呼吸生理课件

1、2021/3/231第七章第七章 呼吸系统的结构与功能呼吸系统的结构与功能肺呼吸肺呼吸气体在血液中的运输气体在血液中的运输细胞呼吸细胞呼吸肺通气肺通气:肺泡肺泡 外界大气外界大气肺换气肺换气:肺泡肺泡肺毛细血管血液肺毛细血管血液组织换气组织换气:内环境内环境 细胞细胞（外呼吸）（外呼吸）（内呼吸）（内呼吸）细胞内的有氧代谢细胞内的有氧代谢生化范畴生化范畴呼吸呼吸:机体与外界环境的气体交换过程。机体与外界环境的气体交换过程。呼吸过程的三个环节呼吸过程的三个环节:2021/3/233呼吸过程示意图呼吸过程示意图肺通气肺通气肺换气肺换气气体在血液气体在血液中运输中运输细胞呼吸细胞呼吸2021/3/2

2、34第一节第一节 呼吸系统的组成和结构呼吸系统的组成和结构呼吸道呼吸道鼻鼻咽咽喉喉气管气管支气管支气管肺肺支气管树支气管树导管部导管部: : 呼吸部呼吸部: : 细支气管细支气管 肺泡肺泡 肺内支气管树肺内支气管树呼吸部呼吸部: : 呼吸系统概貌呼吸系统概貌2021/3/237第二节第二节 肺通气肺通气一、肺通气的原理一、肺通气的原理（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力直接动力直接动力:肺内压和大气压之间的压力差肺内压和大气压之间的压力差吸气吸气肺内压高于大气压肺内压高于大气压呼气呼气肺内压低于大气压肺内压低于大气压原动力原动力:呼吸运动呼吸运动2021/3/2381. 呼吸运动（呼吸运动（r

3、espiratory movement）吸气肌吸气肌:隔肌、肋间外肌隔肌、肋间外肌呼气肌呼气肌:肋间内肌、腹肌肋间内肌、腹肌辅助吸气肌群辅助吸气肌群:斜角肌、胸锁乳突肌等斜角肌、胸锁乳突肌等1）吸气）吸气2) 呼气呼气（1）呼吸运动过程）呼吸运动过程概念概念:呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。2021/3/239呼吸肌呼吸肌斜角肌斜角肌胸锁乳突肌胸锁乳突肌肋间外肌肋间外肌膈肌膈肌肋间内肌肋间内肌 腹部腹部 肌群肌群吸气肌吸气肌呼气肌呼气肌2021/3/2310肋间肋间外肌外肌肋肋间间内内肌肌2021/3/2311呼吸运动引起的胸廓容积变化呼吸运动引起的胸廓

4、容积变化 2021/3/2312（2）呼吸运动形式）呼吸运动形式平静呼吸平静呼吸 吸气主动、呼气被动吸气主动、呼气被动用力呼吸用力呼吸 吸气主动、呼气主动吸气主动、呼气主动胸式呼吸胸式呼吸 肋间外肌活动为主肋间外肌活动为主腹式呼吸腹式呼吸 膈肌活动为主膈肌活动为主 成人成人:胸式和腹式混合式呼吸胸式和腹式混合式呼吸婴幼儿婴幼儿:腹式呼吸为主腹式呼吸为主妊娠后期妊娠后期:胸式呼吸为主胸式呼吸为主2021/3/23132. 肺内压肺内压: 指肺泡内的压力。指肺泡内的压力。（1）呼吸过程中肺内压的变化）呼吸过程中肺内压的变化肺内压肺内压吸气吸气初初: 大气压大气压末末:= 大气压大气压2021/3/

5、2314呼吸过程中肺内压、胸内压及呼吸气容积的变化过程呼吸过程中肺内压、胸内压及呼吸气容积的变化过程 2021/3/2315（2）人工呼吸的原理）人工呼吸的原理定义定义:人为地造成肺内压和大气之间的压力人为地造成肺内压和大气之间的压力差来维持肺通气。差来维持肺通气。人工呼吸机人工呼吸机口对口的人工呼吸法口对口的人工呼吸法有节律性地挤压胸廓的负压通气有节律性地挤压胸廓的负压通气方法方法:前提前提:呼吸道通畅呼吸道通畅2021/3/2316 胸膜脏、壁两层在肺根胸膜脏、壁两层在肺根处互相反折移行处互相反折移行,在两肺周围在两肺周围分别形成两个互不相通、完分别形成两个互不相通、完全封闭的腔。全封闭的

