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第五章

呼吸系统. 第五章. Respiratory physiology. 呼吸（ respiration ） 及过程. 第一节 肺通气 肺通气 （ pulmonary ventilation ） 气体进出肺的过程，即外界环境与肺之间的气体交换过程。. 一、肺通气的有关结构及功能特点 肺通气的结构基础：呼吸道、肺泡、胸廓、胸膜腔. ( 一 ) 呼吸道 上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：气管和各级支气管. 1. 通气功能 2. 加温加湿作用 3. 过滤清洁作用 4. 溶菌杀菌作用 5. 吞噬作用 6. 防御性呼吸反射 7. 特异性防御功能.

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Presentation Transcript

  1. 呼吸系统 第五章 Respiratory physiology

  2. 呼吸（respiration）及过程

  3. 第一节 肺通气 肺通气（pulmonary ventilation） 气体进出肺的过程，即外界环境与肺之间的气体交换过程。

  4. 一、肺通气的有关结构及功能特点 肺通气的结构基础：呼吸道、肺泡、胸廓、胸膜腔 (一)呼吸道 上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：气管和各级支气管

  5. 1.通气功能 2.加温加湿作用 3.过滤清洁作用 4.溶菌杀菌作用 5.吞噬作用 6.防御性呼吸反射 7.特异性防御功能

  6. (二)肺泡 气体交换场所

  7. 间质层 毛细血管基膜层 肺泡膜 分层 表面活性物质 上皮基膜 Ⅱ型 细胞 Ⅰ型 细胞 毛细血管内皮细胞层

  8. 呼气 吸气 肋间外肌 肋间内肌 膈肌 (三) 胸 廓

  9. (四)胸膜腔和胸膜腔内压 1.定义： 胸膜腔：指由胸膜壁层与胸膜脏层围成的密闭、 潜在的腔隙。 胸膜腔内压：胸膜腔内的压力。 2.测定：直接测量 间接测量

  10. 3.形成原因： 主要是由肺的回缩力造成的。 胸膜腔内压＝大气压－肺回缩力。 若大气压为0，胸膜腔内压＝－肺回缩力。 4. 胸膜腔内压的变化： 呼气末期为－0.40～－0.67kPa (－3～－5mmHg) 吸气末期为－0.67～－1.33kPa(－5～－10mmHg) 5.胸膜腔负压的生理意义 ： ①维持肺的扩张状态，保证肺通气和肺换气 ②降低中心静脉压，促进血液和淋巴的回流。

  11. 二、肺通气的原理 (一)肺通气的动力 直接动力:肺泡气与大气之间的压力差 原动力:呼吸肌的收缩与舒张

  12. 1.呼吸运动(respiratory movement) 呼吸肌收缩、舒张引起胸廓节律性的扩大和缩小 膈运动 胸廓运动

  13. 呼吸时肋骨的运动方向

  14. 膈肌收缩 穹隆下降 胸腔上下径增加 胸腔、肺容积增加 吸气 肋间外肌收缩 肋骨上举下缘向外偏转 胸腔前后、左右径增加 胸腔、肺容积增加 吸气

  15. (2)呼吸类型： 平静呼吸： 胸腔、肺容积增加 吸气肌收缩 肺内压〈 大气压 大气入肺 吸气主动 胸腔、肺容积缩小 吸气肌舒张 肺内压 〉大气压 肺内气体外流 呼气被动

  16. 用力呼吸： 吸气肌收缩 辅助呼吸肌收缩 胸腔肺容积增加 肺内压《 大气压 大气入肺 吸气主动 吸气肌舒张 呼气肌群收缩 胸腔、肺容积缩小 肺内压 》大气压 肺内气体外流 呼气主动

  17. 胸式呼吸： 以肋间外肌舒缩活动为主 腹式呼吸：以膈肌舒缩活动为主 一般情况下，呼吸运动是二者的混合形式 2.呼吸时肺内压的变化 吸气:－0.133～－0.266kPa(－1～－2mmHg) 呼气:0.133～0.266kPa(1～2mmHg) 用力呼吸:肺内压变化程度增大

  18. (二)肺通气的阻力 包括弹性阻力和非弹性阻力 1.弹性阻力 （1）定义：是指弹性组织在外力作用下变形时，具有 对抗变形和弹性回位的倾向，即回位力。 （2）来源： 肺的弹性阻力和胸廓弹性阻力。 正常时弹性阻力占总阻力的70%左右。

  19. 2.肺弹性阻力 • 肺本身的弹性回缩力， • 占1／3 • 肺泡液-气界面的表面 • 张力产生的回缩力， • 占2／3 (1)肺泡的表面张力 相连通的大小肺泡内压及气流方向图

