生理学教学课件：第五章 呼吸生理1

1、第五章第五章 呼吸生理呼吸生理 RESPIRATORY PHYSIOLOGY When you can not breath, nothing else matters. Slogan of the American Lung Association 大大 气气 外环境外环境 O O2 2 O O2 2 内环境内环境 COCO2 2 COCO2 2 肺通气肺通气 肺换气肺换气 气体在血气体在血 液中运输液中运输 细胞内氧细胞内氧 化代谢化代谢 组织组织 换气换气 外呼吸外呼吸内呼吸内呼吸 第一节肺通气原理第一节肺通气原理 一、肺通气的动力一、肺通气的动力 二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力 肺通

2、气肺通气 (pulmonary ventilation)(pulmonary ventilation) 是指是指肺肺与外界环境之间的气体交换与外界环境之间的气体交换 肺通气的三个肺通气的三个结构基础结构基础： 呼吸道、肺泡、胸廓呼吸道、肺泡、胸廓 1 1、肺内压、肺内压 (intrapulmonary pressure)(intrapulmonary pressure) 是指肺泡内的压力是指肺泡内的压力 肺内压的变化规律肺内压的变化规律 吸气：肺内压吸气：肺内压 大气压大气压 呼气末：肺内压呼气末：肺内压 = = 大气压大气压 呼吸的直接动力：肺内压与大气压之间的压力差呼吸的直接动力：肺内压与

3、大气压之间的压力差 一、肺通气的动力一、肺通气的动力 （一）直接动力（一）直接动力（） 2 2、肺内压值、肺内压值 肺内压影响因素肺内压影响因素 呼吸缓急、深浅和呼吸道是否通畅呼吸缓急、深浅和呼吸道是否通畅 肺内压实测值肺内压实测值 安静：吸气初安静：吸气初-2 -2-1mmHg-1mmHg；呼气初；呼气初1 12mmHg2mmHg 用力：用力： -100-100 -30mmHg-30mmHg； 6060140mmHg140mmHg 人工呼吸人工呼吸 利用人工的方法，建立肺内压和大气压利用人工的方法，建立肺内压和大气压 之间的压力差，来维持肺通气之间的压力差，来维持肺通气 （二）原动力（二）原

4、动力（ 由呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓扩大和缩小的运由呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓扩大和缩小的运 动。动。 原动力：呼吸运动原动力：呼吸运动 吸气肌：肋间外肌和膈肌吸气肌：肋间外肌和膈肌 呼气肌：肋间内肌和腹肌呼气肌：肋间内肌和腹肌 辅助肌：斜角肌和胸锁乳突肌辅助肌：斜角肌和胸锁乳突肌 平静呼吸平静呼吸 : :安静状态下的呼吸运动安静状态下的呼吸运动 特点：呼吸运动平稳、均匀特点：呼吸运动平稳、均匀 频率频率12121818次次/min/min 吸气是主动的，呼气是被动的吸气是主动的，呼气是被动的 用力呼吸用力呼吸: :各种原因引起的加深、加快的各种原因引起的加深、加快的 呼吸呼吸( (吸气呼

5、气均为主动过程吸气呼气均为主动过程) ) 呼吸困难呼吸困难: :在用力呼吸基础上出现鼻翼煽动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和主观上出现不舒服的困压感 呼吸的类型呼吸的类型 腹式呼吸：膈肌为主腹式呼吸：膈肌为主 胸式呼吸：肋间外肌胸式呼吸：肋间外肌 （三）胸膜腔内压（三）胸膜腔内压 肺为何随胸廓而运动？肺为何随胸廓而运动？ 胸膜腔的密闭性和胸膜腔的密闭性和 少量少量浆液浆液的存在的存在 肺本身的可扩张性肺本身的可扩张性 减小摩擦减小摩擦 不分开不分开 1 1、胸膜腔内压概念、胸膜腔内压概念 2 2、测定方法：、测定方法： 直接测定直接测定 间接测定间接测定 安静：呼气末

