生理学学习指南――呼吸

生理学学习指南――呼吸一、根本要求：把握：1.呼吸的全过程。肺通气的动力，肺通气的弹性阻力和顺应性。肺通气功能测定气体交换原理，影响肺换气和组织换气的因素肺牵张反射和化学感受性呼吸调整。生疏：1.呼吸道的功能。肺通气的非弹性阻力，胸廓的弹性阻力和顺应性。2.氧气和二氧化碳在血液中的运输，氧离曲线及其影响因素。了解：1.二氧化碳解离曲线和影响因素。脑干呼吸中枢的组成和呼吸神经元的种类。呼吸节律形成机制。呼吸肌本体感受性反射，防范性反射。病理性呼吸，运动时呼吸的变化及调整。二、根本概念〔respiration〕、腹式呼吸〔abdominalbreathing〕、胸式呼吸〔thoracicbreathing〕、肺内压〔intrapulmonarypressure〕、胸膜腔内压〔intrapleuralpressure〕、跨肺压〔transpulmonarypressure〕、气胸〔pneumothorax〕、顺应性〔compliance〕、外表张力〔surfacetension〕、外表活性物质〔surfactant〕、潮气量〔tidalvolume〕、余气量〔residualvolume〕、功能余气量〔functionalresidualcapacity〕、肺活量〔vitalcapacity〕、时间肺活量〔timedvitalcapacity〕、每分通气量〔minuteventilationvolume〕、肺泡通气量〔alveolarventilationvolume〕、无效腔〔deadspace〕、呼吸膜〔respiratorymembrane〕、肺集中容量〔pulmonarydiffusioncapacity〕、通气/血流比值〔ventilation/perfusionratio〕、血氧饱和度〔oxygensaturation〕、氧解离曲线〔oxygendissociationcurve〕、呼吸神经元〔respiratoryneuron〕、肺牵张反射或Hering-Breuer反射〔pulmonarystretchreflexorHering-Breuerreflex〕、中枢化学感受器〔centralchemoreceptor〕、外周化学感受器〔peripheralchemoreceptor〕、三、重点与难点提示：机体与外界环境之间的O2和CO2的交换称为呼吸〔respiration〕。呼吸的全过程包括外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸三个环节。其中外呼吸是指外界空气与血液在肺部进展的气体交换，分为肺通气与肺换气。呼吸是重要的生命体征。第一节肺通气肺通气原理肺通气〔pulmonaryventilation〕指外界空气与肺泡之间的气体交换。肺通气的过程和动力由呼吸肌的收缩与舒张所引起的胸廓节律性扩大与缩小称为呼吸运动。当呼吸肌收缩或舒张，引起胸廓扩大或缩小使胸腔容积增大或缩小，肺也随之扩大或缩小，导致肺泡内的压力即肺内压〔intrapulmonarypressure〕降低或上升。由于肺与外界直接相通，肺内压低于大气压时气体进肺即吸气；肺内压高于大气压时气体出肺即呼气。可见肺内压与大气压的压力差是肺通气的直接动力〔人工呼吸的原理〕，而呼吸运动是肺通气的原动力。胸廓扩大时肺随之扩大的缘由有二：一是存在于胸廓与肺之间的胸膜腔内存在少量的浆液，由于浆液分子的内聚力使脏壁两层胸膜紧贴在一起，故胸廓扩大时紧贴于肺的脏层胸膜也扩大，肺随之扩大。〔intrapleuralpressure〕，一般状况下为负值，等于肺内压－肺回缩力。由于它的负压吸引作用，维持了肺的扩张状态。胸内负压也能促进静脉血与淋巴液的回流。因此，临床上发生开放性气胸时，可造成肺萎陷和呼吸、循环衰竭。肺通气的阻力肺通气过程中必需抑制阻力，通气才能进展。肺通气的阻力包括弹性阻力与非弹性阻力，在安静呼吸时分别占总阻力的70％和30％。肺的弹性阻力弹性组织在外力作用时对抗变形的力称为弹性阻力。肺是弹性组织，也产生弹性阻力，反映肺弹性阻力大小的指标是肺顺应性〔compliance〕，即在外力作用下肺扩张的难易程度，＝肺容积的变化／跨肺压的变化，肺顺应性的大小与弹性阻力呈反变的关系。