生理学--第五章-呼吸课件

乌兰察布医学高等专科学校 张志鹏生理学第五章呼吸乌兰察布医学高等专科学校 张志鹏 生理学第五章 呼 吸第一节第一节肺通气第二节第二节呼吸气体的交换第四节第四节呼吸运动的调节第三节第三节气体在血液中的运输第五章第五章 呼呼 吸吸第一节第二节 第四节第三节第五章 呼 吸2机体与外环境之间的气体交换过程。呼吸过程的三个环节：呼吸过程的三个环节：1.外呼吸（肺呼吸）肺换气肺通气2.气体在血液中的运输3.内呼吸（组织换气）第五章第五章 呼吸呼吸呼呼 吸吸（respiration）机体与外环境之间的气体交换过程。1.外呼吸（肺呼吸）肺换气3血液循环组织细胞O2CO2O2CO2肺肺通气肺通气肺换气肺换气气体运输气体运输组织换气组织换气O2CO2CO2O2呼吸过程的三个环节示意图呼吸过程的三个环节示意图第五章第五章 呼吸呼吸血液组织O2CO2O2CO2肺肺通气肺换气气体运输组织换气O4指肺与外界环境之间的气体交换。1.肺通气的器官:呼吸道：沟通肺泡与外界环境的气体通道 肺泡：气体交换的场所。呼吸膜六层结构 胸廓：肺通气的动力第一节第一节 肺通气肺通气肺通气肺通气（pulmonaryventilation）指肺与外界环境之间的气体交换。呼吸道：沟通肺泡与外界环境的52.肺通气原理气体进出肺取决于两方面因素的相互作用：一是推动气体流动的动力；二是阻止其流动的阻力。前者必须克服后者，才能实现肺通气。第一节第一节 肺通气肺通气2.肺通气原理气体进出肺取决于两方面因素的相互作用：第一节 6 一、肺通气的动力一、肺通气的动力 原动力原动力：呼吸运动呼吸运动直接动力直接动力：肺内压与大气压的压力差肺内压与大气压的压力差肺通气肺通气第一节第一节 肺通气肺通气 一、肺通气的动力 原动力：呼吸运7（一）呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小,包括吸气运动和呼气运动。参与呼吸的肌肉u主要吸气肌：膈肌和肋间外肌u主要呼气肌：肋间内肌和腹肌u辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等第一节第一节 肺通气肺通气（一）呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小81.1.吸气运动：吸气运动：吸气肌收缩胸廓扩张肺扩张肺容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量增加肺内压暂时下降气体进入肺2.2.呼气运动呼气运动：膈肌和肋间外肌舒张肺回缩胸廓回膈肌和肋间外肌舒张肺回缩胸廓回缩肺内压升高气体被呼出缩肺内压升高气体被呼出3.3.呼吸的类型呼吸的类型va.a.平静呼吸和用力呼吸平静呼吸和用力呼吸vb.b.腹式呼吸和胸式呼吸：一般男性以腹式呼吸为主，腹式呼吸和胸式呼吸：一般男性以腹式呼吸为主，女性以胸式呼吸为主。女性以胸式呼吸为主。第一节第一节 肺通气肺通气1.吸气运动：吸气肌收缩胸廓扩张肺扩张肺容量增加肺内9（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化肺泡内的压力。吸气初：肺内压 大气压 呼气开始呼气末：肺内压=大气压 呼气停止肺内压肺内压（intrapulmonarypressure）在呼吸运动中，肺内压随胸腔容积的变化而发生周期性变化。第一节第一节 肺通气肺通气（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化肺泡内的压力。吸气初：肺10 胸膜腔：位于两层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液。第一节第一节 肺通气肺通气胸膜腔内的压力。胸膜腔内压胸膜腔内压（Intrapleuralpressure）胸膜腔：第一节 肺通气胸膜腔内的压力。胸膜腔内压（In11胸膜腔负压的产生原理:胸膜腔内压=肺内压肺回缩压v在吸气末或呼气末,肺内压=大气压：胸膜腔内压=大气压肺回缩压l若将大气压视为零，则：胸膜腔内压=肺回缩压第一节第一节 肺通气肺通气胸膜腔负压的产生原理:胸膜腔内压=肺内压肺回缩压第一节 肺12胸膜腔负压的生理意义胸膜腔负压的生理意义l维持肺的扩张状态维持肺的扩张状态,并使肺随胸廓运动而被动运动并使肺随胸廓运动而被动运动;l促进静脉血和淋巴液的回流促进静脉血和淋巴液的回流.气胸的危害气胸的危害第一节第一节 肺通气肺通气胸膜腔负压的生理意义维持肺的扩张状态,并使肺随胸廓运动而被动13二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力弹性阻力弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力肺弹性阻力（回位力）（回位力）气道阻力气道阻力：与气体流动形式和气道半径有关：与气体流动形式和气道半径有关粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺弹性回缩力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计常态下可忽略不计第一节第一节 肺通气肺通气二、肺通气的阻力弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与14肺泡表面张力与肺泡表面活性物质肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 肺泡壁内表面覆盖着一薄层液体，与肺泡直接形成液-气界面，产生了表面张力，称为肺泡表面张力。