呼吸12545的课件知识

第五章呼吸(respiration)

★

呼吸──机体与外界环境之间的气体交换过程。

机体在新陈代谢过程中，需要不断的从环境中摄取O2，并排出CO2.概述ExternalRespirationGasTransportInternalRespiration呼吸过程外呼吸（肺呼吸）气体在血中的运输内呼吸（组织换气）肺通气肺换气组织换气细胞内氧化呼吸的生理意义在于及时为机体补充O2，排出CO2，从而维持血液中氧和二氧化碳分压的稳态，为新陈代谢提供基本保障。

第一节肺通气

(pulmonaryventilation)肺通气：肺与大气之间的气体交换过程。一、肺通气的原理动力阻力O2CO2肺通气的动力原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。呼气运动肺内压＞大气压缩小肺脏吸气运动肺内压＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张扩张大气压肺内压（一）肺内压的形成肺内压:指肺泡内的压力.平静吸气末:肺内压=大气压气流停平静呼气末:肺内压=大气压气流停（一）呼吸运动(respiratorymovement)概念：呼吸肌节律性的收缩和舒张引起的胸廓容量的扩大和缩小。包括吸气运动和呼气运动。呼吸肌：主要吸气肌：膈肌和肋间外肌呼气肌：肋间内肌和腹壁肌辅助吸气肌：胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌和背阔肌等斜角肌胸锁乳突肌肋间外肌膈肌吸气肌肋间内肌腹部肌群呼气肌(2)呼吸运动的型式:①依参与活动的呼吸肌分型:1)腹式呼吸：膈肌活动为主，腹壁起落比较明显，称为腹部式呼吸。

2)胸式呼吸：肋间外肌活动为主，胸壁起落比较明显，称为胸式呼吸。

3)混合呼吸:正常成人。

4)病理：腹式呼吸:婴儿、胸膜炎及胸腔积液患者。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块者。

5)频率:成人:12～18次/分婴儿:60～70次/分②依用力程度分型:1)平静呼吸2)用力呼吸吸气肌舒张

胸腔缩小肺回缩肺内压升高呼气(被动过程)

吸气肌收缩

胸腔扩大

肺扩张

肺内压下降吸气

(主动过程)

平静呼吸时肺通气原理：平静吸气时有吸气肌主动收缩活动，是主动的平静呼气时无呼气肌主动收缩活动，是被动的简称胸内压胸膜腔密闭，仅有少量浆液。其作用：

ⅰ、润滑减小摩擦阻力；

ⅱ、使两层胸膜贴附在一起脏层胸膜壁层胸膜胸膜腔（三）胸膜腔内压胸膜腔内压通常低于外界大气压，为负压，称为胸内负压。直接：间接：胸内负压形成的原理：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在吸气末或呼气末：肺内压＝大气压胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝－肺回缩力胸内压＝肺内压－肺回缩力若大气压为0，则胸内负压的形成原理：

胸膜腔负压的生理意义：

1.维持肺组织处于扩张状态;2.有利于胸腔内静脉血和淋巴液的回流。气胸：空气进入胸膜腔，两层胸膜分开，肺因弹性回缩而塌陷，不仅肺通气功能严重障碍，而且血液淋巴回流受阻.

呼吸运动（原动力）胸内压变化（间接动力）肺内压与大气压差变化（直接动力）肺通气小结：(二)肺通气的阻力

由表面张力形成弹性阻力由弹性纤维形成

胸廓弹性阻力：由弹性组织形成非弹性阻力(30%)：包括气道阻力、惯性阻力、组织粘滞阻力肺弹性阻力(70%)1.弹性阻力

★在外力的作用下，被变形的弹性物体所产生的对抗变形的力，即回位力。方向与外力相反。

★顺应性(compliance,C)

──在外力作用下弹性组织的可变形性。顺应性(C)=——————1弹性阻力

★顺应性为衡量弹性阻力的指标。★顺应性与弹性阻力成反变关系：

弹性阻力大──不易扩张──顺应性小弹性阻力小──易扩张──顺应性大(1)肺的弹性阻力和顺应性：

肺的弹性阻力始终是吸气的阻力呼气的动力

肺弹性阻力的来源：

肺组织弹性回缩力(1/3)及表面张力(2/3)。

表面张力：

在液-气界面上，由于液体分子之间的吸引力大于气体分子之间的吸引力，而使表面积趋向于缩小的力。①肺组织本身的的弹性回缩力（是吸气的阻力,呼气的动力）随肺的扩张程度而变:

吸气时→肺扩张→肺弹性回缩力增大;

呼气时→肺回缩→肺弹性回缩力减小.

