第五章呼吸

1、第五章第五章 呼呼 吸吸 RESPIRATION 机体与外界环境之机体与外界环境之间的气体交换过程。间的气体交换过程。定义定义O2 CO2A process of gas exchange between the atmosphere and the body.呼吸全过程呼吸全过程外呼吸外呼吸（external respiration） 肺通气肺通气（pulmonary ventilation） 肺换气肺换气（gas exchange in lungs） 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 内呼吸内呼吸（Internal respiration） 组织换气组织换气（gas exchange

2、in tissues） 细胞内氧化代谢细胞内氧化代谢 SECTION OUTLINE 1. Pulmonary ventilation2. Gas exchange in lungs and tissues3. Gas transport by circulation4. Regulation of respiration movement呼吸系统（呼吸系统（1）呼吸系统（呼吸系统（2） 呼吸系统（呼吸系统（3） 第一节第一节 肺肺 通通 气气概念：肺与外界环境之间进行气体交换的过程。概念：肺与外界环境之间进行气体交换的过程。 即气体经呼吸道进入肺泡的过程。即气体经呼吸道进入肺泡的过程。 Pu

3、lmonary ventilation is the gas exchange process between lungs and environment.一、肺通气原理一、肺通气原理： 肺通气的动力肺通气的动力 肺通气的阻力肺通气的阻力 肺通气肺通气呼吸运动呼吸运动肺内压与大气压肺内压与大气压 之间的压力差之间的压力差弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力直接动力直接动力: :肺泡气和外界大气的压肺泡气和外界大气的压力差，直接推动气体进出肺力差，直接推动气体进出肺The Pressure Difference Between Alveoli and Atmo

4、sphere Caused the Movement of Air In and Out of the Lung 原动力原动力 : :呼吸运动呼吸运动肺内压肺内压肺的扩张缩小肺的扩张缩小胸廓的扩胸廓的扩张缩小张缩小呼吸肌的收缩舒张呼吸肌的收缩舒张动力动力1. 呼吸运动呼吸运动(Respiratory Movement) 呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小，包括吸气运动和呼气运动。小，包括吸气运动和呼气运动。参与呼吸运动的呼吸肌：参与呼吸运动的呼吸肌：吸气肌吸气肌膈肌、肋间外肌膈肌、肋间外肌辅助吸气肌辅助吸气肌斜角肌、胸锁乳突肌斜角肌、胸锁乳突肌呼

5、气肌呼气肌肋间内肌、腹肌肋间内肌、腹肌呼吸运动的过程呼吸运动的过程呼吸运动的过程：呼吸运动的过程：平静呼吸（平静呼吸（eupnea） 吸气（吸气（inspiration） 主动主动过程过程n膈肌膈肌增大胸腔的上下径增大胸腔的上下径n肋间外肌肋间外肌增大胸腔的左右径和前后径增大胸腔的左右径和前后径n胸廓和肺容积胸廓和肺容积 肺内压肺内压大气压大气压气体进气体进入肺入肺 呼气（呼气（exspiration） 被动被动过程过程n膈肌和肋间外肌的舒张引起的膈肌和肋间外肌的舒张引起的n肺依靠回缩力而回位肺依靠回缩力而回位肺容积肺容积肺内压肺内压大气大气压压气体被呼出气体被呼出呼吸运动的呼吸运动的形式形式

6、 腹式呼吸腹式呼吸 abdominal breathing膈肌收缩为主膈肌收缩为主 胸式呼吸胸式呼吸 thoracic breathing 肋肋间外肌收缩和舒张为主间外肌收缩和舒张为主 平静呼吸平静呼吸 eupnea用力呼吸用力呼吸 forced (deep) breathing 一个呼吸周期内肺内压的变化和气流方向一个呼吸周期内肺内压的变化和气流方向 时相时相 压力压力 气流方向气流方向吸气初吸气初 肺内压肺内压 大气压大气压 外界气体流入肺部外界气体流入肺部吸气末吸气末 肺内压肺内压 大气压大气压 无气体流动无气体流动呼气初呼气初 肺内压肺内压 大气压大气压 肺内气体外流肺内气体外流呼气末

7、呼气末 肺内压肺内压 大气压大气压 无气体流动无气体流动 2. 肺内压肺内压 intrapulmonary pressure 肺泡内的压力肺泡内的压力肺内压肺内压 INTRAPULMONARY PRESSUREq平静呼吸时：平静呼吸时： 12mmHgq用力呼吸时：用力呼吸时：( (紧闭声门紧闭声门,尽力尽力作呼吸运动时作呼吸运动时) ) 100mmHg讨论:如果病人出现呼吸心跳停止如果病人出现呼吸心跳停止,该如何及时该如何及时处理处理?人工呼吸人工呼吸 （artificial respiration）步骤：步骤：A（airway） B(breathing) C(circulation) D(d

