人体解剖生理学 第七章 呼吸系统.ppt

1、机体同外界环境之间的气体交换过程，称为呼吸（ respiration ），它是由以下三个环节组成：,一、概 述,外呼吸（External respiration）,气体运输（Transpotation）,内呼吸（Internal respiration）,外呼吸又称为肺呼吸；内呼吸又称为组织呼吸,动画,第七章 呼吸系统 Respiration system,第一节 呼吸器官,呼吸系统由呼吸器官组成，包括鼻、咽、喉、气管、支气管和肺。,一、呼吸道,呼吸道是气体进出的通道,气体进出的通道,调节进出空气以及清洁空气的功能,防御性的反射：对机体有保护作用,（一）鼻,由外鼻、鼻腔、鼻旁窦组成,嗅区,额窦

2、 筛窦 蝶窦 上颌窦,鼻旁窦,1.位置： 位于颈部正中，位置表浅 上：C4、C5之间下：平C6椎体下缘前：皮肤、筋膜、肌肉 后：喉咽两侧：有颈部的大血管、神经和甲状腺,（二）喉: 喉既是呼吸道，又是发音器官,2.喉的结构 1）喉软骨 2）喉软骨连结 3）喉肌 4）喉腔,1）喉软骨喉软骨构成喉的支架，有四种： 甲状软骨不成对 环状软骨 会厌软骨成对杓状软骨,甲状软骨：由左、右两个四边形的软骨板构成。两板前缘相连形成前角，上缘向前突出于体表的称为喉结，成年男性常特别突出。 环状软骨：位于甲状软骨的下方，形似戒指，前部狭低的称环状软骨弓，后部高而宽阔称环状软骨板。环状软骨弓是颈前重要的标志，其高度约

3、平第6颈椎。,杓状软骨：呈三棱锥体形，底朝下与环状软骨板上缘构成环杓关节。由底向前方的突起有声韧带附着，称声带突。 会厌软骨：呈叶片状，其下端狭细附于甲状软骨前角内面，前面稍突，对向舌根，后面略凹，朝向喉前庭。,3）喉肌 喉肌可分为喉内肌和喉外肌。其主要功能是通过作用环甲关节和环杓关节，使声带紧张或松弛，声门裂开大或缩小。,4）喉腔 喉腔是由喉软骨为支架围成的腔隙，上经喉口与喉咽部相通，下达环状软骨下缘与气管相续。 声襞，声门裂：位于左、右声襞和杓状软骨之间的窄隙，是喉腔最狭窄的部位；前庭襞，前庭裂,（三）气管和主支气管1.气管 气管上端起自环状软骨下缘，向下至胸骨角平面分为左、右主支气管。通

4、常由1416个气管软骨构成。分叉处称气管杈，气管杈内面形成上凸的纵嵴，呈半月形，称气管隆嵴。根据气管的行程可分为颈、胸两段。2.主支气管 连于气管叉与肺门之间，分左、右主支气管。形态特点是：右主支气管短、粗较陡直。左主支气管细、长较横平。,二、肺1.肺的位置 肺位于胸腔内纵隔两侧，左、右各一。2.肺的形态和结构 肺约呈圆锥状，具有一尖一底、两面和三缘。 一尖：肺尖 体表投影 一底：肺底（膈面）两 肋面内侧面（纵隔面） 肺门，肺根 前缘：心切迹三缘 下缘 后缘,肺门：位于肺的内侧面中央凹陷处有主支气管，肺动、静脉，支气管动、静脉以及淋巴管，神经等进出。 肺根：出入肺门的诸结构被结缔组织包绕而成的

5、束状结构 肺的分叶：左二右三；左肺：斜裂；右肺：斜裂，水平裂,1. 支气管肺段,肺段支气管, 第三级支气管,2. 肺的呼吸部,三、胸膜和胸膜腔,胸 膜：是分别覆盖于左、右肺表面，胸廓内表面，纵隔侧面和膈上面的一层浆膜。 脏胸膜（肺外膜）：被覆于肺表面并伸入肺裂内的胸膜。 壁胸膜：被覆于胸壁内表面、膈上面与纵隔侧面的胸膜。 胸膜腔：脏、壁胸膜在肺根处相互移行，在左、两肺周围分别围成左、右各一个完全密闭的呈负压的潜在腔隙。,胸膜有两层，即紧贴于肺表面的脏层和紧贴于胸廓内壁的壁层。两层胸膜形成一个密闭的、潜在的腔隙。,胸膜腔,胸膜腔内只有少量的浆液，没有气体：,（2）使两层胸膜贴附在一起，不易分开，

