生理第七章呼吸系统的结构和功能课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,4/25/2010,#,江苏大学药学院,第七章,呼吸系统的结构与功能,Structure,and,functions,of,Respiratory,system,江苏大学药学院第七章 呼吸系统的结构与功能Struct,1,江苏大学药学院,O,CO,22,O,概,述,呼吸：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。,呼吸的环节,外呼吸,肺通气、肺换气,气体在血液中的运输,内呼吸,组织换气、细胞内的生物氧化,O,O,2,2,C,O,气体在血,液中运输,O,2,2,CO,2,2,组织换气,O,2,2,CO,2,2,肺通气,肺换气,江苏大学药学院OCO 22O概述呼吸：机体与外界环境之间,2,江苏大学药学院,内容提要,第一节,第二节,第三节,第四节,第五节,呼吸系统的组成和结构,肺通气,肺换气与组织换气,气体在血液中的运输,呼吸运动的调节,江苏大学药学院内容提要第一节呼吸系统的组成和结构,3,江苏大学药学院,第一节,呼吸系统的组成和结构,（自学）,呼,吸,系,统,呼吸道：鼻、咽、喉、气管、各级支气管,肺,上呼吸道,下呼吸道,江苏大学药学院第一节呼呼吸道：鼻、咽、喉、气管、各,4,江苏大学药学院,江苏大学药学院,5,江苏大学药学院,呼吸膜的构成,肺泡上皮组织,上皮基底膜,间隙,毛细血管基底膜,毛细血管内皮,肺泡表面活性物质,江苏大学药学院呼吸膜的构成肺泡上皮组织上皮基底膜间隙毛细,6,江苏大学药学院,第二节,肺,通,气,肺通气：肺与外界环境间的气体交换过程。,肺通气的器官包括,呼吸道,、,肺,、,胸廓,和,膈肌,等。,江苏大学药学院第二节肺 通 气肺通气：肺与外界环境间,7,江苏大学药学院,呼,气,吸,气,肺内压,大气压,肺内压,大气压,胸,肺,廓,脏,呼,吸,肌,舒,张,缩,小,缩,小,收,缩,扩,张,扩,张,一、肺通气的过程,江苏大学药学院呼气吸气肺内压大气压 肺内压大气压胸,8,江苏大学药学院,二、肺通气的原理：,（一）动力：,1.,源动力：呼吸运动,（,Respiratory,movement,）,（,1,）,吸气,（,inspiration,）,肋间外,(,膈,),肌收缩,肋骨,(,膈,),上移,胸廓前后,(,上下,),径,和左右径增大,肺内压下降,大气压,肺泡气体流出,呼气,平静呼吸时，因膈肌收缩而增加的胸腔容积约占总通气量,4/5,，所以膈肌收缩在肺通气中起重要作用。,江苏大学药学院二、肺通气的原理：（一）动力：1. 源动,9,江苏大学药学院,呼吸运动的分类,:,分:,按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸。,平静呼吸：机体处于安静状态时平静而顺畅的呼吸,动作,用力呼吸：机体活动时，呼吸运动加深加快,分:,吸:,按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。,混合呼吸:正常成人。,吸:,腹式呼吸:主要由膈肌舒缩引起的呼吸运动,吸:,胸式呼吸:主要由肋骨和胸骨运动产生的呼吸运动,江苏大学药学院呼吸运动的分类:分:按呼吸深度分:平静呼吸,10,江苏大学药学院,二、肺通气的原理：,2.,直接动力：,肺内压与大气压力之差,呼吸运动是肺通气的原动力，,由此造成的肺内压与大气,压的压差是推动气体进出肺的直接动力。,（,1,）肺内压（,Intrapulmonary,pressure,）,指肺泡的压力,暂停状态：声带开放呼吸道通畅时，肺内压,=,大气压,吸气时：肺容量增大，肺内压下降，,肺内压,大气压,江苏大学药学院二、肺通气的原理：2. 直接动力：肺内压与,11,江苏大学药学院,（,2,）胸内压（,Intrapleural,pressure,）,由紧贴于肺表面的,脏层,和紧贴于胸廓内壁的,壁层,胸膜构成,的密闭腔隙为,胸膜腔,，其内部压力为,胸内压,。