8、rug)3. 胸膜腔内压胸膜腔内压（ intrapleural pressure）(1)胸膜腔胸膜腔 （pleural cavity） 脏层胸膜与壁层胸膜组成的密闭间隙。脏层胸膜与壁层胸膜组成的密闭间隙。其中无气体其中无气体, 只有少量浆液只有少量浆液 润滑作用润滑作用 使肺和胸廓相耦连，一起运动使肺和胸廓相耦连，一起运动3. 胸膜腔内压胸膜腔内压（ intrapleural pressure）指胸膜腔内的压力指胸膜腔内的压力, ,通常比大通常比大气压低，气压低，又称为胸膜腔负压。又称为胸膜腔负压。 形成形成：胸廓的发育速度较肺快：胸廓的发育速度较肺快：胸胸膜腔膜腔内压内压 = = 肺内压肺内

9、压 - - 肺回缩力肺回缩力 吸气末或呼气末：吸气末或呼气末：肺内压肺内压 = = 大气压大气压胸胸膜腔膜腔内压内压 = =大气压大气压- -肺回缩力肺回缩力 = = - -肺回缩力肺回缩力3. 胸膜腔负压胸膜腔负压胸膜腔负压的大小主要由肺的弹性回缩力决胸膜腔负压的大小主要由肺的弹性回缩力决定：定：吸气吸气 负压负压 呼气呼气 负压负压生理意义生理意义：牵张肺，维持肺的扩张状态，使其不致因肺牵张肺，维持肺的扩张状态，使其不致因肺的回缩力而萎陷；的回缩力而萎陷；扩张心房、腔静脉、胸导管，降低其压力，扩张心房、腔静脉、胸导管，降低其压力，促进静脉血、淋巴液回流。促进静脉血、淋巴液回流。 讨论： 如

10、果胸膜因外伤或疾病而导致破如果胸膜因外伤或疾病而导致破裂，机体将会出现什么样的症状？裂，机体将会出现什么样的症状？该如何处理？该如何处理？由外伤或疾病等原因由外伤或疾病等原因导致胸壁或肺破裂，导致胸壁或肺破裂，胸膜腔与大气相通，胸膜腔与大气相通，空气自外界或肺泡进空气自外界或肺泡进入负压的胸膜腔内，入负压的胸膜腔内，而形成。而形成。肺通气功能障碍，血肺通气功能障碍，血液和淋巴回流减少。液和淋巴回流减少。气胸（气胸（pneumothorax）:SUMMARYThe gas exchange between the living body and its environment is called

11、 respiration. Respiration includes three processes: 1) pulmonary ventilation and pulmonary gas exchange, 2) gas transportation in the blood, 3) gas exchange between blood and tissue cells. Pulmonary ventilation is the gas exchange process between lungs and environment. The Pressure Difference Betwee

12、n Alveoli and Atmosphere Caused the Movement of Air In and Out of the Lung. Pleural pressure is the pressure of the fluid in the narrow space between the lung pleura and the chest wall pleura, this negative pleural pressure keeps the lungs expanded;Intrapleural pressure is usually negative pressure.

13、(二）肺通气的阻力二）肺通气的阻力(Resistance)弹性阻力弹性阻力 elastic resistance 肺、胸廓肺、胸廓 （70%）非弹性阻力非弹性阻力 non-elastic resistance 惯性阻力、粘滞阻力、气惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力（道阻力（30%）1. 弹性阻力和顺应性弹性阻力和顺应性弹性阻力弹性阻力 物质物质对抗外力对抗外力所引起的变形所引起的变形的力的力, 其方向总是和外力相反其方向总是和外力相反顺应性顺应性 compliance 单位单位跨壁跨壁压力变化引起压力变化引起肺或胸廓容积的变化肺或胸廓容积的变化. . C= (L/cmH2O)弹性阻力与顺应性关系弹

14、性阻力与顺应性关系:容易扩张容易扩张,顺应性大顺应性大,弹性弹性阻力小阻力小 C=。 肺顺应性肺顺应性 CLCL=V/Ptp肺容积的变化肺容积的变化跨肺压跨肺压=肺泡压肺泡压-胸内压胸内压PAPip 肺总量对肺顺应性的影响：肺总量对肺顺应性的影响： 吸入同样容积的气体后，肺总量较大者，肺的扩张程度较小，回缩力也较小，跨壁压较小，故顺应性大；肺总量较小者，肺的扩张程度较大，回缩力也较大，跨壁压较大，故顺应性小。所以比顺应性在比较不同个体肺的弹性阻力方面更具有说服力比顺应性比顺应性 Csp :单位肺容积下的顺应性单位肺容积下的顺应性比顺应性比顺应性=平静呼吸时的肺顺应性平静呼吸时的肺顺应性/功能余

