生理学呼吸的教案课件

1、第五章 呼吸系统【目的要求】 了解呼吸的意义及其各环节的基本过程和呼吸节律形成的局部神经元回路反馈控制假说；熟悉肺通气原理；掌握呼吸气体交换，血液气体运输形式和呼吸运动的调节。组织换气细胞内氧化代谢肺换气气体运输肺通气O2CO2呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。呼吸的全过程包括：外呼吸第一节 肺通气定义: 肺与外界环境之间进行气体交换的过程实现的结构：呼吸道、肺泡和胸廓呼吸道：气体进出肺的通道肺泡：肺换气的场所胸廓：节律性呼吸运动是肺通气的 原动力一、肺通气的原理肺通气是在动力和阻力作用共同作用下发生的，动力克服阻力，建立了压差，实现肺通气。（一）肺通气的动力直接动力：肺泡与外界之间的压

2、力差 肺内压周期性/造成压力差 （肺内压大气压） 是推动气体进/出肺的直接动力原动力：呼吸肌收缩和舒张引起的节律性呼吸运动1.呼吸运动定义：呼吸肌收缩和舒张引起胸廓的节律性扩大和缩小称为呼吸运动呼吸肌： 吸气肌 膈肌 肋间外肌 呼气肌 肋间内肌 腹壁肌 此外：还有一些辅助呼吸肌，斜角肌、胸锁乳突肌等 吸气运动（1）过程 呼气运动 吸气运动是由主要的吸气肌即膈肌和肋间外肌的收缩完成的。 呼气运动（平静呼吸时）是由吸气肌即膈肌和肋间外肌的舒张完成的，而不是呼气肌的收缩完成的。平静呼吸时呼吸运动（平静呼吸）吸气肌收缩 胸廓扩大 肺扩大吸气肌舒张 吸气 肺内压大气压 呼气（平静呼吸）（用力呼吸）（2）

3、呼吸运动的形式：1）按呼吸肌参与分类：腹式呼吸 膈肌活动为主，胸壁起伏明显。胸式呼吸 肋间外肌活动为主，腹壁起伏明显。混合式呼吸2）按用力程度分类：平静呼吸 安静时的呼吸。用力呼吸 运动时加深加快的呼吸。平静呼吸用力呼吸参与肌肉 少 多吸气过程吸气肌的收缩完成主动过程吸气肌的收缩完成，还伴有辅助吸气肌的收缩 主动过程呼气过程吸气肌的舒张完成被动过程除了吸气肌的舒张还有呼气的收缩 主动过程平静吸气时，（ ）参与平静呼气时，（ ）参与用力吸气时，（ ）参与用力呼吸时，（ ）参与平静呼吸时，（ ）参与A、膈肌B、肋间内肌C、胸锁乳突肌和斜角肌D、肋间外肌E、腹壁肌2. 肺内压定义：肺泡内气体的压力吸

4、气初：肺内压 大气压 呼气开始呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止肺内压胸内压呼吸气量呼吸过程中肺内压的变化程度，取决于呼吸运动的缓急、深浅和呼吸道是否通畅：呼吸浅慢、通畅，肺内压变化小呼吸深快、不通畅，肺内压变化大总结：直接动力：肺泡与外界之间的压力差原动力：呼吸运动临床应用：人工呼吸人为造成肺泡与外界之间的压力差 呼吸运动（原动力） 肺内压与大气压差变化（直接动力） 肺通气3.胸膜腔内压（胸内压 胸膜腔内的压力 ）胸膜腔的存在是肺能够随着胸廓运动的条件之一胸膜腔内仅有少量浆液，没有气体浆液的作用：1、润滑作用，减小摩擦2、内聚力使两层胸膜贴附一起，不宜分 开，肺能够随着胸廓运动胸内压=肺内

