《生理学》课件-第五章 呼吸

第五章呼吸(Respiration）呼吸过程呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。O2CO2O2CO2肺血液循环组织细胞肺通气肺换气气体运输组织换气外呼吸内呼吸第一节肺通气

肺通气:肺与外界环境之间的气体交换过程。一、肺通气的动力呼吸肌收缩和舒张肺内压与大气压间压力差直接动力原动力（呼吸运动）胸廓扩大缩小肺扩大缩小（一）呼吸运动呼气肺内压＞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1）吸气运动（主动过程）膈肌收缩：增大胸腔上.下径(占4/5)肋间外肌收缩：增大胸腔前后、左右径2）呼气运动平静呼吸（被动过程）：吸气肌舒张用力呼吸（主动过程）：吸气肌舒张（深呼吸）

+呼气肌收缩膈肌和肋间外肌弛缓，肺依靠本身的回缩力量而回位。用力呼气时，肋间内肌收缩，腹肌收缩使隔肌向上移动。3）呼吸运动的形式平静呼吸:

吸气主动，呼气被动。平稳，12~18次/分用力呼吸:吸气和呼气均为主动（吸气辅助肌）。按呼吸深度分:按参与的呼吸肌分:胸式呼吸、腹式呼吸混合式呼吸肺内压：指肺泡内的压力。吸气肺内压<大气压吸气末=大气压呼气>大气压呼气末 =大气压压力差推动气体流动。人工呼吸造成压力差。1、肺内压（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化胸内压:指胸膜腔内的压力；为负压。2、胸膜腔内压

成因：胸膜腔内压=肺内压－肺回缩压

＝－肺回缩压生理意义：维持肺泡的扩张状态促进静脉、淋巴回流弹性阻力肺的弹性阻力胸廓的弹性阻力非弹性阻力气道阻力呼吸阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3二、肺通气的阻力（一）弹性阻力和顺应性：弹性阻力（R）——弹性物体受到外力作用时产生的对抗变形的力。

(使物体有回位倾向)顺应性（compliance；C）——在外力作用下弹性组织扩张的难易程度。（即单位压力变化引起的单位容积变化）顺应性大=易扩张=弹性阻力小顺应性小=不易扩张=弹性阻力大C＝1/R1、肺的弹性阻力1）肺的弹性阻力：肺组织的弹性回缩力(1/3)肺泡的表面张力(2/3)肺泡表面张力：肺泡内液-气界面作用：使肺泡缩小，构成吸气阻力

肺表面活性物质pulmonarysurfactant生理意义：①有助于维持大小肺泡的稳定性②保持肺泡干燥（防止肺水肿）③增大顺应性，降低吸气阻力分泌：肺泡Ⅱ型成分:作用：降低表面张力分布：平铺在肺泡表面，与表面积成反比二软脂酰卵磷脂(DPPC)表面活性物质结合蛋白(SP)2）胸廓的弹性阻力和顺应性：肺容量=67%肺总容量胸廓的顺应性：胸腔容积的变化/跨壁压的变化

Cchw=△V/△P(L/cmH2O)=0.2L/cmH2O

跨壁压=胸内压-大气压2、非弹性阻力非弹性阻力气道阻力:80-90%，来自气体分子间、气体分子与气道壁的摩擦力惯性阻力粘滞阻力忽略不计影响气道阻力因素：气流速度：快，阻力大气流形式：层流阻力小，涡流阻力大气道口径（R=1/r4）