6、腔。（1）胸膜腔特点）胸膜腔特点:潜在腔隙潜在腔隙少量浆液少量浆液润滑作用润滑作用浆液分子的内聚力浆液分子的内聚力两层胸膜贴附两层胸膜贴附3. 胸膜腔内压胸膜腔内压胸膜腔胸膜腔:2021/3/2317气胸气胸:胸膜破裂胸膜破裂,胸膜腔胸膜腔与大气相通与大气相通,空气将空气将立即进入胸膜腔内立即进入胸膜腔内,形成气胸。形成气胸。2021/3/2318胸内压胸内压 肺肺 （4）胸膜腔负压的生理意义）胸膜腔负压的生理意义维持肺泡扩张状态维持肺泡扩张状态,并随胸廓的运动而张缩并随胸廓的运动而张缩,保保证肺通气和肺换气证肺通气和肺换气降低中心静脉压降低中心静脉压,促进胸腔淋巴液和静脉促进胸腔淋巴液和静脉

7、血回流。血回流。2021/3/2320（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力1弹性阻力弹性阻力概念概念:弹性组织受外力作用发生变形时所产弹性组织受外力作用发生变形时所产生的对抗变形的力。生的对抗变形的力。度量指标度量指标:顺应性顺应性顺应性顺应性:指在外力作用下弹性组织的可扩张性。指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性顺应性弹性阻力弹性阻力2021/3/2321（1）肺的弹性阻力与顺应性）肺的弹性阻力与顺应性: 肺组织肺组织:弹性纤维和胶原纤维的弹性回缩力弹性纤维和胶原纤维的弹性回缩力 肺泡内肺泡内:液液-气界面所产生的表面张力气界面所产生的表面张力（2）肺泡表面张力与肺表面活性物质）肺泡表

8、面张力与肺表面活性物质肺表面活性物质肺表面活性物质: 降低弹性阻力降低弹性阻力维持大小肺泡的稳定性维持大小肺泡的稳定性防止肺水肿防止肺水肿（3）胸廓的弹性阻力和顺应性）胸廓的弹性阻力和顺应性2021/3/2322表面张力表面张力2021/3/2323呼吸膜、肺泡表面张力与肺表面活性物质呼吸膜、肺泡表面张力与肺表面活性物质2021/3/2324肺泡上皮肺泡上皮C:型型二软脂酰卵磷脂二软脂酰卵磷脂肺泡气液交界面的表面张力肺泡气液交界面的表面张力肺泡上皮肺泡上皮C组织间隙组织间隙毛细血管内皮毛细血管内皮C肺泡上皮基膜肺泡上皮基膜含含表面活性物质表面活性物质的液体层的液体层（分泌（分泌C）1 m型型呼

9、吸膜呼吸膜: :毛细血管肌膜毛细血管肌膜2021/3/23252.非弹性阻力非弹性阻力 定义定义:在气体流动时产生的在气体流动时产生的,并随流速加快而增加并随流速加快而增加,故为动态阻力。故为动态阻力。包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。 （1）气道阻力）气道阻力定义定义:由气体流经呼吸道时由气体流经呼吸道时,气体分子间及气体分子气体分子间及气体分子与呼吸道壁之间的摩擦所产生阻力与呼吸道壁之间的摩擦所产生阻力 。分布分布:鼻、声门、直径鼻、声门、直径2 mm以上细支气管、气管以上细支气管、气管等部位。等部位。2021/3/2326（2）影响气道阻力的因素）影响气

10、道阻力的因素气流速度气流速度气流形式气流形式管径大小（呼吸性细支气管）管径大小（呼吸性细支气管） 气道的跨壁压气道的跨壁压肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节化学因素化学因素阻力阻力层流层流阻力阻力湍流湍流阻力阻力2021/3/2327二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价 （一）肺容积（一）肺容积:是指肺内气体的容积是指肺内气体的容积1. 潮气量潮气量:每次吸入或呼出的气量。每次吸入或呼出的气量。2. 补吸气量补吸气量:平静吸气末平静吸气末, 再尽力吸入的气量。再尽力吸入的气量。正常

