第5章 呼吸 生理学课件

1、第五章 呼 吸 respiration,1,学习交流PPT,呼吸运动的调节,概述,肺通气,气体交换,气体在血液中的运输,主要内容,2,学习交流PPT,呼吸 机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸意义 及时补充机体在新陈代谢过程中消耗的O2 排除新陈代谢过程中生成的多余的CO2。,呼吸的概念,3,学习交流PPT,缺氧对中枢神经系统的影响,4,学习交流PPT,（1）外呼吸 （外界环境 肺毛细血管) 包括肺通气（肺 外界空气） 肺换气（肺泡 肺毛细血管） （2）气体在血液中的运输。 （3）内呼吸又称组织换气 （血液 组织细胞）,呼吸运动的基本环节,5,学习交流PPT,第一节 肺 通 气,6,学习交

2、流PPT,肺通气是肺与外界环境之间的气体交换过程。 (一)肺通气的动力 直接动力：肺内压与大气压之差 原始动力：呼吸运动,一、肺通气的原理,7,学习交流PPT,1、呼吸运动,呼吸运动是呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小的运动。 主要呼吸肌 吸气肌：膈肌、肋间外肌 呼气肌：肋间内肌、腹壁肌 辅助呼吸肌：胸锁乳突肌、斜方肌、胸大肌等,8,学习交流PPT,9,学习交流PPT,平静吸气时，吸气运动主要由膈肌和肋间外肌主动收缩完成（胸腔和肺容积增大，肺内压低于大气压，气体入肺而完成吸气）。,吸气运动,呼气运动,平静呼吸时，由膈肌和肋间外肌舒张实现（胸廓和肺依其自身的回缩力而回位，使胸腔和肺容积减

3、小，当肺内压高于大气压时，完成呼气） 因此平静呼吸时吸气是主动过程，呼气是被动过程。,10,学习交流PPT,呼吸形式,按呼吸运动的深度分： 平静呼吸：人体在安静时，平稳而自然的呼吸。12-18次/min. 特点：吸气是主动过程，呼气是被动过程。 用力呼吸或深呼吸:呼吸运动加深、加快。用力吸气时，除膈肌和肋间外肌加强收缩外，辅助吸气肌也参与收缩，使胸腔容积和肺容积进一步扩大，吸入更多气体。 特点：吸气和呼气都是主动过程。,11,学习交流PPT,按参与呼吸运动的主要肌群分： 腹式呼吸 以膈肌节律性运动为主，腹部起伏较明显。 婴幼儿、胸膜炎和胸腔积液患者只出现腹式呼吸。 胸式呼吸 由肋间外肌节律性运

4、动为主，胸壁起伏明显。 妊娠妇女或腹膜炎、腹水或腹腔内肿瘤患者只出现胸式呼吸。 通常为腹式和胸式呼吸的混合型呼吸,12,学习交流PPT,2、肺内压,肺内压：肺泡内的压力。,在呼吸过程中，肺内压呈周期性变化。 吸气初肺内压大气压，气体出肺。 吸气末或呼气末，肺内压大气压。,13,学习交流PPT,正压呼吸法,负压呼吸法,人工呼吸原理：自然呼吸停止，用人为的方法改变肺内压，建立肺内压与大气压之间的压力差，维持肺通气。,14,学习交流PPT,3、胸膜腔及胸膜腔内压,胸膜腔是由脏层胸膜和壁层胸膜构成；左右各一，密闭的，里面只有少量浆液，没有气体。,15,学习交流PPT,胸膜腔内浆液的作用： 减小两层胸膜

5、之间的摩擦力 能使两层胸膜贴附在一起不易分开,16,学习交流PPT,17,学习交流PPT,胸膜腔内压,胸膜腔内压肺内压肺回缩力 吸气末或呼气末，肺内压等于大气压 胸膜腔内压大气压肺回缩力 若以大气压为零： 胸膜腔内压肺回缩压(力),胸内负压的生理意义： 维持肺扩张状态，并使肺能随胸廓扩张而扩张； 促进静脉血和淋巴液的回流。,18,学习交流PPT,胸膜腔的密闭性是肺能够随胸廓扩张而扩张的根本原因。,19,学习交流PPT,弹性阻力 （通气阻力的70%） 非弹性阻力 （通气阻力的30%）,肺弹性阻力 胸廓弹性阻力,1/3由肺组织弹性成分产生 2/3由表面张力所产生,气道阻力 惯性阻力 粘滞阻力,二、