15、气量功能余气量肺的弹性阻力肺的弹性阻力 吸气的阻力、呼气的动力吸气的阻力、呼气的动力来源：来源：1/3-1/3-肺组织本身的弹性回缩力肺组织本身的弹性回缩力 来自弹性纤维和胶原纤维等来自弹性纤维和胶原纤维等2/3-2/3-肺泡气肺泡气- -液界面的表面张力液界面的表面张力n肺泡内衬液和肺泡气之间肺泡内衬液和肺泡气之间 存在液存在液- -气界面气界面表面张力表面张力n指向中心，倾向使肺泡缩小指向中心，倾向使肺泡缩小n若将肺泡内充满生理盐水，若将肺泡内充满生理盐水，没有液没有液- -气界面表面张力气界面表面张力肺弹性阻力肺弹性阻力Laplace方程式方程式P=2T/R曲率半径曲率半径表面张力系数表

16、面张力系数气气压压肺表面活性物质肺表面活性物质 pulmonary surfactant成分成分：n二棕榈酰卵磷脂二棕榈酰卵磷脂 DPPCDPPC- -双嗜性分子，密度随肺泡的张缩而改变双嗜性分子，密度随肺泡的张缩而改变 n表面活性物质结合蛋白表面活性物质结合蛋白 SPSP合成、分泌合成、分泌：肺泡肺泡型上皮细胞型上皮细胞作用作用：降低肺泡液：降低肺泡液- -气界面的表面张力而使肺泡的回缩力气界面的表面张力而使肺泡的回缩力生理意义生理意义：n降低吸气阻力，减少吸气作功降低吸气阻力，减少吸气作功n有助于维持肺泡的稳定性有助于维持肺泡的稳定性n减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿的发生减少肺

17、间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿的发生肺的弹性阻力肺的弹性阻力肺的弹性阻力是吸气的阻力、呼气的动力肺的弹性阻力是吸气的阻力、呼气的动力1/3-肺组织本身的弹性回缩力肺组织本身的弹性回缩力n肺组织纤维化肺组织纤维化弹性阻力弹性阻力 吸气困难吸气困难n肺弹性成分被破坏肺弹性成分被破坏弹性阻力弹性阻力 呼气困难呼气困难2/3-肺泡气肺泡气-液界面的表面张力液界面的表面张力n表面活性物质表面活性物质弹性阻力弹性阻力 吸气困难吸气困难 新生儿肺透明膜病（新生儿肺透明膜病（NRDS） 成人呼吸窘迫综合征（成人呼吸窘迫综合征（ARDS） 来源于胸廓的弹性成分来源于胸廓的弹性成分 既可能是吸气或呼气的阻力

18、，也可能是吸气或呼气的既可能是吸气或呼气的阻力，也可能是吸气或呼气的动力。动力。n胸廓处于自然容积位置胸廓处于自然容积位置 肺容量肺容量肺总量的肺总量的67%67%（平静吸气末）：（平静吸气末）：弹性阻力为弹性阻力为0 0n胸廓缩小胸廓缩小 肺容量肺容量肺总量的肺总量的67%67%（平静呼气或深呼气）：弹性（平静呼气或深呼气）：弹性阻力向外，是吸气的动力，呼气的阻力阻力向外，是吸气的动力，呼气的阻力n胸廓扩大胸廓扩大 肺容量肺容量肺总量的肺总量的67%67%（深吸气）：弹性阻力向内，是（深吸气）：弹性阻力向内，是吸气的阻力，呼气的动力吸气的阻力，呼气的动力胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力总弹性阻力总弹

19、性阻力=肺弹性阻力肺弹性阻力+胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力总顺应性总顺应性肺顺应性肺顺应性胸廓顺应性胸廓顺应性=+1112. 非弹性阻力非弹性阻力惯性阻力惯性阻力粘滞阻力粘滞阻力气道阻力气道阻力 80%90%n 气流速度气流速度n 气流形式：层流气流形式：层流/ /湍流湍流n 气道管径大小气道管径大小 气道口径的影响气道口径的影响因素因素（1）跨壁压）跨壁压（2）肺对气管的牵引作用）肺对气管的牵引作用（3）自主神经系统的影响）自主神经系统的影响 胆硷能作用：迷走胆硷能作用：迷走NAChM3受体受体口径口径 肾上腺素能作用肾上腺素能作用 ： E. 2受体受体口径口径（4）化学因素的影响：）化学因素的

20、影响： 如：儿茶酚胺可使气道平如：儿茶酚胺可使气道平滑肌舒张滑肌舒张, PGF2可使气道平滑肌收缩可使气道平滑肌收缩 周期性变化周期性变化讨论：1、为什么早产儿容易导致新生儿呼吸窘、为什么早产儿容易导致新生儿呼吸窘迫综合征？如何处理？迫综合征？如何处理？2、根据所学知识，如支气管痉挛导致的、根据所学知识，如支气管痉挛导致的哮喘该如何处理？哮喘该如何处理？3.为什么支气管哮喘病人呼气困难？为什么支气管哮喘病人呼气困难？4.气道异物、阻塞时会出现什么表现？气道异物、阻塞时会出现什么表现？二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价1. 肺容积肺容积(互不重叠互不重叠)(1)潮气量潮气量 （tidal

