第五章 呼 吸,*呼吸的定义： 机体-外界,*呼吸的全过程,*呼吸的意义： 提供氧 排出二氧化碳 维持内环境的稳定,气体交换,Pulmonary ventilation,External respiration,internal respiration,组织 呼吸,Gases exchange,第一节 肺 通 气,一、肺通气的功能和结构,上呼吸道鼻、咽、喉 下呼吸道气管、 支气管,肺通气的 组成：,肺通气：Pulmonary ventilation,一）呼吸道和肺,呼吸道 肺泡 胸廓,气管的结构,*调节气道阻力 *保护功能：,加温湿润 过滤清洁 防御反射,呼吸道的功能：,呼吸道平滑肌的神经支配,交感神经,2受体,平滑肌舒张,迷走神经,M受体,平滑肌收缩,SO2, O3, NH3, NO2,迷走神经,组胺、5HT、缓激肽,平滑肌收缩,二、肺通气的完成,呼吸肌的舒缩,胸廓的起伏,肺内压的变化,气体进出肺泡,肺组织的扩张和缩小,肺泡的扩张和缩小,胸膜腔,一）胸廓和呼吸肌,1.胸廓,肋骨 胸骨 胸椎,弹性结构,2.呼吸运动和呼吸肌,参与肌群：吸气肌膈肌、肋间外肌 呼气肌肋间内肌、 腹壁肌,Respiratory movement,Inspiratory muscle,Expiratory muscle,吸气运动：主动过程 腹式呼吸膈肌 胸式呼吸膈肌、肋间外肌,Abdominal breathing,Thoratic breathing,呼气运动：,过程,主动,平静呼吸被动过程,被动,用力呼吸主动过程： 肋间内肌、 腹壁肌,Eupnea,二）胸膜腔,1.胸膜腔的形成,没有气体,没有液体,潜在的腔隙,把胸廓和肺的运动耦联在一起,意义：,2.胸内压,胸内负压intrapleural negative pressure,胸膜腔负压 negative pressure of pleural space,形成的原因：,胸内负压的分布梯度,胸内负压的意义,维持肺的扩张 降低中心静脉压，促进血液和淋巴回流,气胸pneumothorax及其危害,二、呼吸阻力,呼吸阻力,弹性阻力,非弹性阻力,Elastic resistance,Non-elastic resistance,一）弹性阻力,组成：,肺的弹性回缩力,胸廓的弹性回缩力,1.弹性阻力和顺应性,弹性 elasticity,顺应性 compliance,顺应性(C)=,容积变化,压力变化,2.肺的弹性阻力,1）肺组织成分的作用,弹性纤维,胶原纤维,2）肺泡气液界面的表面张力surface tension,表面张力的作用：,使肺泡萎缩,P=,2T,R,3）肺表面活性物质pulmonary surfactant,来源：,分布：,作用：,密度的变化：,新生儿呼吸窘迫综合征,4）肺的顺应性 lung compliance,肺顺应性= =,肺容积,跨肺压,肺容积,肺泡压-胸内压,静态顺应性 static compliance,正常值=0.2L/cmH2O,5）影响肺顺应性的因素,肺容积的大小,呼吸时相,体位,肺组织疾病和肺表面活性物质异常,比顺应性 specific compliance,比顺应性=,平静呼吸的顺应性,功能余气量,3.胸廓的弹性阻力,胸廓的顺应性 thoracic compliance,肺容积的变化,跨壁压的变化,=,正常值=0.2L/cmH2O,4.胸廓和肺的总顺应性,总的弹性阻力= 肺弹性阻力+胸廓弹性阻力,总顺应性 lung-thorax compliance, CLT,CLT,CL,CT,1,1,1,=,+,正常值=0.1L/cmH2O,二）非弹性阻力,惯性阻力,粘滞阻力,气道阻力：80%90%,Airway resistance, Raw,1.影响气道阻力的因素,对流加速阻力,气流的形式：,层流和湍流,气道口径,肺容积,2.气道阻力的分布,3.动态顺应性dynamic compliance,动态顺应性,弹性阻力,气流阻力,静态顺应性,弹性阻力,动态顺应性,静态顺应性,-,气流阻力,三）呼吸功,呼吸功,弹性阻力,非弹性阻力,呼吸的能量消耗,呼吸肌效率=,机械功,能量消耗,三、肺容量与肺通气量,一）肺容量,肺容量,静态肺容量static lung volume,动态肺容量dynamic lung volume,1.静态肺容量static lung volume,功能余气量的意义,Tidal volume,inspiratory reserve volume,expiratory reserve volume,Residual volume,Functional residual capacity,Inspiratory capacity,Vital capacity,2.动态肺容量 dynamic lung volume,动态肺容量,用力肺活量 forced vital capacity,用力呼气量 forced expiratory volume, FEV,二）肺通气量,1.每分通气量minute ventilation volume, VE,=潮气量*呼吸频率,最大随意通气量 maximal voluntary ventilation MV,2.