呼吸系统的生理功能

1、呼吸呼吸一、概述一、概述1. 概念（概念（respiration）呼吸：机体与外界环境之间进行气体交换呼吸：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。的过程。2. 作用作用摄摄o2，排，排co2 ，保证气体代谢平衡；，保证气体代谢平衡；参与体内酸碱平衡的调节。参与体内酸碱平衡的调节。n3 .基本环节基本环节 （图图）n 外呼吸（肺通气，肺换气）；外呼吸（肺通气，肺换气）；n 气体的运输；气体的运输；n 内呼吸内呼吸呼吸呼吸外呼吸外呼吸内呼吸内呼吸气体的运输气体的运输n二、肺通气二、肺通气n肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。n肺通气的器官：肺通气的器官：

2、n 呼吸道呼吸道n 肺泡肺泡n 胸廓胸廓呼吸呼吸（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力1、概述、概述肺通气的过程肺通气的过程 （图图）直接动力：直接动力：外界气压与肺内压间的压差。外界气压与肺内压间的压差。原始动力：原始动力：呼吸运动呼吸运动呼吸运动呼吸运动：呼吸肌收缩与舒张所引起的胸呼吸肌收缩与舒张所引起的胸廓扩大和缩小。廓扩大和缩小。呼吸呼吸思考：人工呼吸的原理思考：人工呼吸的原理2、胸内压、胸内压（1）概念）概念胸膜腔：胸膜腔：脏壁二层胸膜之间的一个密脏壁二层胸膜之间的一个密闭的潜在的腔隙。闭的潜在的腔隙。 （图图）胸内压：胸内压：胸膜腔内的压力。正常情况胸膜腔内的压力。正常情况下呈负压。

3、下呈负压。呼吸呼吸呼吸呼吸（2）形成机制）形成机制 胸膜腔是一个仅含少量浆液的密闭的胸膜腔是一个仅含少量浆液的密闭的腔隙腔隙 （图图）呼吸呼吸、扩张的肺组织具有回缩力、扩张的肺组织具有回缩力 （图图） 肺内始终有气体存在，就始终有弹肺内始终有气体存在，就始终有弹性回缩力。性回缩力。 发育时，胸廓的生长速度大于肺，发育时，胸廓的生长速度大于肺，故肺永远处于被牵张状态，而具有回故肺永远处于被牵张状态，而具有回缩趋势。缩趋势。 胸内压的组成及胸内负压（胸内压的组成及胸内负压（ 图图） 胸内压肺内压肺回缩力胸内压肺内压肺回缩力呼、吸气末呼、吸气末 胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回缩力 0肺回缩力肺

4、回缩力 肺回缩力肺回缩力吸气，胸内负压更大吸气，胸内负压更大呼气，胸内负压减小呼气，胸内负压减小呼吸呼吸（3）正常值）正常值平静呼吸：平静呼吸：吸气末吸气末105mmhg；呼气末呼气末53mmhg用力呼吸（关闭声门）：用力呼吸（关闭声门）：吸气吸气90mmhg；呼气呼气110mmhg呼吸呼吸（4）生理意义）生理意义 使肺泡维持扩张状态，保证正常的使肺泡维持扩张状态，保证正常的肺通气和肺换气。肺通气和肺换气。 促进静脉血和淋巴的回流。促进静脉血和淋巴的回流。胸膜腔破裂，气体进入，则形成气胸。胸膜腔破裂，气体进入，则形成气胸。 （图图）呼吸呼吸呼吸呼吸 弹性阻力弹性阻力 70% 非弹性阻力非弹性阻

5、力 30% （二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力弹性阻力弹性阻力肺弹性阻力肺弹性阻力胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力弹性回缩力弹性回缩力表面张力表面张力1. 弹性阻力及顺应性弹性阻力及顺应性弹性阻力弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，弹性组织在外力作用下变形时，所具有的对抗变形和回位的能力。所具有的对抗变形和回位的能力。顺应性：顺应性：外力作用下弹性组织的可扩张性外力作用下弹性组织的可扩张性。 弹性阻力与顺应性成反比弹性阻力与顺应性成反比呼吸呼吸顺应性（顺应性（c）= 容积的变化（容积的变化（v）压力的变化（压力的变化（p）l/cmh2o呼吸呼吸1/3肺组织的弹性回缩力肺组织的弹性回缩力2/3肺