影响气道口径因素跨壁压:气道内外的压差肺实质对气道外牵作用自主神经系统对气道平滑肌作用化学因素：儿茶酚胺、组胺三、肺通气功能的评价

功能残气量（一）肺容积和肺容量

(1)潮气量

:每次平静呼吸时吸入或呼出的气体的量,400～600m1。

(2)补吸气量

与深吸气量:在平静吸气之末，再尽力吸气所能吸入的气体量称为补吸气量，又称吸气贮备量,1500～2000m1。它与潮气量之和称为深吸气量,衡量最大通气潜力。

深吸气量＝潮气量＋补吸气量

(3)补呼气量

:在平静呼气之未，再尽力呼气所能呼出的气体量,900～1200m1。（4）肺活量

:尽力吸气后，再尽力呼气，所能呼出的气体量称为肺活量。男性：3500m1；女性：2500m1。

肺活量=潮气量＋补吸气量＋补呼气量

用力呼气量

(forcedexpiratoryvolume,FEV)：用力吸气后，用力以最快的速度呼气所能呼出的最大气量，测定第1、2、3秒内呼出的气体量，通常用它占肺活量的百分数表示。(6)肺总容量

:肺所能容纳的最大气体量

肺总容量＝潮气量＋补吸气量＋补呼气量＋残气量＝肺活量＋残气量(5)残(余)气量

:用力呼气末仍残留在肺内的气体量，1000～1500ml。平静呼气末留在肺内的气体量为功能残(余)气量,2500ml。

功能残气量＝残气量＋补呼气量

1、每分肺通气量

：每分钟进出肺的气体总量。

每分通气量=潮气量×呼吸频率

6-9L/min500ml12-18次/分

（二）肺通气量和肺泡通气量最大随意通气量：约为150L/min通气储备百分比≥93%2、无效腔和肺泡通气量

(1)无效腔：指有通气但不进行气体交换的区域。生理无效腔包括解剖无效腔和肺泡无效腔。

解剖无效腔指由鼻或口腔直至终末细支气管的整个气体通道。没有气体交换功能，成年人约150ml。

(2)肺泡通气量(alveolarventilation,VA)：每分钟进入肺泡与血液进行气体交换的新鲜气体总量。为每分肺通气量的有效部分。

肺泡通气量=（潮气量一无效腔气量）×呼吸频率肺泡通气量(500－150)×16＝5600(250－150)×32＝3200(1000－150)×8＝6800每分通气量500×16＝8000250×32＝80001000×8＝8000平静呼吸浅快呼吸深慢呼吸气体交换包括肺换气和组织换气。第二节呼吸气体的交换一、气体交换的原理气体的扩散：气体分子将从分压高处向分压低处发生净移动，直至两处分压差相等为止。1.气体的分压差:气体扩散的动力2.与分子量(MW)平方根成反比和溶解度(S)成正比

S/MW为扩散系数

CO2溶解度是O2的24倍,分子量略大于O2,

故CO2扩散系数为O2的20倍。3.与扩散面积(A)成正比，与扩散距离(d)成反比4.与温度成正比。△扩散速率(diffusionrate,D):单位时间内气体扩散的容积二、肺换气和组织换气换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺Ｖ血→Ａ血组织Ａ血→Ｖ血（一）影响肺换气的因素1.呼吸膜的厚度(肺泡-Cap膜)六层结构2.呼吸膜的面积3亿个肺泡，总扩散面积70m23.通气/血流比值：每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比值。即V/Q=4.2/5.0=0.84组织细胞代谢水平毛细血管血流量及通透性气体扩散距离（二）影响组织换气的因素气体在血液中的运输形式第三节气体在血液中的运输运输形式物理溶解化学结合物理溶解量很少，但它是化学结合或释放的先决条件。化学结合动态平衡物理溶解一、O2的运输

物理溶解：0.3ml/100ml血液（1.5%）化学结合：20ml/100ml血液（98.5%）

O2的运输主要靠化学结合,O2和血红蛋白（hemoglobin,Hb)的可逆结合。

Po2↑Hb

+O2

HbO2

Po2↓氧合解离Hb与O2结合的特征：

1.