6、肺通气的阻力,20,学习交流PPT,弹性阻力：物体对抗外力作用所引起变形的力。包括肺弹性阻力和胸廓弹性阻力。 肺的弹性阻力是吸气时由于肺扩张变性所产生的回缩力。,（一）弹性阻力,21,学习交流PPT,顺应性：指弹性组织在外力作用下发生变形的难易程度。是度量弹性阻力大小的指标。 顺应性可用单位跨壁压（跨肺压、跨胸壁压）变化（P)，所引起的容积（V）变化来表示。单位：L/cmH2O,C =,(V),(P),(L/cmH2O),顺应性与弹性阻力成反比，即顺应性越大，弹性阻力就越小，在外力作用下易变形。,顺应性（C）= 1/R,22,学习交流PPT,1、肺弹性阻力 来源：肺组织弹性回缩力+肺泡表面张力

7、 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。,23,学习交流PPT,来源于肺泡内液-气界面液体分子之间的吸引力，是使肺泡尽量缩小的力。构成肺弹性阻力。,液体,气体,液-气 界面,肺泡表面张力:,肺泡表面张力,24,学习交流PPT,来源：肺泡型上皮细胞合成和释放 成分：二棕榈酰卵磷脂 (DPPC) 作用：降低肺泡表面张力,肺泡表面活性物质,25,学习交流PPT,肺泡,肺泡(alveoli) 为气管分支终末结构，是气体交换的场所。正常成人约有3亿个大小不等的肺泡，总面积达70m2。,肺泡上皮细胞： 型细胞（扁平细胞）机械性支持 型细胞（分

8、泌细胞）分泌肺泡表面活性物质,26,学习交流PPT,肺泡表面活性物质生理意义： 维持肺泡容积的稳定性。 减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿。 降低吸气阻力，有利于肺的扩张。,27,学习交流PPT,新生儿呼吸窘迫综合征： 妊娠6-7个月才有肺泡表面活性物质分泌，分娩时达高峰。早产儿因型细胞尚未发育成熟，缺乏肺泡表面活性物质，导致肺泡表面张力增大，出生后6-12h内出现呼吸困难并逐渐加重，面部灰白或青灰，病理检查：肺透明膜样变。,成人肺炎、肺栓塞等疾病时，也可因肺泡表面活性物质减少而发生肺不张。,28,学习交流PPT,正常及几种异常情况下顺应性曲线,2、胸廓弹性阻力和顺应性,处于自然位置：

9、肺容量 = 肺总容量的67% 无回弹力 小于自然位置：肺容量肺总容量的67% 向外的回弹力 吸气的动力，呼气的阻力 大于自然位置：肺容量肺总容量的67% 向内的回弹力 吸气的阻力，呼气的动力,胸廓是一个双向弹性体，其弹性回缩力的方向视胸廓所处的位置而定。,29,学习交流PPT,不同状态下胸廓弹性回缩力对呼吸的影响,30,学习交流PPT,（二）非弹性阻力,包括：气道阻力、惯性阻力、粘滞阻力 气道阻力约占非弹性阻力的 80%90%。由气流流速、气流形式和气道管径决定（主要来自主支气管以上的大气道）。 在疾病情况下细支气管对气道阻力影响很大。气道阻力增加是临床上通气障碍最常见的病因。,R 1 / r

10、4,31,学习交流PPT,二、肺容量和肺通气量,32,学习交流PPT,33,学习交流PPT,（一）肺 容 量,肺容量：肺容纳的气体量 1.潮气量:每次呼吸时吸入或呼出的气体量. 500ml 2.补吸气量:平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量. 1500-2000ml （反应吸气储备） 3.补呼气量:平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量. 900-1200ml （反应呼气储备）,34,学习交流PPT,4.余气量：最大呼气末尚留存于肺中不能再呼出的余气量。1000-1500ml 5.功能残气量:平静呼气末肺内所留存的气体量. = 余气量+补呼气量.肺气肿病人 6.肺活量：最大吸气后再用力呼气所能呼

11、出的气量. = 潮气量+补吸气量+补呼气量 男:3500ml, 女:2500ml,（一）肺 容 量,35,学习交流PPT,时间肺活量（用力肺活量）：尽力最大吸气后再尽力尽快呼气时，在第1，2，3s末所能呼出的气量占肺活量的百分数，正常成年人各为83%、96%和99%。 反映呼吸阻力的变化，是评价肺通气的理想指标。,A.正常人 B.气道狭窄患者,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。,36,学习交流PPT,1.肺通气量：平静呼吸时，每分钟吸入或呼出的气体总量。成人呼吸频率1218次/分 每分通气量(L/分)潮气量(L)呼吸频率(次/分)6 L/分,（二）肺 通 气 量,每分最大通