6、安静：呼气末-5 -5 -3 mmHg-3 mmHg 吸气末吸气末-10-10-5 mmHg-5 mmHg 通气阻力增大时：通气阻力增大时： 关闭声门用力呼气时：关闭声门用力呼气时：-90 mmHg-90 mmHg 关闭声门用力呼气时：关闭声门用力呼气时：110 mmHg110 mmHg 3 3、胸膜腔内压的形成、胸膜腔内压的形成 胸膜腔内压肺内压肺回缩力胸膜腔内压肺内压肺回缩力 在吸气末或呼气末，肺内压大气压在吸气末或呼气末，肺内压大气压0 0 胸膜腔内压肺回缩力胸膜腔内压肺回缩力 4 4、负压的生理意义、负压的生理意义 维持肺的扩张状态维持肺的扩张状态 促进静脉血和淋巴液的回流促进静脉血和

7、淋巴液的回流 正常正常气胸气胸 吸吸 气气 肌肌 的的 收收 缩缩 膈膈 肌肌 收收 缩缩 肋肋 间间 外外 肌肌 收收 缩缩 前前 后后 径径 增增 大大 上上 下下 径径 增增 大大 胸胸 腔腔 体体 积积 增增 大大 胸胸 膜膜 腔腔 负负 压压 增增 大大 肺肺 内内 压压 减减 小小 低低 于于 大大 气气 压压 吸吸 气气 外外 界界 气气 体体 进进 入入 肺肺 壁壁 层层 胸胸 膜膜 脏脏 层层 胸胸 膜膜 神神 经经 冲冲 动动 直接动力直接动力 原动力原动力 吸吸 气气 肌肌 的的 舒舒 张张 膈膈 肌肌 舒舒 张张 肋肋 间间 外外 肌肌 舒舒 张张 前前 后后 径径 减

8、减 小小 上上 下下 径径 减减 小小 胸胸 腔腔 体体 积积 减减 小小 胸胸 膜膜 腔腔 负负 压压 减减 小小 肺肺 内内 压压 增增 大大 高高 于于 大大 气气 压压 呼呼 气气 肺肺 内内 气气 体体 排排 入入 外外 界界 壁壁 层层 胸胸 膜膜 脏脏 层层 胸胸 膜膜 神神 经经 冲冲 动动 二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力 弹性阻力弹性阻力(70%)(70%)；非弹性阻力；非弹性阻力(30%)(30%) （一）弹性阻力（一）弹性阻力 （Elastic Resistance） 弹性阻力弹性阻力( (R R): ):弹性物质对抗外力作用所产生的弹性物质对抗外力作用所产生的 抗变形

9、力，即回位力抗变形力，即回位力 顺应性顺应性( (C C): ):是指弹性体的可扩张性是指弹性体的可扩张性 顺应性顺应性1 / 1 / 弹性阻力弹性阻力 顺应性顺应性 （L / cmHL / cmH2 2O)O) 容积的变化容积的变化 压力的变化压力的变化 特点：特点： (1) (1) 向肺内充气比充向肺内充气比充 盐水所需的压力要盐水所需的压力要 大的多，前者约为大的多，前者约为 后者的后者的3 3倍倍 (2) (2) 肺压力肺压力- -容积曲容积曲 线呈线呈“S”S”型型- - (3) (3) 肺充气和放气过肺充气和放气过 程中，曲线并不重程中，曲线并不重 叠叠- -滞后现象滞后现象 原因

10、：与表面张原因：与表面张 力有关力有关 肺顺应性曲线肺顺应性曲线 1 1、肺弹性阻力的来源、肺弹性阻力的来源 肺本身的弹性纤维和胶原纤维（肺本身的弹性纤维和胶原纤维（1/31/3） 肺泡的表面张力（肺泡的表面张力（2/32/3） Laplace Laplace 定律（图）定律（图） P=2T/rP=2T/r P-P-肺泡内的压力肺泡内的压力 T-T-肺泡表面张力肺泡表面张力 r- r-肺泡半径肺泡半径 肺的弹性阻力肺的弹性阻力 r =0.01cm r =0.005cm 气流方向气流方向 P11/2 p2 2 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作用 肺表面活性物质的来源及性质