6、泡内液气界面的表面张力肺泡内液气界面的表面张力肺表面活性物质肺表面活性物质合成与释放：合成与释放：肺泡肺泡型细胞型细胞 成分：成分：二棕榈酰卵磷脂（二棕榈酰卵磷脂（dpl） （ 图图）作用：作用：(1) 增大肺顺应性增大肺顺应性(2) 维持大、小肺泡的稳定性维持大、小肺泡的稳定性 （图图）(3) 防止肺水肿的发生防止肺水肿的发生 新生儿呼吸窘迫综合征新生儿呼吸窘迫综合征呼吸呼吸（2）胸廓的弹性阻力）胸廓的弹性阻力呼吸呼吸2. 非弹性阻力非弹性阻力惯性阻力惯性阻力气道阻力气道阻力粘滞阻力粘滞阻力气道阻力（占气道阻力（占8090）与管径，流速和湍流有关与管径，流速和湍流有关惯性阻力：惯性阻力： 气

7、流在发动、变速、换向时，气流和气流在发动、变速、换向时，气流和组织惯性产生的阻止气体运动的力。组织惯性产生的阻止气体运动的力。大气道阻力小气道大气道阻力小气道呼吸呼吸粘滞阻力：粘滞阻力：呼吸时，组织相对位移产生的摩擦呼吸时，组织相对位移产生的摩擦呼吸呼吸呼吸呼吸（三）肺通气功能指标三）肺通气功能指标 （图图）潮气量：潮气量：每次呼吸，吸入或者呼出的气体每次呼吸，吸入或者呼出的气体量（量（500ml)肺活量：肺活量：潮气量潮气量+补吸补吸+补呼补呼肺通气量（肺通气量（pulmonary ventilation)：每分钟进或出肺的气体总量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 (

8、6-9l)无效腔无效腔:150ml呼吸呼吸肺泡通气量（肺泡通气量（alveolar ventilation）：）： 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量每分钟吸入肺泡的新鲜空气量肺泡通气量肺泡通气量 （潮气量无效腔）（潮气量无效腔）呼吸频率呼吸频率不同呼吸频率和潮气量时的不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量肺通气量和肺泡通气量呼吸频率呼吸频率 潮气量潮气量 肺通气量肺通气量 肺泡通气量肺泡通气量 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200浅快呼吸：肺泡通气量浅快呼吸：肺泡通气量 ，对肺换气不利。，对肺换气不利。深慢呼吸：肺泡通气量深慢呼吸

9、：肺泡通气量 ，提高肺通气效能。，提高肺通气效能。三、气体的交换三、气体的交换（一）气体交换的原理（一）气体交换的原理1. 气体的扩散气体的扩散（1）概念）概念气体扩散：气体扩散： 气体分子从分压高处向分压低处发生净气体分子从分压高处向分压低处发生净转移的过程转移的过程呼吸呼吸气体扩散速率气体扩散速率(d)：单位时间内气体扩散单位时间内气体扩散的容积。的容积。呼吸呼吸气体扩散速率气体扩散速率(d)分压差分压差(p)面积面积(a)温度温度(t)扩散距离扩散距离(d)溶解度溶解度分子量分子量2（2）影响因素）影响因素 主要是分压差主要是分压差呼吸呼吸n（二）气体交换的过程（二）气体交换的过程 （图

10、图）呼吸呼吸1. 肺部气体交换肺部气体交换 o2 肺泡肺泡 血液血液 102 40 co2 血液血液 肺泡肺泡 46 40 v血血 a血血10040呼吸呼吸2 . 组织处气体交换组织处气体交换 （图图） o2 血液血液 组织组织 100 40 co2 组织组织 血液血液 46 40 a血血 v血血4046（三）影响肺换气的因素（三）影响肺换气的因素1. 呼吸膜的面积和厚度呼吸膜：呼吸膜的面积和厚度呼吸膜：肺泡腔与肺肺泡腔与肺毛细血管之间的膜。毛细血管之间的膜。由由六层结构六层结构组成。组成。平静呼吸时，供气体交换的呼吸膜面积约平静呼吸时，供气体交换的呼吸膜面积约40m2用力呼吸时，供气体交换的

11、呼吸膜面积约用力呼吸时，供气体交换的呼吸膜面积约70m2呼吸呼吸肺毛细血管关闭，肺气肿，肺不张，肺毛细血管关闭，肺气肿，肺不张，肺泡破裂时，呼吸膜扩散面积肺泡破裂时，呼吸膜扩散面积 。总厚度不到总厚度不到1m,部分不到部分不到0.2m肺纤维化，肺水肿，炎性渗出时，呼肺纤维化，肺水肿，炎性渗出时，呼吸膜扩散距离吸膜扩散距离 。 (图图)呼吸呼吸n2. 通气通气/血流比值血流比值(ventilation perfusion ratio va /q)n每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比值，正常成人安静时约量之间的比值，正常成人安静时约为为0.84。 (图图)呼吸呼