肺弹性阻力包括肺泡外表张力和肺弹性回缩力，以前者为主。在肺泡的内外表有一层极薄的液体，与肺内气体构成液气界面，这种存在于液气界面的能使液体外表积尽可能缩小的力即为肺泡外表张力。其合力指向肺泡的中央，构成吸气的阻力。肺回缩压〔P〕、肺泡外表张力〔T〕与肺泡半径〔r〕符合LaplaceP＝2T／r.成人有300万个~400万个肺泡，其中大肺泡的直径是小肺泡的4倍。依据上述定律，假设大、小肺泡的外表张力相等，将消灭小肺泡内回缩压增大而大肺泡内回缩压变小，而大小肺泡的连通将导致肺泡塌陷与裂开。但实际上，在肺泡的内表层存在由肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌的肺外表活性物质〔pulmonarysurfactant〕，后者为双极性分子，疏水端朝向空气，亲水端插入液体分子之间，使液气界面的液体分子间的吸引力减小从而降低肺泡外表张力。肺外表活性物质的作用有：〔1〕降低肺泡外表张力；〔2〕削减吸气阻力，增加肺顺应性；〔3〕维持大、小肺泡容量的稳定：由于肺外表活性物质在大、小肺泡的不均匀分布，大肺泡内肺外表活性物质的密度小些，降低外表张力的作用小，外表张力则大，与大肺泡的半径大相适应，故肺内压不致变小；反之，在小肺泡则因肺外表活性物质密度大使外表张力变小，故肺内压不变大。这样就保证了大、小肺泡容量的稳定。而对于同一个肺泡来说，其肺外表活性物质的量根本稳定，故吸气时外表活性物质密度变小，外表张力增大，以避开过度吸气；呼气时的肺泡外表张力变小，防止肺不张；〔4〕防止肺水肿。胸廓的弹性阻力当肺容量占肺总容量的67％，胸廓处于自然位置，无弹性回缩力；深吸气时肺容积大于67％，胸廓向外扩张，产生向内的回缩力，是吸气的阻力；反之，当肺容积小于67％，胸廓的弹性回缩力向外，称为吸气的动力。可见，与肺弹性阻力总是吸气的阻力相比，胸廓的弹性阻力既可以是吸气的阻力，也可以是动力。非弹性阻力包括气道阻力、粘滞阻力和惯性阻力。其中80~90％是气道阻力，是气体在呼吸道内流淌时气体分子之间及气体分子与气道壁之间的摩擦力，属于动态阻力。其大小受气流速度、气流形4次方呈反比。肺容积与肺容量肺容积潮气量〔tidalvolumeTV〕指每次吸入或呼出的气量，成人安静呼吸时约为500ml.补吸气量〔inspiratoryreservevolume，IRV〕指安静吸气末再尽力吸入的气量，约为1500~2023ml.补呼气量〔expiratoryreservevolume，ERV〕气末再尽力呼出的气量，约为900~1200ml.余气量〔residualvolumeRV〕的气量，约为1000~1500ml.以上称为根本肺容积〔pulmonaryvolume〕。2.2肺容量〔pulmonarycapacity〕由肺容积中两种或两种以上的联合气量：深吸气量〔inspiratorycapacityIC〕大吸气所吸入的气量，＝潮气量＋补吸气量。是衡量最大通气潜力的重要指标。功能余气量〔functionalresidualcapacityFRC〕安静，＝余气量＋补呼气量，正常成人约为2500ml，其生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气O2和CO2分压的过度变化。肺活量〔vitalcapacity，VC〕指最大吸气后作最大呼气所呼出的气量，＝潮气量＋补吸气量＋补呼气量，是反映肺通气功能的重要指标；但肺活量未考虑时间因素，因此更客观的指标是用力肺活量〔forcedvitalcapacity，FVC〕，指最大吸气后，尽力尽快呼气所呼出的气量。而在肯定时间内所呼出的气量占用力肺活量的百分比则称为用力呼气量〔forcedexpiratoryvolumeFEV〕，即FEVt／FVC.正常值约为80％。肺总容量〔totallungcapacityTLC〕最大气量，＝潮气量＋补吸气量＋补呼气量＋余气量，或肺活量＋余气量，或深吸气量＋功能余气量。肺通气量3.1每分通气量每分通气量〔minuteventilationvolume〕指每分钟进肺或出肺的气量，＝潮气量×呼吸频率；以最快速度尽力呼吸时每分钟吸入或呼出的气量则称为最大随便通气量〔maximalvoluntaryventilation〕或最大通气量，是估量一个人能进展多大运动量的生理指标之一。