肺气肿→肺弹性回缩力↓→呼气困难②肺泡内液-气界面表面张力所产生的回缩力(约占2/3)表面张力的作用：使液体表面积缩小。（肺塌陷）Laplace定律:P=2T/r因此:T相等时,P与r反比表面活性物质(surfactant)

肺泡Ⅱ型细胞分泌的二棕榈酰卵磷脂(DPPC)

*肺表面活性物质的分布密度可随肺泡半径的改变而改变:小肺泡DPPC密度大，T较小（r=1,T=25，P=50）大肺泡DPPC密度小，T较大（r=2,T=50，P=50）①维持大小肺泡的稳定性：

①维持大小肺泡容积的稳定性，并可防止吸气时肺泡过度膨胀和呼气时肺泡塌陷。

②减少肺间质和肺泡内组织液的生成,防止肺水肿的发生。③增大肺顺应性。2）胸廓弹性阻力作用：肺容量=67%肺总量时无回缩力肺容量<67%肺总量时吸气动力呼气阻力肺容量>67%肺总量时呼气动力吸气阻力二、肺通气功能的指标

(一)基本肺容积、肺容量肺容积

(pulmonaryvolume)1潮气量(TV)2补吸气量(IRV)3补呼气量(ERV)4余气量(RV)肺容量

(pulmonarycapacity)1深吸气量(IC)2肺活量(VC),用力肺活量(FVC)3用力呼气量(FEV,时间肺活量)4功能余气量(FRC)5肺总量(TLC)最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。意义：反映肺一次通气的最大能力肺活量

(vitalcapacity,VC)时间肺活量最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。时间肺活量的意义：意义：反映肺通气阻力的变化，评价肺通气功能的较好指标。阻塞性肺疾病患者肺活量可能正常，但时间肺活量显著降低。

（二）肺通气量(pulmonary

ventilation)

肺泡通气量(alveolarventilation)

1.每分肺通气量和最大通气量

①每分肺通气量:

指每分钟吸入或呼出的气体总量。

每分肺通气量=潮气量×呼吸频率

平静呼吸时，正常成人约为：

500ml×(12～18)次/分＝6～9L/min

②最大通气量：尽力作深、快呼吸时的肺通气量。正常成人可达70－150L/min。可了解肺通气功能的储备能力。通气贮量百分比＝—————————————最大通气量—每分平静通气量最大通气量*正常值等于或大于93%。×l00％2.无效腔和肺泡通气量500(1)无效腔──从鼻到肺泡，凡没有参与肺泡与血液间气体交换的容积，包括：①解剖无效腔:从鼻到终末细支气管的呼吸道容积，正常成人约150ml。②肺泡无效腔：没有与血液进行气体交换的肺泡的容积，平卧时很小。③生理无效腔=解剖无效腔+解剖无效腔★肺泡通气量-----每分钟吸入肺泡（实际能与血液进行气体交换）的新鲜空气量。★肺泡通气量＝（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率

呼吸形式呼吸频率潮气量每分通气量肺泡通气量平静呼吸1650080005600

深慢呼吸8100080006800

浅快呼吸3225080003200不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量本节要点：肺通气的原动力是呼吸运动，直接动力是肺内压与大气压的压力差。肺通气的阻力包括弹性阻力和非弹性阻力。肺泡表面活性物质能降低肺泡表面张力增加肺的顺应性。评价肺通气功能较好的指标是用力肺活量，评价肺通气效率较好的指标是肺泡通气量。2.吸气肌主要有和呼气肌主要有和呼吸的全过程包括、和三个环节。外呼吸气体在血液中的运输内呼吸膈肌肋间外肌肋间内肌腹肌3.平静呼吸时，吸气是的，而呼气是的；用力呼吸时，吸气和呼气都是的。主动被动主动4.平静呼吸时，吸气初肺内压大气压，吸气末肺内压大气压；呼气初肺内压大气压，呼气末肺内压大气压。＜＝＞＝肺与外界环境之间的气体交换过程称为A：肺通气B：肺换气C：组织换气 D：外呼吸 E：细胞呼吸A血液与组织细胞之间的气体交换过程称为A：外呼吸B：组织换气C：肺换气 D：肺通气 E：细胞呼吸B实现肺通气的器官是A：肺泡B：呼吸道C：胸廓 D：呼吸道与肺泡 E：呼吸道、肺泡和胸廓E肺通气的直接动力来自A：肺的舒缩运动B：肺的弹性回缩C：肺内压与大气压之差D：肺内压与胸内压之差E：胸内负压的周期性变化C肺通气的原动力是A：肺内压与胸内压之差B：肺内压与大气压之差C：呼吸运动 D：胸内压与大气压之差 E：以上都不是C参与平静呼吸的肌肉是A：膈肌与肋间内肌B：膈肌与肋间外肌C：膈肌与腹壁肌 D：肋间内肌与肋间外肌 E：腹壁肌与肋间外肌B在下列哪一时相中，肺内压等于大气压？A：吸气初和呼气初B：吸气末和呼气初C：呼气末和呼气初 D：呼气末和吸气初 E：呼气末和吸气末E平静呼吸时，肺内压在下列哪一时相中低于大气压？A：呼气初B：呼气末C：吸气初 D：吸气末 E：呼气中C用于比较不同个体肺弹性阻力大小的指标是A：潮气量B：肺泡通气量C：肺总量 D：肺顺应性 E：比顺应性E肺表面活性物质

