第第 六六 章章 呼吸系统呼吸系统 respiration 肺 泡 呼吸道 空 气 肺毛细血管 肺静脉 动 脉 肺动脉 右 心 静 脉 左 心 组织毛细血管 组 织 细 胞 CO2 O2 CO2 O2 肺换气肺通气 气体运输 组织换气 外呼吸 (内呼吸) 呼吸全过程示意图 第一节 肺 通 气 实现肺通气的器官：实现肺通气的器官： 1.呼吸道： 沟通肺泡与外界环境，加温、加湿、过滤、 清洁吸入气体和防御反射 2.肺泡：交换的场所 3.胸廓：肺通气的动力 呼吸运动 胸廓张缩 肺被动张缩 肺通气 肺内压与大气压间P 原动力 胸膜腔密闭 直接动力 克服通气阻力 -1 一.肺通气的原理 (一)肺通气的动力 1、呼吸运动 呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和 缩小的运动。 包括吸气运动和呼气运动 （1）呼吸肌 吸气肌：膈肌、肋间外肌 呼气肌：肋间内肌、腹壁肌 呼吸辅助肌： 斜角肌、胸锁乳突肌等 -2 （2）过程 平静呼吸： 吸气（主动），呼气（被动） 吸气：吸气肌收缩胸廓扩张肺扩张肺容 量增加肺内压暂时下降气体进入肺。 用力呼吸：用力吸气时，辅助吸气肌也参加， 胸廓容积进一步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也 参加，胸廓容积进一步缩小。 （3）呼吸运动形式 平静呼吸、用力呼吸 腹式呼吸 (Abdominal breathing )： 膈肌舒缩活动为主，腹壁起伏明显。 胸式呼吸 (Thoracic breathing )： 肋间外肌舒缩活动为主，胸壁扩大或缩小明显 （二）肺内压的周期性变化 肺内压与大气压间P（肺通气直接动力） 吸气:肺内压大气压（-1 -2mmHg） 呼气:肺内压大气压（+1- +2mmHg） 肺内压=大气压呼吸暂停 人工呼吸： 基本原理:使肺内与外界大 气压间产生压力差 方法:负压吸气式(压胸法) 正压吸气式 ( 口对口呼吸法，呼吸机) -4 胸膜顶 肋胸膜 膈胸膜 纵隔胸膜 肋膈隐窝为胸膜腔最低部位，积液常积聚于此， 为临床穿刺或引流部位。 脏 胸 膜 胸膜腔 壁 胸 膜 胸 膜 （三）胸膜腔内压（Intrapleural pressure ) （1）胸膜腔内浆液的作用： 润滑;吸附 （2）胸内负压测定方法:直接法、间接法 平静呼气末约为： -53mmHg 平静吸气末约为：-10 5mmHg 胸内压 = 肺内压 - 肺回缩力 胸内压大气压肺回缩力 呼气末、吸气末视大气压为 0 胸内压肺回缩力 迫使脏层胸膜回位 迫使脏层胸膜外移 使肺扩张 (肺弹性组织回缩力和 肺泡表面张力) 肺 回 缩 力 (大 气 压) 肺 内 压 （3）形成机制 （4）胸内负压的意义 维持肺扩张;纽带作用； 促静脉血及淋巴液回流。 胸内负压形成的条件： （1）胸膜腔（胸廓）密闭，大气 压不能直接作用于肺。 （2）肺和胸廓是弹性组织； （3）胸廓自然容积肺容积； （二）肺通气阻力 弹性阻力（占70%） + 非弹性阻力（占30%） 胸廓的弹性阻力 气道阻力 肺弹性阻力 惯性阻力 肺弹性回缩力 粘滞阻力 肺表面张力 弹性阻力（ elastic resistance R）： 物体对抗外力作用所引起变形的力 顺应性（ Compliance C）： 在外力作用下弹性组织的可扩张性。 弹性物质单位压力下的容积变化。 