,其内部没有气体，只有少量浆液。,江苏大学药学院（2）胸内压（Intrapleural p,12,江苏大学药学院,胸内压,+,肺回缩力,=,肺内压,向,外,肺,内,压,向,内,力),( 肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力 ),肺,回,缩,力,（,2,）胸内压（,Intrapleural,pressure,）,胸,内,压,=,压=,吸气末或呼气末,肺内压=大气压,胸内压肺内压肺回缩力,胸内压0肺回缩力,胸内压,=,-,肺回缩力,平静呼气末,:-5,-3mmHg;,吸气末,:-10,-5mmHg,意义,:1),有利于维持肺的扩张状态,;,2),有利于静脉和淋巴回流。,江苏大学药学院胸内压 + 肺回缩力 = 肺内压向,13,江苏大学药学院,（,70%,）,非弹性阻力,（,30%,）,二、肺通气的原理：,（二）阻力：,肺弹性阻力,弹性阻力,胸廓弹性阻力,气道阻力,惯性阻力,组织粘滞阻力,江苏大学药学院（70%）二、肺通气的原理：胸廓弹性阻,14,江苏大学药学院,1.,弹性阻力和顺应性（,elastic,resistance,&,compliance,）,（,1,）弹性阻力,:,弹性物体对外力作用变形时，所具有的抗变形回,位的趋势，称为弹性阻力。,肺的弹性阻力,气,-,液面阻力,(2/3),由,肺表面活性物质,产生的,表面张力所形成的回缩力,肺组织弹性纤维回缩力,(1/3),肺表面活性物质（,pulmonary,surfactant,）,由肺泡型细胞分泌,的，成分为二软脂酰卵磷脂,(Dipamitoyl,phosphatidyl,choline,DPPC),和表面活性物质结合蛋白,(Surfactant,associated,protein,SP),，,主要作用为降低肺泡表面张力。,江苏大学药学院1. 弹性阻力和顺应性（elastic,15,江苏大学药学院,肺表面活性物质（,pulmonary,surfactant,）,生理意义：,有助于维持大小肺泡的稳定性；,增大顺应性，维持肺扩张，降低吸气,阻力，,减少吸气作功；,防止肺水肿。,江苏大学药学院肺表面活性物质（pulmonary sur,16,江苏大学药学院,1.,弹性阻力和顺应性（,elastic,resistance,&,compliance,）,胸廓弹性阻力：,1),肺容量,/,肺总量,=67%(,平静吸气末,),胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力；,2),肺容量,/,肺总量,67%(,深吸气,),胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力；,（,2,）,顺应性：指外力作用下弹性组织的可扩展性，容易扩张着顺,应性大，反之则小，即与弹性阻力成反比。,江苏大学药学院1. 弹性阻力和顺应性（elastic,17,江苏大学药学院,肺纤维化,吸气,困难,（,3,）肺顺应性的病理改变,顺应性降低：,弹性阻力增加,肺弹性阻力,胸廓弹性阻力,顺应性增加：,弹性阻力减少,肺弹性阻力,胸廓弹性阻力,肺表面物质减少,肺V67%,肺纤维弹性破坏,呼气,困难,肺顺应性病理性改变导致呼吸窘迫综合征,江苏大学药学院肺纤维化 吸气困难（3）肺顺应性的病理,18,江苏大学药学院,2.,非弹性阻力,（,non-elastic,resistance,）,（,1,）惯性阻力,:,气流在发动、变速、换向时，因气流和组织的惯,性所产生的阻力；,（,2,）粘滞阻力,:,来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦,;,（,3,）气道阻力,:,来自气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子,与气道壁之间的摩擦,;,占非弹性阻力的,80%90%,。