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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: 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,-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 (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。,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, 67,向外 (吸气动力),小于自然容积,40,向外 (肺回缩力),小于自然容积,2、胸廓的弹性阻力,非弹性阻力(动态阻力) 1)为惯性阻力 + 粘滞阻力 + 气道阻力 2)气道阻力 (占80-90%) 80%-90%来自大气道(直径大于2毫米) 10%来自小气道(直径小于2毫米) 临床通气障碍最常见的病因。,气道口径的影响因素: 1)自主神经 副交感神经:Ach M受体 平滑肌收缩 交感神经: NE 2受体 平滑肌舒张 2)化学因素 使其收缩者有:组织胺,CO2升高,PGF2, 内皮素,白三烯 使其舒张者有:儿茶酚胺,PGE2,二.肺通气功能的评价 (一)肺容积和肺容量 1潮气量 Tidal Volume(TV) :平静 500ml 2补吸气量 IRV(inspiratory reserve volume) 正常成年人 15002000ml 3补呼气量 ERV(expiratory reserve volume) 正常成年人 9001200ml 4. 深吸气量 IC Inspiratory Capacity = 潮气量+补吸气量,5余气量(残气量) RV(residual volume) 正常成人为1000 1500ml 6功能余气(残气)量 FRC Functional residual capacity = 补呼气量+余气量 生理意义: 缓冲呼吸过程中肺泡气O2和CO2分压的变化。,7肺活量 Vital capacity VC 1)尽力吸气,再尽力呼气,所呼出的气量。 2)潮气量+补吸气量+补呼气量 男:3.5L,女:2.5L 3)意义: 衡量肺通气功能的静态指标,只能自身比较。,8.用力肺活量(forced vital capacity FVC) 尽力最大吸气后,尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。,9时间肺活量 Timed Vital capacity 1)尽力最大吸气后再尽力尽快呼气时,第一秒内的用力肺活量。 2)正常值:1秒用力呼气量指第1秒内呼出的气量 FEV1/FVC% 80 % 3) 意义:肺通气功能的动态指标 FEV1FVC是评定慢性阻塞性肺病的常用指标,也常用于鉴别阻塞性肺病和限制性肺病。,(二)肺通气量 lung ventilation volume 1每分通气量 Minute ventilation volume 每分通气量=潮气量 呼吸频率 Tidal Volumerespiratory frequency 最大通气量: 估计一个人能进行多大运动量的生理指标之一 2.无效腔 : 不能进行气体交换的容量 生理无效腔= 解剖无效腔(150ml)+肺泡无效腔,3、肺泡通气量 alveolar ventilation : 每分钟进入肺泡,能与血液进行气体交换的新鲜气体量。 =(潮气量-无效腔气量) 呼吸频率 意义:反映肺通气效率的重要指标。,被测者,肺泡通气量 (毫升/分),呼吸频率 (次/分),肺通气量 (毫升/分),潮气量 (毫升),正常安静,16,8000,500,5600,不同呼吸频率、潮气量对肺通气量及肺泡通气量的影响,一定呼吸频率范围内深而慢的 呼吸比浅而快的呼吸更为有效。,结论:,第二节 肺换气和组织换气 一.肺换气和组织换气的基本原理 (一)气体的扩散 气体扩散速率,P 温度 溶解度 扩散面积,扩散距离 分子量,D,PTAS,dMW,海平面各呼吸气体的分压(Kpa),(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压,13.3 5.3 1,O2(104mmHg),O2(40mmHg),CO2(46mmHg),O2(100mmHg),CO2(40mmHg),CO2(40mmHg),CO2,O2,肺动脉,肺静脉,肺泡,二、肺换气 (一)气体交换过程,(二)影响肺换气的因素 1、气体扩散速率,P 温度 溶解度 扩散面积,扩散距离 分子量平方根,D,PTAS,dMW,2呼吸膜(气血屏障) 厚度和面积,3肺通气/血流比值 ( Ventilation/perfusion ratio V/Q) 1) V/Q :每分肺泡通气量与肺血流量的比值 2)正常值: 4.2升/5升 0.84 3)V/Q异常 肺换气 缺O2 V(增)/Q(或减) 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,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1.341.39ml 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
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