单位：L/cmH2O 计算：C= V / P（ L / kPa ）C=1/R 1肺弹性阻力和顺应性 1）肺弹性阻力 吸气的阻力，呼气的动力 肺容积的变化（V） 肺顺应性（CL） L/cmH2O 跨肺压的变化（ P） 跨肺压是指肺内压与胸膜内压之差 比顺应性= =实测肺顺应性肺总量实测肺顺应性肺总量 （平静呼吸时测得的肺顺应性肺功能残气量）（平静呼吸时测得的肺顺应性肺功能残气量） 比较不同个体肺弹性阻力大小的指标。比较不同个体肺弹性阻力大小的指标。 2）肺弹性阻力的来源 肺弹性回缩力（占1/3） 肺泡表面张力（占2/3）：肺泡内面的液体 层与肺泡内气体之间的液-气界面的表面张力 Lalpace P = 2T/r 小肺泡的压强大于大肺泡内的压强，小肺泡内 的气体会流向大肺泡。 3）肺泡表面活性物质( Pulmonary surfactant ) 能够使某液体表面张力系数减小的物质。 分泌细胞：II型肺泡上皮细胞 成分：饱和卵磷脂占41% （90%为二棕榈酰卵磷脂Dipalmitoylecithin DPL,二软脂酰卵磷脂DPPC） 不饱和卵磷脂占25 胆固醇占8 -8 作用：1) 降低肺泡表面张力，增加肺顺应性 2) 维持大小肺泡容积的稳定 3) 防止肺水肿。 临床：妊娠2530周，开始出现;分娩前(40周) ，达最高,可经胎儿呼吸道到羊水（腹腔穿刺采 取羊水定量分析法） 分泌不足 呼吸窘迫综合症 成年人患肺炎、肺血栓等疾病时，可因肺表 面活性物质减少而发生肺不张。 初生儿可因缺乏肺表面活性物质，发生肺 不张和肺泡内表面透明质膜形成，造成新生儿呼 吸窘迫综合征，导致死亡。 糖皮质激素等可促合成。 肺容量占 肺总容量百分比 胸廓弹性回位力 胸廓容积 67 无自然容积 67 向内 （吸气阻力） 大于自然容积 0.84 产生肺泡无效腔 V(减)/Q (或增) 0.84产生功能性A-V短路 正常人肺上下V/Q不均衡 -14 动脉血混合静脉血 组织 Po2(Kpa) 12.9-13.35.32 4 Pco2(Kpa) 5.326.12 6.65 血液和组织气体的分压 （三）组织换气(gas exchange in the tissure) 第三节 气体在血液中的运输 运输形式: 物理溶解:气体直接溶解于血浆中 特征:量小； 溶解量与分压呈正比 化学结合 动态平衡 物理溶解 化学结合:气体与某些物质进行化学结合 特征:量大 主要运输形式。 O2=1.5% CO2=5% （一） H b 与O2 的可逆性结合 1结合形式： 2结合特征 1）快速、可逆、不需酶催化、受PO2的影响 2）是氧合 oxygenation 反应， 而非氧化 oxidation 反应 一、 O2的运输 PO2 (氧合) PO2 (氧离) 3）1Hb 结合4分子 O2（1.34ml O2/1L Hb） Hb的珠蛋白由两条链和两条链构成，每条 肽链结合一个Fe2+，每个Fe2+结合一个O2。故每个 Hb可结合4个O2（Hb4O8）,1gHb可结合1.34 1.39ml O2。 血氧容量 oxygen capacity ： 如:Hb为150g/1L血液 氧容量1501.34200ml 血氧含量 oxygen content ： 1L血液中Hb结合O2的实际量 血氧饱和度oxygen saturation ： 血氧含量 / 血氧容量 紫绀：脱氧Hb含量在血液中超过50g/1L以上 4）Hb与O2的结合和解离与Hb的变构效应有关 血红蛋白两对、肽链与O2结合能力可 互相促成结合或解离（释放）。 肺部，PO2升高促结合；组织，PO2下降促释放。 （二）氧离曲线特征及生理意义 表示血液PO2与 Hb氧饱和度关 系的曲线。 呈“S形。 1.