11、肺表面活性物质的来源及性质 来源：肺泡来源：肺泡II II型上皮细胞型上皮细胞 成分：二棕榈酰卵磷脂（成分：二棕榈酰卵磷脂（dipalmitoyl dipalmitoyl phosphatidyl choline, DPPC)phosphatidyl choline, DPPC) 肺表面活性物质的作用肺表面活性物质的作用 减少吸气阻力，有利于肺扩张减少吸气阻力，有利于肺扩张 保持大小肺泡容积的稳定性保持大小肺泡容积的稳定性 减少肺部组织液的生成，防止肺水肿减少肺部组织液的生成，防止肺水肿 肺炎肺炎/ /肺充血肺充血 肺表面活性物质肺表面活性物质 肺表面张力肺表面张力 肺弹性阻力肺弹性阻力 吸气

12、困难吸气困难 肺表面活性物质结合蛋白（肺表面活性物质结合蛋白（surfactant-surfactant- associated protein, SPassociated protein, SP） SP-A SP-B SP-C SP-D 第一个发现第一个发现PSPS的科学家的科学家 von Neergaard K. 1929. Neue Auffasungen ber einen Grundbegriff der von Neergaard K. 1929. Neue Auffasungen ber einen Grundbegriff der Atemmechanik. Atemmecha

13、nik. Z. Gesamte. Exp. Med.Z. Gesamte. Exp. Med. 66:37394 66:37394 胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力 自然位置（肺容量相当于肺总量的自然位置（肺容量相当于肺总量的67%67%， 胸廓不表现为弹性回缩力）胸廓不表现为弹性回缩力） 平静吸气末平静吸气末 小于自然位置（胸廓回缩力表现为向小于自然位置（胸廓回缩力表现为向 外，为吸气的动力）外，为吸气的动力） 平静平静/ /深呼气末深呼气末 大于自然位置（胸廓回缩力表现为向大于自然位置（胸廓回缩力表现为向 内，为吸气的弹性阻力）内，为吸气的弹性阻力） 深吸气末深吸气末 因为胸廓和肺是串联的，所

14、以因为胸廓和肺是串联的，所以总弹性总弹性 阻力阻力是两者阻力之和，即是两者阻力之和，即 R R总 总 R R肺 肺 R R胸廓 胸廓 ，R RL+chwL+chw R RL LR Rchw chw 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 C CL+chw L+chw C CL L C Cchw chw 0.2 0.2 0.2 0.2 = + = + = 10 C CL+chw L+chw = 0.1L/cm H = 0.1L/cm H2 2O O （二）非弹性阻力（二）非弹性阻力 惯性阻力，粘滞阻力和气道阻力惯性阻力，粘滞阻力和气道阻力 惯性阻力：气流在发动、变速、转向时因气惯性阻力：气流在发

15、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粘滞阻力：呼吸时组织相对位移时所发生的 摩擦力摩擦力 肺肺- -胸廓胸廓 肺叶之间肺叶之间 气道阻力：气体流经呼吸道时气体分子间和气道阻力：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，占气体分子与气道壁之间的摩擦力，占80809090 气道：鼻道气道：鼻道- - 肺泡囊肺泡囊 0-230-23级：气级：气 管管- -肺泡囊肺泡囊 0-160-16级：无级：无 肺泡结构，肺泡结构， 传导区传导区 17-2317-23级：有级：有 肺泡结构，肺泡结构

16、， 呼吸区呼吸区 呼吸道的结构呼吸道的结构 呼吸道的生理功能呼吸道的生理功能 1 1、传送气体，调节气道阻力、传送气体，调节气道阻力 2 2、加温、加温/ /加湿气体作用加湿气体作用 3 3、过滤、过滤/ /清洁气体作用清洁气体作用 10 10 m m 颗粒：颗粒：鼻毛阻挡鼻毛阻挡/ /鼻甲粘液吸附鼻甲粘液吸附 2-10 2-10 m m 颗粒：喷嚏颗粒：喷嚏/ /咳嗽咳嗽/ /纤毛运动纤毛运动 2 2 mm) : 80-90% 2 mm) : 80-90% 小气道（小气道（ 2 mm) 2 mm)：10%10% 吸吸 气气 阻阻 力力 非非 弹弹 性性 阻阻 力力 弹弹 性性 阻阻 力力 肺