A：能增加肺泡表面张力B：使肺顺应性增加C：由肺泡I型细胞所分泌 D：主要成分是二硬脂酰卵磷脂 E：覆盖在肺泡内层液体与肺泡上皮间B第二节呼吸气体的交换

气体扩散动力：膜两侧的气体分压差。气体扩散方向：分压高分压低一、气体交换基本原理(二)肺泡气、血液和组织内的气体分压二、气体交换的过程（一）、肺换气

特点:迅速，不到0.3s即可达平衡.而通常情况下，血液流经肺Cap约0.7s，即当血液流经肺Cap全长的约1/3时，已基本完成肺换气。（二）、组织换气三、影响气体交换的因素（一）气体扩散的速度

∵CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。∴肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。（二）呼吸膜1.呼吸膜的厚度反比

(肺泡―Cap膜)六层结构(0.2～1m)

病理：肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑→通透性↓→气体交换↓；2.呼吸膜的面积正比

70㎡,安静时仅用40㎡

病理：肺气肿、肺不张、肺叶切除→呼吸膜面积↓→气体交换↓3.通气/血流比值（V/Q）每分钟肺泡通气量与每分肺血流量（心输出量）的比值

V/Q=4.2/5=0.84通气过度，血流不足—肺泡无效腔增大通气不足，血流过多—功能性A-V短路V/Q比值↑＞0.84V/Q比值↓＜0.84肺换气效率↓缺O2明显，CO2潴留不明显原因：①PO2下降程度＞PCO2升高程度②CO2扩散比O2快，不易潴留③PO2↓，PCO2↑→(+)呼吸↓利于CO2排出第三节气体在血液中的运输

一、气体在血液中的存在形式O2、CO2物理溶解：量少化学结合：量多气体→溶解→化学结合→溶解肺泡组织细胞二、氧的运输（一）运输形式:

(1)物理溶解：占1.5%；

(2)化学结合：占98.5%,

与红细胞内的血红蛋白(Hb)结合成

氧合血红蛋白(HbO2)。

Hb一个珠蛋白（四条多肽链）四个血红素（每个血色素含Fe2+）1.反应快、可逆、不需酶的催化，受PO2的影响（PO2高时结合,PO2低时解离）2.氧合(oxygenation)而不是氧化(oxidation)Hb的Fe2+与O2结合后仍是二价铁。

（二）Hb与O2结合的特征3.Hb与氧的结合量与颜色:

1gHb可结合1.34－1.39mlO2

①

Hb的氧容量(≈血氧容量)──100ml血液中Hb所能结合的最大O2量。

②

Hb的氧含量(≈血氧容量)──100ml血液中Hb实际结合的O2量。③Hb的氧饱和度(≈血氧饱和度)──Hb氧

含量占Hb氧容量的百分比。

氧合Hb与还原Hb的颜色不同氧合Hb还原Hb紫绀

（发绀）：当（体表表浅毛细血管床）血液中还原Hb含量达5g/100ml血液以上时，皮肤、粘膜呈浅紫色的现象。

窒息肺炎心功能不全气体交换障碍血中还原Hb↑＞5g%毛细血管丰富的体表部位（口唇、甲床））青紫色ＣＯ中毒：樱桃红色CO＋HbHbCO

碳氧Hb三、CO2的运输(一)CO2的运输形式

(1)物理溶解(5%)；

(2)化学结合（95%）:①碳酸氢盐(88%);②氨基甲酸血红蛋白(7%)。CO2化学结合

碳酸氢盐（88%）氨基甲酸Hb（7%）

2.氨基甲酸血红蛋白（HHbNHCOOH）:

