呼 吸 Respiration,第五章,本章要点：,肺 通 气 肺换气和组织换气 气体在血液中的运输 呼吸运动的调节,呼吸过程,鼻、咽、喉气管主支气管 .呼吸性细支气管肺泡,肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程。,一、肺通气的原理,肺通气的动力,呼吸肌收缩和舒张,第一节 肺通气Pulmonary Ventilation,肺内压于大气压间压力差,直接动力,原动力（呼吸运动）,呼吸运动：呼吸肌,1.吸气肌：膈肌和肋间外肌 吸气辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,2.呼气肌:肋间内肌和腹肌,吸气、呼气： 吸气肌收缩(舒张)胸廓扩大(回缩)？肺被动扩张(缩小)肺内压() )大气压气体入(出)肺,呼吸运动的型式:,平静呼吸: 吸气主动，呼气被动。平稳，1218次/分,用力呼吸:吸气和呼气均为主动（吸气辅助肌）。,按呼吸深度分:,按参与的呼吸肌分:,胸式呼吸、腹式呼吸 混合式呼吸,肺内压指肺泡内气体的压力 肺内压随呼吸而发生周期性的变化:1-2mmHg 吸气末、呼气末=大气压,肺内压,胸膜腔与胸膜腔内压,结构特点：密闭少量液体？,胸膜腔:壁层胸膜和脏层胸膜围成的潜在而密闭的腔隙。,胸膜腔内压：负压,平静吸气末：-5-10 mmHg 平静呼气末：-3-5 mmHg,成因： 胸膜腔内压= 肺内压肺回缩压肺回缩压,生理意义： 使肺能被动扩张状态 促进静脉、淋巴回流,气胸,（二）肺通气的阻力Resistance of pulmonary ventilation,包括: 弹性阻力：肺、胸廓（70%）非弹性阻力：气道、惯性、粘滞（30%）,1.弹性阻力和顺应性elastic resistance and compliance,弹性阻力:外力作用使物体发生变形，具有对抗变形的回位力。,顺应性:在外力作用下弹性组织的可扩展性(变形的难易程度)。,容易扩张顺应性大，弹性阻力就小 不易扩张顺应性小，弹性阻力就大,（1）肺的弹性阻力和顺应性,1.肺的弹性阻力：,=0.2L/cmH2O,肺组织的弹性回缩力(1/3) 肺泡的表面张力(2/3),图5-4 充空气和充生理盐水时肺的顺应性曲线,肺的弹性阻力,肺组织的弹性回缩力(1/3) 肺泡的表面张力(2/3),2.肺泡表面张力：肺泡内液-气界面,作用：使肺泡缩小，构成吸气阻力,根据Laplace公式：P=2T/r(P肺泡液-气界面压强；T表面张力系数；r肺泡半径),肺表面活性物质pulmonary surfactant,生理意义： 有助于维持大小肺泡的稳定性 保持肺泡干燥（防止肺水肿） 增大顺应性，降低吸气阻力,分泌：肺泡型,成分:,作用：降低表面张力,分布：平铺在肺泡表面，与表面积成反比,二软脂酰卵磷脂(DPPC) 表面活性物质结合蛋白(SP),（2）胸廓的弹性阻力和顺应性：,肺容量=67%肺总容量,胸廓的顺应性：胸腔容积的变化/跨壁压的变化Cchw= V/P (L/cmH2O)=0.2 L/cmH2O跨壁压=胸内压-大气压,2、非弹性阻力,影响气道阻力因素： 气流速度：快，阻力大 气流形式： 层流阻力小，涡流阻力大 气道口径（R=1/r4）,影响气道口径因素 跨壁压:气道内外的压差 肺实质对气道外牵作用 自主神经系统对气道平滑肌作用 化学因素：,惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力(8090%),组成,(一)肺容积和肺容量,二、肺通气功能的指标,（一）肺容积（pulmonary volume） 1.潮气量（TV）：2.补吸气量（ IRV）:,肺容积:肺内气体的容积 肺容量:肺容积中的两项或两项以上的 联合气体量,3.补呼气量（ERV）： 4.余气量（RV）：,（二）肺容量（pulmonary capacity）1.深吸气量（IC）：2.功能残气量（FRC）：（意义）,2500ml,3.