21、volume,TV） 400600ml(2)补吸气量补吸气量(inspiratory reserve volume,IRV) 15002000ml (3) 补呼气量补呼气量(expiratory reserve volume, ERV) 9001200ml(4) 余气量余气量(residual volume,RV) 1000 1500ml（一）肺容积与肺容量（一）肺容积与肺容量肺 容 积 和 肺 容 量肺 容 积 和 肺 容 量2. 肺容量肺容量(1)深吸气量深吸气量 （inspiratory capacity, IC) = TV+IR 平静吸气末作最大吸气时所能吸入的气体量平静吸气末作最大吸

22、气时所能吸入的气体量衡量最大通气潜力的指标衡量最大通气潜力的指标(2)功能余气量功能余气量 (functional residual capacity, FRC) = RV+ERV ，2500ml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 缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压的变化幅度缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压的变化幅度 2. 肺容量肺容量（3）肺活量肺活量 (VC, vital capacity) = IRV+TV+ERV尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。反映肺一尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。反映肺一次通气的最大能力。次通气的最大能力。 男性男性-

23、3500ml，女性，女性-2500ml 用力肺活量用力肺活量 (FVC) ： 最大吸气后尽力、尽快呼气所呼最大吸气后尽力、尽快呼气所呼出的最大气量出的最大气量. 用力呼气量用力呼气量（FEV，时间肺活量），时间肺活量）：第：第1、2、3 s末（末（ FEV1、 FEV2、 FEV3 ）呼出的气体量占用力肺）呼出的气体量占用力肺活量的百分数。活量的百分数。 80% , 96% , 99%。在临床鉴别限制性。在临床鉴别限制性肺疾病和阻塞性肺疾病有重要意义。肺疾病和阻塞性肺疾病有重要意义。正常人正常人阻塞性肺疾病患者阻塞性肺疾病患者限制限制性肺性肺疾病疾病患者患者 4. 肺总量肺总量 (TLC, t

24、otal lung capacity) =IRV+TV+ERV+RV肺所能容纳的最大气体量肺所能容纳的最大气体量具有个体差异：男性具有个体差异：男性-5000ml，女性，女性-3500ml(二二 ) 肺通气量和肺泡通气量肺通气量和肺泡通气量 1. 肺通气量肺通气量（pulmonary ventilation） 每分钟吸入或呼出的气体总量。每分钟吸入或呼出的气体总量。 肺通气量肺通气量=潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率 （69 L） 2. 肺泡通气量（肺泡通气量（alveolar ventilation）The space in the respiratory passages where no g

25、as exchange takes place is called the dead space . 解剖无效腔：鼻解剖无效腔：鼻呼吸性细支气管不参与气体交换的气体量呼吸性细支气管不参与气体交换的气体量, 约约150ml。肺泡无效腔：肺泡内未参与气体交换的气体量肺泡无效腔：肺泡内未参与气体交换的气体量.解剖无效腔解剖无效腔 + 肺泡无效腔肺泡无效腔 = 生理无效腔生理无效腔 不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量不同呼吸频率和潮气量时的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 （次（次/分钟）分钟） （ML) (ML/MIN) (ML/

26、MIN) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200对肺换气而言，浅而快的呼吸是不利的。对肺换气而言，浅而快的呼吸是不利的。2. 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或能与血液进行每分钟吸入肺泡的新鲜空气量或能与血液进行气体交换的有效通气量。气体交换的有效通气量。 肺泡通气量肺泡通气量= (潮气量潮气量 无效腔气量无效腔气量) 呼吸频率呼吸频率 Summary Tidal volume is the amount of air inhale and exhale with eac

27、h breath. Vital capacity is the total volume of air that can be moved in and out of the lungs during a single breath. The fraction of the forced vital capacity (FVC) expired during the first second of a forced expiration. Some air remains in the lungs of expiration. This is called the residual volum

28、e. Passages within the airways are called dead space because no gas exchange takes place in the airways. The air used for gas exchange excludes both the residual volume in the lungs and that in the dead space of the respiratory tract. 第二节第二节 肺换气与组织换气肺换气与组织换气组织换气组织换气肺泡肺泡血血 液液循循 环环O2CO2组织组织O2CO2O2CO2O