应当留意的是测定最大通气量一般只测10~15秒，再换算成每分钟，以保证准确性并避开过度通气。3.2肺泡通气量肺泡通气量〔alveolarventilation〕从鼻腔到呼吸性细支气管的呼吸道因管壁厚而不能进展气体交换，这一段称为解剖无效腔〔anatomicaldeadspace〕，成人约为150ml.进入肺泡内的气体未与血液进展气体交换的局部称为肺泡无效腔〔alveolardeadspace〕，两者合称为生理无效腔〔physiologicaldeadspace〕，理无效腔接近于解剖无效腔。由于无效腔的存在，每次吸入肺泡的颖空气量小于潮气量，＝潮气量－无效腔气量。因此肺泡通气量是指每分钟吸入肺泡的颖空气量，＝〔潮气量－无效腔气量〕×呼吸频率。是反映肺通气效率的重要指标。在肯定的呼吸频率范围内深慢的呼吸比浅快的呼吸更有效。其次节肺换气与组织换气肺换气气体的集中过程当高CO2〔46mmHg〕低O2〔40mmHg〕的静脉血流经肺部时，与肺泡气〔Pco240mmHgPo2100mmHg〕存在较大的分压差，O2从肺泡集中入血液，而CO2则从血液集中到肺泡，实现肺换气，这样流经肺部的肺泡的静脉血变成了动脉血。影响肺部气体交换的因素有1.2.1气体的分压差分压差是气体交换的动力，也打算气体交换的方向，分压差越大，气体集中越快。气体的分子量和溶解度CO2的分子量比O2大，单从分子量来看，O2的集中速度应快于CO2；但CO2的溶解度〔51.5ml〕比O2〔2.14ml〕快24倍，故总的来说，CO2的集中速度是O2的20倍。、呼吸膜的面积成人两肺呼吸膜的总面积为70m2，安静状态下只需40m2膜即能满足机体代谢的需要。呼吸膜面积越大，气体集中越快。呼吸膜的厚度呼吸膜由含肺外表活性物质的液体层、肺泡上皮层、上皮基底膜、肺泡上皮与毛细血管膜之间的间隙、毛细血管的基膜和毛细血管内皮层6层组成，总厚度小于1μm，最薄处仅为0.2μm.气体集中与呼吸膜的厚度呈反变的关系。肺水肿时呼吸膜增厚，气体集中削减。通气／血流比值〔ventilation/perfusionratio〕：指每分肺泡通气量与每分肺血流量的比值，正常值为0.84或0.85，表示流经无效腔的增大；通气／血流比值削减，则意味着消灭功能性的动-静脉短路。但值得留意的是，由于肺脏各个不同部位局部的肺泡通气量与肺毛细血管血流量分布的不均匀，导致通气／血流比值的不均一，肺尖部可高达2.5~3，而在肺底部可低至0.6.〔pulmonarydiffusioncapacityDL〕，指在1mmHg分压差作用下每分钟通过呼吸膜集中的气体的ml数。正常人安静时O2的DL平均约为20ml/min.mmHg-1.CO2比O2快20倍。组织换气高O2〔Po2为100mmHg〕低CO2〔Pco2为40mmHg〕的动脉血在流经组织细胞〔Po2为30mmHg，Pco2为50mmHg〕O2集中入细胞，CO2则集中入血液。这样流经组织的动脉血就变成了动脉血。第三节呼吸运动的调整1.呼吸中枢及其节律形成在中枢神经系统内产生和调整呼吸运动的神经细胞群称为呼吸中枢。从脊髓到大脑皮层的各级中枢均存在有呼吸神经元，其中最根本的呼吸中枢是延髓，而正常呼吸节律的形成有赖于延髓与脑桥的共同协作。目前为大多数人公认的呼吸节律的形成机制是吸气切断机制。呼吸的反射性调整呼吸运动是一种自动的节律性运动，也可以在大脑皮层的掌握下进展，如加快或减慢呼吸，甚至屏气停顿呼吸。但进展随便呼吸的时间有限，这就是呼吸的反射性调整的作用。肺牵张反射由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射称为肺牵张反射〔pulmonarystretchreflex〕或黑-伯反射〔Hering-Breuerreflex〕。其传入神经为迷走神经。肺牵张反射有明显的种族差异，在兔的最强，人的最弱。肺牵张反射的生理意义是参与维持呼吸的深度和频率，假设切断兔的双侧迷走神经，则消灭吸气过深，呼吸频率变慢。化学感受性反射CO2对呼吸的调整肯定浓度的CO2是维持呼吸中枢兴奋性的必需条件，如在过度通CO2是调整呼吸的生理性体液因子。