12、气量：单位时间内用力作快而深呼吸,所能吸入或呼出的气体总量。 成年男性约100L，反映最大通气能力储备。,37,学习交流PPT,肺泡通气量,肺泡通气量=(潮气量-无效腔气量)x呼吸频率,38,学习交流PPT,呼吸形式,肺泡通气量 (毫升/分),呼吸频率 (次/分),肺通气量 (毫升/分),潮气量 (毫升),正常安静,16,8000,500,5600,结论：在一定的呼吸频率范围内，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。,不同呼吸频率、潮气量时的肺通气量及肺泡通气量,39,学习交流PPT,第二节 气体的交换和运输,40,学习交流PPT,一、气体交换的原理,气体扩散：气体分子从分压高处向分压低处发生净

13、转移的过程。即分压差 是气体分子扩散的动力。,41,学习交流PPT,p：分压差 随部位不同 T：绝对温度 A：扩散面积 s：溶解度 d：扩散距离 MW：相对分子量,气体扩散速率D 表示单位时间气体扩散的容积。,1、气体扩散速率,42,学习交流PPT,呼吸气体分压：某种气体在混合气体中所占有的压力。,气体分压=混合气体的总压力该气体所占的容积百分比,2、气体的分压,43,学习交流PPT,肺泡气、血液、组织中的PO2 和 PCO2 (mmHg),气体的分压差P大，扩散快。 气体的分压是气体交换动力和方向的决定因素。,44,学习交流PPT,分子量(MW)和气体的溶解度(S) 气体的扩散速率与MW平方

14、根呈反比；与呈正比。 血浆溶解度: O2 2.14ml/100ml CO2 54.1ml/100ml 分子量： O2 32 CO2 44 S/MW 为扩散系数 CO2的扩散系数是O2的20倍,3、气体的分子量和溶解度,45,学习交流PPT,气体的扩散面积和距离(A,d): 扩散速率与A呈正比；与d呈反比。 温度(T): 扩散速率与T呈正比。,综合以上因素, CO2的扩散速率是O2的2倍，故临床更容易出现O2扩散的障碍导致机体缺氧。,4、气体的扩散面积和距离和温度,46,学习交流PPT,二、肺 换 气,肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程。 在气相与液相间完成 肺泡PO2 105 混合静脉血P

15、O2 40， O2 静脉血 肺泡PCO2 40 混合静脉血PCO2 46， CO2 肺泡气 静脉血 动脉血,47,学习交流PPT,肺泡气与毛细血管血液之间的气体转运,O2与CO2在血液和肺泡间扩散迅速，0.3s内可达平衡。 血液流经肺毛细血管时间约0.7s，1/3时间已完成肺换气。,48,学习交流PPT,呼吸膜,1.呼吸膜的组成： 含肺泡表面活性物质的液体分子层 肺泡上皮细胞层 肺泡上皮基底膜层 组织间隙 毛细血管基底膜层 毛细血管内皮细胞层 2.呼吸膜的厚度：平均不到1m 3.呼吸膜的面积：40 -70,49,学习交流PPT,呼吸膜的厚度 呼吸膜厚度增加，肺换气效率降低。呼吸膜厚度增加一倍，

16、气体扩散速率即降低一倍。 呼吸膜的面积 呼吸膜面积减少，肺换气效率降低。 通气/血流比值（V/Q比值） V/Q比值增大或减小，肺换气效率均降低。,三、影响肺换气的因素,50,学习交流PPT,通气/血流比值（V/Q比值）,通气/血流比值（V/Q比值）每分钟肺泡通气量(VA)与每分钟肺血流量(Q)之间分比值。 正常成人安静时: 4.2L/min 5.0L/min= 0.84，此时的肺泡通气量与肺血流量之间的匹配最适宜，气体交换效率最高。,51,学习交流PPT,支气管痉挛,肺栓塞,V/Q比值=0.84 通气血流匹配正常,V/Q比值0.84 存在动-静脉短路,V/Q比值0.84 肺泡无效腔增加,52,