5、压 - 肺回缩力 =大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力呼气末：-3 -5 mmHg吸气末：-5 -10 mmHg以胸膜腔密闭且含浆液为条件胸廓生长肺生长胸廓容积肺容积 胸廓将肺拉大肺回缩 胸内负压胸内压形成胸内压作用：利于肺的扩张利于静脉血、 组织液回流当外伤造成气体进入胸膜腔，称为气胸(pneumothorax) 气胸时，胸内负压消失，从而肺回缩萎陷，血液和淋巴液回流受阻，呼吸循环障碍，甚至危及生命。（二）肺通气的阻力：非弹性阻力（30%）弹性阻力（70%）胸廓弹性阻力通气阻力肺组织本身回缩力表面张力肺弹性阻力弹性阻力：指弹性体具有对抗变形和弹性回位的倾向。 顺应性(compliance

6、):指在外力下，弹性组织的可扩张性。易扩张的，顺应性大；不易扩张的，顺应性小。两者成反变关系。 顺应性(C)=1/弹性阻力(R) 肺和胸廓这样的中空弹性结构，受外力作用时，其变形表现为容积的改变。因此，中空弹性体的顺应性为单位压力(P)变化所引起的容积(V)变化，单位是L/cm H2O。 顺应性(C)= 容积变化(V) /压力变化(P)1、肺弹性阻力和顺应性（1）肺的弹性阻力的来源： 肺的弹性回缩力(1/3) 肺泡液-气界面的表面张力(2/3)1)肺弹性回缩力：结构基础：弹性纤维 胶原纤维在一定范围内，肺被扩张愈大肺弹性回缩力愈大肺弹性阻力愈大肺回缩2）肺表面张力： 组成物质的分子之间存在着吸

7、引力和排斥力。在液体和气体的界面上，液体分子之间沿表面方向的引力大于斥力，这种引力引起液体表面收缩，称为表面张力(surface tension, T)。表面张力为表面的单位长度上产生的回缩力，单位是牛顿/米(N/m)。肺表面张力：肺泡表面张力：肺泡扩张的阻力 指向肺泡中心，使肺泡趋向缩小表面张力的负面作用：1、使肺泡缩小，引起肺塌陷2、有助于肺泡内组织液生成，易肺水肿3、大小肺泡不稳定R2R1P1P2TT注: P 肺内压 R 半径 R2=2R1 T 表面张力Laplace 定律 P=2T/R肺表面活性物质：脂蛋白混合物特点：DPPC以单分子层垂直排列于肺泡 液-气界面，密度随肺泡的张缩而改变

8、DPPC+SP二棕榈酰卵磷脂(DPPC)DPPC具有一个亲水端和两个疏水端，亲水端与肺泡的液体相吸，疏水端朝向肺泡内的气体。因此，DPPC分子垂直排列于液-气界面，亲水端插入水中，疏水端伸入肺泡气中，形成单分子层分布在液-气界面上，并随肺泡的张缩而改变其密度。表面活性物质分子之间以及其所在的液体分子间的吸引力很小，因此能降低肺泡表面张力。 （2）胸廓弹性阻力和顺应性作用：肺容量 = 67%肺总量时 无回缩力 肺容量 67%肺总量时 呼气动力 吸气阻力肺和胸廓的总顺应性 因为肺和胸廓呈串联关系，肺通气的总弹性阻力为两者弹性阻力之和。如以顺应性来表示，即： 1/CLT=1/CL+1/CT= 1/0

9、.2+1/0.2 所以总顺应性为0.1L/cmH20。肺的弹性阻力永远是吸气阻力，呼气的动力胸廓的弹性阻力：可能是吸气阻力、呼气的动力也有可能是呼气的阻力，吸气的动力2 非弹性阻力惯性阻力粘滞阻力气道阻力影响因素：气流速度、形式和气道口径1.气流速度：呈正变2.气流形式：层流阻力小，湍流阻力大3.气道管径：最主要的影响因素 R = 1/r4气道阻力流速快、湍流、管径小 气道阻力大流速慢、层流、管径大 气道阻力小影响气道管径的因素：1）跨壁压：2）肺实质对气道壁的牵引：3）自主神经系统的调节：交感N()气道平滑肌舒张气道阻力副交感N()气道平滑肌收缩气道阻力 4）化学因素的影响： 儿茶酚胺、 P

