉体 灌流液,94,医院医学,人工 脑脊液,95,医院医学,分 析,96,医院医学,97,医院医学,CO2 的 两 条 作 用 途 径,98,医院医学,呼吸加深加快,延髓呼吸中枢+,外周化学感受器+,中枢化学感受器+,CO2透过血脑屏障进入脑脊液: CO2H2OH2CO3H+HCO3-,CO2,99,医院医学,动脉血中H+ 呼吸加深加快 肺通气量增多 中枢化学感受器对H+ 的敏感性较外周化学感受器大 25倍，H+ 透过血脑屏障的速度较慢，限制其作用。 脑脊液中的H+才是中枢化学感受器的最有效的刺 激。,(2). H+对呼吸运动的调