29、2CO2肺换气肺换气肺换气和组织换气是以扩散方式进行的肺换气和组织换气是以扩散方式进行的1. 分压差分压差(partial pressure) 2. 扩散系数（扩散系数（diffusion coeffcient）：）： S/MW 3. 扩散面积和距离扩散面积和距离4. 温度温度气体扩散的影响因素气体扩散的影响因素VTASPD MW（一）气体扩散（一）气体扩散一一、气体交换气体交换(gas exchange)的基本原理的基本原理在气体交换不足时，往往是在气体交换不足时，往往是缺氧显著（低氧血症），而缺氧显著（低氧血症），而CO2的潴留并不明显的潴留并不明显（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（

30、二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压空气空气肺泡气肺泡气动脉血动脉血混合静混合静脉血脉血组织组织PO2PCO215910410040300.340404650海平面空气，肺泡气，血液和组织内海平面空气，肺泡气，血液和组织内O2和和CO2的分压（的分压（mmHg）（一）肺换气过程（一）肺换气过程静脉血静脉血PO2 肺泡气肺泡气PCO2 CO2：Capillary alveolus（46 mmHg) (40 mmHg)二、肺换气二、肺换气(gas exchange in the lung）（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素 影响气体扩散的所有因素都能影响肺换气影响气体扩散的所有因素都能影

31、响肺换气 1. 呼吸膜的呼吸膜的厚度厚度(thickness) 厚度增加厚度增加（肺纤维化、（肺纤维化、肺水肿）肺水肿），气体交换减小，气体交换减小 2. 呼吸膜的呼吸膜的面积面积(surface area) 面积减小（肺不张、面积减小（肺不张、肺实变、肺气肿、肺叶切除）肺实变、肺气肿、肺叶切除） ，气体交换减小，气体交换减小 3. 通气通气-血流比值血流比值(ventilation/perfusion ratio) 呼吸膜的结构呼吸膜的结构液体分子层液体分子层肺泡上皮细胞肺泡上皮细胞上皮基底膜上皮基底膜间隙间隙Cap.基膜基膜Cap.内皮细胞内皮细胞这六层的平均厚这六层的平均厚度约为度约为0

32、.6m呼吸膜呼吸膜(respiratory membrane)1. 定义：每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量的比值定义：每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量的比值 2. 正常值正常值0.84 3. 意义意义 =0.84 实现肺内适宜的气体交换实现肺内适宜的气体交换 0.84肺泡无效腔增大肺泡无效腔增大 0.84功能性动静脉短路功能性动静脉短路 通气血流比值（通气血流比值（ventilation-perfusion ratio,VA/Q ）讨论：讨论： 为什么气体交换障碍为什么气体交换障碍, , 表现为缺氧和表现为缺氧和COCO2 2潴留潴留, , 以前者为主？以前者为主？1、 动静脉血液间动静脉血液

33、间PO2远大于远大于PCO2 ，所以动静脉短路，所以动静脉短路对前者影响大。对前者影响大。2、CO2的扩散系数是的扩散系数是O2的的20倍。倍。3、缺缺O2和和CO2潴留可刺激呼吸中枢增加肺通气量潴留可刺激呼吸中枢增加肺通气量, 有有助于助于CO2的排出，却几乎无助于的排出，却几乎无助于O2的摄取的摄取（PCO2,PH Hb对对O2的亲和力的亲和力）。）。三、组织换气三、组织换气(Gas exchange in tissues)四、正常肺功能在维持机体酸碱四、正常肺功能在维持机体酸碱平衡中的作用平衡中的作用（一）酸碱平衡与酸碱平衡紊乱（一）酸碱平衡与酸碱平衡紊乱1. 酸碱平衡（酸碱平衡（aci

34、d-base balance） 动脉血动脉血 pH 7.400.05 静脉血静脉血 pH 7.350.05 酸性物质酸性物质 挥发酸挥发酸（CO2）、）、固定酸（甘油酸等）固定酸（甘油酸等） 碱性物质碱性物质 2. 酸碱平衡紊乱酸碱平衡紊乱（acid-base disturbance）或）或酸碱失衡（酸碱失衡（acid-base imbalance） （二）肺在维持酸碱平衡中的作用（二）肺在维持酸碱平衡中的作用酸碱平衡的呼吸性调节酸碱平衡的呼吸性调节 通过改变肺泡通气量来控制通过改变肺泡通气量来控制CO2的排出量，的排出量，调节血浆碳酸（挥发酸）的浓度。调节血浆碳酸（挥发酸）的浓度。肺通气的调

35、节肺通气的调节 中枢中枢 外周外周（三）血气分析（三）血气分析用途：判断机体是否存在酸碱平衡失调以用途：判断机体是否存在酸碱平衡失调以及缺氧和缺氧程度及缺氧和缺氧程度采血部位：肱动脉、股动脉、前臂动脉等采血部位：肱动脉、股动脉、前臂动脉等动脉血动脉血测定指标：测定指标：pH 、PCO2 、PO2 （三）血气分析（三）血气分析pH7.35 失代偿性酸中毒失代偿性酸中毒 pH7.45 失代偿性碱中毒失代偿性碱中毒PCO2 3545mmHg 35mmHg 低碳酸血症低碳酸血症 45mmHg 高碳酸血症高碳酸血症 50mmHg 呼吸中枢抑制呼吸中枢抑制PO2 80100mmHg 60mmHg 呼吸衰竭