17、学习交流PPT,动脉血PO2 100 组织液PO2 30， O2 组织液 动脉血PCO2 40 组织液PCO2 50， CO2 动脉血 动脉血 静脉血,四、组织换气,53,学习交流PPT,第三节、气体在血液中的运输,54,学习交流PPT,物理溶解：氧的溶解度很低，血液中溶解的O2极少，占运输总量1.5%。 化学结合：血红蛋白结合与O2形成氧合血红蛋白的形式运输O2，占98.5%。,氧的运输：物理溶解和化学结合两种形式,100ml动脉血含O2量(ml) 物理溶解 化学结合 合 计 0.31 20 20.31,氧的运输,55,学习交流PPT, 快速、可逆、不需酶催化、受氧分压影响; O2与Hb的结

18、合是氧合不是氧化， Fe2+与O2的结合; 饱和现象：1分子Hb可结合4分子O2，1gHb可结合1.34mlO2。 Hb与O2的结合或解离曲线呈“S”型,Hb与O2结合的特征,1 Hb+4 O2 HbO2,肺PO2,组织 PO2,56,学习交流PPT,HbO2呈鲜红色,去氧Hb呈紫蓝色 当体表毛细血管中去氧Hb含量达到50g/1L时，浅表毛细血管丰富的部位(如口唇、甲床、粘膜)呈青紫，称紫绀（发绀）缺氧的标志,发绀：去氧Hb 50g/1L时出现 贫血症虽缺氧，但Hb不足时可不表现发绀 RBC增多症虽不缺氧，但Hb过多时则可出现发绀 CO中毒患者虽缺氧，但不表现发绀。 因为Hb与CO结合成HbC

19、O(亲合力强，为O2的210倍)。,57,学习交流PPT,CO与Hb亲和力为O2的210倍。 CO浓度为0.05%，几个小时就可导致CO中毒； CO浓度为0.1%，就会有生命危险。,CO中毒,58,学习交流PPT,血红蛋白氧容量：特定条件下，每升(L)血液中血红蛋白所能负载的最大氧量。（190200ml/ L血液） 血红蛋白氧含量：每升(L)血液中血红蛋白实际结合的氧量。 动脉血约 -190ml/L血液 混合静脉血-140ml/L血液 血红蛋白氧饱和度：血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分数。 动脉血和混合静脉血分别为95%、75%。,血氧指标,59,学习交流PPT,（一）物理溶解： 物理溶解

20、约占CO2运输总量的5%。 （二）化学结合： 化学结合约占CO2运输总量的95% 化学结合,二、CO2的运输,碳酸氢盐形式占CO2总运输量88% 氨基甲酸血红蛋白形式占7%。,60,学习交流PPT,C02碳酸氢盐形式的运输形式,61,学习交流PPT,不需酶催化,受Hb含O2量影响.,组织 CO2 CO2+HbNH2 HbNHCOOH HbN H2+ CO2 CO2 红细胞 肺泡,C02氨基甲酸血红蛋白的运输形式,62,学习交流PPT,第三节 呼吸运动的调节,63,学习交流PPT,(一)呼吸中枢 指中枢内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,64,学习交流PPT,脑干呼

21、吸中枢部位,延髓呼吸神经元 背侧呼吸组(DRG) 腹侧呼气组(VRG) 脑桥呼吸神 吸气神经元 呼气神经元 跨时相神经元,65,学习交流PPT,脑 桥,延 髓,低位脑干横断实验,66,学习交流PPT,低位脑干(指脑桥和延髓) 延髓存在可独立产生呼吸节律的基本中枢。 脑桥上部存在抑制吸气中枢结构，称呼吸调整中枢,高位脑(指大脑皮层、边缘系统、下丘脑等) 大脑皮层对呼吸的调节系统是随意的调节系统.,脊髓 是联系脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢。,脑干图,67,学习交流PPT,二、呼吸运动的反射性调节,68,学习交流PPT,1、化学感受器 外周化学感受器 中枢化学感受器,一）化学感受性

22、反射,机体通过呼吸运动调节血液中O2、CO2和H+的水平，动脉血中O2、CO2和H+的水平的变化通过化学感受性反射影响呼吸运动，从而达到内环境中这些因素的相对稳定。,69,学习交流PPT,外周化学感受器,外周化学感受器，指颈动脉体和主动脉体， 感受动脉血中O2、CO2和H+的水平的变化。,70,学习交流PPT,中枢化学感受器位于延髓腹外侧浅表部位； 生理剌激是脑脊液和局部细胞外液中的H+,动脉血CO2可进入脑脊液与H2O结合生成H2CO3，解离出H+，间接刺激中枢化学感受器兴奋。,中枢化学感受器,71,学习交流PPT,CO2 对中枢化学感受器刺激过程,中枢化学感受器生理作用: 调节脑脊液的H+,