第五章 呼吸,医学生理学教研室,胡志苹,呼吸环节：,1 外呼吸（肺通气+ 肺换气）,1,2,3,2 气体在血液中的运输,3 内呼吸（组织换气）,第一节 肺通气,肺与外界环境之间的气体交换过程。,二、肺通气原理,气体进出肺取决两方面因素： 动力：大气压与肺内压之间的压力差； 阻力：弹性阻力和非弹性阻力。,二、肺通气原理（一）肺通气的动力,吸气肌收缩 胸廓扩大 肺扩张 吸气肌舒张 吸气 肺内压大气压 呼气,二、肺通气原理（一）肺通气的动力,直接动力：肺泡内压力与大气压力 之差。 原动力： 呼吸运动。,1.呼吸运动,呼吸肌收缩、舒张所造成的胸廓扩大和缩小。 膈肌,呼吸肌,1 吸气肌 膈肌 肋间外肌,2 呼气肌 肋间内肌 腹壁肌,3 辅助呼吸肌 斜角肌 胸锁乳突肌 胸肌 背肌,呼吸过程：平静呼吸（1）吸气运动（主动过程）,膈肌和肋间外肌收缩 膈顶下降、肋骨和胸骨上举、肋骨下缘外翻胸腔上下径、前后径、左右径 胸腔容量 肺被动扩张肺容积肺内压大气压外界气体进入肺泡（主动吸气）,呼吸过程：平静呼吸（2）呼气运动（被动过程）,膈肌、肋间外肌舒张膈顶上升、肋骨和胸骨复位 胸廓回位 胸腔容积 肺弹性回缩肺容积 肺内压力升高并大于大气压气体由肺排出（被动呼气）,呼吸过程：用力呼吸,机体活动时或异常情况下（缺氧或二氧化碳分压升高）引起深而快的呼吸，也称深呼吸。,特点：吸气和呼气都是主动运动。,呼吸的表现形式：,用力程度：平静呼吸 安静时的呼吸 用力呼吸 加深加快的呼吸 呼吸困难,呼吸肌参与： 腹式呼吸 膈肌活动为主 胸式呼吸 肋间外肌活动为主 混合式呼吸,2.肺内压 肺泡内的压力。,吸气胸廓扩大肺扩张肺容积增大肺内压下降小于大气压12mmHg 气体入肺肺内压渐增肺内压=大气压吸气肌舒张胸廓、肺回位肺容积减小肺内压增大大于大气压12mmHg 气体出肺外流进入大气呼气,2.肺内压 肺泡内的压力。,吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止,负压人工呼吸 正压人工呼吸,3.胸内压 胸膜腔内的压力。,测量：直接法 间接法,胸内压形成,以胸膜腔密闭且含浆液为条件 胸廓生长肺生长 胸廓容积肺容积 胸廓将肺拉大 肺回缩 胸内负压,肺回缩,肺内压,胸内压=肺内压 - 肺回缩力 =大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 呼气末：-3 -5 mmHg 吸气末：-5 -10 mmHg,胸内压作用：,维持肺泡扩张状态，使 肺随胸廓运动而运动。 利于静脉血及组织液回流,呼吸运动（原动力） 胸内压变化（间接动力） 肺内压与大气压差变化（直接动力） 肺通气,（二）肺通气的阻力 1.弹性阻力（ R ）和顺应性（C ）,弹性阻力：弹性组织对抗外力引起的变 形而产生的回位力。 顺 应 性：弹性组织在外力作用下的可 扩展性。 CV/P 顺应性与弹性阻力成反变关系：C=1R,（二）肺通气的阻力 1.弹性阻力（ R ）和顺应性（C ）,肺容积变化（V） 肺顺应性（CL） 跨肺压的变化（P）,1)肺静态顺应性曲线,吸气,呼气,1)肺静态顺应性曲线,a曲线的斜率大，表示顺应性大，弹性阻力小；曲线中段斜率最大. b曲线的斜率小，表示顺应性小，弹性阻力大。,肺充血、肺不张、肺纤维化 肺顺 表面活性物质减少 应性 肺气肿 肺顺应性,2）比顺应性,=实测肺顺应性肺总量,3）肺弹性阻力,来源： 弹性纤维及胶原纤维 1/3 肺扩张 肺弹性纤维，胶原纤维被牵拉 肺的弹性回缩力 弹性阻力 肺性顺应性 表面张力 2/3 （液气界面）,表面张力的作用：,使液体表面积缩小。 （肺塌陷）,表面张力对肺泡的作用,表面活性物质产生：,肺泡型细胞分泌的二棕榈酰卵磷脂(DPPC),表面活性物质作用,降低表面张力: 维持大小肺泡容积稳定 小肺泡DPPC密度大，T较小 减小肺间质和肺内的组织液生成， 防止肺水肿的发生；防止肺不张。 降低吸气阻力，减少吸气作功。,4）胸廓弹性阻力,作用：肺容量 = 67%肺总量时 无回缩力 肺容量 67%肺总量时 呼气动力 吸气阻力,肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓顺应性 腹内占位病变,5）胸廓顺应性,V（胸腔容积） 胸廓的顺应性 P（跨胸壁压）,2.非弹性阻力,惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力,流速快、湍流、管径小 气道阻力大 流速慢、层流、管径大 气道阻力小,影响气道管径的主要因素,（1）跨壁压 （2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 （3）自主神经对气道平滑肌舒缩活动的调节 （4）化学因素的影响,呼吸功,在呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力 和非弹性阻力而实现肺通气所作的功称为呼 吸功。 平静呼吸时，每分钟约为0.30.6kgm，其中2/3用来克服弹性阻力，1/3用来克服非 弹性阻力。,三、基本肺容积、肺容量（一）基本肺容积,1. 潮气量 （TV） 每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量。 2. 补吸气量 （IRV） 平静吸气末，再做最大吸气所能吸入的气量。 3. 补呼气量（EVR） 平静呼气末，再做最大呼气所能呼出的气体量 4. 余气量（RV） 最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气量。,三、基本肺容积、肺容量（二）肺容量,1. 深吸气量（IC） 从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量，它是潮气量与补吸气量之和，衡量最大通气潜能。 2. 