,【影响气道阻力的因素】,气流速度；,气流形式层流阻力小，涡流阻力大；,气道管径阻力与半径,4,次方成反比。,江苏大学药学院2. 非弹性阻力（non-elastic,19,江苏大学药学院,三、肺通气功能指标,（一）肺容积和肺容量（,Pulmonary,volume,and,pulmonary,capacities,）,潮气量,(TV):,平静呼吸时，每次呼吸时吸入或呼出的气量。,约,400600ml,。,补吸气量,(IRV):,平静吸气末，再做最大吸气所能吸入的气量，,约,15002000ml,。,深吸气量,(IC):,从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量，,它是潮气量与补吸气量之和，衡量最大通气潜能,。,补呼气量,(EVR):,平静呼气末,再做最大呼气所能呼出的气体量,约,9001200ml,。,残气量,(RV):,最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气量。,江苏大学药学院三、肺通气功能指标（一）肺容积和肺容量（P,20,江苏大学药学院,肺活量,(VC):,最大吸气后，尽力所能呼出的气体量，,是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。,男性约,3500ml,女性约,2500ml,气功能的较好指标，阻塞性肺疾患的时间肺活量。,肺总容量:肺所能容纳的最大气量，是肺活量与余气,量之和，男性约,5000ml,，女性约,3500ml,三、肺通气功能指标,（一）肺容积和肺容量（,Pulmonary,volume,and,pulmonary,capacities,）,江苏大学药学院肺活量(VC): 最大吸气后，尽力所能,21,江苏大学药学院,三、肺通气功能指标,（二）肺通气量和肺泡通气量,1.,每分肺通气量（,minute,ventilation,volume,）,定义,:,每分钟吸入或呼出的气体总量,(,基础状态下测定,),。,每分通气量,=,潮气量,量呼吸频率,=500ml,12,次,/min=6L/min,2.,最大随意通气量（,maximal,voluntary,ventilation,）,定义,:,尽力作深、快呼吸时，每分钟吸入或呼出的最,大气体量，,约为,150L/min,。,最大通气量,(150L),每分通气量,(6L),3.,通气贮量百分比,=,100%,最大通气量,(150L),江苏大学药学院三、肺通气功能指标（二）肺通气量和肺泡通气,22,江苏大学药学院,三、肺通气功能指标,4.,生理无效腔（,Physiological,dead,space,）,解剖无效腔：,无气体交换能力的腔（从鼻或口腔,终末细支气管，约150ml）,。,肺泡无效腔：,血流在肺分布不均引起，因无血流,通过而不能进行气体交换的肺泡腔。,腔+,生理无效腔,=,解剖无效腔+肺泡无效腔,量-,量),肺泡通气量,(潮气量-生理无效腔量)呼吸频率,江苏大学药学院三、肺通气功能指标4. 生理无效腔（Phy,23,江苏大学药学院,第三节,肺,换,气,和,组,织,换,气,肺换气：肺泡和血液之间,O,2,和,CO,2,的交换。,组织换气：血液和组织细胞之间,O,2,和,CO,2,的交换。,换气结果,：,肺血,组织血,血,血,江苏大学药学院第三节,24,江苏大学药学院,一、气体交换的原理,原理：自由扩散,动力：膜两侧的气体分压差,方向：分压高,分压低,条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差,速率：,=,扩散速率（,D,）,距离,温度,分压 差 度气体溶解度度扩散面积,=,扩散,离分子量,扩散系数,=,气体溶解度,/,分子量,江苏大学药学院一、气体交换的原理距离温度分压 差 