在组织

HbNH2+H＋+CO2HHbNHCOOH+O2

在肺

*特点:

（1）无需酶的催化,反应迅速可逆;

（2）主要受氧合作用的调节:(何尔登效应).肺换气的交换速率与气体分压差、温度、溶解度、肺泡膜面积成正比，与肺泡膜的厚度、气体分子量的平方根成反比。肺泡通气量还必须与每分肺血流量相匹配才能保证肺换气的正常。气体在血液中以物理溶解和化学结合两种方式运输。O2运输的主要形式使HbO2;CO2运输的主要形式是碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白。本节要点复习思考题1.何谓呼吸?呼吸全过程由哪几个环节组成?2.胸膜腔负压是如何形成的?有何生理意义?3.肺通气的动力是什么?它要克服哪些阻力才能实现肺通气?4.何谓肺泡表面活性物质？其有何生理意义？第四节呼吸运动的调节本节要点最基本的呼吸中枢是延髓。呼吸运动受CO2PO2和H+的调节及机械感受性反射的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（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。大脑皮层下丘脑脑桥脊髓延髓膈神经、肋间神经呼吸肌节律性呼吸呼吸中枢迷走N完整切断迷走N1.脊髓：初级中枢2.低位脑干：背侧呼吸组(DRG)吸气神经元腹侧呼吸组(VRG)呼气神经元(1)延髓:呼吸基本中枢(2)脑桥:呼吸调整中枢

(PBKF核群)抑制吸气，使吸气向呼气转换。3.高位脑：随意呼吸调节系统大脑皮层、边缘系统、下丘脑(二)呼吸节律形成的机制

1.基本呼吸节律形成的起源部位近年来研究发现延髓头端前包钦格复合体是其关键部位。2.基本呼吸节律形成的学说：

(1)起步细胞学说：

(2)N元网络学说：迷走神经迷走神经迷走神经（一）化学感受性反射PO2↓H＋↑

PCO2↑（+）化学感受性反射呼吸中枢活动↑

（-）二、呼吸的反射性调节1.化学感受器(1)外周化学感受器颈动脉体主动脉体对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感作用：在机体低氧时，维持对呼吸活动的驱动作用颈动脉体和主动脉体化学感受性反射PO2↓[H+]↑PCO2↑等↓颈动脉体、主动脉体外周化学感受器窦神经延髓呼吸中枢（+）脊髓↓↓↓↓↓呼吸加深加快↓（+）主动脉神经舌咽神经迷走神经膈神经、肋间神经呼吸肌（-）(2)中枢化学感受器在延髓腹外侧浅表区,具有对脑脊液和局部组织间液中的H+浓度变化敏感的对称的化学敏感区。中枢化学感受器的特点、作用特点：①不感受缺氧的刺激②对CO2的敏感性比外周化学感受器的高，反应潜伏期较长作用：主要调节脑脊液的[H+]（pH稳态）2.CO2

、H+和低O2对呼吸运动的调节（1）CO2

对呼吸运动的调节

CO2对呼吸中枢具有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸运动的生理性刺激。对呼吸的调节CO21%CO24%CO27%CO2呼吸明显增强PCO2呼吸中枢PCO2CO2>7%PCO2过高直接抑制呼吸中枢对呼吸的调节CO2时间过长过度通气PCO2过低对呼吸兴奋作用解除呼吸暂停一定范围内动脉血的PCO2

升高可使呼吸加深加快，肺（泡）通气量增加；

超过限度，则抑制呼吸。颈动脉体灌流液颈动脉体对PCO2的反应记录电极PCO2颈动脉体放电频率

H+不变

PCO2

H+PCO2人工脑脊液中枢化学感受器对PCO2的反应分析

脑脊液中PCO2脑脊液中H+浓度中枢化学感受器＋

H2O碳酸酐酶H2CO3中枢化学感受器H+HCO3－动脉血中PCO2升高CO2

血脑屏障CO2的两种作用途径中枢化学感受器动脉血中PCO2升高H+外周化学感受器3.PCO2对呼吸运动的调节ＰCO2↑颈动脉体主动脉体窦神经主动脉神经舌咽神经迷走神经延髓呼吸中枢+脊髓膈神经肋间神经呼吸肌肺通气↑外周途径动脉血中ＰCO2↑升高血脑屏障中枢化学感受器+中枢途径CO2

＋H2OH2CO3H+＋HCO3-

80%20%特点①CO2兴奋呼吸的作用,以中枢途径为主；但因脑脊液中碳酸酐酶含量很少，故潜伏期较长；②CO2兴奋呼吸的中枢途径是通过H+的间接作用(∵血液中的H+不易透过血-脑屏障)；③CO2兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血PCO2突然增高或中枢化学感受器对CO2的敏感性降低（CO2