10、GE2 气道平滑肌舒张气道阻力 组胺、5HT、缓激肽、白三烯、PGF2气道 平滑肌收缩气道阻力总结：肺通气 直接动力：肺内压与大气压的压差 原动力：呼吸运动 平静呼吸：吸气 主动 呼气 被动 用力呼吸：吸气 主动 呼气 主动 胸膜内负压：由肺的回缩力造成肺的弹性阻力：永远是吸气的阻力、呼气的动力 胸廓的弹性阻力：可能是吸气动力,也可能是呼气动力 ，视其所处的位置决定。二、肺通气功能的指标（一）肺容积和肺容量 1肺容积 潮气量 (tidal volume，TV) 补吸气量 (inspiratory reserve volume，IRV) 补呼气量 (expiratory reserve volu

11、me，ERV) 残气量 (residual volume，RV) 2肺容量 深吸气量 (inspiratory capacity，IC) ( 潮气量+补吸气量）功能余气量 (functional residual capacity, FRC)定义：平静吸气末存留于肺内的气体量残气量+补呼气量意义：缓冲呼吸过程中肺泡气中 氧和二氧化碳分压的变化幅度 3肺活量、用力肺活量和用力呼气量 肺活量VC：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量 潮气量+补吸气量+补呼气量用力肺活量 FVC：一次最大吸气后，尽力尽快呼气 所能呼出的最大气体量（略小于肺活量）用力呼气量 FEV：一次最大吸气后再尽力尽快呼气时，

12、 在一定时间内呼出的气体量，通常以它所占用 力肺活量的百分数表示 FEV1/ FVC 80 FEV2/ FVC 96 FEV3/ FVC 99肺总量(TLC)( 二）肺通气量和肺泡通气量1、肺通气量：每分钟吸入或呼出的气体量 潮气量X 呼吸频率 安静时：500ml X (12-18) = 6-9 L最大通气量 尽力作深快呼吸时，每分钟 所能吸入或呼出的最大气量。 （120-150L) 最大通气量每分平静通气量通气储量= X 100百分比 最大通气量 正常值：大于或等于931、无效腔和肺泡通气量：每分钟吸入或呼出的 解剖无效腔：指由鼻或口腔直至终末细支气管内存留的气体，不能进入肺泡，不能参与肺换

13、气。（150ml)肺泡无效腔：进入了肺泡，但是并未进行肺换气的气体。生理无效腔= 解剖无效腔+ 肺泡无效腔 ( 接近解剖无效腔)每次呼吸使肺泡内气体更新换气1/7肺泡通气量:是指每分钟进入肺泡与血液进行气体交换的气体总量，为每分肺通气量的有效部分。 =（潮气量-无效腔气量）x 呼吸频率 (500-150) x 12 = 4200ml=4.2L呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 (次/min) (ml) (ml/min) (ml/min) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200三种呼吸的比较: 平静呼吸、深而慢的呼吸 和浅而快的呼

14、吸第二节 肺换气和组织换气 一、肺换气和组织换气的基本原理(一）气体的扩散扩散动力：分压差换气方式：扩散扩散速率：单位时间内气体扩散的容积。扩散速率：单位时间内气体扩散的容积(D)。影响因素：1、气体的分压差 气体分压: 总压力 该气体的容积百分比2、气体的分子量和溶解度 分子量小，扩散快。与分子量（MW)平方根成反比 溶解度（S）：一个大气压，38，100ml液体中 溶解的气体的毫升数。3、扩散面积（A)和厚度(d)4、温度(T) PTASMWdD（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压 (mmHg)大气组织肺泡气静脉血动脉血PO2PCO215940401021040.340503097100