度,25,江苏大学药学院,分子量,D,O,2,32,21.4,13.6,13.3,5.3,1,CO,2,44,515.0,5.3,5.3,6.1,2,血浆溶解度,(ml/L),肺泡气,（,KPa,）,A,血,（,KPa,）,V,血,（,KPa,）,一、气体交换的原理,CO,2,的扩散系数是,O,2,的,20,倍,CO,2,的分压差是,O,2,的,0.1,倍,CO,2,的扩散速率实际约为,O,2,的,2,倍,O,2,、,CO,2,扩散速率（,D,）的比较,江苏大学药学院分子量D,26,江苏大学药学院,气/,二、通气/血流比值,每分肺通气量（,V,）,/,每分肺血流量（,Q,）,V/Q,肺通气,增大功能性,A-V,短路,换气效率,(,如,支哮、肺气肿、支气管栓塞,),V/Q,肺通气,或肺血流,增大肺泡无效腔,换气效,率,(,如心衰、肺动脉栓塞,),(5L/min,),0.84,(4.2L/min,),江苏大学药学院气/二、通气/血流比值 V/Q肺通气,27,江苏大学药学院,第四节,气体在血液中的运输,物理溶解,化学结合（主要）,江苏大学药学院第四节气体在血液中的运输物理溶解化学结合（,28,江苏大学药学院,式:,解:,征:,征:,一、运输形式:,（一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。,特征:起桥梁作用；,溶解量与分压呈正比：,（二）,化学结合,:气体与某些物质进行化学结合。,特征:主要运输形式。,物理溶解,化学结合,动态平衡,江苏大学药学院式:解:征:征:一、运输形式:物理溶解化学,29,江苏大学药学院,血液,O,2,和,CO,2,的含量,（,ml/100ml,血液）,动脉血,静脉血,物理,溶解,化学,结合,合,计,物理,溶解,化学,结合,合,计,O,2,CO,2,0.31,2.53,20.0,20.31,46.4,48.93,0.11,2.91,15.2,50.0,15.31,52.91,江苏大学药学院血液O2和CO2的含量动脉血静脉血物理化学,30,江苏大学药学院,二、氧的运输,(,一,),物理溶解,：,(1.5%),(,二,),化学结合,:,(98.5%),O,2,与,Hb,的可逆性结合,:,当表浅毛细血管床血液中去氧,Hb,达,5g/100ml,以上，,呈蓝紫色称,紫绀,。,PO,2,(,氧合,),PO,2,(,氧离,),HbO,2,鲜红色,Hb,+,O,2,暗红色,江苏大学药学院二、氧的运输当表浅毛细血管床血液中去氧H,31,江苏大学药学院,1,分子,Hb,可与,4,分子,O,2,可逆结合,（,4,个亚基各结合,1,个,O,2,）,100ml,血液,Hb,结合,O,2,的最大量,血红蛋白氧容量,100ml,血液,Hb,实际结合,O,2,的量,血红蛋白氧含量,量/,氧含量/氧容量的百分比,血氧饱和度,2.O,2,与,Hb,结合的,特征,:,反应快,、,可逆,、,受,PO,2,的影响,、,不需酶的催化,；,是氧合，非氧化,：,Hb-Fe,2+,+,O,2,Fe,2+,-HbO,2,（因,O,2,结合在,Hb,的,Fe,2+,上时，无电荷的转移）,Hb+O,2,的结合或解离曲线呈,S,形,江苏大学药学院1分子Hb可与4分子O2可逆结合（4个亚,32,江苏大学药学院,(三)氧离曲线特征及生理意义,1.,上段,:PO,2,8.0,13.3kPa,(60100mmHg,）坡度较平坦。,表明：,PO,2,变化大时，血氧饱,和度变化小。,2.,中段,:PO,2,8.0,5.3kPa,(40,60mmHg),坡度较陡。,表明：,PO,2,降低能促进大量氧,离，血氧饱和度显著下降。,3.,下段,:PO,2,5.3,2.0kPa,(15,40mmHg),坡度更陡。,表明：血氧饱和度急剧下降。