生理学第五章呼吸

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,单击此处编辑母版标题样式,1,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,呼 吸,Respiration,第五章,本章要点：,肺 通 气,肺换气和组织换气,气体在血液中的运输,呼吸运动的调节,呼吸过程,鼻、咽、喉气管主支气管 ,.,呼吸性细支气管,肺泡,气体交换场所,气体传送带,下呼吸道,上呼吸道,肺通气：,肺与外界环境之间的气体交换过程。,一、肺通气的原理,肺通气的动力,呼吸肌收缩和舒张,第一节 肺通气,Pulmonary Ventilation,肺内压于大气压间压力差,直接动力,原动力,（,呼吸运动）,胸廓,扩大,缩小,肺,扩大,缩小,呼吸运动：呼吸肌,1.吸气肌：膈肌和肋间外肌,吸气辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,2.呼气肌:肋间内肌和腹肌,吸气、呼气：,吸气肌收缩,(舒张),胸廓扩大,(回缩),？,肺被动扩张,(缩小),肺内压,(,),),大气压气体入,(出),肺,呼吸运动的型式:,平静呼吸:,吸气,主动,，呼气,被动,。平稳，,1218次/分,用力呼吸:,吸气和,呼气均为,主动,（,吸气辅助肌）。,按呼吸深度分:,按参与的呼吸肌分:,胸式呼吸、腹式呼吸,混合式呼吸,肺内压指肺泡内气体的压力,肺内压随呼吸而发生周期性的变化:1-2mmHg,吸气末、呼气末=大气压,肺内压,胸膜腔与胸膜腔内压,结构特点：,密闭少量液体？,胸膜腔:,壁层胸膜和脏层胸膜围成的,潜在,而,密闭,的腔隙。,胸膜腔内压：,负压,平静吸气末：-5-10 mmHg,平静呼气末：-3-5 mmHg,成因：,胸膜腔内压= 肺内压肺回缩压,肺回缩压,生理意义：,使肺能被动扩张状态,促进静脉、淋巴回流,气胸,（二）肺通气的阻力,Resistance of pulmonary ventilation,包括:,弹性阻力：,肺、,胸廓,（70%）,非弹性阻力：,气道、,惯性、粘滞,（30%）,elastic resistance and compliance,弹性阻力:,外力作用使物体发生变形，具有对抗变形的回位力。,顺应性:,在外力作用下弹性组织的可扩展性(变形的难易程度)。,容易扩张顺应性大，弹性阻力就小,不易扩张顺应性小，弹性阻力就大,C=,1,R,（1）肺的弹性阻力和顺应性,1.肺的弹性阻力：,比顺应性,（单位肺容量下的肺顺应性）,L/cmH,2,O,肺组织的弹性回缩力(1/3),肺泡的表面张力(2/3),图5-4 充空气和充生理盐水时肺的顺应性曲线,肺的弹性阻力,肺组织的弹性回缩力(1/3),肺泡的表面张力(2/3),2.肺泡表面张力：,肺泡内,液-气界面,作用：,使肺泡缩小，构成吸气阻力,根据Laplace公式：,P=2T/r,(P肺泡液-气界面压强；T表面张力系数；r肺泡半径),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,保持肺泡干燥（防止肺水肿）,增大顺应性，降低吸气阻力,分泌：,肺泡型,成分:,作用：,降低表面张力,分布：,平铺在肺泡表面，与表面积成反比,二软脂酰卵磷脂(DPPC),表面活性物质结合蛋白(SP),（2）胸廓的弹性阻力和顺应性：,肺容量=67%肺总容量,胸廓的顺应性：,胸腔容积的变化/跨壁压的变化,C,chw,= V/P (L/cmH,2,O)=0.2,L/cmH2O,跨壁压=胸内压-大气压,2、非弹性阻力,影响气道阻力因素：,气流速度：快，阻力大,气流形式： 层流阻力小，涡流阻力大,气道口径（R=1/r,4,）,影响气道口径因素,跨壁压:气道内外的压,差,肺实质对气道外牵作用,自主神经系统对气道平滑肌作用,化学因素：,惯性阻力,粘滞阻力,气道阻力(8090%),组成,(一)肺容积和肺容量,二、肺通气功能的指标,500ml,（一）肺容积（,pulmonary volume）,1.潮气量（TV）：,2.补吸气量（ IRV）:,肺容积:肺内气体的容积,肺容量:肺容积中的两项或两项以上的 联合气体量,3.补呼气量（ERV）：,4.余气量（RV）：,9001200ml,10001500ml,（二）肺容量（pulmonary capacity）,1.深吸气量（IC）：,2.功能残气量（FRC）：,（意义）,2500ml,3.肺活量（VC）：,尽力吸气后，从肺内,所能呼出,的最大气量,潮气量+补吸气量+补呼气量,男性：3500ml 女性：2500ml,单位时间内呼出的气体量占用力肺活量的百分数 如FEV,1,/ FVC,时间肺活量FEV,1,用力肺活量（FVC）：,尽力吸气后，,尽力尽快呼气,，所呼出的最大气体量。