呼吸(版生理学本科)课件

1、第五章 呼 吸 Respirationp1521呼吸系统的功能1.从外界摄入O2，并向外界排出CO22.调节体内酸碱平衡PH_2要掌握呼吸的功能，从理解肺循环和体循环开始3呼吸：机体与外界环境间的气体交换过程。 呼吸全过程：外呼吸气体运输内呼吸 肺通气肺换气4第一节 肺通气概念：肺与外界环境之间的气体交换过程。结构基础：呼吸道肺泡胸膜腔膈胸廓5一、肺通气的原理（一）肺通气的动力1.肺内压与外界大气压之间的压力差是肺通气的直接动力。6一、肺通气的原理（一）肺通气的动力1.肺内压与外界大气压之间的压力差是肺通气的直接动力。肺内压：肺泡内的压力称为肺内压。当肺内压大气压时，气体进入肺泡，称为吸气。当

2、肺内压大气压时，气体从肺泡流出，称为呼气 7一、肺通气的原理（一）肺通气的动力2.肺内压的变化是形成肺泡和外环境之间压力差的直接原因。人工呼吸原理：是通过人为的方法造成肺内压与大气压之间的压力差来实现。正压人工呼吸（如吸氧，口对口人工呼吸等）负压人工呼吸（如胸外按压等）。8一、肺通气的原理（一）肺通气的动力3.胸廓容积的变化引起肺内压的变化。9一、肺通气的原理（一）肺通气的动力4.呼吸运动引起胸廓容积的变化。呼吸运动：是指呼吸肌收缩舒张引 起的胸廓扩大和缩小。呼吸运动是实现肺通气的原动力。10一、肺通气的原理参与呼吸运动的肌肉：主要吸气肌：膈肌、肋间外肌膈肌：是最主要的吸气肌，其作用是使胸廓上

3、下径增大11一、肺通气的原理主要吸气肌：膈肌、肋间外肌膈肌：肌间外肌：其作用是使胸廓左右径和前后径增大。12一、肺通气的原理主要吸气肌：膈肌、肋间外肌辅助吸气肌：平静呼吸不起作用。只有在用力呼吸时才发挥。主要辅助肌有斜角肌、胸锁乳突肌。13一、肺通气的原理主要呼气肌：腹肌（最主要）、肋间内肌。在平静呼吸时不起作用，用力呼吸才参与。14 （1） 呼吸运动的过程：平静呼吸 吸气运动（主动过程）膈肌收缩胸廓纵径胸廓扩大，肺扩张 ，肺容量平静吸气肺内压大气压肋间外肌收缩胸廓横径15 （1）呼吸运动的过程：平静呼吸 呼气运动（被动过程）膈肌舒张胸廓纵径胸廓缩小，肺回缩 ，肺容量平静呼气肺内压 大气压肋间

4、外肌舒张胸廓横径16 （1）呼吸过程：用力呼吸用力吸气时：膈肌、肋间外肌+辅助吸气肌收缩用力呼气时：吸气肌舒张+呼气肌收缩特点：吸气和呼气都是主动运动。机体活动时或异常情况下（缺氧或二氧化碳分压升高）引起深而快的呼吸，也称深呼吸。 17（2）呼吸运动的形式腹式呼吸： (abdominal breathing) 以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸。胸式呼吸：(thoracic breathing)由肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸成年人为腹式和胸式混合式呼吸妊娠后期婴幼儿为腹式呼吸胸式呼吸为主18（2）呼吸的表现形式：用力程度： 平静呼吸：安静时的呼吸 用力呼吸：加深加快的呼吸

5、主动 主动被动主动呼吸过程吸气肌舒张+呼气肌收缩吸气肌+辅助吸气肌均收缩吸气肌舒张 吸气肌 收缩参与的呼吸肌 呼气 吸气 呼气 吸气 用力呼吸 平静呼吸 区别点19胸膜腔内负压是维持肺扩张状态的主要因素。（1）胸膜腔：胸膜的壁层和脏层围成的密闭的潜在腔隙。无气体，只有少量浆液，3.胸膜腔内负压20这一薄层浆液的作用是：在两层胸膜之间起润滑作用，减少摩擦。浆液分子的内聚力使两层胸膜贴附在一起，不易分开。21一、肺通气的原理（2）胸膜腔内压：定义：胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压，简称胸内压。22吸气呼气7cmH2O胸内压肺内压- 4cmH2O23成因: 两种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力