36、呼吸衰竭 30mmHg 生命危险生命危险血氧饱和度血氧饱和度 91.999%Summary The difference in the partial pressures of carbon dioxide and oxygen in the lungs and the tissues account for gas exchange. ln the lungs, carbon dioxide diffuses out of the blood, and oxygen diffuses into the blood. This is external respiration. ln the t

37、issues, oxygen diffuses out of the blood, and carbon dioxide diffuses into the blood. This is internal respiration. The factors that determine how rapidly a gas will pass through the membrane are: the thickness of the membrane; the surface area of the membrane; the diffusion coefficient of the gas i

38、n the substance of the membrane; the pressure difference of the gas between the two sides of the membrane. 第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 GAS TRANSPORT IN THE BLOOD O2的运输的运输 Oxygen transport CO2的运输的运输 Carbon dioxide transport O2和和CO2在血液中存在的形式在血液中存在的形式 物理溶解物理溶解 dissolved state 化学结合化学结合 Chemical forms 血液血液

39、O2和和CO2的含量（的含量（ml/100ml血液）血液） 动动 脉脉 血血 混混 合合 静静 脉脉 血血 物理溶解物理溶解 化学结合化学结合 合计合计 物理溶解物理溶解 化学结合化学结合 合计合计 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91必须先有物理溶解才能发生化学结合必须先有物理溶解才能发生化学结合一、一、O2的运输（的运输（1）物理溶解物理溶解 1.5%化学结合化学结合 98.5% 氧合血红蛋白氧合血红蛋白 HbO2 Hb + O2 HbO2 Hb与与O2结合的特征结合的特征n反应快、可逆

40、、不需酶的催化、受反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影响的影响 nFe2+为二价铁，该反应是氧合为二价铁，该反应是氧合 (oxygenation) , 不是氧化不是氧化 (oxidation).n1分子分子Hb可以结合可以结合4分子分子O2nHb与与O2的结合或解离曲线呈的结合或解离曲线呈 S 形，与形，与Hb的变构效应有关。的变构效应有关。 去氧去氧Hb 紧密型（紧密型（T型）型） 亲和力低亲和力低 氧合氧合Hb 疏松型（疏松型（S型）型） 亲和力高亲和力高 Hb的的4个亚单位在结合个亚单位在结合O2或释放或释放O2时，彼此间有协同效应时，彼此间有协同效应一、一、O2的运输（的运输（2）

41、二、二、O2的运输（的运输（3） Hb与与O2结合的量结合的量 Hb的氧容量的氧容量(oxygen capacity)n100ml血液中血液中Hb所能结合的最大所能结合的最大O2量，约为量，约为20.1ml/100ml Hb的氧含量的氧含量(oxygen content)n100ml血液中血液中Hb实际结合的实际结合的O2量量 Hb的氧饱和度的氧饱和度(oxyhemoglobin saturation)nHb的氧含量与氧容量的百分比的氧含量与氧容量的百分比正常值：正常值： 95%97% , 是评价缺氧程度的重要指标是评价缺氧程度的重要指标.发绀（发绀（cyanosisi）nHbO2呈鲜红色，去

42、氧呈鲜红色，去氧Hb呈蓝紫色，当血液中去氧呈蓝紫色，当血液中去氧Hb含量含量达到达到5g/100ml以上时，皮肤粘膜呈浅兰色，称为紫绀。以上时，皮肤粘膜呈浅兰色，称为紫绀。n一般可作为缺氧的标志一般可作为缺氧的标志讨论:1、如果机体出现呼吸困难，是否会出现紫、如果机体出现呼吸困难，是否会出现紫绀？绀？2、不出现紫绀，是否能说一定不存在缺、不出现紫绀，是否能说一定不存在缺O2？为什么？为什么？重症贫血重症贫血 缺氧，但无紫绀缺氧，但无紫绀COCO中毒中毒 缺氧，皮肤粘膜颜色红润缺氧，皮肤粘膜颜色红润红细胞增多症红细胞增多症 不缺氧，可出现紫绀不缺氧，可出现紫绀氧解离曲线氧解离曲线（OXYGEN

43、DISSOCIATION CURVE） 表示表示PO2与与Hb氧饱和度关系的曲线。氧饱和度关系的曲线。 （三）氧解离曲线（三）氧解离曲线 1、上段上段 相当于相当于Po2 60-100mmHg ，表明，表明Po2的变化的变化对氧饱和度影响不大对氧饱和度影响不大。 Po2不低于不低于60mmHg，氧饱氧饱和度能保持在和度能保持在90%, 较平坦，保持足够的摄较平坦，保持足够的摄O2量。量。2、中段中段 相当于相当于Po2 40-60mmHg，是是HbO2释放释放O2的的部分部分。 O2的利用系数：血液流经组织时释放出的的利用系数：血液流经组织时释放出的容积占动脉血容积占动脉血 O2含量的百分数。