,江苏大学药学院(三)氧离曲线特征及生理意义(4060m,33,江苏大学药学院,(四)影响氧离曲线的因素,1.,pH,和,PCO,2,2.,温度,波尔效应,:,PCO,2,升高，,pH,降低，,Hb,对,O,2,的亲和力降低，促进,O,2,的扩散；,曲线右移，表示,Hb,对,O,2,亲和力降低,温度升高，,Hb,对,O,2,的亲和力降低，促进,O,2,的扩散；,3.,2,，,3-DPG,(2,3-,二磷酸甘油酸,),2,3-,二磷酸甘油酸升高，,Hb,对,O,2,的亲和力降低，促进,O,2,的扩散；,；,4.,CO,阻断,Hb,与,O,2,结合；,江苏大学药学院(四)影响氧离曲线的因素1. pH和PCO,34,江苏大学药学院,CO,2,H,2,O,三、,CO,2,的运输,(,一,),物理溶解：,5,(,二,),化学结合：,95,结合成,HCO,3-,的形式进行运输：,70-86,碳酸酐酶,H,2,CO,3,HCO,3-,H,+,PCO2,高,肺,PCO2,低,江苏大学药学院CO2H2O三、CO2的运输H2CO3H,35,江苏大学药学院,(2),反应特征,:,反应速极快且可逆，反应方向取决,PCO,2,差；,RBC,膜上有,Cl,-,和,HCO,3,-,特异转运载体，,Cl,-,转移维持电平衡，促进,CO,2,化学结合的运输；,需酶催化,：碳酸酐酶加速反应,0.5,万倍，双向作用；,在,RBC,内反应，在血浆内运输。,氨基甲酸血红蛋白的形式：,7,(1),反应过程：,HbNH,2,O,2,+H,+,+CO,2,HHbNHCOOH,在组织,在肺脏,江苏大学药学院(2) 反应特征:(1) 反应过程：H,36,江苏大学药学院,(2),反应特征,:,反应迅速且可逆，,无需酶催化,；,CO,2,与,Hb,的结合较为松散；,反应方向主要受,Hb,与,O,2,的氧合作用的调节,:,何尔登效应：,氧合作用增加有利于,CO,2,释放，,反之有利于,CO,2,结合。,肺部排出的,CO,2,中的,20,是此反应释放的。,带满,O,2,的,Hb,仍可带,CO,2,。,江苏大学药学院(2) 反应特征:反应迅速且可逆，无需酶,37,江苏大学药学院,(,三,),影响,CO,2,运输的因素,1.,PCO,2,差对,CO,2,运输的影响,：,HCO,3-,运输形式的反应方向取决于,PCO,2,差。,2.,O,2,与,Hb,结合的氧合作用对,CO,2,运输的影响,：,（,1,）,CO,2,通过,波尔效应,影响,O,2,的结合和释放：,CO,2,增加，,H+,增加，,PH,减小，,O,2,亲和力降低，促进释放。,（,2,）,O,2,通过,何尔登效应,影响,CO,2,的结合和释放：,在组织，氧合作用降低，促进,CO,2,结合。,江苏大学药学院(三)影响CO2运输的因素HCO3-运输形,38,江苏大学药学院,第五节,呼吸运动的调节,神经调节为主,江苏大学药学院第五节呼吸运动的调节神经调节为主,39,江苏大学药学院,大脑,小脑,间脑,中脑,一、呼吸中枢,PBKF,核群（促吸气向呼气转换）,脑桥,延髓,基本中枢,随意呼吸中枢,脊髓,初级中枢,自主呼吸中枢,高级中枢,切断试验：,（,1,）切断高级中枢，不影响自主呼吸；,（,2,）切断,PBKF,核群，呼吸不规则，出现长吸式呼吸；,（,3,）切断延髓，呼吸停止,江苏大学药学院大脑 小脑 间脑 中脑一、呼吸,40,江苏大学药学院,颈动脉体,外周化学感受器,Peripheral,Chemoreceptor,主动脉体,Aortic,bodies,Carotid,bodies,化学感受器,Chemoreceptor,窦,神,经,呼吸中枢,中枢化学感受器,central,Chemoreceptor,延髓腹外侧浅表部位,二.化学感受器,江苏大学药学院颈动脉体外周化学感受器化学感受器,41,江苏大学药学院,1.,外周化学感受器,颈动脉体和主动脉体；,直接感受动脉血液中,PO,2,、,PCO,2,和,H,+,变化；,传入冲动经窦神经、主动脉神经传入延髓，,引起呼吸加深加快和血液循环的变化。,二.化学感受器,江苏大学药学院1. 