6、胸内压0肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力) 肺 回 缩 力 (大 气 压) 肺 内 压 24一、肺通气的原理（2）胸膜腔内压：胸内负压的意义：有利于维持肺的扩张状态;有利于静脉和淋巴回流： 吸气时静脉血和淋巴液回流加快。25（二） 肺通气的阻力 肺的弹性阻力 占总弹性阻力 阻力 胸廓的弹性阻力 70% 气道阻力 占总阻力非弹性阻力 惯性阻力 30% 粘滞阻力 26（二） 肺通气的阻力1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形的力。顺应性：指在外力作用下弹性组织的可变形性。弹性阻力大者，变形程度小，

7、顺应性小；反之，弹性阻力小者，变形程度大，顺应性大；27（二） 肺通气的阻力1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。（1）肺的弹性阻力和肺顺应性肺在扩张变形时可产生弹性回缩力。肺弹性阻力的来源：肺组织的弹性成分：占肺总弹性阻力的1/3。肺表面张力：占肺总弹性阻力的2/3。28表面张力在肺泡内面覆盖有一层极薄的液体，与肺泡气体之间形成液-气界面。在肺泡内的液-气界面上存在表面张力，其合力方向指向肺泡中央，使肺泡具有缩小的倾向，产生阻碍肺扩张的弹性阻力。表面张力对呼吸的影响：阻碍肺泡扩张，增加吸气阻力；使大小不同的肺泡内压不稳定；容易产生肺水肿。29来源：由型肺泡上皮产生成分：二棕榈酰卵磷脂 （

8、DPPC）。作用：降低肺泡液-气界面 的表面张力。生理意义降低吸气阻力，减少吸气作功维持肺泡的稳定性；防止肺水肿肺表面活性物质30（二） 肺通气的阻力1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。（1）肺的弹性阻力和肺顺应性（2）胸廓的弹性阻力来自于胸廓的弹性成分。胸廓的弹性阻力既可能是吸气或呼气的阻力，也可以是其动力，这取决于胸廓的位置。31（二） 肺通气的阻力1.弹性阻力是平静呼吸时的主要肺通气阻力。2.气道阻力是非弹性阻力的主要成分，占非弹性阻力的8090%。气道管径的大小是影响气道阻力的主要因素。气道阻力气道管径4132二、肺通气功能的评价（一）肺容积和肺容量. 潮气量 （TV） 每次呼吸

9、时吸入或呼出的气量为潮气量。 平静吸气时，成人：400600ml . 补吸气量 （IRV） 平静吸气末，再做最大吸气所能吸入的气量 成人：15002000ml 33二、肺通气功能的评价. 深吸气量平静呼气末作最大吸气的气量。深吸气量=潮气量+补吸气量是衡量最大通气潜能的一个重要指标.补呼气量（EVR） 平静呼气末，再做最大呼气所能呼出的气体量 成人：9001200ml 3435 . 肺活量:概念：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大 气量。反映了肺一次通气的最大能力。肺活量= 补吸气量 + 潮气量 + 补呼气量正常值：成年男性 3500ml 成年女性 2500ml 二、肺通气功能的评价36 .用力

10、呼气量: 定义：一次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。 以它占用力肺活量的百分数表示: 正常值：1s=80%,2s=96%, 3s=99%。 意义：是衡量肺通气功能的最佳指标。二、肺通气功能的评价37 .用力呼气量: 定义：一次最大吸气后再尽力 尽快 呼气时，在 一定时间内所能呼出的气量。 以它占用力肺活量的百分数表示: 正常值：1s=80%，2s=96%，3s=99%。 意 义：是衡量肺通气功能的最佳指标。二、肺通气功能的评价38（二） 肺通气量和肺泡通气量 1. 肺通气量 定义：每分钟吸入或呼出的气体总量。 (基础状态下测定)。 通气量=潮气量呼吸频率 =500m

11、l12次/min=6L/min 二、肺通气功能的评价39（二） 肺通气量和肺泡通气量最大通气量 定义：以尽可能快的速度和尽可能深的幅度吸 气时，每分钟吸入或呼出的气体总量。 (基础状态下测定)。 成人最大通气量一般可达70120L. 40无效腔生理无效腔: 有通气但不进行气体交换的区域。*解剖无效腔：从鼻到终末细支气管是气体进出肺的通道，气体在此处不能与血液进行气体交换。150ml*肺泡无效腔：未发生气体交换的肺泡容积。412.肺泡通气量定义:每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液 进行真正有效气体交换的气量。 =(潮气量无效腔气量)呼吸频率 =(500-150)12=350 12=4.2 L/m