11、成人正常成人:400500 ml正常成人正常成人:15001800 ml3. 补呼气量补呼气量:平静呼气末平静呼气末,再用力呼出的气量。再用力呼出的气量。正常成人正常成人:10001500 ml4. 残气量残气量: 用全力呼气后用全力呼气后,肺内所留的气体量。肺内所留的气体量。（余气量）（余气量）正常成人正常成人:10001500 ml（吸气储备量）（吸气储备量）（呼气储备量）（呼气储备量） 2021/3/2328肺容积和肺容量示意图肺容积和肺容量示意图2021/3/23291. 深吸气量（深吸气量（inspiratory capacity）:1+22. 功能残气量（功能残气量（functio

12、nal residual capacity）:3+4 3. 肺活量肺活量:尽力吸气后尽力吸气后,从肺内所能呼出的最大气量从肺内所能呼出的最大气量（vital capacity）。）。 4. 用力呼气量用力呼气量 ：指尽力最大吸气后再尽力尽快呼：指尽力最大吸气后再尽力尽快呼气时气时,在一定时间内所能呼出的气量。在一定时间内所能呼出的气量。 常用：常用：1秒用力呼气量（秒用力呼气量（FEV1） 5. 肺总量：肺总量：1+2+3+4（二）肺容量（二）肺容量:是肺容积中两项或两项以上的是肺容积中两项或两项以上的联合气量。联合气量。2021/3/23301每分通气量每分通气量:潮气量潮气量频率频率2最大

13、随意通气量（自学）最大随意通气量（自学）3无效腔和肺泡通气量无效腔和肺泡通气量（三）肺通气量和肺泡通气量（三）肺通气量和肺泡通气量 每分肺泡通气量每分肺泡通气量=（潮气量（潮气量-解剖无效腔容量）解剖无效腔容量）呼吸频率呼吸频率 肺泡无效腔肺泡无效腔 无效腔无效腔:解剖无效腔解剖无效腔生理无效腔生理无效腔2021/3/2331 不同呼吸频率和潮气量时肺通气量和肺泡通气量不同呼吸频率和潮气量时肺通气量和肺泡通气量 呼吸频率呼吸频率（次（次/分钟）分钟）潮气量潮气量（ml）肺通气量肺通气量（ml/min）肺泡通气量肺泡通气量（ml/min）16500800056008100080006800322

14、5080003200 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效率高。深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效率高。 2021/3/2332第三节第三节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气一、肺换气和组织换气的基本原理一、肺换气和组织换气的基本原理（一）气体的扩散（一）气体的扩散肺换气肺换气:肺泡肺泡 血液血液组织换气组织换气:血液血液 组织组织动力动力: 气体的分压差气体的分压差方式方式:扩散扩散2021/3/2333（二）气体扩散速率及影响因素（二）气体扩散速率及影响因素S SMWMWd = 1. 气体的分压差气体的分压差:正比正比2. 气体的分子量和溶解度气体的分子量和溶解度 S（溶解度）（溶解度） MW d（扩散

15、速率）（扩散速率）O2:2.14 ml/L 32 3.78 CO2: 51.5 ml/L 44 77.64dCO2 20dO2 CO2的扩散速率大于的扩散速率大于O22021/3/23343. 扩散面积和距离扩散面积和距离与扩散面积成正比与扩散面积成正比,与扩散距离成反比与扩散距离成反比4. 温度温度 :正比正比2021/3/2335二、肺二、肺 换换 气气（一）肺换气过程（一）肺换气过程2021/3/2336（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素 1. 呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 厚度厚度2. 呼吸膜的面积呼吸膜的面积扩散速率扩散速率扩散量扩散量面积面积扩散速率扩散速率扩散量扩散量3.