肺活量（VC） 尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量，是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。,三、基本肺容积、肺容量（二）肺容量,3. 用力肺活量（FVC） 指尽最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。 4. 功能残气量（FRC） 平静呼气末尚存留于肺内的气量，等于残气量与补呼气量之和，有缓冲作用。 5. 肺总量（TLC） 肺所能容纳的最大气量，等于肺活量与残气量之和。,肺活量,最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。 意义：反映肺一次通气的最大能力,时间肺活量,最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。,时间肺活量的意义：,反映一次呼吸的最大通气量及肺通气的动态功能,四、肺通气量（一）每分通气量,每分通气量 每分钟进或出肺的气体总量。 最大通气量 尽力作深快呼吸时，每分钟 所能吸入或呼出的最大气量。 最大 每分平静 通 气 通气量 通气量 贮 量 100% 百分比 最大通气量 正常值等于或大于93%，反映通气的贮备能力。,（二） 无效腔,解剖无效腔,500,无效腔,生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔 肺泡通气量 每分钟吸入肺泡的新鲜气量。 =（潮气量 无效腔气量） 呼吸频率,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 （次/min） （ml） （ml/min）（ml/min） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,无效腔与肺泡通气量,每次呼吸使肺泡内气体更新换气1/7 深慢呼吸利于气体交换,第二节 气体交换一、气体交换的原理,形式：气体单纯扩散 动力：气体分压（张力）差,扩散距离分子量平方根,分压差扩散面积溶解度温度,D,=,肺泡与肺血,二、肺换气 （一）过 程,肺泡与毛细血管之间的气体交换过程。,（二）影响因素,1. 呼吸膜厚度 呈反变关系 肺纤维化 肺水肿 增厚,2.呼吸膜面积 呈正变关系 运动时面积增大； 肺不张、肺实变、 肺Cap闭塞时面积减小,（二）影响因素,气多或血少 气少或血多 V/Q V/Q 肺泡无效腔 A-V短路 换气效率低,（二）影响因素,3.通气/血流比值（V/Q=0.84）,每分肺泡通气量和每分肺血流量的比值。,通气血流比值,正常,V/Q减小,V/Q增大,V/Q减小,三、组织换气,血液与组织细胞之间的气体交换过程。,肺换气与组织换气示意图,第三节 气体在血液中的运输,肺泡 血 液 组织,CO2 溶解的CO2 结合的CO2 溶解的CO2 CO2,O2 溶解的O2 结合的O2 溶解的O2 O2,一、O2、CO2在血中存在的形式,形式：物理溶解、化学结合 气体分压溶解度 溶解度 温度,血液O2和CO2的含量,（ml/100ml血液） 动脉血 静脉血 物理 化学 合 物理 化学 合 溶解 结合 计 溶解 结合 计 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91,二、O2的运输,形式：物理溶解（1.5%） 化学结合（98.5%）,T型： 紧密型 去氧Hb R型： 疏松型 氧合Hb,Hb与O2结合的特征：, 反应快、可逆、不需酶催化，主要受 PO2影响 属氧合反应 血红素Fe 2+与珠蛋白组氨酸结合后， 作用点才起作用 1分子Hb可结合4分子O2 氧离曲线呈S形,Hb氧容量 100ml血的Hb所能结合的最 大氧量。 Hb氧含量 100血的Hb实际结合的氧量。 Hb氧饱和度 Hb氧含量和Hb氧容量的 百分比。,氧解离曲线,氧解离曲线是反映O2与Hb氧结合量或氧饱和度关系的曲线。 表明在一定范围内，血红蛋白氧饱和度与氧分压正相关。,1氧离曲线上段 Hb与O2结合部分，曲线平坦，PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大。,氧解离曲线,2氧离曲线中段 曲线坡度较陡，PO2 稍有降低，氧饱和度就明显减小 。,3氧离曲线下段 HbO2解离出O2，曲线坡度最陡，PO2稍降低，HbO2就大大下降。代表了O2的储备。,影响氧解离曲线的因素,1pH（H+）和PCO2的影响,2温度的影响,32，3二磷酸甘油酸（2，3DPG）,4Hb的自身性质的影响,（1）pH的影响, 波尔效应 酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为波尔效应。 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分子变构为T型Hb对O2亲和力降低 P50增大曲线右移 pH升高（H+降低） 盐键断裂释放出H+ Hb分子变构为R型Hb对O2亲和力增加 P50降低曲线左移,（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。,2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，降低了Hb对O2的亲和力。,32,3-二磷酸甘油酸(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，促使Hb变成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。,4Hb的自身性质的影响, Hb的Fe2+氧化成Fe3+，即失去运O2 能力； 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