15、46肺换气 O2 肺泡 肺泡毛细血管 CO2 V血 A血组织换气 O2 组织毛细血管 组织 CO2 A血 V血 肺换气 组织换气 二、肺换气 (一) . 肺换气的过程 O2和CO2的扩散都极为迅速，仅需0.3s即可达到平衡。通常情况下，血液流经肺毛细血管的时间约0.7秒，所以当血液流经肺毛细血管全长约 1/3时，肺换气已基本完成。(二）影响肺换气的因素1、呼吸膜的厚度 2、呼吸膜的面积3、通气/血流比值1、呼吸膜的厚度 呈反变关系，如肺纤维化、肺水肿会使其厚度增加，使扩散量下降。总厚度0.6um肺气肿、肺不张、肺实变、肺叶切除、肺毛细血管关闭和阻塞呼吸膜面积 D 肺炎、肺纤维化、肺水肿 呼吸膜

16、厚度 D 2.通气-血流比值（VA/Q）： ,此时比例适当,气体交换效率高（“气多或血少”）（“气少或血多”）肺血管栓塞支气管痉挛气体泵，血液泵均防碍有效气体交换，以缺氧为主通气/血流比值增加：意味着肺泡无效腔通气/血流比值降低：意味着功能性动静脉短路通气-血流比值的区域性差异: 健康成人就整个肺而言VA/Q是0.84。直立时， VA/Q：肺尖肺底VA， Q VA， Q 组织换气血液与组织细胞之间的气体交换过程。第三节 气体在血液中的运输形式物理溶解：少，前提化学结合：多，为主一、O2的运输： 物理溶解：1.5化学结合：98.5，HbO2（一）O2与血红蛋白的结合：氧合血红蛋白，占98.5左右

17、50g/L是缺氧的一般表现。（煤气中毒）无需酶催化紫蓝色鲜红色紫 绀注意发绀不一定缺氧缺氧不一定发绀！e.g.严重贫血或CO中毒，虽缺氧，但Hb 5g/100ml 缺氧，但不发绀(血氧容量和血氧含量下降，动脉血PO2、PCO2正常)高原性RBC增多症，无缺氧 , 但Hb 5g/100ml发绀，但不缺氧2、 Hb氧容量、 Hb氧含量、 Hb氧饱和度：受RBC数量、Hb浓度影响受PO2的影响受PO2的影响3. Hb与O2的结合或解离曲线呈S形： 与Hb 的变构效应有关：结合时更易结合 释放时更易释放协同效应（二）氧解离曲线： 1）氧解离曲线：呈S形，分三段 (三）影响氧解离曲线的因素：血液中的PC

18、O2、 pH、T、2，3DPG、Hb自身的性质 P50:使Hb氧饱和度达50%时的PO2,正常为26.5mmHg。 P50需更高的PO2才能达到50%的Hb氧饱和度曲线右移Hb对O2的亲和力 P50达50%Hb氧饱和度所需的PO2降低曲线左移Hb对O2的亲和力 “右高左低”二、CO2的运输 （一）物理溶解：5% （二）化学结合：95碳酸氢盐（88%） 氨基甲酰血红蛋白（7%） 1.碳酸氢盐：（88%） 反应特点：1）反应在RBC内进行，伴有Cl 转移2）反应极为迅速且可逆，但需要酶的催化，反应的方向取决于 PCO2的高低 +H2OPCO2高(组织)PCO2低(肺) CACO2H2CO3H+ +

19、 HCO3-HHbHb+HbNH2O2 + CO2在组织 在肺HbNHCOOH O2 2.氨基甲酰血红蛋白的形式：（7%） 特点：反应迅速可逆，无需酶催化，受Hb氧合作用的影响。对肺排出的CO2有重要意义（四）O2与Hb结合对CO2运输的影响:了解何尔登效应：O2与Hb结合促使CO2释放去氧Hb则容易与CO2结合PCO2（mmHg）HbNH2O2 + H+ + CO2HHbNHCOOH + O2在组织在肺第四节 呼吸运动的调节呼吸运动是一种节律性的活动，其深度和频率随机体内外环境的改变而改变。一、呼吸中枢呼吸中枢：中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群所在的部位。呼吸中枢： 脊髓 低位脑

