天津医科大学生理学呼吸

天津医科大学生理学呼吸第1页/共86页第2页/共86页第3页/共86页第4页/共86页第5页/共86页第6页/共86页第7页/共86页肺泡:由单层上皮细胞构成的半球状囊泡。肺中的支气管经多次反复分枝成无数细支气管，它们的末端膨大成囊，囊的四周有很多突出的小囊泡，即为肺泡.肺泡的大小形状不一，平均直径0.2毫米。成人约有3～4亿个肺泡，总面积近100平方米。肺泡是肺部气体交换的主要部位

第8页/共86页概述呼吸：呼吸全过程：机体与外界环境之间的气体交换过程。第9页/共86页

呼吸过程:

●外呼吸：肺毛细血管与外界环境之间的气体交换。

肺通气

肺与外界环境之间的气体交换。

肺换气

肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换。

●气体在血液中的运输

●组织换气

组织毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换。第10页/共86页第一节肺通气一、肺通气的原理（一）肺通气的动力

呼吸肌收缩舒张(原动力)

胸廓扩大缩小肺扩大缩小肺内压变化肺泡与外界环境之间的压力差(直接动力)第11页/共86页1.呼吸运动

型式:

按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按动作部位分:

混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、频率:

成人:12～18次/分婴儿:60～70次/分呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓有节律地扩大与缩小。包括吸气运动和呼气运动。

第12页/共86页吸气肌：膈肌和肋间外肌，使胸廓扩大，产生吸气运动。呼气肌：肋间内肌和腹肌，使胸廓缩小，产生呼气运动。辅助吸气肌：胸锁乳突肌和斜角肌。第13页/共86页呼气肺内压＞大气压缩小肺脏吸气肺内压＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张扩张原动力: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。第14页/共86页用力呼吸时：

区别：

用力吸气时：吸气肌+辅助吸气肌用力呼气时：吸气肌舒张呼气肌（肋间内肌+腹壁肌）收缩①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。第15页/共86页

2.肺内压第16页/共86页人工呼吸基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差，方法有多种。第17页/共86页3.胸膜腔内压肺能随胸廓运动：肺和胸廓间存在胸膜腔肺本身具有弹性。胸膜腔的密闭性和两层胸膜间浆液分子的内聚力对于维持肺的扩张状态和肺通气具有重要意义。气胸第18页/共86页测定方法:

间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压直接法:第19页/共86页成因:

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)

肺内压第20页/共86页胸内压=肺内压-肺回缩力

=大气压-肺回缩力

=-肺回缩力呼气末：-3—-5mmHg吸气末：-5—-10mmHg第21页/共86页

作用：

①使肺总是处于扩张状态而不至于萎缩，肺可以随胸廓的扩大而扩张。②作用于胸腔内其他器官，如腔静脉和胸导管等，有利于静脉血和淋巴液的回流。第22页/共86页（二）肺通气的阻力

非弹性阻力弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关粘滞阻力惯性阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计第23页/共86页1.弹性阻力和顺应性:

弹性阻力(R):物体对抗外力作用所引起的变形的力。

顺应性(C):弹性物体在外力作用下发生变形的难易程度。同等大小外力作用下，弹性阻力的大时，顺应性小，变形程度就小；弹性阻力小时，顺应性大，变形程度就大。顺应性=(1/弹性阻力)顺应性=容积变化（ΔV）压力变化（ΔP）L/cmH2O第24页/共86页

肺被扩张产生的回缩力--吸气阻力呼气动力（CL）=ΔV/ΔP正常人肺顺应性约为0.2L/cmH2O。跨肺压的改变肺容量的改变(1)肺的弹性阻力和顺应性第25页/共86页1)肺的静态顺应性曲线曲线中段斜率最大，顺应性最大——平静呼吸最省力第26页/共86页——指单位肺容量的顺应性。(比较不同个体肺顺应性)2)比顺应性(specificcompliance)肺顺应与肺总量有关：肺总量大——顺应性大肺总量小——顺应性小(L/cmH2O/L)比顺应性=平静呼吸时测得的肺顺应性功能余气量第27页/共86页3)肺弹性阻力的来源：肺的弹性阻力Ⅰ.肺泡表面张力