麻醉）时，起着重要作用。（2）H+浓度对呼吸运动的调节H+↑颈动脉体主动脉体窦神经主动脉神经舌咽神经迷走神经延髓呼吸中枢+脊髓膈神经肋间神经呼吸肌肺通气↑外周途径动脉血中H+升高H+

血脑屏障中枢化学感受器+中枢途径颈动脉体灌流液H+浓度切除迷走神经、窦神经H+浓度颈动脉体灌流液中H+浓度对呼吸的影响CO2潴留中枢化学感受器发生适应呼吸中枢高浓度氧化学感受器呼吸中枢低氧化学感受器呼吸中枢对呼吸的调节O2缺PO2PO2切除迷走神经、窦神经颈动脉体灌流液颈动脉体灌流液中PO2对呼吸的影响缺氧颈动脉体主动脉体窦神经主动脉神经舌咽神经迷走神经延髓呼吸中枢+脊髓膈神经肋间神经呼吸肌肺通气↑外周途径中枢途径（3）.缺氧对呼吸运动的调节机制（-）特点:①缺氧对呼吸的刺激作用远不及PCO2和[H+]↑作用明显，仅在动脉血PO2＜80mmHg以下时起作用；②当长期高CO2和低O2状态（严重肺水肿、肺心病），中枢化学感受器对高CO2发生适应，此时低O2对外周化学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。若给予高O2吸入会导致呼吸停止。(4)CO2、H+和低O2在呼吸调节中的相互作用

由图中可见，当只改变一个因素时（其他因素不变），三者引起的肺通气反应的程度基本接近。然而，往往是一种因素的改变会引起其他一、两种因素相继改变或几种因素的同时改变。

由图可见，当一种因素改变而另两种因素不加控制时，作用强度PCO2＞[H+]＞PO2。其原因为：PCO2↑→

[H+]↑，总和，使肺通气反应较单因素的PCO2↑时明显；[H+]↑→肺通气↑→呼出CO2↑→

PCO2↓和[H+]↓，两者部分抵消了单因素[H+]↑的作用强度；PO2↓→肺通气↑→呼出CO2↑→

PCO2↓和[H+]↓，减弱了单因素PO2↓的作用强度。H+浓度中枢化学感受器外周化学感受器PO2外周化学感受器小结：PCO2中枢化学感受器外周化学感受器PO2H+浓度PCO2中枢化学感受器外周化学感受器(二)肺牵张反射（黑-伯反射）由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射性呼吸变化。肺扩张反射肺萎陷反射

肺牵张反射的感受器分布在支气管和细支气管的平滑肌层。

肺扩张↓肺牵张感受器传入冲动↑↓迷走N↓

延髓↓

(+)吸气切断机制↓切断吸气，转为呼气肺扩张反射延髓中枢吸气活动发生器呼气肺萎陷反射

肺萎陷

↓肺牵张感受器传入冲动↓↓迷走N↓

延髓↓

(+)吸气神经元↓产生吸气延髓中枢吸气活动发生器吸气生理意义：1、阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气；2、与脑桥呼吸调整中枢共同调整呼吸的频率和幅度。特征:①敏感性有种属差异；②正常成人平静呼吸时这种反射不明显，深呼吸时可能起作用；③病理情况下(肺充血、肺水肿等)肺顺应性降低时起重要作用。呼吸变得深而慢切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？1.切断家兔双侧迷走神经对呼吸的影响是什么，机制如何？2.血液中PO2降低（低于60mmHg）对呼吸功能有何影响？简述其机制。3.血液中PCO2升高对呼吸功能有何影响？简述其机制。4.血液中H+升高对呼吸功能有何影响？其机制如何？。5.试述动脉血中CO2分压升高，O2分压降低对呼吸的影响及其机制。复习思考题1.呼吸基本中枢在()A．延髓B．脑桥C．中脑

D．下丘脑E．大脑2.生理情况下，血液中调节呼吸运动最主要因素的是()A．Ca2+B．H十

C．O2D．CO2E．NaHCO321.CO2浓度升高呼吸将()A.加深变慢B.加深变快C.变浅变快

D.变浅变慢E.没有变化ABD1.呼吸道的功能有()A．调节气流阻力

B．使吸入气温暖、湿润

C．清洁过滤空气

D．实现气体交换

E．引起防御反射A、B、C、E2.下列哪些因素与胸膜腔负压形成有关()A．肺内压