上段60-100mmHg : 坡度较平。 表明：PO2变化大时，血氧饱和度变化小 9098 意义: 保证低氧分压时的高载氧能力。 通气/血流比值不匹配时，肺泡通气量增加 几乎无助于氧的摄取。 吸O2；掩盖病情。 2.中段:4060mmHg 坡度较陡。 表明：PO2降低能促进大量氧离，血氧饱和度下 降显著。7590 释放氧5ml/100ml 意义:维持正常时组织的氧供。 表明：PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。 2275 释放氧15ml/100ml 意义:维持活动时组织的氧供。 3.下段:1540mmHg 坡度更陡。 （三）影响氧离曲线的因素 通常用P50表示Hb对O2的亲和力。 P50 : Hb氧饱和度达50%时的PO2 正常:26.5mmHg。 P50 增大，曲线右移； Hb与O2结合力降低， 有利于O2释放 P50 降低，曲线左移。 Hb与O2结合力增强， 不利于O2释放 1、pH的影响 波尔效应 酸度对Hb与氧亲和力的影响称为波尔效应。 波尔效应的机制： pH降低（H+升高）与Hb多肽链氨基酸残基 结合盐键形成Hb分子变构Hb对O2亲和力降低 P50增大曲线右移 pH升高（H+降低）盐键断裂曲线左移。 意义:在肺PCO2，有利于结合O2； 在组织PCO2，有利于释放O2 2、PCO2的影响 PCO2改变时，可通过改变pH发生 间接效应； 通过CO2与Hb结合影响Hb与O2的亲和力， 这一效应对氧解离曲线的影响较小。 3温度的影响 温度升高，氧解离曲线左移，促进O2的释放 温度降低，曲线左移，不利于O2的释放。 温度对氧解离曲线的影响，可能与温度影 响了H+的活度有关：温度升高，H+活度增加， 降低Hb对O2的亲和力。 如：低温麻醉时，应防组织缺O2 冬天，末梢循环+氧离难局部红、易冻伤 42,3-二磷酸甘油酸(2,3DPG) 升高 降低 右移 2,3-DPG浓度 Hb对O2亲和力 氧解离曲线 降低 增加 左移 机制：2,3-DPG与Hb链形成盐键，促Hb变T型 2,3-DPG可提高H+浓度，通过波尔效应影响Hb对 O2的亲和力。 (1)高原缺氧 RBC无氧代谢 DpG氧离曲线右移 氧离易 对低O2适应的重要机制 (2)大量输入冷冻血DpG氧离曲线左移氧离难。 （冷冻血3周后，RBC无氧代谢停止DpG），应注意缺氧。 5Hb的自身性质的影响 Hb的Fe2+氧化成Fe3+，即失去运O2 能力； 如亚硝酸盐 胎儿Hb对O2的亲和力大，有助于胎儿血液 流经胎盘时从母体摄取O2； 异常的Hb运O2功能降低（地中海贫血）； CO的影响：妨碍Hb与O2的结合，同时妨碍 对O2的解离。 二、CO2的运输 1碳酸氢盐 （88%） 特点：1）反应可逆，但需碳酸酐酶的帮助。 2）结合或解离决定于CO2分压差。 3）反应中伴有Cl的转移。 CO2+H2O H2CO3 H+HCO3 血浆：NaHCO3（多数） 红细胞：KHCO3 Cl- 转移 2氨基甲酰血红蛋白carbaminohemoglobin （7%）, HHbNHCOOH 特点：1）反应可逆，无需酶的帮助。 2）结合或解离取决于Hb的氧合作用。 脱氧Hb与CO2结合多； 氧合Hb结合少，解离多。 3）CO2分压差的影响不明显。 第四节 呼吸运动的调节 一.呼吸中枢与呼吸节律形成 （一）呼吸中枢 respiratory center 1、脊髓：呼吸中转站 肋间神经 膈神经 呼吸肌运动 中 枢横断部位迷走神经表 现 结 论 修正意见 完整切