肺通气与肺换气原理医学课件

肺通气与肺换气原理肺通气与肺换气原理 徐潜徐潜1肺通气与肺换气原理徐潜1引言引言（Introduction）呼吸呼吸:机体机体与与外界环境外界环境之间的气体交换之间的气体交换 意义意义:维持机体内环境中维持机体内环境中O O2 2和和COCO2 2分压分压 的相对稳定的相对稳定2引言（Introduction）意义:维持机体内环境中O呼吸全呼吸全过程程组组 织织 换换 气气细胞内细胞内 氧化代谢氧化代谢肺肺 换换 气气气体运输气体运输肺通气肺通气O2CO2外呼吸外呼吸气体在血气体在血液中运输液中运输内呼吸内呼吸3呼吸全过程组细胞内肺气体运输肺通气O2CO2外呼吸气体肺通气肺通气Pulmonary ventilation概念概念：肺与外界之间的气体交换过程，包括：肺与外界之间的气体交换过程，包括吸气和呼气吸气和呼气结构结构：呼吸道、胸廓、呼吸肌、肺泡：呼吸道、胸廓、呼吸肌、肺泡气体进出肺的通道气体进出肺的通道肺的容器、之间有胸膜腔肺的容器、之间有胸膜腔附着于胸廓，提供动力附着于胸廓，提供动力4肺通气概念：肺与外界之间的气体交换过程，包括吸气和呼气结构：第一节第一节 肺通气原理肺通气原理5第一节肺通气原理5动力动力克服阻力克服阻力6动力克服阻力6胸廓扩大导致吸气,还是吸气后导致胸廓扩大?7胸廓扩大导致吸气,还是吸气后导致胸廓扩大?788一、肺通气的动力一、肺通气的动力直接动力：直接动力：大气与肺泡之间大气与肺泡之间的压力差的压力差原动力：原动力：呼吸运动呼吸运动呼呼 气气肺内压肺内压大气压大气压缩缩 小小肺肺 脏脏吸吸 气气肺内压肺内压大气压大气压胸胸 廓廓呼呼 吸吸 肌肌缩缩 小小收收 缩缩舒舒 张张扩扩 张张扩扩 张张9一、肺通气的动力直接动力：大气与肺泡之间的压力差呼呼吸运动呼吸运动肺内压肺内压胸廓运动胸廓运动10呼吸运动101.用手按在胸部两侧肋骨，深吸气，再用手按在胸部两侧肋骨，深吸气，再深呼气，感觉胸廓有什么变化？深呼气，感觉胸廓有什么变化？深呼吸深呼吸2.用手按住胸骨部位，深吸气，再深呼用手按住胸骨部位，深吸气，再深呼气，气，感觉胸廓有什么变化？感觉胸廓有什么变化？11用手按在胸部两侧肋骨，深吸气，再深呼气，感觉胸廓有什么变化？1.1.呼吸运动呼吸运动：呼吸肌呼吸肌舒缩引起胸廓缩扩舒缩引起胸廓缩扩 肺通气肺通气原动力原动力 吸气肌吸气肌膈肌、肋间外肌膈肌、肋间外肌 (1)(1)呼吸肌呼吸肌 呼气肌呼气肌腹肌、肋间内肌腹肌、肋间内肌 辅助吸气肌辅助吸气肌121.呼吸运动：呼吸肌舒缩引起胸廓缩扩吸气肌吸气肌呼气肌呼气肌肋间外肌肋间外肌膈肌膈肌腹直肌腹直肌肋间内肌肋间内肌斜角肌斜角肌胸锁乳突肌胸锁乳突肌13吸气肌呼气肌肋间外肌膈肌腹直肌肋间内肌斜角肌胸锁乳突肌131414（2 2）呼吸的类型呼吸的类型15（2）呼吸的类型152.肺内压肺内压：肺泡内的压力肺泡内的压力（1）周期性变化周期性变化直接直接动力动力肺内压（肺内压（mmHgmmHg）吸气吸气 呼气呼气162.肺内压：肺泡内的压力（1）周期性变化直接肺内压（mm（2）变化程度变化程度平静：吸气平静：吸气浅慢浅慢，呼吸道，呼吸道通畅通畅，肺内压变化，肺内压变化小小用力：吸气用力：吸气深快深快，呼吸道，呼吸道不通畅不通畅，肺内压变化，肺内压变化大大（3 3）意义）意义肺通气的直接动力肺通气的直接动力人工呼吸人工呼吸：通过提供高于肺内压的正压气流，建立：通过提供高于肺内压的正压气流，建立 人工通气人工通气17（2）变化程度173.3.胸廓运动胸廓运动 胸廓胸廓主动主动扩大缩小扩大缩小 特点特点 肺脏肺脏被动被动扩大缩小扩大缩小183.胸廓运动184.