肺泡内的液-气界面，因界面层的液体分子受力不均匀，表现的内聚力（表面张力）方向是向中心的→使肺泡缩小。肺弹性组织回缩力:1/3肺泡表面张力:2/3第28页/共86页根据Laplace定律，P（压力）=2T（表面张力）/r第29页/共86页Ⅱ.表面活性物质(DPPC和SP)肺泡Ⅱ型细胞分泌作用：

a.维持肺泡内压的稳定性→防肺泡破裂或萎缩；

b.减少肺泡内液的生成→防肺水肿的发生

c.降低肺泡表面张力→降低吸气阻力第30页/共86页临床：

●成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→肺不张。

●6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病→呼吸窘迫综合征。吸气肺泡表面积↑DPL分散降表面张力的作用↓肺泡表面张力↑肺泡回缩防肺泡破裂

(呼气)(↓)(密集)(↑)(↓)(扩张)(萎陷)第31页/共86页（2）胸廓的弹性阻力和顺应性胸廓的弹性阻力：胸廓是一个双向弹性体，其弹性回位力的方向视胸廓所处的位置而改变。第32页/共86页

胸廓的顺应性（Cchw）=ΔV/ΔP正常人胸廓的顺应性约为0.2L/cmH2O。跨胸壁压的改变胸腔容量的改变第33页/共86页(3)肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性RRS=RL+RchwCRS=CL+Cchw1/CRS=1/CL+1/Cchw

CLCchw肺和胸廓的总顺应性约为0.1L/cmH2O。第34页/共86页

非弹性阻力

惯性阻力：气流因发动、变速、换向时，因气流惯性所遇到的阻力。粘滞阻力：呼吸时胸廓、肺等组织移位发生摩擦形成的阻力。10%~20%气道阻力：气体通过呼吸道时，气体分子间及气体分子与气道管壁之间的摩擦力。80%~90%第35页/共86页2.非弹性阻力——气道阻力

⑴气道阻力特点:①只在呼吸运动时产生，与气流速度有关；流速快→阻力大②与气体流动形式有关：层流→阻力小湍流→阻力大③与气道半径的4次方成反比：（R∝1／r4）第36页/共86页

⑵影响气道管径改变的因素：

①跨壁压②肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用③自主神经对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节④化学因素的影响：第37页/共86页④化学因素的影响：

儿茶酚胺→气道平滑肌舒张。

PGF2α→气道平滑肌收缩；PGE2→气道平滑肌舒张。

肥大细胞释放的组胺→气道平滑肌收缩。

吸入气CO2↑→反射性支气管收缩。

哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素↑→气道平滑肌收缩。

第38页/共86页二、肺通气功能的指标

(一)肺容积和肺容量吸呼1.肺容积第39页/共86页

潮气量（TV）：每次呼吸时吸入或呼出的气体量。

补吸气量/吸气储备量（IRV）：平静吸气末再尽力吸气，所能吸入的气体量。反映吸气的储备量

补呼气量/呼气储备量（ERV）：平静呼气末再尽力呼气，所能呼出的气体量。反映呼气的储备量

余气量（RV）：最大呼气末，尚存留于肺内不能呼出的气体量。避免肺泡在低肺容积条件下塌陷第40页/共86页吸呼2.肺容量:肺容积两项或两项以上联合气体量。第41页/共86页

（1）深吸气量（IC）：从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。衡量最大通气潜力（2）功能余气量（FRC）：平静呼气末尚存留于肺内的气体量。2500ml