液层表面张力沿曲面的切线分向拉紧液面，指向肺泡中心，使肺泡趋于缩小，构成肺的回缩力，约占总回缩力的2/3。第一节第一节 肺通气肺通气肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 液层表面张力沿曲面的切15肺泡表面张力造成的负面影响：肺泡表面张力造成的负面影响：（1）阻碍肺泡的扩张，增加吸气阻力（2）使相通的大小肺泡内压不稳定（3）促近肺部组织液生成，易产生肺水肿第一节第一节 肺通气肺通气肺泡表面张力造成的负面影响：第一节 肺通气16肺表面活性物质（肺表面活性物质（pulmonary surfactant)pulmonary surfactant)由肺泡型细胞分泌,主要成分为二棕榈酰卵磷脂。作用：降低肺泡表面张力第一节第一节 肺通气肺通气肺表面活性物质（pulmonary surfactant)17生理意义：生理意义：（1）降低吸气阻力，有利于肺的扩张，使吸气省力。（2）维持大小肺泡容积的稳定性。（3）减少肺间质和肺泡内组织液的生成，防止肺水肿。第一节第一节 肺通气肺通气第一节 肺通气18气道阻力气道阻力 气体通过呼吸道时气体分子之间及气体分子与气道壁之间的摩擦力。约占非弹性阻力80-90%。影响气道阻力的因素影响气道阻力的因素:（1）呼吸道口径大小 （2）气流速度 （3）气流形式第一节第一节 肺通气肺通气气道阻力第一节 肺通气19三、肺通气功能的评价三、肺通气功能的评价（一）肺容积1.潮气量(TV)：每次吸入或呼出的气量。平静，500mL。2.补吸气量（IRV）：平静吸气末，尽力吸气所能吸入的气量。1500-2000mL3.补呼气量（ERV）：平静呼气末，尽力呼气所能呼出的气量。900-1200mL4.余气量（RV）：最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量。1000-1500mL第一节第一节 肺通气肺通气 三、肺通气功能的评价（一）肺容积第一节 肺20潮气量潮气量400600ml补吸气量补吸气量(吸气储备量吸气储备量)15002000ml补呼气量补呼气量(呼气储备量呼气储备量)9001200ml余气量余气量10001500ml深吸气量深吸气量功能余气量功能余气量肺活量肺活量肺总量肺总量第一节第一节 肺通气肺通气潮气量补吸气量(吸气储备量)补呼气量(呼气储备量)余气量深吸21(二二)肺通气量肺通气量1.1.每分通气量每分通气量:指每分钟吸入或呼出的气体总量。指每分钟吸入或呼出的气体总量。肺通气量肺通气量 =潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率 平静呼吸时平静呼吸时,正常成人约为正常成人约为:500ml(1218)500ml(1218)次次/分分 69L/min 69L/min 第一节第一节 肺通气肺通气(二)肺通气量第一节 肺通气222.无效腔与肺泡通气量无效腔与肺泡通气量无效腔无效腔-从鼻到肺泡从鼻到肺泡,凡没有参与肺泡与血液间的气体交换凡没有参与肺泡与血液间的气体交换的容积的容积.解解剖剖无无效效腔腔:从从鼻鼻到到终终末末细细支支气气管管的的呼呼吸吸道道容容积积,正正常常成成人人约约150ml。第一节第一节 肺通气肺通气肺泡通气量肺泡通气量-每分钟在肺泡中进行气体交换的有效通气量。每分钟在肺泡中进行气体交换的有效通气量。肺泡通气量肺泡通气量(潮气量无效腔气量潮气量无效腔气量)呼吸频率呼吸频率2.无效腔与肺泡通气量第一节 肺通气肺泡通气量-每分23不同呼吸频率和幅度的每分肺通气量和肺泡通气量呼吸形式呼吸形式呼吸频率呼吸频率(次次/min)潮气量潮气量(ml)肺通气量肺通气量(ml/min)肺泡通气量肺泡通气量(ml/min)平静呼吸平静呼吸1250060004200浅快呼吸浅快呼吸2425060002400深慢呼吸深慢呼吸6100060005100表明表明:1.在一定范围内深而慢的呼吸更有效。在一定范围内深而慢的呼吸更有效。2.肺泡通气量比每分通气量更能反应肺通气的真实效能。肺泡通气量比每分通气量更能反应肺通气的真实效能。第一节第一节 肺通气肺通气不同呼吸频率和幅度的每分肺通气量和肺泡通气量呼吸形式呼吸频率24一、气体交换的原理一、气体交换的原理 气体分子不停的进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处移动，这一过程称为气体扩散。肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换一、气体交换的原理 第二节 呼吸气体的交换25肺泡气肺泡气 动脉血动脉血混合静脉血混合静脉血组织组织PO213.6 13.3(102)(100)5.3(40)4.0(30)PCO25.3 5.3(40)(40)6.1(46)6.6(50)在肺部在肺部O2的分压差为的分压差为62mmHg，CO2分压差为分压差为6mmHg 第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换肺泡气 动脉血混合静脉血组织PO213.6 26气体的分子量与溶解度气体的分子量与溶解度 分压差*溶解度 D 分子量分子量气体的扩散速率与溶解度成正比气体的扩散速率与溶解度成正比气体的扩散速率与分子量的平方根成反比气体的扩散速率与分子量的平方根成反比 第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换气体的分子量与溶解度 第二节 呼吸气体的交换27 肺换气与组织换气肺换气与组织换气 换气动力换气动力:分压差分压差换气方向换气方向:分压高分压高分分压低压低换气结果换气结果:肺血肺血 组织血组织血 血血 血血CO2组织细胞二、气体交换的过程二、气体交换的过程O O2 2（3030）COCO2 2（5050）第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换O2肺泡 肺换气与组织换气 换气动力:分压差CO228(二二)影响肺换气的因素：影响肺换气的因素：1.呼吸膜的厚度:反比；(0.21m)2.呼吸膜的面积:正比;(70,安静时仅用40)3.通气/血流比值(VAQ)6 6层层1m1m厚厚 第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换(二)影响肺换气的因素：6层1m厚 第二节 呼吸气体的29通气通气/血流比值：血流比值：每分钟肺泡每分钟肺泡通气量与肺血流量的比值通气量与肺血流量的比值正常时：正常时：V/Q=0.84,V/Q=0.84,表明表明此时气体交换的效率最高。此时气体交换的效率最高。第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换通气/血流比值：每分钟肺泡 第二节 呼吸气体的交换30V/QV/Q比值比值0.840.84肺血管栓塞肺血管栓塞通气过度，血流不足通气过度，血流不足肺泡无效腔增大肺泡无效腔增大 第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换V/Q比值0.84 第二节 呼吸气体的交换31V/QV/Q比值比值0.840.84支气管痉挛支气管痉挛通气不足，血流过多通气不足，血流过多功能性功能性A-VA-V短路短路 第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换V/Q比值0.84 第二节 呼吸气体的交换32一、氧的运输一、氧的运输 运输形式:(1)物理溶解：占1.5%；(2)化学结合：占98.5%,与红细胞内的血红蛋白(Hb)结合成氧合血红蛋白(HbO2).第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输O2和CO2在血液中运输的形式:物理溶解和化学结合(主要)一、氧的运输第三节 气体在血液中的运输 O2和CO2在33(一)Hb与O2结合的特征1.反应快、可逆、不需酶的催化,受PO2的影响(PO2高时结合,PO2低时解离)2.是氧合,而不是氧化:Hb的Fe2+与O2结合后仍是二价铁。第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输3.1分子Hb可结合4分子O2(一)Hb与O2结合的特征第三节 气体在血液中的运输3.34Hb的氧容量(血氧容量)每升血液中Hb所能结合的最大O2量。Hb的氧含量(血氧含量)每升血液中Hb实际结合的O2量。Hb的氧饱和度(血氧饱和度)Hb氧含量占Hb氧容量的百分比.第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输Hb的氧容量(血氧容量)每升血液中Hb所第三节 气体35生理学-第五章-呼吸课件36二、二、CO2的运输的运输(一)CO2的运输形式(1)物理溶解(5%)；(2)化学结合(95%):碳酸氢盐(87%);氨基甲酸血红蛋白(7%).第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输二、CO2的运输第三节 气体在血液中的运输37H2CO3H2O+CO2碳酸酐酶碳酸酐酶CO2CO2HCO3-+H+HCO3-+Na+NaHCO3ClCl血浆血浆红细胞红细胞组织组织+HbHb-CO2第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输1.碳酸氢盐碳酸氢盐H2CO3 H2O+CO2碳酸酐38在肺脏氧与二氧化碳运输形式在肺脏氧与二氧化碳运输形式在肺脏氧与二氧化碳运输形式392.氨基甲酸血红蛋白氨基甲酸血红蛋白(HHbNHCOOH)在组织HbNH2O2+H+CO2HHbNHCOOH+O2在肺特点:(1)无需酶的催化,反应迅速可逆;(2)主要受氧合作用的调节.第三节第三节气体在血液中的运输气体在血液中的运输2.