胸膜腔内压胸膜腔内压（1 1）测量测量 直接测量直接测量 间接测量间接测量（2 2）负压负压 平静吸气末：平静吸气末：105mmHg 平静呼气末：平静呼气末：53mmHg肋间外肌肋间外肌肺组织肺组织肋间肌肋间肌肋骨肋骨脏层胸膜脏层胸膜壁层胸膜壁层胸膜肺组织肺组织胸膜腔胸膜腔194.胸膜腔内压（1）测量肋间外肌肺组织肋间肌肋骨脏层胸膜壁 负压原因负压原因 胸膜腔密闭且含浆液胸膜腔密闭且含浆液 单方受压单方受压 出生后肺充气出生后肺充气 胸廓生长速度胸廓生长速度 肺肺肺扩张状态肺扩张状态20负压原因肺扩张状态20a a 胸膜腔内压形成胸膜腔内压形成(一腔二力）一腔二力）一腔一腔：有一个密闭的胸膜腔，腔内有些浆液起润滑有一个密闭的胸膜腔，腔内有些浆液起润滑 壁层和脏层胸膜并使之紧贴在一起的作用。壁层和脏层胸膜并使之紧贴在一起的作用。二力二力：肺内压肺内压肺泡扩张肺泡扩张 肺弹性回缩力肺弹性回缩力肺泡缩小肺泡缩小方向相反方向相反胸内压胸内压 =肺内压肺内压 （肺回缩力）肺回缩力）吸气、呼气末：肺内吸气、呼气末：肺内 压压 =大气压大气压 若以大气压（若以大气压（760 mmHg760 mmHg）=0=0 胸内压肺回缩力胸内压肺回缩力胸膜腔胸膜腔负压负压的形成及意义的形成及意义 21a胸膜腔内压形成(一腔二力）一腔：有一个密闭的胸膜腔，腔内b b 生理意义生理意义诊疗计划：1.吸氧，卧床，制动 2.必要时胸腔穿刺测压及闭式引流 c c 临床意义临床意义 气胸（胸膜破裂）气胸（胸膜破裂）肺萎缩肺萎缩肺通气肺通气 患者是一个19岁的男性，身高1.85米，体重70公斤不到。主诉：突发左侧胸痛半月，加重2天现病史（略）：患者半月前连续上网15小时后伸展上肢，突发左侧胸痛，为持续性，咳嗽及吸气时加重。入院前两天加剧伴气促。查体（注意有无心脏受累及马坊综合症体征）急诊胸片示：左侧气胸（左肺压缩40）。诊断诊断：左侧自发性气胸维持肺处于扩张状态，利于肺通气、肺换气维持肺处于扩张状态，利于肺通气、肺换气促进血液和淋巴液的回流促进血液和淋巴液的回流22b生理意义诊疗计划：1.吸氧，卧床，制动二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力肺通气阻力肺通气阻力弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力气道阻力粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺泡表面张力肺泡表面张力 2/32/3肺弹性回缩力肺弹性回缩力 1/31/323二、肺通气的阻力肺通气阻力弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹 顺应性：外力作用下弹性组织的可扩张性顺应性：外力作用下弹性组织的可扩张性 顺应性顺应性1/1/弹性阻力弹性阻力 容积变化（容积变化（V V）顺应性（顺应性（C C）=L/cmH L/cmH2 2O O 压力变化（压力变化（P P）1.1.弹性阻力：弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，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力具有对抗变形和弹性回位的力跨壁压跨壁压24顺应性1/弹性阻力容积变化（二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力肺通气阻力肺通气阻力弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力气道阻力粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺泡表面张力肺泡表面张力 