6、所以肺就可随着胸廓的运动而运动。,（1）润滑作用，减小摩擦力，两层胸膜可互相滑动。,胸膜腔的密闭性和两层胸膜间浆液分子的内聚力有重要生理意义，如果密闭性被破坏，在临床上产生气胸（pneumothorax）,第二节 呼吸运动与肺通气,呼吸运动：呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大与缩小。 肺通气是由于肺廓运动,肺通气的原理：,气体进出肺取决于两方面的因素的作用：,前者必须克服后者，方能实现肺通气。,推动气体实现肺通气的直接动力,实现肺通气的原动力,肺泡与大气之间的压力差,呼吸肌的舒缩运动,源动力通过胸膜腔的传递，改变肺容积大小，从而转化为实现肺通气的直接动力。,呼吸肌：引起呼吸运动的肌肉。,一、呼吸运动

7、,肋间外肌收缩，肋骨向前向外移动；膈肌收缩，膈向后移动。胸腔容积增大，肺被动牵引而扩张，气体进入肺内。,吸气运动：,呼气运动：,吸气肌舒张，膈和肋回位。肺失去牵引力，由于自身弹性和肺泡表面张力而回缩，气体被压出肺外；用力呼气时呼气肌才参与。,呼吸型式,肺内压: 指肺泡内的压力。,二、肺内压与胸膜腔内压,吸气 肺内压大气压 呼气末 =大气压 压力差推动气体流动。 人工呼吸 造成压力差。,胸膜腔内压,胸膜腔内的压力称胸膜腔内压（胸内压） 在平静呼吸时，无论吸气还是呼气时胸内压都低于大气压，故又称为胸内负压 。 平静吸气末：-5-10 mmHg 平静呼气末：-3-5 mmHg,呼 吸,胸内压 （胸内

8、负压）,胸廓的弹性回位力,肺的弹性回缩力,胸内压形成原因,（1） 胸膜腔的密闭性和两层胸膜间浆液分子的内聚力 （2） 胸内负压是由肺的回缩力形成的 两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔： 肺内压使肺泡扩张 肺的回缩力使肺泡缩小 胸内压=肺内压肺回缩力 在吸气末和呼气末，肺内压大气压 胸内压=大气压肺回缩力 如以大气压为0,则：胸内压肺回缩力 吸气：肺扩张肺回缩力胸内压负值 呼气：肺缩小肺回缩力胸内压负值,呼 吸,为什么在呼气末胸内压仍然为负值？,胸廓的自然容积肺的自然容积（胸廓的发育比肺快），即使胸廓因呼气而缩小时，肺仍处于扩张状态而具有回缩倾向，故为负值。, 维持肺扩张状态，不至于因肺回缩力而萎缩

9、。 促进胸腔大静脉和淋巴液的回流。,生理意义,气胸 气体进入胸膜腔，将胸膜腔分开。 开放性气胸时，胸内负压消失，肺塌陷，胸腔大静脉内血液和淋巴回流受阻，严重者危及生命。,潮气量（500ml）,补吸气量（2000ml）,补呼气量（900ml）,余气量（1000ml）,功能余气量,肺活量,肺总容量,功能余气量,肺活量,肺总容量,三、肺容量与肺通气量,（一）肺容积与肺容量,深吸气量 : 在平静吸气之末，再用力作一次深吸气，能再吸入的气量称为补吸气量，又称吸气贮备量,15002000 m1。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,肺活量:作最大深吸气之后，再作尽力深呼气

10、，所能呼出的气体量称为肺活量。男性：3000 m1；女性：2500m1。 肺活量 =潮气量补吸气量补呼气量 肺活量仅反映肺一次通气的最大能力，受年龄、性别、身材、呼吸肌强弱影响。由于测定肺活量不限制呼气时间，所以肺活量不能准确反映肺通气功能（气道阻力）。,平静呼气末留在肺内的气体量为功能残(余)气量 (functional residual capacity, FRC) , 2500 ml。 功能余气量余气量补呼气量 肺总容量 (total lung capacity, TLC): 肺总容量潮气量补吸气量补呼气量余气量 肺活量余气量,呼吸频率随个体大小、年龄、机体状态而有所差异。一般与机体的代

11、谢强度相关，代谢活动强，呼吸频率快。,呼吸频率,一分钟内呼或吸的次数称为呼吸频率。,肺通气量：,1.每分通气量每分钟进或出肺的气体总量。,每分通气量=潮气量 X 呼吸频率,2. 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150 ml。解剖无效腔的存在，使每次吸人肺的新鲜空气不能全部进入肺泡。呼气时，首先把气道的新鲜空气驱出，随后才呼出肺泡中的部分气体。,肺泡无效腔：无血流灌注的肺泡的容积。进入肺泡的气体，还可因血液在肺内分布不均匀等原因，不能都与血液进行气体