氨基甲酸血红蛋白(HHbNHCOOH)第三节 气体在血40一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成(一一)呼吸中枢呼吸中枢 中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群广泛分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮层。第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成(一)呼吸中枢 中枢神经41第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节动物脑干横切实验 延髓是呼吸基本中枢延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。脑桥是呼吸调整中枢。第四节 呼吸运动的调节动物脑干横切实验 延髓是呼吸基本中42第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节(一一)机械感受性调节机械感受性调节肺牵张反射：肺扩张或缩小而引起的呼吸的反射性变化。（平静呼吸时不参与调节）第四节 呼吸运动的调节二、呼吸的反射性调节(一)机械感43切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节1）机制：）机制：肺扩张肺牵感器兴奋迷走N延髓吸气N元抑制吸气转为呼气2）作用：）作用：使吸气不至于过长过深，防止肺通气过度吸气切断机制呼吸变得深而慢呼吸变得深而慢切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？第四节 呼吸运动的调节144（二）化学感受性反射（二）化学感受性反射 1.1.化学感受器化学感受器(1)(1)外周化学感受器外周化学感受器颈动脉体颈动脉体主动脉体主动脉体POPO2 2H H PCOPCO2 2（+）窦窦 N N迷走迷走 N N延髓延髓呼吸加深加快呼吸加深加快第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节（二）化学感受性反射 1.化学感受器(1)外周化学感受器45(2)(2)中枢化学感受器中枢化学感受器延髓腹外侧浅表区延髓腹外侧浅表区脑脊液和局部组织外液中脑脊液和局部组织外液中的的H H+有效刺激有效刺激 ：第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节(2)中枢化学感受器延髓腹外侧浅表区脑脊液和局部组织外液中的462.CO2、H+、O2对呼吸的调节对呼吸的调节CO2：是调节呼吸的最重要的体液因素是调节呼吸的最重要的体液因素 P PCOCO2 2 在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过 一定限度，抑制呼吸，起麻醉效应一定限度，抑制呼吸，起麻醉效应 中枢化学感受器途径是主要的，比外周敏感（中枢化学感受器途径是主要的，比外周敏感（80%80%）外周化学感受器在快速反应中起作用（外周化学感受器在快速反应中起作用（20%20%）第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节2.CO2、H+、O2对呼吸的调节CO2：是调节呼47 H+中枢化学感受器对中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学感受的敏感性较外周化学感受器高，脑脊液中的器高，脑脊液中的H+是中枢化学感受器的最有是中枢化学感受器的最有效刺激效刺激 血中血中H+（不易通过血脑屏障），以刺激（不易通过血脑屏障），以刺激外周外周化学感受器为主化学感受器为主第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 H+中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学感受第48 O2 缺氧完全通过外周化学感受器实现对呼吸的刺缺氧完全通过外周化学感受器实现对呼吸的刺激激 作用作用 严重缺氧对呼吸中枢的直接作用表现为抑制效应严重缺氧对呼吸中枢的直接作用表现为抑制效应 PO PO2 260mmHg60mmHg时，才出现反射效应，对正常呼时，才出现反射效应，对正常呼 吸调节意义不大。吸调节意义不大。第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 O2 缺氧完全通过外周化学感受器实现对呼吸的刺激 49PCOPCO2 2、H H+和和POPO2 2影响呼吸的相互关系影响呼吸的相互关系 1 1）在在正正常常呼呼吸吸调调节节中中PCOPCO2 2起起主主导导作作用用，其其次次是是H H+，最弱是，最弱是O O2 2。2 2）三三个个因因素素中中任任一一改改变变，可可引引起起其其它它两两个个因因素素的继发性改变。的继发性改变。第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节PCO2、H+和PO2影响呼吸的相互关系第四节 呼吸运动50生理学-第五章-呼吸课件