12、吸va /q变大：变大： (图图) 通气过多或血流不足，使部分肺泡气通气过多或血流不足，使部分肺泡气未能与血液气充分交换，致未能与血液气充分交换，致无效腔增大无效腔增大。 如如：肺血管栓塞。肺血管栓塞。呼吸呼吸va /q变小变小 （图图2） 通气不足或血流过多，部分血液流经通气不足或血流过多，部分血液流经通气不良的肺泡，使通气不良的肺泡，使v血中的气体未得血中的气体未得到充分更新，致到充分更新，致功能性功能性a-v短路短路。 如支气管痉挛。如支气管痉挛。va /q增大或减小均可影响肺换气，造成增大或减小均可影响肺换气，造成缺缺o2或或c o2潴留，但以缺潴留，但以缺o2为主。为主。呼吸呼吸四、

13、气体的运输四、气体的运输（一）基本情况（一）基本情况o2和和c o2的运输形式：的运输形式：化学结合为主化学结合为主物理溶解为次物理溶解为次但后者是前者的前提。但后者是前者的前提。呼吸呼吸呼吸呼吸n（二）氧的运输（二）氧的运输n1、运输形式和运输量、运输形式和运输量n物理溶解：物理溶解：1.5；n化学结合：化学结合：hbo2 98.5nhb与与o2结合的特征结合的特征n n hb+o2 hbo2po2高高po2低低几个概念：几个概念：hb氧容量氧容量 (oxygen capacity)：1l血液中，血液中， hb所能结合的最大所能结合的最大o2量量hb氧含量氧含量 (oxygen conten

14、t)：1l血液中，血液中， hb实际结合的实际结合的o2量。量。hb氧饱和度氧饱和度 (oxygen saturation)： 氧含量和氧容量的百分比。氧含量和氧容量的百分比。血氧容量血氧容量 血氧含量血氧含量 血氧饱和度血氧饱和度呼吸呼吸紫绀：紫绀：血液中去氧血液中去氧hb含量达含量达5g/100ml以上时，皮肤、以上时，皮肤、粘膜呈浅蓝色。粘膜呈浅蓝色。co中毒中毒 樱桃红樱桃红2、氧解离曲线、氧解离曲线（1）概念）概念氧解离曲线：氧解离曲线：反映氧分压与血氧饱和度关系的反映氧分压与血氧饱和度关系的曲线。曲线。 （图图）呼吸呼吸（2）意义）意义 上段：上段：po2:60100mmhg （图

15、图）平坦平坦氧分压的变化对氧饱和度影响不大，为人氧分压的变化对氧饱和度影响不大，为人类适应不同气压环境提供了内在的保护机类适应不同气压环境提供了内在的保护机制制（但对轻度呼吸系统疾病患者的病情有（但对轻度呼吸系统疾病患者的病情有掩盖作用）。掩盖作用）。呼吸呼吸 中段：中段：po2:4060mmhg （图图）较陡峭较陡峭 在组织在组织po2下，下，hb与与o2的亲和力降低，的亲和力降低，随着随着po2的下降，的下降， hb释放的释放的o2量不断增量不断增加，以利于向组织供氧。加，以利于向组织供氧。呼吸呼吸 下段：下段：15-40mmhg （图图）非常陡峭非常陡峭随着随着po2的下降，的下降， h

16、b释放的释放的o2量不断增加，量不断增加，以适应各组织的不同代谢水平。以适应各组织的不同代谢水平。呼吸呼吸呼吸呼吸（3）影响因素）影响因素 （图图） ph pco2 2,3dpg 温度温度 曲线右移曲线右移 hb与氧亲和力与氧亲和力 血氧饱和度血氧饱和度 反之反之,曲线左移曲线左移 hb氧亲和力氧亲和力 血氧饱和血氧饱和度度 人工低温人工低温（三）（三） c o2的运输的运输1. 运输的形式和运输量运输的形式和运输量物理溶解：物理溶解：5；化学结合：化学结合：95（碳酸氢盐（碳酸氢盐88；氨基甲酸血红蛋白；氨基甲酸血红蛋白7）2. 化学结合过程化学结合过程（1）碳酸氢盐形式）碳酸氢盐形式呼吸呼

17、吸（2）氨基甲酸血红蛋白（）氨基甲酸血红蛋白（ 7 ）c o2与与hb上的氨基结合，生成氨基甲酸血上的氨基结合，生成氨基甲酸血红蛋白。红蛋白。 肺部释放量占肺部释放量占17.5%呼吸呼吸五、呼吸运动的调节五、呼吸运动的调节（一）呼吸中枢及呼吸节律的形成（一）呼吸中枢及呼吸节律的形成1. 呼吸中枢呼吸中枢呼吸呼吸（1）延髓延髓基本呼吸节律的产生部位基本呼吸节律的产生部位背侧呼吸组：背侧呼吸组：吸气吸气n元元腹侧呼吸组：腹侧呼吸组：呼气呼气n元元（2）脑桥上部）脑桥上部臂旁内侧核和臂旁内侧核和kf核，合称核，合称pbkf核群，参与呼核群，参与呼吸节律的调控。吸节律的调控。呼吸呼吸（二）反射性调节（