肺活量（VC）：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量潮气量+补吸气量+补呼气量,男性：3500ml 女性：2500ml,单位时间内呼出的气体量占用力肺活量的百分数 如FEV1/ FVC 时间肺活量FEV1,用力肺活量（FVC）：尽力吸气后，尽力尽快呼气，所呼出的最大气体量。,P142 图5-7,4.肺总量：肺所能容纳的最大气体量=肺活量+余气量,三、肺通气量和肺泡通气量,1、肺通气量,每分肺通气量=潮气量呼吸频率（6-9L/min） 最大随意通气量：约为150L/min,通气储备百分比93%,定义：未能与血液进行气体交换气道空间 生理无效腔：解剖无效腔+肺泡无效腔 解剖无效腔：鼻终末细支气管约150ml 肺泡无效腔：正常人接近0,2、无效腔和肺泡通气量,每分肺泡通气量=(潮气量无效腔气量)呼吸频率=(500-150)12=350 12=4.2 L/min 肺泡气体更新率= (潮气量无效腔气量)/机能余气量=（500-150）/2500=1/7,呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量(次/min) (ml) (ml/min) (ml/min)16 500 8000 56008 1000 8000 680032 250 8000 3200,不同呼吸频率、潮气量对肺通气量和肺泡通气量的影响,适当的深而慢的呼吸可提高肺通气功能,肺换气 与组织换气,第二节,一、气体交换的原理,(一) 气体的扩散,1.气体的分压差:气体扩散的动力 2.与分子量(MW)平方根成反比和溶解度(S)成正比S/MW 为扩散系数CO2溶解度是O2的24倍,分子量略大于O2, 故CO2扩散系数为O2的20倍。 3.与扩散面积(A)成正比，与扩散距离(d)成反比 4.与温度成正比。,扩散速率(diffusion rate,D):单位时间内气体扩散的容积,(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压肺换气和组织换气,换气动力：分压差 换气方向：分压高分压低 换气结果：肺血血 组织血血,P146 表5-2、5-3,影响肺换气的因素,1.呼吸膜的厚度 ( 肺泡-Cap膜 )六层结构,2.呼吸膜的面积 3亿个肺泡，总扩散面积70m2,3.通气/血流比值*：每分钟肺泡通气量 和每分钟肺血流量之间的比值。 即V/Q=4.2/5.0=0.84,V/Q比值异常肺换气效率机体缺O2和CO2潴留 主要表现为缺O2,原因： PO2下降程度PCO2升高程度 CO2扩散比O2快，不易潴留 PO2，PCO2(+)呼吸利于CO2排出,整个肺脏的V/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标； 正常生理情况下，人直立时从肺底到肺尖，V/Q比值逐渐。,第三节 气体在血液中的运输,物理溶解（量少）、化学结合（量多）,气体溶解化学结合溶解,气体O2 、CO2在血液中的存在形式,动态平衡,一、氧的运输,物理溶解：1.5% 化学结合：98.5%,(一) Hb 分子结构,一个珠蛋白和四个血红素,反应快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影响。紫绀Cyanosis ：当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈紫蓝色（示机体缺O2） CO中毒:造成缺氧；HbCO呈樱桃红色。 2. 是氧合，非氧化。 3. 1分子Hb可以结合4分子O2,(二) Hb 与 O2结合的特征*,Hb+O2结合的最大量Hb氧容量20.1 ml/100ml 100ml血 Hb+O2结合的实际量Hb氧含量氧含量氧容量的%Hb氧饱和度,4. Hb与O2的结合或解离曲线呈S形,(三) 氧解离曲线*：表示血液PO2与Hb氧饱和度关系,氧解离曲线特点及生理意义*, 上段： PO2 60100 mmHg Hb与O2结合的部分,意义：PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大， 利于肺换气，不发生明显的低氧血症。