12、in 浅而快呼吸: (250-150)24=100 24=2.4 L/min 深而慢呼吸: (1000-150)6=850 6=5.1 L/min42第二节 肺换气和组织换气43一、气体交换的原理 原理：扩散。肺换气和组织换气均以扩散方式进行。 速率：= 扩散速率（D） 扩散速率与分压差、温度、气体溶解度、扩散面积呈正比；与扩散距离、分子量的平方根呈反比。 气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数。扩散系数大，扩散速率快。扩散距离分子量分压差温度气体溶解度扩散面积=44 O2、CO2扩散速率（D）的比较 分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血 D O2 32 21.4 13.9 13.3 5

13、.3 1CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 CO2的扩散系数是O2的20倍； 肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。(ml/L) （KPa） （KPa） （KPa）45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CO2O2二、肺换气46肺换气过程47呼吸膜的结构含肺表面活性物质的液体层肺泡上皮细胞上皮基底膜基质层毛细血管基膜毛细血管内皮细胞二、影响肺换气的因素48 正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70m2)。血液流经肺毛细血管全长约需0.7s，而完成气体交换的时间仅需0.3s(前1/3段)=气体交换的时间储备；安静状态时仅有40m2参

14、与气体交换=气体交换的面积储备。49 1.呼吸膜的厚度 反比 正常：呼吸膜很薄，气体交换快 病理：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 。 50 2.呼吸膜的面积 正比正常：扩散面积大，气体交换多病理：肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。513.通气血流比值( V/Q ) V/Q = 肺泡通气量 / 每分肺血流量正常成人安静时为0.84，此时肺换气效率最高（二）影响肺换气的因素(5L/min )(4.2L/min)52通气过剩，血流相对不足，导致肺泡无效腔通气不足，血流相对过多，相当于发生了功能性A-V短路换

15、气效率缺O2和CO2潴留。(主要是缺O2)53为什么VA/Qor换气效率缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主？ A-V血间PO2PCO2 功能性A-V短路时，A血PO2的程度V血PCO2； CO2 的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散速O2，不易出现CO2潴留的症状； A血PO2和PCO2时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，而几乎无助于O2的摄取（O2和CO2解离曲线的特点所决定的）。54 整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q： 人体直立时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区VA（

16、L/min）0.24 0.82 Q（L/min）0.07 1.29VA/Q 3.4 0.6455（四）肺扩散容量（DL） 概 念：指气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸膜扩散的体积。 意 义：肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。 正常值：O2的DL=20mLmin-1mmHg-1 剧烈运动时O2的DL可增加到60mLmin-1mmHg-1。因为：肺血流量原关闭状态的肺泡毛细血管开放换气面积换气量； 肺通气量肺泡的通气-血流变得更加匹配换气效率。CO2的DL=400450mLmin-1mmHg-15657 三、组织换气（1）组织换气过程组织毛细血管和组织细胞之间的气体交换. 动力:

17、 分压差组织毛细血管 组织细胞 PO2 100 40 PCO2 40 50（2）影响组织换气过程 细胞和毛细血管间的距离 组织代谢 毛细血管的血流速度58组织换气过程59第三节 气体在血液中的运输60O2、CO2在血中运输的形式形式：物理溶解、化学结合61血液O2和CO2的含量 （ml/100ml血液） 62 物理溶解起“桥梁作用”，与化学结合保持动态平衡 肺泡 血液 组织 O2 溶解状态结合状态溶解状态 O2 CO2 溶解状态结合状态溶解状态 CO263 物理溶解: 1.5%1、运输形式 化学结合: 98.5% 与Hb结合 一 O2的运输Bound to Hgb 98.5%Dissolved

18、 1.5%Transport of Oxygen6465O2与Hb的结合运输HbO2 Hb + O2（暗紫）（鲜红）PO2低 (组织)PO2高 (肺Cap)氧合血红蛋白去氧血红蛋白66（二）Hb与氧结合的特征 1.反应快、可逆、不需酶、受PO2的影响。 2.是氧合而不是氧化。血红蛋白上的Fe2+ 与O2结合后，不变价。HbO2 Hb + O2PO2低（组织）O2高（肺）673.Hb结合O2的量一分子 Hb可结合四分子O2 1g Hb可结合1.39 ml O2 氧容量（oxygen capacity） 每100ml血中Hb所能结合的最大氧量。 氧含量（ oxygen content ） 每100