18、二）反射性调节1. 肺牵张反射肺牵张反射（1）概念）概念肺牵张反射肺牵张反射(pulmonary stretch reflex)：由由肺扩张或肺萎陷引起吸气抑制或吸气兴肺扩张或肺萎陷引起吸气抑制或吸气兴奋的反射。奋的反射。呼吸呼吸 肺扩张反射肺扩张反射 肺萎陷反射肺萎陷反射（2）过程）过程 （图图）（3）作用）作用 防止肺过度扩张和缩小防止肺过度扩张和缩小呼吸呼吸2. 化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射（1）化学感受器及其传入）化学感受器及其传入n 外周化学感受器外周化学感受器 （图）（图）颈颈a体，体，由窦由窦n传入；传入；主主a体，体，由迷走由迷走n传入。传入。均可感受均可感受ph和和p

19、o2的降低和的降低和 pco2的升高，。的升高，。呼吸呼吸呼吸呼吸 中枢化学感受器中枢化学感受器 （图）（图）延髓腹外侧浅表区延髓腹外侧浅表区 主要感受脑脊液中主要感受脑脊液中h+浓度的变化浓度的变化（2）c o2 、h+ 、 o2对呼吸的调节对呼吸的调节 c o2呼吸呼吸一定范围内吸入气中一定范围内吸入气中co2 增加将引起呼吸增加将引起呼吸加深加快加深加快使呼吸运动加强的机制使呼吸运动加强的机制 （图图）吸入气吸入气co2含量超过含量超过7%时，引起呼吸困难甚至昏时，引起呼吸困难甚至昏迷，出现迷，出现co2 麻醉麻醉 h+ 血中血中h+主要通过刺激外周化学感受器主要通过刺激外周化学感受器来

20、兴奋呼吸中枢，从而使呼吸运动来兴奋呼吸中枢，从而使呼吸运动增强。增强。h+不易透过血脑屏障。不易透过血脑屏障。呼吸呼吸 o2p o2降低一方面可刺激降低一方面可刺激外周化学外周化学r来兴来兴奋呼吸中枢，另奋呼吸中枢，另p o2降低又可直接抑降低又可直接抑制呼吸中枢，故制呼吸中枢，故p o2降低对呼吸的影降低对呼吸的影响取决于缺氧的程度。响取决于缺氧的程度。呼吸呼吸 返回返回po2呼吸中枢呼吸中枢膈膈n 肋间肋间n呼吸肌呼吸肌呼吸运动呼吸运动脑脊液脑脊液血脑屏障血脑屏障轻、中度缺氧轻、中度缺氧对呼吸中枢的兴奋作用强对呼吸中枢的兴奋作用强于抑制作用，于抑制作用，可使呼吸运动增强可使呼吸运动增强；重

21、度缺氧重度缺氧时，则相反，表现为呼吸抑制。时，则相反，表现为呼吸抑制。 c o2 、h+ 和和 o2 在影响呼吸中的相在影响呼吸中的相互作用互作用效应：效应：c o2 h+ o2 呼吸呼吸呼吸呼吸思考题：思考题：试述胸内负压的形成机制，和生理意义。试述胸内负压的形成机制，和生理意义。某人吸入大量某人吸入大量co2 气，呼吸有何变化，试气，呼吸有何变化，试述其机制？述其机制？剪断颈迷走神经后，呼吸有何变化？剪断颈迷走神经后，呼吸有何变化？呼吸呼吸n本章要求：本章要求： 1.了解呼吸的意义及呼吸的基本过程。了解呼吸的意义及呼吸的基本过程。 2.掌握肺通气的原理，熟悉肺通气功能掌握肺通气的原理，熟悉

22、肺通气功能指标。指标。 3.掌握肺换气的原理和过程，熟悉组织掌握肺换气的原理和过程，熟悉组织换气的过程。换气的过程。 4.掌握氧和二氧化碳在血液中的运输。掌握氧和二氧化碳在血液中的运输。 5.掌握呼吸运动的调节。掌握呼吸运动的调节。 呼吸呼吸本章重点：本章重点：1. 肺通气的动力：直接和间接动力各是什肺通气的动力：直接和间接动力各是什么；呼吸运动、胸内负压的形成及意么；呼吸运动、胸内负压的形成及意义。义。2. 肺通气的阻力：弹性阻力、肺泡表面活肺通气的阻力：弹性阻力、肺泡表面活性物质及生理作用。性物质及生理作用。 3. 肺泡通气量肺泡通气量 4. 气体的交换：气体的交换原理、影响气气体的交换：气体的交换原理、影响气体交换的因素、通气体交换的因素、通气/血流比值。血流比值。呼吸呼吸5. 气体在血液中的运输：血氧容量、血气体在血液中的运输：