16、通气血流比值通气血流比值=每分肺泡通气量（每分肺泡通气量（VA）每分肺血流量（每分肺血流量（Q）= 0.84呼吸膜结构示意图呼吸膜结构示意图 2021/3/2337通气通气/血流比值可能出现的三种情况血流比值可能出现的三种情况 VA / Q肺泡无效腔肺泡无效腔肺泡气更新率肺泡气更新率VA / Q功能性动功能性动-静脉短路静脉短路血中血中PO2 PCO22021/3/2338通气通气/血流比值可能出现的三种情况血流比值可能出现的三种情况 2021/3/2339（三）肺扩散容量（三）肺扩散容量（自学）（自学） 三、组织换气三、组织换气2021/3/23402021/3/2341第四节第四节 气体在

17、血液中的运输气体在血液中的运输 运输形式运输形式: 物理溶解物理溶解:量少量少,是化学结合的前提是化学结合的前提化学结合化学结合:量多量多,以物理溶解为前提以物理溶解为前提O2 、CO2溶解溶解化学结合化学结合溶解溶解2021/3/2342一、氧的运输一、氧的运输（一）氧在血液中存在的形式（一）氧在血液中存在的形式血液中血液中O2和和CO2的含量（的含量（ml/100 ml 血液）血液）动脉血动脉血混合静脉血混合静脉血物理物理溶解溶解化学化学结合结合总量总量物理物理溶解溶解化学化学结合结合总量总量O20.3120.020.317 0.1115.215.31CO22.5346.448.932.9

18、150.052.91 以以Hb为主要运输工具为主要运输工具2021/3/23431Hb分子的结构分子的结构 2021/3/2344Hb + O2 HbO2PO2高高PO2低低2021/3/23452Hb与与O2结合的特征结合的特征（1）反应快）反应快,可逆可逆,不需酶不需酶,反应方向取决于反应方向取决于PO2高高低低（2）Fe2+与与O2 结合后仍是二价铁结合后仍是二价铁（3）1分子分子Hb可以结合可以结合4分子分子O2氧容量氧容量:100ml血液中血液中Hb所能结合的所能结合的最大最大O2量量氧含量氧含量:100ml血液中血液中Hb实际结合实际结合的的O2量量氧饱和度氧饱和度:血氧含量血氧含

19、量PO2血氧容量血氧容量100%Hb量量（4）Hb的变构效应的变构效应: 紧密型（紧密型（T型）型）:去氧去氧Hb疏松型（疏松型（R型）型）:氧合氧合Hb2021/3/2346氧解离曲线氧解离曲线2021/3/2347二、二、CO2的运输的运输2. 化学结合化学结合:1. 物理溶解物理溶解:5%（1）碳酸氢盐形式）碳酸氢盐形式:88%血浆血浆CO2CO2H2OCAH2CO3H+HCO3 -Na+HCO3 -NaHCO3Cl -可逆的可逆的红细胞红细胞（一）（一）CO2的运输形式的运输形式2021/3/2348（2）氨基甲酸血红蛋白形式）氨基甲酸血红蛋白形式:7%HbNH2 + CO2HbNHC

20、OOH氧合作用氧合作用HbNHCOO-H+调节因素调节因素:在组织在组织在肺在肺HbO2的酸性高的酸性高,不易与不易与CO2结合结合还原还原Hb的酸性低的酸性低,容易与容易与CO2结合结合2021/3/2349（二）（二）CO2解离曲线解离曲线 表示血液中表示血液中CO2 含量与含量与PCO2 关系的曲线。关系的曲线。 血液血液CO2 含量随含量随PCO2上升而增加。上升而增加。 与氧解离曲线不同与氧解离曲线不同,二者之间接近线性关系而二者之间接近线性关系而不是不是S形曲线形曲线,而且没有饱和点。而且没有饱和点。 因此因此,CO2 解离曲线的纵坐标不用饱和度而用解离曲线的纵坐标不用饱和度而用浓

21、度表示。浓度表示。 血液流经肺时每血液流经肺时每100 ml血液释出血液释出4 ml的的CO2。2021/3/2350CO2解离曲线解离曲线2021/3/2351（三）（三）O2与与Hb的结合对的结合对CO2运输的影响运输的影响 O2与与Hb结合将促使结合将促使CO2释放释放,这一效应称为何这一效应称为何尔登效应。尔登效应。 可见可见O2和和CO2的运输相互影响。的运输相互影响。CO2通过波尔效应影响通过波尔效应影响O2的结合和释放。的结合和释放。O2又通过何尔登效应影响又通过何尔登效应影响CO2的结合和释放。的结合和释放。2021/3/2352第五节第五节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 脊髓