2/3肺弹性回缩力肺弹性回缩力 1/325二、肺通气的阻力肺通气阻力弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹跨肺压跨肺压 cmH2O（1 1）肺的弹性阻力）肺的弹性阻力肺组织弹性回缩力肺组织弹性回缩力 13 肺弹性阻力肺弹性阻力 肺容积肺容积斜率肺顺应性斜率肺顺应性肺泡表面张力肺泡表面张力 23回缩力回缩力吸气阻力吸气阻力呼气动力呼气动力26跨肺压cmH2O（1）肺的弹性阻力a.a.肺泡表面张力肺泡表面张力Laplace定律:肺泡回缩压=2表面张力/肺泡半径根据公式:肺泡半径小,肺泡回缩压大27a.肺泡表面张力Laplace定律:27b.b.肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质来源：来源：肺泡肺泡型细胞分泌型细胞分泌成分成分:二棕榈酰卵磷脂二棕榈酰卵磷脂作用：作用：a.a.降低肺泡表面张力降低肺泡表面张力降低吸气阻力；降低吸气阻力；b.b.减少肺泡内液的生成减少肺泡内液的生成防肺水肿的发生防肺水肿的发生;c.c.维持肺泡内压的稳定性维持肺泡内压的稳定性防肺泡破裂或萎缩防肺泡破裂或萎缩28b.肺泡表面活性物质来源：肺泡型细胞分泌作用：28临床：临床：成人肺炎、肺血栓等成人肺炎、肺血栓等表面活性物质表面活性物质肺不张。肺不张。67个月胎儿才开始分泌表面活性物质，个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病不张和新生儿肺透明膜病呼吸窘迫综合呼吸窘迫综合征。征。29临床：29（2 2）胸廓的弹性阻力）胸廓的弹性阻力30（2）胸廓的弹性阻力30 弹性阻力作用弹性阻力作用 肺弹性阻力：吸气的阻力肺弹性阻力：吸气的阻力 胸廓弹性阻力：吸气的动力阻力胸廓弹性阻力：吸气的动力阻力 31弹性阻力作用312.非弹性阻力非弹性阻力惯性阻力惯性阻力粘滞阻力粘滞阻力气道阻力气道阻力（90）：气体流经呼吸道时气体分子间及分气体流经呼吸道时气体分子间及分 子与气道壁的摩擦力子与气道壁的摩擦力（10）气道阻力气道阻力=大气压与肺内压之差大气压与肺内压之差(cmH(cmH2 2O)O)单位时间内气体流量单位时间内气体流量(L/s)(L/s)322.非弹性阻力惯性阻力（10）气道阻力=大气压与肺内压之影响气道阻力的因素影响气道阻力的因素:气流速度气流速度 气流形式气流形式 层流阻力小，涡流阻力大层流阻力小，涡流阻力大 气道管径气道管径 阻力与半径阻力与半径4 4次方成反比次方成反比:a.a.跨壁压跨壁压:气道内压高气道内压高,跨壁压跨壁压管径管径,R,R b.b.肺组织对气道外向放射状牵引；肺组织对气道外向放射状牵引；c.c.副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反；副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反；d.d.化学因素化学因素:PGF:PGF2 2、组胺、白三烯等使气组胺、白三烯等使气 道平滑肌收缩；道平滑肌收缩；CACA、PGEPGE2 2使之舒张。使之舒张。33影响气道阻力的因素:33三、肺通气功能评价三、肺通气功能评价 1.基本肺容积基本肺容积 2.基本肺容量基本肺容量 潮气量潮气量 深吸气量深吸气量 补吸气量补吸气量 肺肺 活活 量量 补呼气量补呼气量 用力肺活量用力肺活量 余气量余气量 功能余气量功能余气量 肺总容量肺总容量 用力呼气量用力呼气量34三、肺通气功能评价1.