20、干(脑桥、延髓) 高位脑(大脑皮层、边缘系统、下丘脑)三级呼吸中枢假说脑桥上部有呼吸调整中枢()脑桥中下部有长吸中枢()延髓是呼吸节律产生的基本中枢()脊髓：联系高位脑和呼吸肌的中继站和整 合某些呼吸反射的初级中枢延髓：呼吸基本中枢脑桥：呼吸调整中枢 限制吸气，促进吸气向呼气转化大脑皮层：随意的呼吸调节系统 使呼吸调节更具有适应性不随意的自主呼吸节律调节系统呼吸相关N元吸气N元呼气N元吸气呼气跨时相N元DRG:吸气N元VRG:多种类型呼吸N元PBKF核群:呼气N元呼吸调整中枢限制吸气，促进吸气向呼气转换。二、呼吸节律的形成:了解，不需掌握起步细胞学说，神经元网络学说二、呼吸的反射性调节 机械感

21、受 性反射 呼吸 反射性调节 肺牵张反射（黑伯反射） 呼吸肌的本体感受性反射 化学感受 性反射PCO2缺O2H+肺扩张反射肺萎陷反射 防御性 反射咳嗽反射喷嚏反射屏气反射（一）化学感受性反射： 1.化学感受器： 外周化学感受器中枢化学感受器部位颈A体（调节呼吸）主A体（调节血压）延髓腹外侧浅表部位适宜刺激血液中的PCO2、 PO2、H脑脊液、局部细胞外 液的H意义低O2时维持呼吸 的驱动维持CNS稳定的 pH值环境(PO2PCO2H+颈动脉体受刺激（型细胞）细胞内Ca2+窦N传入冲动迷走N传入冲动延髓呼吸 中枢()呼吸加深加快囊泡递质释放中枢化学感受器（血）CO2血脑屏障生成H2CO3H +中

22、枢化学感受器 （）（慢、无酶）头区：化学感受性中间区：将传入冲动投射到呼吸中枢的中继站尾区：化学感受性呼吸中枢肺通气（血） H + 不易通过血脑屏障，血pH作用小1.不感受缺O2的刺激2.对CO2的敏感性比外周的高，反应潜伏 期较长。且有效刺激物不是CO2本身， 而是CO2 引起的H+升高。3.血液pH变化的直接作用不大。因为血 中H+不易通过血脑屏障(但不意味着一 点也不能通过)。中枢化学感受器特点： 动脉血当中一定水平的CO2对维持呼吸的基本活动是必要的，它是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素。 一定水平内CO2升高，可以使呼吸加深加快，肺通气量增加。对呼吸的调节2.CO24%CO27%C

23、O2对呼吸的调节CO21%CO2呼吸明显增强PCO22.CO2对呼吸的影响：两条途径 最调节呼吸运动最重要的生理性化学因素间接刺激中枢化学感受器（主，慢，敏感）直接刺激外周化学感受器（次，快速呼吸）注意CO2对呼吸的调节：PCO2过低，呼吸暂停PCO2轻度升高，兴奋呼吸PCO2重度升高，呼吸抑制或麻痹3.低O2对呼吸的影响:一条途径 颈动脉体+ 窦神经 主动脉体+ 迷走神经 延髓呼吸中枢 呼吸加深加快（呼吸增强） O2 直接抑制呼吸中枢 呼吸减弱特点：完全通过外周途径增强呼吸，中枢途径抑制呼吸。轻度缺氧时，外周的兴奋呼吸大于中枢抑制作用，呼吸增强。重度缺氧时，中枢抑制作用过强，呼吸减弱。 O2低O2兴奋外周化学感受器是提高PO2的一个重要途径：长期低O2和CO2潴留的严重肺气肿、肺心病患者要持续低流量低浓度给混合氧。不能吸纯氧，否则会导致呼吸抑制。效应：动脉血H+呼吸加深加快