22、脊髓脑桥脑桥 高位脑高位脑一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 基本中枢基本中枢:延髓延髓2021/3/2353呼吸中枢示意图呼吸中枢示意图脑桥脑桥延髓延髓2021/3/2354二、呼吸的调节二、呼吸的调节神经调节为主神经调节为主（一）化学感受性（一）化学感受性反射反射对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节1. 化学感受器化学感受器:适宜刺激为适宜刺激为O2、CO2 和和H+ 等化学物质等化学物质。外周化学感受器外周化学感受器:颈动脉体和主动脉体颈动脉体和主动脉体中枢化学感受器中枢化学感受器:延髓腹外侧浅表部延髓腹外侧浅表部 反射弧反射弧2021/3/2355外周化学感受器外周化

23、学感受器中枢化学感受器中枢化学感受器2021/3/2356区别区别外周化学感受器外周化学感受器中枢化学感受器中枢化学感受器部位部位颈动脉体和主动脉体颈动脉体和主动脉体延髓腹外侧浅表部延髓腹外侧浅表部适宜适宜刺激刺激动脉血中动脉血中PO2、PCO2和和pH变化变化1. 颈动脉体颈动脉体主动脉体主动脉体2. 三种刺激可协同作三种刺激可协同作用用脑脊液和局部细胞外液脑脊液和局部细胞外液中中H+浓度浓度1. 不感受缺氧的刺激不感受缺氧的刺激2. 对对CO2的敏感性高于的敏感性高于外周，但反应潜伏期长外周，但反应潜伏期长3. 动脉血动脉血pH变化的作用变化的作用小而缓慢小而缓慢主要主要作用作用机体缺氧时

24、维持对呼机体缺氧时维持对呼吸的驱动吸的驱动调节脑脊液中调节脑脊液中H+维维持稳定的持稳定的pH环境环境2021/3/23572. CO2、H+ 和和O2对呼吸的调节对呼吸的调节A、一定范围内动脉血中的、一定范围内动脉血中的PCO2对维持呼吸和呼对维持呼吸和呼吸中枢的兴奋性是必要的。吸中枢的兴奋性是必要的。B、吸入气中、吸入气中CO2适当适当阈值阈值:动脉血动脉血 PCO2 40 mmHg PCO2适当适当呼吸呼吸加深加快加深加快过量过量（吸入气中（吸入气中CO2浓度超过浓度超过7%）呼吸中枢呼吸中枢呼吸呼吸（-）（-）（1）动脉血液中）动脉血液中 CO2分压对呼吸的调分压对呼吸的调节节过量过量

25、呼吸中枢呼吸中枢CO2麻醉麻醉（-）（吸入气中（吸入气中CO2浓度超过浓度超过15%）2021/3/2358动脉血中单纯动脉血中单纯PCO2、PO2、pH变化时的肺泡通气反应变化时的肺泡通气反应 2021/3/2359两条途径两条途径:颈颈A体体主主A体体化学感受器化学感受器窦窦N迷走迷走N延髓延髓呼吸加深加快呼吸加深加快PCO2脑脊液中脑脊液中H2CO3H+中枢化学感受器中枢化学感受器舌咽舌咽N传出传出NPCO2H2OCAHCO3-延髓延髓（动脉血）（动脉血）（+）呼吸中枢呼吸中枢（+）（+）透过血透过血-脑屏障脑屏障外周途径外周途径中枢途径（主要）中枢途径（主要）血脑屏障通透性2021/3/2360（2）动脉血液中）动脉血液中H+对呼吸的调节对呼吸的调节 外周化学感受器外周化学感受器呼吸加快加深呼吸加快加深（+）动脉血动脉血 H+（3）动脉血液中）动脉血液中O2分压对呼吸的调节分压对呼吸的调节 吸入气中吸入气中O2含量含量 10%动脉血动脉血PO2 8kPa低氧或缺氧低氧或缺氧外周化学感受器外周化学感受器呼吸加快加深呼吸加快加深呼吸中枢（呼吸中枢（+）2021/3/23613CO2、H+ 和和O2在调节呼吸中的相互作用在调节呼