17、肺 粘滞阻力粘滞阻力 胸胸 廓廓 弹性组织弹性组织 表面张力表面张力 表面表面 活性活性 物质物质 来源来源 性质性质 作用作用 阻力阻力 大小大小 水肿水肿 6 76 7 吸气阻力吸气阻力 吸气动力吸气动力 气道阻力气道阻力 惯性阻力惯性阻力 内容物内容物 气流形式气流形式 气道口径气道口径 气流速度气流速度 第二节第二节 肺通气功能的评价肺通气功能的评价 1 1、潮气量：、潮气量：400-600ml,400-600ml,平均平均500ml500ml (tidal volume (tidal volume，TV) TV) 平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量 2

18、2、补吸气量：、补吸气量：150015002000ml2000ml (inspiratory reserve volume (inspiratory reserve volume，IRV) IRV) 平静吸气末，再用力吸气所能吸入的气量平静吸气末，再用力吸气所能吸入的气量 （一）肺容积（一）肺容积 一、肺容积和肺容量一、肺容积和肺容量 3 3、补呼气量：、补呼气量：9009001200ml1200ml (expiratory reserve volume (expiratory reserve volume，ERV) ERV) 平静呼气末，再用力呼气所能呼出的气量平静呼气末，再用力呼气所能呼出

19、的气量 4 4、残气量残气量：100010001500ml1500ml (residual volume (residual volume，RV)RV) 最大呼气末尚留存在肺内不能再呼出的气量最大呼气末尚留存在肺内不能再呼出的气量 支气管哮喘支气管哮喘/ /肺气肿肺气肿 残气量残气量 补补 吸吸 气气 量量 补补 吸吸 气气 量量 残残 气气 量量 潮潮 气气 量量 （二）肺容量（二）肺容量 1 1、深吸气量、深吸气量(inspiratory capacity(inspiratory capacity，IC): IC): 平静呼气末，做最大吸气所能吸入的气体量平静呼气末，做最大吸气所能吸入的气

20、体量 潮气量潮气量+ +补吸气量补吸气量 反映最大通气潜力反映最大通气潜力 胸廓胸廓/ /胸膜胸膜/ /肺组织肺组织/ /呼吸肌病变呼吸肌病变 ICIC 2 2、功能残气量功能残气量 (functional residual capacity, FRC) (functional residual capacity, FRC) ：2500ml2500ml 平静呼气末尚存留于肺内的气体量平静呼气末尚存留于肺内的气体量 残气量残气量+ +补呼气量补呼气量 意义：保持意义：保持POPO2 2/PCO/PCO2 2相对稳定相对稳定 肺气肿肺气肿 FRCFRC ；肺实质病变；肺实质病变 FRCFRC 3

21、3、肺活量、肺活量(vital capacity, VC)(vital capacity, VC)： 尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量 潮气量潮气量 + + 补吸气量补吸气量 + + 补呼气量补呼气量 与体位、年龄、性别、身材、呼吸肌强弱有关与体位、年龄、性别、身材、呼吸肌强弱有关 用力呼气量用力呼气量 (forced expiratory volume, FEV) (forced expiratory volume, FEV) 或或时间肺活量时间肺活量（timed vital capacitytimed vital capacity，TVCTVC） 尽

22、力最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间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内所能呼出的气量，通常用它所占肺活量的百分 数来表示。数来表示。 ( (第第1 1秒秒: 83%: 83%，2 2秒秒:96:96，3 3秒秒: 99%): 99%) 肺肺 总总 量量 肺肺 活活 量量 残残 气气 量量 深深 吸吸 气气 量量 功功 能能 残残 气气 量量 补补 吸吸 气气 量量 补补 呼呼 气气 量量 残残 气气 量量 潮潮 气气 量量 A A，正常；，正常； B B，阻塞性阻塞性通气障碍：通气障碍：FVCFVC，FEV1FEV1均均 ；但；但FEV1/FVCFEV1/FVC C C，限制性限制性通气障碍：通气障碍：FVCFVC，FEV1FEV1均均 ；但；但FEV1/FVCFEV1/FVC不变不变 二、肺通气量和肺泡通气量二、肺通气量和肺泡通气量 肺通气量肺通气量 ( (pulmonary ventilationpulmonary ventilation): ): 是指每分钟进或出肺的气体总量是指每分钟进或出肺的气体总量 潮气量潮气量 呼吸频率呼吸频率, 6, 69L9L