肺泡通气量alveolar ventilation VA,=（潮气量-无效腔量）*呼吸频率,3.无效腔 dead space,解剖无效腔 anatomical dead space,150ml,肺泡无效腔 alveolar dead space,生理无效腔 physiological dead space,=解剖无效腔+肺泡无效腔,第二节 呼吸气体的交换,呼吸气体的交换respiratory gases exchange,肺换气,组织换气,扩散 diffusion,气体的分压差,一、肺换气,一）肺的通气和血流,1.通气-血流比值 ventilation-perfusion ratio, VA/Qc,正常值 0.84,2.通气-血流比值的区域性差异,3.VA/Qc区域性差异的生理性调节,VA/Qc偏低,局部血液低氧,局部区域血管收缩 减少血流量,血液被分配到 通气良好区域,VA/Qc偏高,肺泡中PCO2减小,局部区域支气管收缩 减少通气量,通气分布到VA/Qc 偏低区域,二）肺内气体交换,呼吸膜的特点,六层结构， 厚度1um,气体交换的过程：,肺泡内气相扩散,穿越呼吸膜的液相扩散,血液中的化学反应,三）影响肺内气体交换的因素,气体的性质,气体的分压差,气体分子量,扩散速率,气体的温度,溶解系数,CO2的扩散速率比O2快20倍,肺泡通气量,肺毛细血管血流量,化学反应速度,肺的特点,呼吸膜的面积,呼吸膜的厚度-扩散距离,扩散介质的粘滞性,四）肺扩散容量pulmonary diffusion capacity,影响肺扩散容量的因素,体位、个体大小、肌肉活动 肺部病变,二、组织换气,一）组织换气的过程,二）影响组织换气的因素,细胞和毛细血管的距离,组织代谢,毛细血管的血流速度,第三节 呼吸气体在血液中的运输,肺部,组织处,血液,物理溶解,物理溶解,化学结合,一、气体在血液中的运输形式,二、氧的运输,化学结合-98.5%,物理溶解-1.5%,一）氧与血红蛋白结合的特点,反应快，可逆，无需酶催化， 反应方向取决于PO2的高低。,氧合 oxygenation,氧合血红蛋白 去氧血红蛋白,血液的颜色与Hb的含量有关,发绀,一氧化碳中毒,二）血红蛋白结合氧的能力,氧容量 oxygen capacity,氧含量 oxygen content,氧饱和度 oxygen saturation,三）氧解离曲线 oxygen dissociation curve,1）氧离曲线上段,PO260mmHg,Hb氧饱和度90%， 氧含量=18ml/100ml,2）氧离曲线下段,在组织-动脉血释放氧的部分 在肺部-静脉血结合氧的部分,1.氧解离曲线的形态,2.氧解离曲线的偏移,1）P50及 生理意 义,2）影响Hb对O2运输的因素,血红蛋白的质和量,血液的pH和,PCO2,波尔效应Bohr effect,温度,2，3二磷酸甘油酸,三、二氧化碳的运输,一）二氧化碳的运输形式,血浆中,CO2,氨基甲酸化合物,红细胞中,CO2,氨基甲酸血红蛋白,溶解,氯转移 chloride shift,二）二氧化碳解离曲线,霍尔登效应 Haldane effect,三）O2和CO2运输的相互影响,组织中,波尔效应,霍尔登效应,肺部,PCO2,Hb对O2亲和力,O2摄取,PO2,去氧Hb对CO2亲和力,波尔效应,霍尔登效应,CO2排出,第四节 呼吸运动的调节,一、节律性呼吸运动的起源,呼吸中枢,*脊髓支配呼吸肌,*低位脑干,延髓呼吸节律基本中枢,脑桥呼吸调整中枢，抑制吸气 臂旁内侧核和KF核PBKF核,*高位中枢-呼吸运动的随意控制,延髓的呼吸相关神经元,背侧呼吸组dorsal respiratory group, DRG,腹侧呼吸组ventral respiratory group,VRG,孤束核腹外侧区-吸气神经元 inspiratory neuron,疑核-吸气神经元 后疑核-呼气神经元 面神经后核-呼气神经元,前包钦格复合体-呼吸节律发生器,吸气切断机制 inspiratory off switch,二、呼吸的反射性调节,一）化学感受性反射,化学感受器,呼吸运动的调节,中枢化学感受器,外周化学感受器,1. 化学感受器chemoreceptor,中枢化学感受器central chemoreceptor,外周化学感受器peripheral chemoreceptor,部位-延髓腹外侧区,适宜刺激-脑脊液和细胞外液中的H,部位-颈动脉体和主动脉体,CO2对呼吸的调节,作用途径：,中枢化学感受器,外周化学感受器,作用途径：,中枢化学感受器,外周化学感受器,低O2对呼吸的调节,作用途径：,外周化学感受器,二）机械感受性反射,1.肺牵张反射 pulmonary stretch reflex,肺扩张反射 pulmonary inflation reflex,牵张感受器,吸气，肺扩张,迷走神经,延髓,呼气,吸气切断机制,大气道平滑肌,慢适应感受器,生理意义,肺萎陷反射 pulmonary deflation reflex,2.本体感受器反射,肌肉、肌腱和关节中的本体感受器,肌肉和皮肤中的痛觉感受器,3.激惹感受器引起的呼吸反射,三）防御性呼吸反射,咳嗽反射 cough reflex,喷嚏反射,屏气反射,三、异常呼吸,