外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体,42,江苏大学药学院,2.,中枢化学受器,位于延髓腹外侧浅表部中枢化学敏感区；,直接,感受脑脊液和局部细胞外液的,H,+,的改变；,间接,感受动脉血中,PCO,2,的改变；,不感受缺,O,2,的刺激；,传入冲动兴奋延髓呼吸中枢。,二.化学感受器,江苏大学药学院2. 中枢化学受器 位于延髓腹外侧浅表,43,江苏大学药学院,呼,吸,中,枢,潮气量,呼吸频率,效应器,（呼吸肌）,三、化学感受性反射对呼吸运动的调节,化学感受性呼吸反射弧,化学感受器,（+）,动脉血,PCO2,PO2,H,+,江苏大学药学院呼效应器三、化学感受性反射对呼吸运动的调,44,江苏大学药学院,时间过长,过度通气,对呼吸,兴奋作用解除,PCO,2,过低,呼吸暂停,一定范围内的,PCO,2,对维持呼吸,和呼吸中枢的兴,奋是必要的,1.,CO,2,对呼吸运动的调节,江苏大学药学院时间过长过度通气对呼吸PCO2过低一定范,45,江苏大学药学院,肺,泡,呼吸调节中最重要的体液因素,毛细,血管,毛细血管,（动脉血）,P,CO,2,CO,2,肺泡气,P,CO,2,主要通过中枢化学感,受器调节呼吸运动,加强呼吸,CO,2,适量,1.,CO,2,对呼吸运动的调节,江苏大学药学院肺呼吸调节中最重要的体液因素血管毛细血管,46,江苏大学药学院,呼吸中枢,P,CO,2,CO,2,7%,接,抑,制,呼,吸,中,枢,CO,2,麻醉,1.,CO,2,对呼吸运动的调节,P,CO,2,过,高,直,江苏大学药学院呼吸中枢PCO2CO2接枢1. CO2对,47,江苏大学药学院,特点：,CO,2,兴奋呼吸的作用,以中枢途径为主,；但因脑脊液,中碳酸酐酶含量很少，故,潜伏期较长,；,CO,2,兴奋呼吸的中枢途径是通过,H,+,的作用,；,CO,2,兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血,PCO,2,突然增高或中枢化学感受器对,CO,2,的敏感性降低,(CO,2,麻醉,),时，起着重要作用。,1.,CO,2,对呼吸运动的调节,江苏大学药学院特点： CO2兴奋呼吸的作用,以中枢途径,48,江苏大学药学院,主要通过外周化学感,受器调节呼吸运动,低氧,外周,化学感受器,2.,缺,O,2,对呼吸运动的调节,低氧,中枢化学感受器,呼吸中枢,江苏大学药学院主要通过外周化学感2. 缺O2对呼吸运动的,49,江苏大学药学院,缺氧时,外周化学感受器,传入冲动对呼吸中枢的兴奋作用，,能对抗一定范围内缺氧对中枢的直接抑制作用，促使,呼,吸中枢兴奋，呼吸运动加强,。,2.,缺,O,2,对呼吸运动的调节,缺氧对呼吸的刺激作用远不及,PCO,2,和,H,+,作用明显，,仅在动脉血,PO,2,80mmHg,以下时起作用；,当长期高,CO,2,和低,O,2,状态（严重肺水肿、肺心病），,中枢化学感受器对高,CO,2,发生适应，此时低,O,2,对外周化,学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。若给予高,O,2,吸入会导致呼吸停止。,江苏大学药学院缺氧时外周化学感受器传入冲动对呼吸中枢的兴,50,江苏大学药学院,四、肺牵张反射（黑伯反射）,肺萎缩时促进吸气,肺扩张反射,肺扩张时抑制吸气,肺萎缩反射,反射弧：,牵张感受器（气管、支气管平滑肌）,走N,传入神经（迷走N）,中枢（延髓）,传出神经（迷走N）,效应器（吸气肌）,江苏大学药学院四、肺牵张反射（黑伯反射）牵张感受器（气,51,江苏大学药学院,本章复习重点,1.名词解释：,气-,肺的顺应性；肺活量；生理无效腔；肺泡表明活性物质；胸膜,腔内压；肺泡通气量；通气-血流比例；血氧饱和度；波尔效应；,何尔登效应；中枢化学感受器；外周化学感受器；肺牵张反射,（黑伯反射）,2.问答题：,肺通气的基本原理及其影响因素；,简述影响氧离曲线的基本因素；,呼吸运动的化学反射性调节过程。,江苏大学药学院本章复习重点1.名词解释：气-肺的顺应性；,52,