44、含量的百分数。 较陡，释放较陡，释放O2量多，满足组织量多，满足组织O2需求。需求。3、下段下段 相当于相当于Po2 15-40mmHg ，也也是是HbO2与与O2解离解离的部分的部分 最陡，最陡，代表组织代表组织O2储备。储备。（四）影响（四）影响O2运输的因素运输的因素(FACTORS THAT SHIFT THE OXYGEN-HEMOGLOBIN DISSOCIATION CURVE)通常用通常用P50来表示来表示Hb 对对O2亲和力亲和力P50 ：是使是使Hb 氧饱和度达氧饱和度达50% 时的时的PO2， 正常时为正常时为26.5mmHg P50增大增大, 表明表明Hb 对对O2亲和

45、力降低，曲线右移。亲和力降低，曲线右移。 P50减小，表明减小，表明Hb 对对O2亲和力增加，曲线左移。亲和力增加，曲线左移。（四）影响（四）影响O2运输运输因素因素 1. 血液血液pH和和PCO2的影响的影响n波尔效应波尔效应(Bohr effect) pH 或或PCO2Hb对的对的O2亲和力亲和力P50氧解离曲线右移氧解离曲线右移 pH 或或PCO2Hb对的对的O2亲和力亲和力P50氧解离曲线左移氧解离曲线左移n机制：机制：H+可以与可以与Hb结合，促使结合，促使Hb分子向分子向T型转变型转变n意义：既促进肺毛细血管内混合静脉血意义：既促进肺毛细血管内混合静脉血 的氧合，又有利于组织毛细血

46、管血液释放的氧合，又有利于组织毛细血管血液释放O2（四）影响（四）影响O2运输运输的因素的因素 2. 温度的影响温度的影响n温度温度Hb对的对的O2亲和力亲和力促进释放促进释放O2 、氧解离曲线右移、氧解离曲线右移温度温度Hb对的对的O2亲和力亲和力不利于不利于O2释放、氧解离曲线左移释放、氧解离曲线左移n机制：温度机制：温度H+活度活度Hb对的对的O2亲和力亲和力n意义：组织代谢活动意义：组织代谢活动组织组织T、CO2、酸性代谢产物、酸性代谢产物 HbO2解离解离组织可获得更多的组织可获得更多的O2，能适应代谢增加的需要。，能适应代谢增加的需要。 3. 2,3 二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2

47、,3 DPG） 红细胞无氧酵解产物红细胞无氧酵解产物n2,3 DPG Hb对的对的O2亲和力亲和力氧解离曲线右移氧解离曲线右移2,3 DPG Hb对的对的O2亲和力亲和力氧解离曲线左移氧解离曲线左移n机制：机制： 2,3 DPG使使Hb向向T型转变，并提高型转变，并提高H+浓度浓度（四）影响（四）影响O2运输的因素运输的因素4. COCO既妨碍既妨碍Hb与与O2结合，又妨碍结合，又妨碍Hb与与O2解离解离n CO与与Hb的亲和力是的亲和力是O2的的250倍倍n CO与与Hb中中1个血红素结合后，将增加其余个血红素结合后，将增加其余3个血红个血红素与素与O2的亲和力，妨碍的亲和力，妨碍O2解离解

48、离5. 其他因素其他因素nFe2+氧化成氧化成Fe3+ ，Hb失去携失去携O2的能力的能力n胎儿胎儿Hb与与O2的亲和力较高，有助于胎儿血液流经胎盘的亲和力较高，有助于胎儿血液流经胎盘时从母体摄取时从母体摄取O2 二、二、CO2的运输的运输 二、二、CO2的的运输运输（一）形式（一）形式 物理溶解：物理溶解：5% 化学结合：化学结合：碳酸氢盐碳酸氢盐 88%，氨基甲酰血红蛋白，氨基甲酰血红蛋白7% 1、碳酸氢盐、碳酸氢盐 2、氨基甲酰血红蛋白、氨基甲酰血红蛋白 HbNH2O2 + H+ +CO2 HHbNHCOOH +O2二、二、CO2的的运输运输（二）二）CO2解离曲线解离曲线 线性线性（三

49、）影响（三）影响CO2运输运输的因素的因素 何尔登效应何尔登效应（Haldane effect）： O2与与Hb的结合可促使的结合可促使CO2释放释放, 去氧去氧Hb容易与容易与CO2结合结合The increase in HbO2 formation in pulmonary capillaries favors unloading of CO2 from bicarbonate and carbamino compoundSummary Some oxygen (1.5%) is dissolved in plasma, but most (98.5%) forms a loose ass