,特征：曲线平坦,PO2在60-lOOmmHg时， 高原、高空PO2明显而Hb结合O2量变化不大； 轻度呼衰病人肺泡气PO2明显而Hb结合O2量变化不大。对高原适应或有轻度呼吸机能不全的人均有好处,中段： PO2 4060mmHg HbO2释放O2 的部分,特征：曲线较陡 意义:维持正常时组织氧供,下段： PO21540 mmHg HbO2与O2解离的部分,特征：曲线最陡 意义：利于组织细胞摄取氧,（3）,PO2在6OmmHg以下时，曲线逐渐变陡 PO2为40-lOmmHg时，曲线更陡,有利人体的组织摄氧,(四) 影响氧解离曲线的因素,1. P50：使Hb氧饱和度达50%的PO2，正常为26.5mmHg。,P50 (Hb与O2的亲和力),1.pH和PCO2,pH值PCO2,Hb与O2亲和力 P50，氧离曲线右移,1）机理-波尔效应,H+,Hb与O2亲和力,2）波尔效应的意义 肺Cap： 血PCO2，H+ ，氧离曲线左移，利于Hb与O2的结合。 组织Cap：血PCO2，氧离曲线右移，促使Hb结合O2释放。,2.温度,温度H+活度 Hb与O2亲和力,P50增大，曲线右移,3. 2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）,意义：缺氧时促使O2的释放。,意义：代谢活跃温度、CO2、乳酸等酸性产物,释放更多的O2 供组织利用,二、二氧化碳的运输,(一) 运输形式,（二）CO2 解离曲线,血中CO2 含量与Pco2关系的曲线,何尔登效应 Hb与O2结合可促使CO2 释放，去氧的Hb容易与CO2 结合,呼吸是一种由呼吸肌舒缩完成的节律性运动 耗O2量,CO2产量 运动程度 新陈代谢呼吸深度肺通气量 呼吸频率呼吸节律的形成 肺通气量与代谢水平相适应,神经系统的调节,第四节 呼吸运动的调节 Respiratory Regulation,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成(一)呼吸中枢基本节律中枢延髓呼吸调整中枢脑桥上部呼吸随意控制高位脑,中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群,脑桥呼吸调整中枢,延髓,脊髓,(二)呼吸节律形成的机理,1.起步细胞学说 延髓内具有起步样节律兴奋的神经元,2.神经元网络学说 延髓神经元之间的相互联系和相互作用,二、呼吸的反射性调节,(一)肺牵张反射：由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射1.肺扩张反射：肺扩张时抑制吸气的反射 肺扩张肺牵张感受器传入冲动迷走N兴奋吸气切断机制切断吸气，转为呼气2.肺缩小反射：肺萎陷时引起吸气活动的反射 肺萎陷肺牵张感受器传入冲动迷走N延髓对吸气神经元抑制解除产生吸气 3. 生理意义：调节呼吸频率，阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气（不参与人类平静呼吸的调节）,三、化学感受性反射调节,化学因素：动脉血或脑脊液PO2、PCO2、H+浓度 调节方式：负反馈 意义：维持内环境的相对稳定,(一)化学感受器1.外周感受器：颈、主动脉体适宜刺激：血液中PO2、PCO2、H+ 2.中枢感受器：不同于呼吸中枢的影响呼吸的化学感受区位置：延髓腹外侧浅表部适宜刺激：脑脊液中或局部细胞外液中H+ 作用：呼吸加深加快,中枢化学感受器 外周化学感受器 对H+变化敏感 对PO2、PCO2、H+、作用敏感 潜伏期长 无明显潜伏期 维持CNS PH值稳定 机体低O2 是维持对呼吸的驱动,(二)CO2、H+和O2对呼吸的调节 1.CO2影响： CO2是调节呼吸的经常起作用的生理性化学因素,