  20. (2)肺泡表面活性物质（alveolar surfatant） 来源：肺泡Ⅱ型细胞 化学成分：二棕榈酰卵磷脂（DPPC） 分布：分子一端为非极性疏水脂肪酸，不溶与水 另一端为极性，溶与水 生理作用是： 1)降低肺泡表面张力。 2)维持互相交通的、大小不同肺泡的稳定性， 保持肺泡正常扩张状态。 3)维持肺泡与毛细血管之间的正常流体静压力， 防止肺水肿。

  21. (3)肺弹性回缩力 3.胸廓弹性阻力 可是吸气的阻力与动力 4.肺和胸廓的顺应性与比顺应性 弹性阻力的大小可用顺应性表示 顺应性(C)=1/弹性阻力(R) 顺应性(C)＝肺容积变化(△V)/压力变化(△P) L／cmH2O

  22. 肺的顺应性: △P =肺内压与胸内压之差,正常值=0.2L/ cmH2O 胸廓的顺应性:△P=胸内压与大气压之差正常值= 0.2L/ cmH2O 总顺应性(C)可列式如下： 1/总顺应性=1/肺顺应性+1/胸廓顺应性 1/C=1/CL+1/CT 总顺应性=0.1L/ cmH2O

  23. 2.非弹性阻力（non-elastic resistance） 惯性阻力 粘滞阻力 呼吸道阻力 呼吸道阻力：是由气体流经呼吸道时，气体 分子间及气体分子与呼吸道壁 之间的摩擦所产生 包括 摩擦阻力

  24. 影响因素： (1)气流速度 (2)气流形式 (3)呼吸道口径 1)跨壁压 2)肺实质对呼吸道壁的外向放射状牵引 3)自主神经系统对呼吸道壁平滑肌舒缩活动的调节 4)化学因素的影响

  25. 三、肺容量和肺通气量

  26. 时间肺活量（timed vital capacity）： 正常成人在第1、2、3秒末分别为83%、96%、 99%。能反映动态的肺通气功能状态 (二)肺通气量 单位时间内吸入或呼出的气体量。 1.每分通气量 每分钟吸入或呼出的气体量。 每分通气量＝潮气量×呼吸频率(次／min)。 2.每分最大通气量 指以最快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸 时的每分通气量。可反映呼吸功能的潜在能力

  27. 3.肺泡通气量 解剖无效腔（死腔）：容量约150ml。 肺泡无效腔：气体进入肺内而未能进行交换 的肺泡容量 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔 肺泡通气量:每分钟吸入肺内的新鲜空气量，也就是肺泡实际更新的气量， 肺泡通气量＝(潮气量－无效腔容积)×呼吸频率

  28. 第二节 呼吸气体的交换 肺换气 组织换气 一、气体交换的原理 气体交换方式：扩散 气体扩散：气体分子从分压高处向分压低处 净转移的过程 气体扩散速率：单位时间内气体扩散的容积

  29. 影响因素： (一)气体分压差 气体分压＝总压力×该气体的容积百分比 (二)气体的相对分子质量和溶解度 (三)扩散面积和距离 (四)温度

  30. 气体交换的过程

  31. 三、影响肺换气的因素 (一)气体扩散速率 扩散速度快，则气体交换快； 扩散速度慢，则气体交换慢。 (二)呼吸膜 1.呼吸膜的厚度：负相关。 2.呼吸膜的面积：正相关。 (三)通气／血流比值 指每分肺泡通气量与每分肺血流量(心输出量) 的比值

  32. 正常成人安静时: • 通气／血流比值＝4.2／5＝0.84 • 肺泡通气量与肺血流量的匹配最合适， • 肺换气效率最高 • 通气／血流比值大于0.84: • 原因：肺泡通气过度或肺血流量减少， • 使肺泡无效腔增大 • 通气／血流比值小于0.84 • 原因：肺泡通气不足，或肺血流量过剩， • 犹如发生了动-静脉短路，称为功能性 • 动-静脉短路

  33. 肺尖部的通气／血流比值大于0.84 肺下部的通气／血流比值小于0.84 四、肺扩散容量(pulmonary diffusion capacity) 肺扩散容量＝每分钟通过呼吸膜扩散的气体容积(ml/min) /肺泡中该气体的平均分压－肺毛细血管血液中该气体的平均分压(mmHg) O2的肺扩散容积约为20ml/min/mmHg, CO2的肺扩散容积约为O2的20倍。