50、ociation with hemoglobin. Therefore, oxygen is transported in the blood within red blood cells. Carbon dioxide is transported: (1)dissolved in plasma (5%), (2)in carbaminohemoglobin（7%）, and (3)mostly as bicarbonate ions（88%）.第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、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（一）呼吸中枢（一）呼吸中枢 ：中枢神经系统内产生

51、和调节呼吸运动中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群所在的部位。的神经细胞群所在的部位。 1、脊髓脊髓 ：位于位于C3-5 和和胸段脊髓前角，胸段脊髓前角， 中继站中继站 2、低位脑干低位脑干 ：指脑桥和延髓，指脑桥和延髓， 可产生基本的呼吸节律。可产生基本的呼吸节律。 （不随意的自主呼吸不随意的自主呼吸） (1)延髓延髓: :呼吸的基本中枢呼吸的基本中枢. . (2)脑桥脑桥: :呼吸调整中枢呼吸调整中枢 （Pneumotaxic center) 3、高位脑：高位脑：如大脑皮层可如大脑皮层可随意随意调节呼吸调节呼吸低位脑干（图解）低位脑干（图解）( (二二) ) 呼吸节律的形成呼吸节律

52、的形成一一. .起步细胞学说起步细胞学说二二. .神经元网络学说神经元网络学说: : 中枢吸气活动发生器中枢吸气活动发生器 (inspiratory activity generator) 吸气切断机制吸气切断机制 (Switch-off mechanism)二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节(REFLEX REGULATION OF RESPIRATION)(一一) 化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射 1、化学感受器、化学感受器 （1）外周化学感受器）外周化学感受器 （ perpheral chemoreceptor ） 颈动脉体和主动脉体颈动脉体和主动脉体：分别位于颈总动脉分叉：分

53、别位于颈总动脉分叉处和主动脉弓区域处和主动脉弓区域 敏感刺激：敏感刺激：动脉血动脉血PO2、PCO2或或 H+ （三（三种因素有协同作用）种因素有协同作用）83 外周化学感受器：外周化学感受器： 颈动脉体、主动脉体颈动脉体、主动脉体传入神经：窦神经、迷走神传入神经：窦神经、迷走神经经中枢：延髓中枢：延髓效应：反射性引起呼吸运动效应：反射性引起呼吸运动加深加快加深加快意义：在机体低氧时维持对意义：在机体低氧时维持对呼吸的驱动作用呼吸的驱动作用化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射84中枢化学感受器中枢化学感受器n延髓腹外侧浅表部延髓腹外侧浅表部n刺激：脑脊液和局部细胞刺激：脑脊液和局部细胞 外液中

54、的外液中的H+- 动脉血动脉血CO2可通过血脑屏障，并解离出可通过血脑屏障，并解离出H+间接作用于间接作用于中枢化学感受器中枢化学感受器- 动脉血动脉血H+的变化对中枢化学感受器作用较小、缓慢的变化对中枢化学感受器作用较小、缓慢- 动脉血动脉血PO2的变化对中枢化学感受器无作用的变化对中枢化学感受器无作用n意义：调节脑脊液意义：调节脑脊液H+，使中枢神经系统有一稳定的，使中枢神经系统有一稳定的pH环境环境 化学感受性呼吸反射化学感受性呼吸反射85（1）CO2对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节nCO2是调节呼吸运动的最重要的生理性化学因素是调节呼吸运动的最重要的生理性化学因素动脉血动脉血PCO2在

55、一定范围内升高，可以加强对呼吸的刺在一定范围内升高，可以加强对呼吸的刺激作用激作用动脉血动脉血PCO2超过一定限度则有抑制和麻醉效应超过一定限度则有抑制和麻醉效应nCO2刺激呼吸运动是通过两条途径实现的刺激呼吸运动是通过两条途径实现的中枢化学感受器途径是主要的：更敏感、但反应慢中枢化学感受器途径是主要的：更敏感、但反应慢外周化学感受器：引起快速呼吸反应中起作用；当中枢化学外周化学感受器：引起快速呼吸反应中起作用；当中枢化学感受器受到抑制，对感受器受到抑制，对CO2敏感性降低时敏感性降低时CO2 中枢化学感受器中枢化学感受器外周化学感受器外周化学感受器延髓呼延髓呼吸中枢吸中枢呼吸呼吸运动运动 2mmHg 10mmHg肺泡通肺泡通气量气量 2. CO2、H+和和O2对呼吸的调节对呼吸的调节87 （2）H+对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节n中枢化学感受器对中枢化学感受器对H+的敏感性较的敏感性较外周化学感受器外周化学感受器高，高， n脑脊液中的脑脊液中的H+是是中枢化学感受器的最有效刺激中枢化学感受器的最有效刺激n动脉血动脉血H+ （通过血脑屏障的速度较慢），以刺激（通过血脑屏障的