基本肺容积2.（一）肺容积和肺容量（一）肺容积和肺容量潮气量潮气量补呼气量补呼气量补吸气量补吸气量残气量残气量深吸气量深吸气量功能残气量功能残气量肺活量肺活量肺总量肺总量35（一）肺容积和肺容量潮气量补呼气量补吸气量残气量深吸气量功能肺容积肺容积肺容积肺容积和和和和肺容量肺容量肺容量肺容量图解图解图解图解肺肺总总量量肺肺活活量量功功能能残残气气量量残残气气量量补补吸吸气气量量深深吸吸气气量量补补呼呼气气量量潮气量潮气量吸吸呼呼呼呼吸吸36肺容积和肺容量图解肺肺功残气量补深补潮气量吸呼呼吸36（二）评价肺通气功能的指标（二）评价肺通气功能的指标 深吸气量深吸气量 不稳定不稳定 功能余气量功能余气量 无法测定无法测定 肺总容量肺总容量 可变可变 肺活量肺活量 可变可变 用力肺活量用力肺活量（FVC）用力呼气量用力呼气量（FEV）：）：FEVtFVC 1s用力呼气量：用力呼气量：FEVtFVC 8037（二）评价肺通气功能的指标深吸气量（1 1）每分通气量：）每分通气量：每分钟进出肺的气体总量每分钟进出肺的气体总量 潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率(次次/分分)（2）最大通气量：）最大通气量：每分钟尽力、快速吸入或呼出的每分钟尽力、快速吸入或呼出的 气量气量=最大限度潮气量最大限度潮气量最快呼吸频率最快呼吸频率(次次/分分)意义意义:反应呼吸机能的最大潜力和反应呼吸机能的最大潜力和 所能耐受的体力强度所能耐受的体力强度2.2.肺通气量：肺通气量：38（2）最大通气量：每分钟尽力、快速吸入或呼出的2.肺通气量（3 3）肺泡通气量）肺泡通气量 每分钟吸入肺泡的新鲜气量。每分钟吸入肺泡的新鲜气量。=（潮气量（潮气量 无效腔气量无效腔气量）呼吸频率呼吸频率生理无效腔生理无效腔=解剖无效腔解剖无效腔(150mL）+肺泡无效腔（肺泡无效腔（0）39（3）肺泡通气量生理无效腔=解剖无效腔(150mL）+肺泡第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气肺换气：肺泡肺换气：肺泡 血液血液组织换气：血液组织换气：血液 组织组织40第二节肺换气和组织换气肺换气：肺泡血液4 第二节第二节 肺换气肺换气和组织换气和组织换气41第二节肺换气和组织换气41（一）、气体交换原理（一）、气体交换原理1.形式：形式：2.动力：动力：3.扩散速率：扩散速率：扩散系数扩散系数一、一、气体交换原理和结构基础气体交换原理和结构基础单纯扩散单纯扩散分压差分压差 分压差分压差扩散面积扩散面积溶解度溶解度温度温度 D 扩散距离扩散距离分子量平方根分子量平方根42（一）、气体交换原理扩散系数一、气体交换原理和结构基础单4.影响气体扩散的因素影响气体扩散的因素1.1.交换膜两侧气体分压差交换膜两侧气体分压差气体分压差减小气体分压差减小,气体交换减少气体交换减少气体分压差增大气体分压差增大,气体交换增加气体交换增加2.2.气体扩散系数气体扩散系数 COCO2 2的扩散系数是的扩散系数是O O2 2的的2020倍倍呼吸衰竭患者往往缺呼吸衰竭患者往往缺O O2 2显著，显著，COCO2 2潴留不明显。潴留不明显。分压差分压差扩散面积扩散面积溶解度溶解度温度温度 D 扩散距离扩散距离分子量平方根分子量平方根高原缺氧高原缺氧吸氧吸氧434.影响气体扩散的因素1.交换膜两侧气体分压差2.气体扩北京市平均海拔40米，氧分压约158毫米汞柱，拉萨市平均海拔3649米，不是西藏海拔最高的地方，其大气中氧分压约只有100毫米汞柱，拉萨市空气中的氧含量只相当于北京的63.3%。