  34. 第三节 呼吸气体在血液中的运输 一、氧和二氧化碳在血液中的运输形式 物理溶解,化学结合 二、氧的运输 (一)物理溶解 占血氧总量的1.5%,不可缺少 (二)化学结合 主要靠化学结合，占血氧总量的98.5%

  35. 肺泡 氧分子 组织细胞 血红蛋白 氧合血红蛋白 氧的运输

  36. 1.Hb与O2的可逆性结合 • 2.Hb与O2结合是氧合而不是氧化，因为它不涉及电子的得失。 • 3.Hb与O2结合能力强 • Hb的氧容量：1L血液中，Hb所能结合的最大O2量 • Hb的氧含量：而1L血液中，Hb实际结合O2量 • Hb的氧饱和度：Hb氧含量占Hb氧容量的百分比 • 紫绀：去氧Hb含量达50g/L以上时 • 4.Hb的变构效应直接影响对O2的亲和力

  37. (三)氧离曲线(oxygen dissociation curve)及其特点

  38. 特点： 1.曲线上段比较平坦 血液中PO2在13.3～8.0kPa(100～60mmHg)范围内， Hb氧饱和度改变不大。为机体保证足够的摄O2量， 提供了较大的安全系数。 2.曲线中段较陡 PO2在8.0～5.32kPa(60～40mmHg)，血液中PO2稍 有下降，Hb氧饱和度即下降很多，保证为组织提 供较多的O2。 3.曲线下段坡度陡 PO2在5.3～2kPa(40～15mmHg)，PO2稍有降低， HbO2就释放大量O2。向组织提供更多O2的贮备能力。

  39. (四)影响氧离曲线的因素 1.pH和PCO2 PH值对Hb与O2的亲和力的这种影响称为波尔效应 2.温度 3.2，3-二磷酸甘油酸

  40. 三、二氧化碳的运输 (一)物理溶解 占总运输量的5%。 (二)化学结合 碳酸氢盐： 88%， 总运输量的95% 氨基甲酰血红蛋白： 7%。 组织 HbNH2O2＋H＋＋CO2 HHbNHCOOH＋O2 肺

  41. 血浆 氯转移 CO2 的 运 输

  42. (三)CO2解离曲线及其影响因素

  43. 2.O2与Hb的结合对CO2运输的影响 O2与Hb结合将促使CO2释放，这一效应称为 何尔登效应

  44. 第四节 呼吸运动的调节

  45. 呼吸中枢 中脑 脑桥 呼吸调整中枢 脑干呼吸中枢 长吸中枢 节律中枢 延髓

  46. (一)呼吸中枢广泛分布于大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位，脑的各级部位在产生和调节呼吸运动中的作用不同，正常呼吸有赖于它们之间的相互协调、相互制约，以及对各级传入的整合。(一)呼吸中枢广泛分布于大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位，脑的各级部位在产生和调节呼吸运动中的作用不同，正常呼吸有赖于它们之间的相互协调、相互制约，以及对各级传入的整合。 （二）脊髓不能产生节律性的呼吸运动，它的作用是联系上位和呼吸肌的中继站，整和某些呼吸反射的初级中枢。

  47. (三)延髓有呼吸节律基本中枢，其中有一些与吸气同步放电的神经元称吸气神经元，和与呼气同步放电的神经元称呼气神经元，它们互相掺杂，但相对集中，可分为背侧组和腹侧组(三)延髓有呼吸节律基本中枢，其中有一些与吸气同步放电的神经元称吸气神经元，和与呼气同步放电的神经元称呼气神经元，它们互相掺杂，但相对集中，可分为背侧组和腹侧组 （四）脑桥上部有呼吸调整中枢，其中有跨时相的I-E神经元，也含有I和E神经元，它与延髓呼吸中枢有双向联系，其作用是限制吸气，促使吸气向呼气转换

  48. 节律性呼吸运动的形成

  49. 三、化学因素对呼吸的调节 (一)化学感受器 1.外周化学感受器 部位：颈动脉体和主动脉体。 适宜刺激：动脉血PO2降低、PCO2或Ｈ＋浓度变化2.中枢化学感受器 部位：延髓腹外侧的浅表部位。 适宜刺激：脑脊液中的Ｈ＋，而不是CO2本身。

  50. (二)CO2、H＋和低O2对呼吸的调节 1.CO2对呼吸的影响 CO2：维持正常呼吸的生理性刺激。 PCO2 0.04%：正常呼吸 〈0.04%：呼吸减弱或暂停 1%：潮气量明显增加； 4%：肺通气量将加倍； 6%：通气量增大6-7倍 7%：通气量的增加已不足以完全清除CO2，血液 中PCO2明显增高，头昏，头痛 10%时，肺通气可增加8～10倍，头昏、头痛。

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