19、ml血中Hb实际结合的氧量。 氧饱和度（oxygen saturation） 每100ml血中Hb实际结合的氧量与血中Hb所能结合的最大氧量之比。 氧饱和度 = 氧含量/氧容量X100%684. Hb与O2的结合或解离呈S形 69（三）氧解离曲线 (oxygen dissociation curve)上段：PO2 60100mmHg，曲线较平坦。Hb与O2的结合部分。此范围内PO2变化对Hb氧饱和度影响不大，不会引起明显的低氧血症。中段：PO24060mmHg，曲线较陡。血氧饱和度变化较明显，反映HbO2解离释放O2的部分。下段：PO21540mmHg，坡度更陡。HbO2解离释放O2的部分。

20、代表O2储备。Hb与O2的结合或解离曲线呈S型，与Hb变构效应有关70小结： 氧离曲线特点及其生理意义71（四）影响氧解离曲线的因素：pH和PCO2温度2, 3-二磷酸甘油酸其他因素 右移：亲和力降低左移：亲和力升高72（四）影响氧解离曲线的因素：1. pH和PCO2pH值PCO2Hb与O2亲和力下降P50增大，氧离曲线右移机理：波尔效应酸度对Hb氧亲和力的影响生理意义：有利于组织Cap血液释放O2和肺Cap血液摄取O2732. 温度Hb与O2亲和力下降P50增大，曲线右移温度H+活度意义：代谢活跃温度CO2乳酸等酸性产物释放更多的O2供组织利用临床/生活链接：为什么小朋友冬天脸冻的红彤彤的？

21、冬天末梢循环+氧离难局部红，易冻伤743. 2、3-二磷酸甘油酸（2、3-DPG）红细胞无氧糖酵解产生2、3-DPG缺氧2、3-DPGH+R型T型意义：缺氧时促使O2的释放Hb与O2亲和力P50增大，曲线右移754. 影响Hb与O2结合的其它因素（1）CO：竞争性抑制O2与Hb的结合，CO与Hb的亲和力是O2的250倍CO还能增加O2与Hb的亲和力，使氧离曲线左移，使O2不易释放入血（2）Hb Hb的Fe2+被氧化成Fe3+，将失去运氧能力临床链接CO中毒：HbCO呈樱桃红，CO中毒后患者的口唇应该是什么颜色？樱桃红亚硝酸盐中毒76思考题：结合所学知识，总结可能会引起患者缺氧的原因有哪些？其皮

22、肤粘膜的颜色会有哪些变化？77临床常见缺氧及紫绀78化学结合： 95% 碳酸氢盐 氨基甲酸血红蛋白二、CO2的运输物理溶解：5%（一）CO2运输形式Carbon dioxide transportDissolved 5%bound to Hb 7%HCO3- 88% 791.碳酸氢盐80 在肺 2.氨基甲酸血红蛋白HbNH2O2 + CO2+HHHbNHCOOH+O2在组织81第四节 呼吸的调节一、呼吸中枢及呼吸节律的形成（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。构成：脊髓、延髓、脑桥 间脑、大脑皮层 82脊髓延髓桥脑中脑呼吸运动停止1.脊髓：有支配呼吸肌的运动神经元脊髓本

23、身不能产生呼吸节律83脊髓延髓桥脑中脑呼吸节律无变化呼吸变慢变浅喘息样呼吸84（一）呼吸中枢： 2.低位脑干：脑桥和延髓三级呼吸中枢学说：延髓: 最基本的呼吸节律中枢脑桥下部：对吸气活动产生紧张性易化作用；脑桥上部: 呼吸调整中枢85（一）呼吸中枢： 3.高位脑: 呼吸随意控制86二、呼吸的反射性调节（一）化学感受性呼吸反射 1. 化学感受器（chemoreceptor）（1）外周化学感受器：颈动脉体和主动脉体（2）中枢化学感受器：延髓腹外侧浅表部位（3）化学感受器的适宜刺激: A血或脑脊液中 的CO2、O2和H+浓度的变化。 87 外周化学感受器(peripheral chemorecept