但吸入气中CO2上升〔小于7％〕CO2增加时，可兴奋外周化学感受器〔颈动脉体和主动脉体〕，再经传入神经兴奋呼吸中枢；同时CO2能通过血脑屏障进入脑脊液，与H2O生成H2CO3，后者离解出H+，使脑脊液中的H+浓度上升，兴奋位于延髓的中枢化学感受器，再兴奋呼吸中枢。因此，CO2增加，将使呼吸加深、加快。由于中枢化学感受器的敏感性比外周化学感受器高25倍，因而CO2加快呼吸的作用以兴奋中枢化学感受器为主。但CO2过高则可抑制呼吸中枢，引起CO2H+对呼吸的调整H+上升可兴奋外周化学感受器，也可少量缓慢通过血脑屏障进入脑脊液兴奋中枢化学感受器，再兴奋呼吸中枢，使呼吸加深、加快。虽然中枢化学感受器对H+的敏感性比外周化学感受器高，但由于H+较难通过血脑屏障，故血中H+浓度增高以外周作用为主。低O2对呼吸的调整当氧分压降低时对呼吸中枢具有直接抑制作用，但氧分压降低同时又能兴奋外周化学感受器，间接兴奋呼吸中枢。因此，缺氧时呼吸中枢的最终效应是兴奋还是抑制取决于缺氧的程度。轻度缺氧时，间接的兴奋作用大于直接的抑制作用，呼吸加深、加快。重度缺氧时，而不是氧含量的变化，临床上CO中毒或贫血时，假设氧分压在正常范围，呼吸可保持正常。【A1型题】⒈肺通气的原动力来自肺内压与胸内压之差肺内压与大气压之差肺的弹性回缩呼吸肌舒缩运动肺内压周期性变化⒉在以下哪一时相中，肺内压等于大气压呼气全程吸气末和呼气末呼气末和吸气初吸气全程呼吸全程⒊胸膜腔内压的数值是大气压-非弹性阻力大气压-弹性阻力大气压-肺外表张力大气压-肺回缩力大气压-肺弹性纤维回位力⒋安静呼气末胸膜腔内压等于大气压低于大气压高于大气压与吸气中期相等与吸气末期相等维持胸膜腔内负压的必要条件是肺内压高于大气压肺内压高于胸膜腔内压胸膜腔密闭气道内压高于大气压E.气道跨壁压等于大气压肺外表活性物质是由肺内哪种细胞合成分泌的肺泡Ⅰ型上皮细胞肺泡Ⅱ型上皮细胞气道上皮细胞肺成纤维细胞肺泡巨噬细胞肺外表活性物质的主要作用是A.增加肺弹性阻力降低气道阻力降低肺泡外表张力降低呼吸膜通透性肺的弹性阻力表现在呼吸全程吸气初［医学教育网搜集整理］吸气末呼气初呼气末可用于比较成人与婴儿的肺弹性阻力大小的指标是用力呼气量肺回缩力肺回位压肺顺应性比顺应性胸廓向内回位的弹性阻力表现在深吸气时深呼气时安静吸气时安静呼气时胸廓处于自然位置时在以下哪种状况下，肺顺应性增加肺弹性阻力增加肺弹性阻力减小气道阻力增加气道阻力减小肺外表活性物质削减安静呼气末肺内的气体量为肺活量时间肺活量补呼气量和潮气量D.补吸气量和余气量E.功能余气量最大呼气末存留于肺中的气体量是A.余气量B.功能余气量C.肺泡气量D.闭合气量E.补呼气量反映单位时间内充分发挥全部通气力量所到达的通气量称为通气储量百分比最大通气量用力肺活量肺泡通气量深吸气量肺气肿患者的肺弹性回缩力降低，导致哪项气体量增加功能余气量潮气量肺活量用力肺活量补吸气量以下哪项能引起呼吸道口径变小A.交感神经兴奋B.肽能神经兴奋C.呼吸道跨壁压减小D.肺内压降低E.吸气时影响气道阻力最重要的因素是A.气流速度B.气流形式C.呼吸时相D.呼吸道口径E.呼吸道长度打算肺内气体交换方向的主要因素是气体的分压差气体的分子量CD.E体内氧分压最高的部位是肺泡气细胞内液组织液E在单位分压差下，每分钟通过呼吸膜集中的某种气体的毫升数称为肺集中力量肺集中容量呼吸膜通透性肺集中指数肺通气/血流比感受动脉血氧分压降低引起肺通气增加最主要的感受器位于颈动脉体颈动脉窦主动脉体主动脉弓［医学教育网搜集整理］延髓通过兴奋中枢化学感受器增加肺通气的有效刺激是脑脊液H+浓度上升脑脊液CO2分压上升脑脊液O2分压降低动脉血H+浓度上升动脉血O2分压降低【A2型题】男，65岁，有45年吸烟史，主诉气促，尤其呼气困难。门诊诊断为肺气肿。该患者的肺部消灭了以下何种状况功能余气量削减肺顺应性增加胸廓顺应性降低余气削减肺外表活性物质削减进入肺泡内的气体，可因血液在肺内分布不均而未全部与血液进展气体交换。没有发生气体交换的这局部肺泡容量，称为解剖无效腔生理无效腔肺泡无效腔气道无效腔无效腔让受试者先用力作深吸气，然后以最快的速度呼出气体，分别测量第1、2、3秒末呼出的气量，计算其所占用力呼气量的百分数，分别称为第1、2、3秒的肺活量