12、交换。这部分不能与血液进行气体交换的无效腔，称为肺泡无效腔。 正常人肺泡无效腔很小，平卧时更小，接近于零。正常人平卧时生理无效腔接近于解剖无效腔。 任何减少肺血流量的因素（如肺血栓）均可增大肺泡无效腔。,(2) 肺泡通气量 ：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 正常人安静时肺泡通气量约为4.2 L，相当于每分通气量的70%。 影响肺泡通气量的主要因素是呼吸频率和潮气量。,肺泡通气量 (500150)165600 (250150)323200 (1000150)86800,每分通气量 500168000 25

13、0328000 100088000,平静呼吸 浅快呼吸 深慢呼吸,第三节 呼吸气体的交换与运输,气体交换,气体运输,气体交换原理：,混合气体中，每种气体分子运动所产生的压力为该气体的分压。,气体分子不停地进行着无定向运动，其结果是气体分子从高分压区域向低分压区域扩散。,1气体分压: 在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力，称为该气体的分压(partial pressure)。 气体分压总压力该气体的容积百分比。 气体的分压差(P)是推动气体扩散的动力。分压差大，则扩散快。,一、呼吸气体的交换 （一）呼吸气体的分压差与气体交换,2气体的分子量和溶解度： 同一温度下，分子量（MW)小则分子的热

14、运动快。 而溶解度(S)大，则液体中该气体的量就越多，参与扩散的气体分子数目也越多。扩散速度也越快。 溶解度与分子量的平方根之比（S/MW）为扩散系数(diffusion coefficient)。 3扩散面积和距离:气体扩散速率（D）与扩散面积（A）成正比，与扩散距离（d）成反比。 4. 温度：气体扩散速率与温度（T）成正比。,气体扩散速率(D),PTAS dMW,（二）肺换气和组织换气,（一）肺换气： 在肺泡，肺泡气的PO2高，静脉血液中低,所以O2从肺泡向血液扩散，而CO2 扩散的方向则正相反。经气体交换后静脉血变动脉血。 （二）组织换气： 组织内PO2低于动脉血的PO2，CO2高于动脉

15、血中的PCO2，因此O2由血液向组织扩散，而CO2则由组织向血液扩散。经气体交换后，动脉血变成静脉血。,(1)气体分压差（P）：分压差大，则扩散快。气体分压差受肺泡通气量、肺毛细血管血流量、化学反应速度等影响。 (2) 气体温度（T）：气体温度高，则扩散快。一般变化小。 (3) 气体溶解度（S）：气体溶解度大，扩散快。在37 和760 mmHg气压下，1 ml血浆溶解O2 0.49 ml和CO2 0.49 ml。 (4) 气体分子量（MW）：扩散速率与分子量的平方根成反比。O2 分子量为32、CO2分子量为44。 O2和CO2扩散系数（S/MW）:CO2/O220，CO2的扩散比O2快20倍。

16、,（三）影响肺换气的因素,1. 气体扩散速率: D,PTAS dMW,2. 呼吸膜的面积（A）：3亿肺泡，总扩散面积70 m2。安静时，扩散面积为40 m2。运动时，因肺毛细血管开放数量和程度增加，扩散面积增大（有较大的贮备面积）。 肺不张、肺实变、肺气肿、肺毛细血管关闭和阻塞扩散面积 3. 呼吸膜厚度（d）：6层，1m。 肺炎、肺水肿、肺纤维化、尘肺呼吸膜增厚肺换气,肺泡是由单层扁平上皮组成的半球状含气小囊泡，其外表紧贴着丰富的毛细血管网和弹性纤维。,肺泡是气体交换的主要场所，气体进出肺泡所经历的结构被称为呼吸膜。呼吸膜主要由六层结构组成：,含有肺泡表面活性物质的液体层 肺泡的上皮细胞层 肺

17、泡的上皮基膜层 间质层（胶原纤维和弹性纤维组成的网） 毛细血管的基膜层 毛细血管的内皮细胞,在液体与气体的交界面上，由于液体分子之间的引力而产生的能够引起液体表面收缩的张力。,肺内有成千上万个大小不同的肺泡，而它们各自形态的维持有赖于肺泡表面活性物质的作用。,肺泡表面张力：,肺泡型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白二软脂酰卵磷脂。,肺泡的表面活性物质：,形成单分子层分布于液气界面，随肺泡的张缩改变密度。,降低肺泡的表面张力,维持肺泡内压的相对稳定,防止肺泡积液,4. 通气血流比值 (ventilation / perfusion ratio, VA / Q),通气血流比值指每分肺泡通气量和每分肺血流量

18、之间的比值。正常人安静时约为4.2/5.0=0.84。增大或减小都不利于气体交换。 通气血流比值增大时，有部分肺泡气不能与血液进行充分交换，相当于增加了肺泡无效腔； 通气血流比值减小时，得不到充分的气体更新，相当于动静脉短路。,一、气体在血液中的运输形式,二、 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。,气体,O2的运输,CO2的运输,物理溶解,化学结合,运输形式,血红蛋白与氧的结合：,每个血红素分子含一个亚铁离子，称为亚铁血红素。,每个亚铁离子能结合一个氧分子，但这种结合是疏松的。血红蛋白与氧结合后，亚铁的价数不变，故称为氧合（oxyg