反应快、可逆、不需酶催化、

受PO2影响。

2.氧合，Fe2+

被氧化成Fe3+

时

Hb就失去带氧能力。

氧合血红蛋白(HbO2)呈鲜红色，去氧血红蛋白呈紫蓝色；假如毛细血管内血液含还原血红蛋白达50g/L(血液)以上，则皮肤，甲床或粘膜出现青紫色，称为发绀（紫绀）。缺氧一定有发绀？发绀一定有缺氧？

Hb的氧饱和度＝——————

×100％Hb氧含量Hb氧容量

1gHb结合1.34mlO2，正常健康人每100ml血液含Hb15g，最多可结合O2约20.1ml。

Hb氧容量：100ml血液中的Hb所能结合的最大O2量称为Hb的氧容量(oxygencapacity)。

Hb氧含量：100ml血液中的Hb实际结合的O2量称为Hb的氧含量(oxygencontent)。

Hb氧饱和度：氧含量占氧容量百分比称为Hb的氧饱和度(oxygensaturation)。血氧饱和度

通常将Hb氧含量、Hb氧容量和Hb的氧饱和度看作血氧含量、血氧容量和血氧饱和度（血液中溶解O2的很少，忽略不计）。

氧离曲线(oxygendissociationcurve)：反映血氧饱和度和血氧分压（Po2）关系的曲线，呈S形。氧离曲线及影响因素氧解离曲线特点及生理意义⑴上段：

PO260～100mmHgHb与O2结合的部分意义：PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大，利于肺换气，不发生明显的低氧血症。（1）特征：曲线平坦（2）⑵中段：PO2

40~60mmHgHbO2释放O2

的部分特征：曲线较陡意义:有利于对低氧环境的组织细胞供氧⑶下段：

PO215～40mmHgHbO2与O2解离的部分特征：曲线最陡意义：利于组织细胞摄取氧（3）影响氧离曲线的因素二、二氧化碳的运输(一)运输形式HbNH2O2＋H+＋CO2HHbNHCOOH＋O2在组织在肺物理溶解:5%化学结合:95%碳酸氢盐(88%) 氨基甲酰血红蛋白(7%)第四节呼吸运动的调节呼吸运动特点：自动节律性呼吸：节律性来自呼吸中枢，受反射调节。可有意识地调节呼吸——受大脑皮层控制。呼吸运动是一种由呼吸肌舒缩完成的节律性运动

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成(一)呼吸中枢１．基本节律中枢

－延髓２．呼吸调整中枢

－脑桥上部３．呼吸随意控制－高位脑中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群脑桥呼吸调整中枢延髓脊髓(二)呼吸节律形成的机理

1.起步细胞学说延髓内具有起步样节律兴奋的神经元2.神经元网络学说延髓神经元之间的相互联系和相互作用（一）化学感受器的反射性调节

——血液中的化学物质（PO2、PCO2

、H+）通过刺激化学感受器调节呼吸运动（加深、加快）的反射三、呼吸的反射性调节意义：维持内环境的相对稳定1、化学感受器（2）中枢化学感受器：延髓腹外侧的浅表部位（1）外周化学感受器：颈动脉体、主动脉体

对缺O2不反应；对CO2的敏感性较外周高，但容易产生适应。（主要意义：维持CNS的pH相对稳定）①适宜刺激：脑脊液和局部细胞外液的〔H+〕血CO2↓血脑屏障CO2+H2OH2CO3H+

+HCO3H+来源中枢化学感受器：②外周化学感受器：适宜刺激：动脉血的PO2↓、PCO2↑、〔H+〕↑2、CO2、H+和O2对呼吸的调节（1）CO2影响：CO2是调节呼吸的经常起作用的生理性化学因素血液中保持一定浓度的CO2是维持呼吸中枢正常兴奋性的必要条件但当吸入气中CO2含量超过一定水平时，如：吸入气中CO2浓度＞7%

头痛、头昏吸入气中CO2浓度>15~20%、呼吸抑制，昏迷—CO2麻醉呼吸加深加快延髓呼吸中枢+外周化学感受器+中枢化学感受器+CO2透过血脑屏障进入脑脊液:

CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑

（2）H+的影响

H+↑→外周化学感受器→呼吸中枢兴奋→呼吸加深加快

（3）PO2的影响

PO2↓→外周化学感受器→呼吸中枢兴奋→呼吸加深加快

1)直接作用呼吸中枢－抑制

2)间接作用外周化学感