呼吸系统的生理功能

1、呼吸,呼吸,一、概述 1. 概念（respiration） 呼吸：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。 2. 作用 摄O2，排CO2 ，保证气体代谢平衡； 参与体内酸碱平衡的调节。,3 .基本环节 （图） 外呼吸（肺通气，肺换气）； 气体的运输； 内呼吸,呼吸,外呼吸,内呼吸,气体的运输,二、肺通气 肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。 肺通气的器官： 呼吸道 肺泡 胸廓,呼吸,（一）肺通气的动力 1、概述 肺通气的过程 （图） 直接动力：外界气压与肺内压间的压差。 原始动力：呼吸运动 呼吸运动：呼吸肌收缩与舒张所引起的胸廓扩大和缩小。,呼吸,思考：人工呼吸的原理 2、胸内压 （1）概念

2、 胸膜腔：脏壁二层胸膜之间的一个密闭的潜在的腔隙。 （图） 胸内压：胸膜腔内的压力。正常情况下呈负压。,呼吸,呼吸,（2）形成机制 胸膜腔是一个仅含少量浆液的密闭的腔隙 （图）,呼吸,、扩张的肺组织具有回缩力 （图） 肺内始终有气体存在，就始终有弹性回缩力。 发育时，胸廓的生长速度大于肺，故肺永远处于被牵张状态，而具有回缩趋势。, 胸内压的组成及胸内负压（ 图） 胸内压肺内压肺回缩力 呼、吸气末 胸内压大气压肺回缩力 0肺回缩力 肺回缩力 吸气，胸内负压更大 呼气，胸内负压减小,呼吸,（3）正常值 平静呼吸： 吸气末105mmHg； 呼气末53mmHg 用力呼吸（关闭声门）： 吸气90mmHg

3、； 呼气110mmHg,呼吸,（4）生理意义 使肺泡维持扩张状态，保证正常的肺通气和肺换气。 促进静脉血和淋巴的回流。 胸膜腔破裂，气体进入，则形成气胸。 （图）,呼吸,呼吸,弹性阻力 70% 非弹性阻力 30%,（二）肺通气的阻力,弹性阻力,1. 弹性阻力及顺应性 弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，所具有的对抗变形和回位的能力。 顺应性：外力作用下弹性组织的可扩张性。 弹性阻力与顺应性成反比,呼吸,呼吸,1/3肺组织的弹性回缩力 2/3肺泡内液气界面的表面张力 肺表面活性物质 合成与释放：肺泡型细胞 成分：二棕榈酰卵磷脂（DPL） （ 图）,作用： (1) 增大肺顺应性 (2) 维持大、

4、小肺泡的稳定性 （图） (3) 防止肺水肿的发生 新生儿呼吸窘迫综合征,呼吸,（2）胸廓的弹性阻力,呼吸,2. 非弹性阻力,惯性阻力,气道阻力,粘滞阻力,气道阻力（占8090） 与管径，流速和湍流有关 惯性阻力： 气流在发动、变速、换向时，气流和组织惯性产生的阻止气体运动的力。 大气道阻力小气道,呼吸,粘滞阻力： 呼吸时，组织相对位移产生的摩擦,呼吸,呼吸,（三）肺通气功能指标 （图） 潮气量：每次呼吸，吸入或者呼出的气体量（500ml) 肺活量：潮气量+补吸+补呼 肺通气量（pulmonary ventilation)： 每分钟进或出肺的气体总量 =潮气量呼吸频率 (6-9L) 无效腔:15

5、0ml,呼吸,肺泡通气量（alveolar ventilation）： 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量 肺泡通气量 （潮气量无效腔）呼吸频率,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 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200 浅快呼吸：肺泡通气量 ，对肺换气不利。 深慢呼吸：肺泡通气量 ，提高肺通气效能。,三、气体的交换 （一）气体交换的原理 1. 气体的扩散 （1）概念 气体扩散： 气体分子从分压高处向分压低处发生净转移的过程,呼吸,气体扩散速率(D)：单位时间内气体扩散的容积。,呼吸,（2