19、enation），而不是氧化（oxydation）。,HbO2,O2分压升高,Hb+O2,O2分压降低,血红蛋白和氧结合后铁为二价，该反应是氧合反应,反应快而可逆，不需要酶的催化，只受氧分压的影响,单独的血红素不能有效地结合氧,1分子的血红蛋白可以和4分子的氧结合,该反应有以下特点：,二氧化碳在体内的运输也是以物理溶解和化学结合的方式进行的。,化学结合,物理溶解（5%）,碳酸氢盐（88%）,氨基甲酸血红蛋白（7%）,进入红细胞内的一部分二氧化碳能直接与血红蛋白的自由氨基结合，形成氨甲酰血红蛋白（carbaminohemoglobin），并能很快解离。,这一反应无需酶的催化，调节它的主要因素是氧

20、合作用。,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。,第四节 呼吸的调节,另一方面是随意的控制，主要是大脑皮层的功能，它可以改变正常的呼吸节律，进行与意识有关的活动，如：屏气、说话、唱歌等。,中枢系统对呼吸运动的调节分为两个方面：,一方面是自动节律性的控制，主要是通过低位脑干的功能而产生正常的呼吸节律。,呼吸中枢,呼吸的反射性调节,呼吸节律的形成,呼吸的体液调节,结 论：,1、延髓存在 基本的呼吸中枢,2、脑桥 的1/3处存在 呼吸调整中枢,1923年英国学者Lumsden用分段切除法成功地观察了呼吸节律的变化，

21、提出了三级呼吸中枢的理论设想。,呼吸中枢：,脊 髓中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢,延 髓呼吸的基本中枢（生命活动的基本中枢）,脑 桥呼吸的调整中心,高位脑大脑皮层、边缘系统和下丘脑,延髓存在基本的呼吸中枢，能发动和维持比较有规律的呼吸运动。 延髓有多种类型的神经元，其中包括：,（1）背侧呼吸组（dorsal respiratory group DRG）,（2）腹侧呼吸组（ventral respiratory group VRG）,集中在孤束核腹外侧，主要为吸气神经元，它以交叉方式支配对侧膈肌运动神经元,集中在凝核、后凝核、以及面神经核附近，有吸气神经元，也有呼气神经元。,在脑桥的1/3处

22、呼吸的神经元相对集中的地方形成了臂旁内侧核和KF核团，合称PBKF核群，起呼吸的调整中枢的作用。其作用表现为：它们与延髓的呼吸中枢之间有双向联系，其作用是限制吸气，使吸气向呼气转换。目前认为：它是通过易化延髓“吸气切断”机制，促进吸气与呼气之间的相互转换。,局部神经元回路反馈控制假说：,呼吸的反射性调节：,呼吸活动可受机体内外环境各种刺激的影响，如伤害性刺激、冷刺激、血压的骤然变化等都可使呼吸发生变化。重要的反射如下：,（一）肺牵张反射（Pulmonary strech reflex）,（二）呼吸肌的本体感受性反射,（三）防御性呼吸反射,（四）化学感受性反射,1、定义：由肺扩张或肺缩小引起的吸

23、气抑制或兴奋的反射称肺牵张反射，又称黑伯二氏反射（Hering-Beruers reflex）,（一）肺牵张反射（Pulmonary strech reflex）,（1）肺扩张反射,（2）肺缩小反射,2、意义：使呼吸不致过长，促使吸气及时转入呼气，它与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度。,局部神经元回路反馈控制假说：,(1) 肺扩张反射,(2) 肺萎陷（缩小）反射 肺萎陷引起吸气的反射称为肺萎陷反射（缩肺反射）。该反射在较强肺缩时才出现，对防止呼气过度和肺不张有一定意义，在平静呼吸调节中意义不大。,1、定义：肌梭和腱器官是骨骼肌的本体感受器，它们所引起的反射为本体感受性反射。 呼吸肌内也有本体感受器. 当呼吸道通气阻力增大时，通过本体感受器反射增强呼吸肌的收缩力，克服通气阻力，保持足够的肺通气量。,（二）呼吸肌的本体感受性反射,（三）防御性呼吸反射,当鼻腔、咽、喉、气管与支气管的粘膜受到机械或化学刺激时，则会引起防御性反射。此反射具有清除刺激物，防止异物进入肺泡的作用。常见的呼吸性防御反射有：,喷嚏反射,咳嗽反射,（四）化学感受性反射：,当血中或脑脊液中的CO2、H+浓度