缺氧的主要表现为头痛、头昏、心慌、气短、胸闷、胸痛、食欲不振、恶心呕吐、腹胀、疲乏无力、红细胞数增多;呼吸频率加快;心率加快。严重的情况下可出现抽搐、昏迷和肺水肿，如得不到及时救治可危及生命。44北京市平均海拔40米，氧分压约158毫米汞柱，拉萨市平均海拔（二）、气体分压差的差异（二）、气体分压差的差异1.1.高原与平原高原与平原2.2.外界与肺泡内外界与肺泡内3.3.血液与组织血液与组织45（二）、气体分压差的差异1.高原与平原45（三）、气体交换屏障（三）、气体交换屏障肺泡毛细血管膜肺泡毛细血管膜 （呼吸膜）（呼吸膜）46（三）、气体交换屏障肺泡毛细血管膜46二、肺换气二、肺换气（一）肺换气过程（一）肺换气过程换气动力换气动力：分压差：分压差换气方向换气方向：分压高分压高分压低分压低换气结果换气结果：肺肺 组织组织 血血 血血 血血 血血10247二、肺换气（一）肺换气过程换气动力：分压差10247484849495050（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素 呼吸膜呼吸膜 含表面活性物质的液体层含表面活性物质的液体层肺泡上皮细胞肺泡上皮细胞上皮基底膜上皮基底膜组织间隙组织间隙毛细血管基底膜毛细血管基底膜毛细血管上皮细胞毛细血管上皮细胞51（二）影响肺换气的因素含表面活性物质的液体层51影响肺换气的因素影响肺换气的因素1.1.呼吸膜厚度呼吸膜厚度:反比反比 肺纤维化、肺纤维化、肺水肿时增厚肺水肿时增厚52影响肺换气的因素1.呼吸膜厚度:52影响肺换气的因素影响肺换气的因素2.2.呼吸膜面积呼吸膜面积:正比正比 运动时面积增大运动时面积增大 肺不张、肺实变、肺肺不张、肺实变、肺CapCap闭塞时面积减小闭塞时面积减小 53影响肺换气的因素2.呼吸膜面积:53 3.3.通气通气/血流比值血流比值 肺泡通气量（肺泡通气量（VAVA）/肺血流量（肺血流量（Q Q）0.840.84 VA/Q VA/Q肺血流肺血流增大生理无效腔增大生理无效腔换气效率换气效率 (如心衰、肺动脉栓塞如心衰、肺动脉栓塞)VA/QVA/Q肺通气肺通气增大功能性增大功能性A-VA-V短路短路换气换气 效率效率（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞）（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞）543.通气/血流比值54 整整个个肺肺脏脏的的VA/Q=0.84,VA/Q=0.84,是是衡衡量量肺肺换换气气功功能能的的指指标标；但但因因肺肺脏脏各各局局部部的的肺肺泡泡通通气气量量和和血血流流量量的的不不均均性性，故临床上更应测肺脏各局部的故临床上更应测肺脏各局部的VA/QVA/Q：人体直立时肺局部的人体直立时肺局部的VA/QVA/Q 肺上区肺上区 肺下区肺下区VAVA（L/minL/min）0.24 0.820.24 0.82 Q Q（L/minL/min）0.07 1.290.07 1.29VA/Q 3.4 0.64VA/Q 3.4 0.6455整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但 血液与组织细胞之血液与组织细胞之间的气体交换过程。间的气体交换过程。三、组织换气三、组织换气56血液与组织细胞之间的气体交换过程。三、组织1.1.动力：分压差动力：分压差 2.2.影响组织换气的因素影响组织换气的因素 扩散距离扩散距离血供情况血供情况组织细胞代谢水平组织细胞代谢水平571.动力：分压差2.影响组织换气的因素扩散距离5758ThankYou!谢谢聆听58