24、or)颈动脉体和主动脉体88（1）外周化学感受器： 位置：颈动脉体、主动脉体 动脉血pH PO2 PCO2 颈动脉体舌咽神经窦N主动脉体呼吸加深加快延髓迷走N89（2）中枢化学感受器(central chemoreceptor)部位： 于延髓腹外侧区浅表部位Chemoreceptor Location90（2）中枢化学感受器：位 置：延髓腹外侧浅表处的神经元适宜刺激: 脑脊液或局部细胞外液中的 H+血液中PCO2通过血脑屏障脑脊液中H+ 中枢化学感受器呼吸加深加快血液中H+不同通过血脑屏障91（1）CO2：是兴奋呼吸最重要的生理性体液因子CO2刺激呼吸运动的途径： 中枢化学感受器(起主要作用，

25、但反应慢) 外周化学感受器(与快速呼吸反应有关)2. CO2 、H+和低O2对呼吸的调节当PCO2 反射性呼吸运动加深加快。当PCO2外周化学感受器中枢化学感受器（+）抑制和麻痹呼吸。CO2主要是通过中枢化学感受器而发挥作用92CO2 对呼吸的影响1 时呼吸开始加深；4时呼吸加深加快,通气量1倍以上; 6时肺通气量可增大6-7倍;7时血液中PC02明显升高，可出现头 昏、头痛等症状；超过15-20，呼吸反而被抑制,可出现惊 厥、昏迷，甚至呼吸停止。93（2）H+对呼吸运动调节的途径及特点外周化学 感受器呼吸加强呼吸中枢中枢化学感受器动脉血中H+脑脊液中H+中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学

26、感受器高脑脊液中的H+是中枢化学感受器的最有效刺激血中H+（不易通过血脑屏障），以刺激外周化学感受器为主94（3）低氧对呼吸运动的影响中度低O2呼吸加深加快刺激外周化 学感受器(一)呼吸中枢(一)刺激外周化 学感受器严重低氧呼吸运动减弱呼吸中枢抑制95（3）低氧对呼吸运动的影响低O2对呼吸中枢的直接作用是抑制。低O2刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。轻、中度低O2对外周化学感受器的刺激作用大于对呼吸中枢的抑制作用。严重低O2时，外周化学感受器反射不足以克服低O2对呼吸中枢的直接抑制作用。临床应用氧疗时：吸氧浓度不宜过高，并控制流速，采用持续低流量供氧的原则。963. CO2 、H+和O2在呼吸调节

27、中的相互作用发生总和而加大对呼吸的影响: 例：PCO2H+ 相互抵消而减弱对呼吸的影响: 例: H+肺通气量CO2排出PCO2 导致肺通气的增加比单因素H+时小97脑脊液H+兴奋引起的呼吸运动血脑屏障CO298(二)肺牵张反射 1.肺扩张反射（1）概 念: 肺扩张时引起的吸气抑制反射（2）感受器: 气管到细支气管的平滑肌中（3）过 程: 肺扩张肺牵感器兴奋迷走N延 髓兴奋吸气切断机制吸气转为呼气 99（4）意义:阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气，使 呼吸频率增加。 与呼吸调整中枢共同调节呼吸频率和深度。（5）特征:正常成人平静呼吸时这种反射不明显(中枢 阈值高),深呼吸时可能起作用。病理情况

28、下(肺充血、肺水肿等)肺顺应性降 低时，牵张加强，呼吸浅快。100（2）肺萎缩反射 肺萎陷时引起吸气的反射 仅在呼气过深和肺不张时，才有可能起一定 作用，机理不清。（二）呼吸肌本体感受性反射 呼吸肌肌梭受到牵拉时，反射性引起受刺激肌梭所在肌肉的收缩，为骨骼肌牵张反射。101小结1呼吸的三个环节 外呼吸、气体在血液中的运输与内呼吸。2肺通气 肺通气的动力：呼吸运动，肺内压的变化，胸内负压的形成机制和生理意义。肺通气的阻力：弹性阻力（肺的弹性阻力，肺表面活性物质生理作用，胸廓弹性阻力）；非弹性阻力。3肺通气功能的评价：肺容积、肺通气量、肺泡通气量和无效腔。102小结5肺换气 气体的扩散，气体扩散速率的影响因素。肺换气的基本原理。肺换气过程，影响肺换气的因素（呼吸膜的厚度、面积和通气血流比值）。6组织换气 组织换气的机制、过程。7氧的运输 氧在血液中的存在形式：物理溶解和化学结合，Hb分子特征，Hb与氧结合的特征，血氧容量、血氧含量和血氧饱和度的概念。影响氧解离曲线的因素。9二氧化碳的运输 二氧化碳的运输形式。103小结10呼吸中枢 呼吸中枢概念、自主呼吸节律产生的部位（低位脑干-延髓和脑桥）。11呼吸运动的反