缓冲肺泡内PO2和PCO2的变化幅度吸呼第42页/共86页(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。男性：3500ml女性：2500ml

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。

1秒用力呼气量(FEV1)：第一秒钟内的用力肺活量。

吸呼第43页/共86页吸呼4)肺总量：肺活量+余气量男性：5000ml女性：3500ml第44页/共86页(二)肺通气量和肺泡通气量：⒈肺通气量＝潮气量×呼吸频率(次/分)6-9L

最大随意通气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分)150L

通气储量百分比=———————————————————

93%最大通气量最大通气量-每分通气量×100%第45页/共86页2.肺泡通气量：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。0.15L

肺泡无效腔：未发生气体交换的肺泡容积。生理无效腔：有通气但不进行气体交换的区域。每分钟吸入肺泡的新鲜空气量，＝(潮气量-无效腔量)×呼吸频率。第46页/共86页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（次/m）潮气量(ml)肺通气量(ml/m)肺泡通气量(ml/m)165008800056001000800068003200800025032第47页/共86页

第二节肺换气和组织换气(一）气体的扩散

扩散扩散速率动力：膜两侧的气体分压差。扩散距离×√分子量分压差×温度×溶解度×扩散面积∝一、基本原理

扩散系数第48页/共86页

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

——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.3CO244515.05.35.36.1———————————————————————————————————————(ml/L)（KPa）（KPa）

（KPa）241.17O2CO2第49页/共86页(二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压1.呼吸气和肺泡气的成分和分压2.血液气体和组织气体的分压kPa(mmHg)分压静脉血动脉血组织PO25.3213.34.0(40)(100)(30)PCO26.125.326.7(46)(40)(50)第50页/共86页二、肺换气换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺Ｖ血组织Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血(一）肺换气过程肺换气组织换气第51页/共86页（二）影响肺换气的主要因素1.呼吸膜的厚度2.呼吸膜的面积

6层＜1μm厚：呼吸膜厚度↑→气体交换↓呼吸膜面积↓→气体交换↓。第52页/共86页3.通气/血流比值

V/Q=4.2/5.0=0.84功能性动-静脉短路肺泡无效腔增大第53页/共86页V／Q比值↑，通气过剩，肺血流相对不足，部分肺泡气体未能与血液气体充分交换，肺泡无效腔↑，肺换气效率↓。

第54页/共86页

V／Q比值↓，通气不足，血流相对过多，部分血液流经通气不良的肺泡，混合静脉血中的气体不能得到充分更新，类似功能性动-静脉短路，肺换气效率↓第55页/共86页●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（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.30.63第56页/共86页三、组织换气动脉血静脉血

动脉血PO2(100)高于组织(40)，O2向组织扩散，组织PCO2(46)高于动脉血(40)，CO2向血液扩散，动脉血变成静脉血。第57页/共86页

第三节气体在血液中的运输一、运输形式:（一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。特征:①量小；②溶解量与分压呈正比：

（二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合。特征:量大,主要运输形式。

化学结合动态平衡物理溶解第58页/共86页二、氧的运输物理溶解：(1.5%)化学结合:(98.5%)

(一)Hb的分子结构(二)Hb与O2结合的特征1.反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化；2.是氧合，非氧化：Fe2+第59页/共86页3.1分子Hb可与4分子O2可逆结合

Hb+O2结合的最大量——氧容量

100ml血Hb+O2结合的实际量——氧含量氧含量/氧容量的%——氧饱和度Hb的氧容量约为20.1ml/100ml动脉血中氧含量约为19.4ml/100ml静脉血中氧含量约为14.4ml/100ml第60页/共86页PO2↑(氧合)PO2↓(氧离)当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈蓝紫色称紫绀（一般是缺O2的标志）。PO2↑(氧合)PO2↓(氧离)HbO2鲜红色暗红色第61页/共86页4.