6、）影响因素 主要是分压差,呼吸,（二）气体交换的过程 （图）,呼吸,1. 肺部气体交换 O2 肺泡 血液 102 40 CO2 血液 肺泡 46 40 V血 A血,100,40,呼吸,2 . 组织处气体交换 （图） O2 血液 组织 100 40 CO2 组织 血液 46 40 A血 V血,40,46,（三）影响肺换气的因素 1. 呼吸膜的面积和厚度呼吸膜： 肺泡腔与肺毛细血管之间的膜。 由六层结构组成。 平静呼吸时，供气体交换的呼吸膜面积约40m2 用力呼吸时，供气体交换的呼吸膜面积约70m2,呼吸,肺毛细血管关闭，肺气肿，肺不张， 肺泡破裂时，呼吸膜扩散面积 。 总厚度不到1m,部分不到0

7、.2m 肺纤维化，肺水肿，炎性渗出时，呼 吸膜扩散距离 。 (图),呼吸,2. 通气/血流比值(ventilation perfusion ratio VA /Q) 每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比值，正常成人安静时约为0.84。 (图),呼吸,VA /Q变大： (图) 通气过多或血流不足，使部分肺泡气未能与血液气充分交换，致无效腔增大。 如：肺血管栓塞。,呼吸,VA /Q变小 （图2） 通气不足或血流过多，部分血液流经通气不良的肺泡，使V血中的气体未得到充分更新，致功能性A-V短路。 如支气管痉挛。 VA /Q增大或减小均可影响肺换气，造成缺O2或C O2潴留，但以缺O2为主。,呼吸

8、,四、气体的运输 （一）基本情况 O2和C O2的运输形式： 化学结合为主 物理溶解为次 但后者是前者的前提。,呼吸,呼吸,（二）氧的运输 1、运输形式和运输量 物理溶解：1.5； 化学结合：HbO2 98.5 Hb与O2结合的特征 Hb+O2 HbO2,PO2高,PO2低,几个概念： Hb氧容量 (oxygen capacity)： 1L血液中， Hb所能结合的最大O2量 Hb氧含量 (oxygen content)： 1L血液中， Hb实际结合的O2量。 Hb氧饱和度 (oxygen saturation)： 氧含量和氧容量的百分比。 血氧容量 血氧含量 血氧饱和度,呼吸,紫绀： 血液中去

9、氧Hb含量达5g/100ml以上时，皮肤、 粘膜呈浅蓝色。 CO中毒 樱桃红 2、氧解离曲线 （1）概念 氧解离曲线：反映氧分压与血氧饱和度关系的曲线。 （图）,呼吸,（2）意义 上段：Po2:60100mmHg （图） 平坦 氧分压的变化对氧饱和度影响不大，为人 类适应不同气压环境提供了内在的保护机 制 （但对轻度呼吸系统疾病患者的病情有 掩盖作用）。,呼吸, 中段：Po2:4060mmHg （图） 较陡峭 在组织Po2下，Hb与O2的亲和力降低， 随着Po2的下降， Hb释放的O2量不断增 加，以利于向组织供氧。,呼吸, 下段：15-40mmHg （图） 非常陡峭 随着Po2的下降， Hb

10、释放的O2量不断增加， 以适应各组织的不同代谢水平。,呼吸,呼吸,（3）影响因素 （图） pH Pco2 2,3DPG 温度 曲线右移 Hb与氧亲和力 血氧饱和度 反之,曲线左移 Hb氧亲和力 血氧饱和 度 人工低温,（三） C O2的运输 1. 运输的形式和运输量 物理溶解：5； 化学结合：95 （碳酸氢盐88；氨基甲酸血红蛋白7） 2. 化学结合过程 （1）碳酸氢盐形式,呼吸,（2）氨基甲酸血红蛋白（ 7 ） C O2与Hb上的氨基结合，生成氨基甲酸血红蛋白。 肺部释放量占17.5%,呼吸,五、呼吸运动的调节 （一）呼吸中枢及呼吸节律的形成 1. 呼吸中枢,呼吸,（1）延髓 基本呼吸节律的