Hb+O2的结合或解离曲线呈S形

机制：与Hb的变构有关：氧合Hb为疏松型（R型）去氧Hb为紧密型（T型）R型的亲O2力为T型的数百倍

即当Hb某亚基与O2结合或解离后→Hb变构→其他亚基的亲O2力↑or↓→Hb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征。第62页/共86页（三）氧离曲线

表示氧分压与血氧饱和度关系的曲线。第63页/共86页1.上段:坡度较平坦。反映Hb与O2结合的部分此时PO2变化大时，

血氧饱和度变化小。

意义:保证低氧分压时的高载氧能力。

第64页/共86页2.中段:坡度较陡。反映Hb与O2解离的部分PO2降低能促进大量氧离意义:维持正常时组织氧供。

3.下段:坡度更陡。反映Hb与O2解离的部分，血液中O2的储备。

PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。

意义:维持活动时组织氧供。第65页/共86页

P50：Hb氧饱和度达到50%的PO2。（四）影响氧离曲线的因素P50↑，Hb与O2亲和力↓，曲线右移

P50↓，Hb与O2亲和力↑，曲线左移第66页/共86页

1.

Pco2pH

Pco2↑pH↓→氧离曲线右移→氧离易

Pco2↓pH↑→氧离曲线左移→氧离难酸度对Hb与o2亲和力的影响，称为波尔效应。意义：①在肺脏促进氧合②在组织促进氧离。第67页/共86页

2.温度

(1)T↑→H+的活度↑→

Hb与o2亲和力↓→Hb释放o2→氧离曲线右移→氧离易

如：组织代谢↑→局部T↑+CO2↑H+↑→曲线右移→氧离易

(2)T↓→H+的活度↓→Hb与o2亲和力↑→Hb结合o2

→氧离曲线左移→氧离难

如：低温麻醉时，应防组织缺o2

冬天，末梢循环↓+氧离难→局部红、易冻伤第68页/共86页

3.2,3-DpG

(1)高原缺氧→RBC无氧代谢↑

→2,3-DpG↑→曲线右移→氧离易注：①这一效应是机体对低o2适应的重要机制；②但此时肺泡Po2↓，RBC无氧代谢产生过多的2,3-DpG，也防碍了在肺部的氧合，故是否对机体有利尚无定论。

(2)大量输入冷冻血→2,3-DpG↓→曲线左移→氧离难（∵冷冻血3周后，RBC无氧代谢停止，2,3-DpG↓）

故：应注意缺氧。第69页/共86页4.Pco↑Pco↑→曲线左移→氧离难∵①co与Hb亲和力>o2与Hb亲和力250倍；②co与Hb的结合位点与o2相同；③co与Hb的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对o2的亲和力。5.Hb本身的性质

Hb的Fe2+→Fe3+:Hb失去结合o2的能力（如亚硝酸盐）异常Hb：Hb的运o2能力↓（如地中海贫血）

胎儿Hb：与o2亲和力＞成人，这与胎儿所处的低氧环境是相适应的。第70页/共86页三、CO2的运输物理溶解：5％化学结合：95％⒈碳酸氢盐88％

碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O第71页/共86页碳酸氢盐的形式碳酸酐酶H2CO3HCO3-＋H+CO2＋H2O第72页/共86页⒉氨基甲酰血红蛋白7％

HbO2与CO2结合形成氨基甲酰血红蛋白的能力比去氧血红蛋白小。当动脉血流经组织时，HbO2释放出O2，去氧血红蛋白与CO2的结合能力强，结合CO2就多，可形成大量的氨基甲酰血红蛋白。HbNH2O2+H++CO2在肺脏在组织HHbNHCOOH＋O2第73页/共86页第四节呼吸运动的调节

第74页/共86页一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。

第75页/共86页

吸气活动发生器和吸气切断机制模型

H+CO2第76页/共86页第77页/共86页二、呼吸的反射性调节㈠化学感受性呼吸反射中枢化学