11、产生部位 背侧呼吸组：吸气N元 腹侧呼吸组：呼气N元 （2）脑桥上部 臂旁内侧核和KF核，合称PBKF核群，参与呼吸节律的调控。,呼吸,（二）反射性调节 1. 肺牵张反射 （1）概念 肺牵张反射(pulmonary stretch reflex)：由肺扩张或肺萎陷引起吸气抑制或吸气兴奋的反射。,呼吸, 肺扩张反射 肺萎陷反射 （2）过程 （图） （3）作用 防止肺过度扩张和缩小,呼吸,2. 化学感受性呼吸反射 （1）化学感受器及其传入N 外周化学感受器 （图） 颈A体，由窦N传入； 主A体，由迷走N传入。 均可感受pH和Po2的降低和 Pco2的升高，。,呼吸,呼吸, 中枢化学感受器 （图）

12、延髓腹外侧浅表区 主要感受脑脊液中H+浓度的变化,（2）C O2 、H+ 、 O2对呼吸的调节 C O2,呼吸,一定范围内吸入气中CO2 增加将引起呼吸加深加快 使呼吸运动加强的机制 （图） 吸入气CO2含量超过7%时，引起呼吸困难甚至昏迷，出现CO2 麻醉, H+ 血中H+主要通过刺激外周化学感受器来兴奋呼吸中枢，从而使呼吸运动增强。 H+不易透过血脑屏障。,呼吸, O2 P o2降低一方面可刺激外周化学R来兴奋呼吸中枢，另P o2降低又可直接抑制呼吸中枢，故P o2降低对呼吸的影响取决于缺氧的程度。,呼吸,返回,PO2,呼吸中枢,膈N 肋间N,呼吸肌,呼吸运动,脑脊液,血脑屏障,轻、中度缺

13、氧对呼吸中枢的兴奋作用强于抑制作用，可使呼吸运动增强； 重度缺氧时，则相反，表现为呼吸抑制。 C O2 、H+ 和 O2 在影响呼吸中的相互作用 效应：C O2 H+ O2,呼吸,呼吸,思考题： 试述胸内负压的形成机制，和生理意义。 某人吸入大量CO2 气，呼吸有何变化，试述其机制？ 剪断颈迷走神经后，呼吸有何变化？,呼吸,本章要求：,1.了解呼吸的意义及呼吸的基本过程。 2.掌握肺通气的原理，熟悉肺通气功能指标。 3.掌握肺换气的原理和过程，熟悉组织换气的过程。 4.掌握氧和二氧化碳在血液中的运输。 5.掌握呼吸运动的调节。,呼吸,本章重点： 1. 肺通气的动力：直接和间接动力各是什么；呼吸

14、运动、胸内负压的形成及意义。 2. 肺通气的阻力：弹性阻力、肺泡表面活性物质及生理作用。 3. 肺泡通气量 4. 气体的交换：气体的交换原理、影响气体交换的因素、通气/血流比值。,呼吸,5. 气体在血液中的运输：血氧容量、血氧含量与血氧饱合度、氧离曲线及其影响因素。 6.呼吸运动的调节：呼吸中枢,化学感受性反射和肺牵张反射的过程和意义。,返回1,呼吸,返回2,返回3,返回,返回,返回,呼吸,返回,呼吸,返回,呼吸,返回,呼吸,肺泡、血液和组织中气体的分压(mmHg) 肺泡气 动脉血 静脉血 组织 PO2 102 100 40 40 PCO2 40 40 46 46,返回1,呼吸,肺泡、血液和组织中气体的分压(mmHg) 肺