,P142 图5-7,4.肺总量：,肺所能容纳的最大气体量=肺活量+余气量,三、肺通气量和肺泡通气量,1、肺通气量,每分肺通气量=潮气量呼吸频率（6-9L/min）,最大随意通气量：约为150L/min,通气储备百分比93%,定义：未能与血液进行气体交换气道空间,生理无效腔：,解剖无效腔+肺泡无效腔,解剖无效腔,：鼻终末细支气管约150ml,肺泡无效腔,：正常人接近0,2、无效腔和肺泡通气量,每分肺泡通气量,=(潮气量无效腔气量)呼吸频率=(500-150)12=350 12=4.2 L/min,肺泡气体更新率,= (潮气量无效腔气量)/机能余气量=（500-150）/2500=1/7,呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量,(次/min) (ml) (ml/min) (ml/min),16 500 8000 5600,8 1000 8000 6800,32 250 8000 3200,不同呼吸频率、潮气量对肺通气量和肺泡通气量的影响,适当的,深而慢,的呼吸可提高肺通气功能,肺换气,与组织换气,第二节,一、气体交换的原理,(一) 气体的扩散,1.气体的分压差:气体扩散的动力,2.与分子量(MW)平方根成反比和溶解度(S)成正比,S/MW 为扩散系数,CO,2,溶解度是O,2,的24倍,分子量略大于O,2,故CO,2,扩散系数为O,2,的20倍。,3.与扩散面积(A)成正比，与扩散距离(d)成反比,4.与温度成正比。,扩散速率,(diffusion rate,D):,单位时间内气体扩散的容积,(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压,肺换气和组织换气,换气动力：分压差,换气方向：分压高分压低,换气结果：肺血血 组织血血,P146 表5-2、5-3,影响肺换气的因素,( 肺泡-Cap膜 )六层结构,3亿个肺泡，总扩散面积70m,2,*：,每分钟肺泡通气量 和每分钟肺血流量之间的比值。 即,V/Q比值异常,肺换气效率机体,缺O,2,和CO,2,潴留,主要表现为缺O,2,原因：,PO,2,下降,程度PCO,2,升高程度, CO,2,扩散比O,2,快，,不易潴留,PO,2,，PCO,2,(+)呼吸,利于CO,2,排出,整个肺脏的,V/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；,正常生理情况下，人直立时从肺底到肺尖，,V/Q比值逐渐。,第三节 气体在血液中的运输,物理溶解（量少）、化学结合（量多）,气体溶解化学结合溶解,气体,O,2,、CO,2,在血液中的存在形式,动脉血,(ml/100ml),静脉血,(ml/100ml),物理溶解,化学结合,合计,物理溶解,化学结合,合计,O,2,CO,2,0.31,2.53,20.0,46.4,20.31,48.93,0.11,2.91,15.2,50.0,15.31,52.91,动态平衡,一、氧的运输,物理溶解：1.5% 化学结合：98.5%,(一) Hb 分子结构,一个,珠蛋白和,四个,血红素,反应快、可逆、不需酶的催化、受PO,2,的影响。,紫绀,Cyanosis,：当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上，皮肤、粘膜呈紫蓝色（示机体缺O,2,）,CO中毒:造成缺氧；HbCO呈樱桃红色。,2. 是氧合，非氧化。,3. 1分子Hb可以结合4分子O,2,(二) Hb 与 O2结合的特征,*,Hb + O,2,HbO,2,PO,2,PO,2,(去氧Hb：紫蓝色),( 氧合Hb：鲜红色 ),去氧Hb ：紧密型(T型),氧合Hb ：疏松型(R型),Hb+O,2,结合的最大量Hb,氧容量,20.1 ml/100ml,100ml血 Hb+O,2,结合的实际量Hb,氧含量,氧含量氧容量的%Hb,氧饱和度,4. Hb与O,2,的结合或解离曲线呈,S形,(三) 氧解离曲线,*：,表示血液PO,2,与Hb氧饱和度关系,氧解离曲线,特点及生理意义*, 上段,：,PO,2,60100 mmHg Hb与O,2,结合的部分,意义：,PO,2,的变化对Hb氧饱和度影响不大，,利于肺换气，不发生明显的低氧血症。,（1）,特征：,曲线平坦,PO,2,在60-lOOmmHg,时，,高原、高空PO,2,明显而Hb结合O,2,量变化不大；,轻度呼衰病人肺泡气PO,2,明显而Hb结合O,2,量变化不大。,对高原适应或有轻度呼吸机能不全的人均有好处,下段,上段,（2）,中段,：,PO,2,4060mmHg,HbO,2,释放O,2,的部分,特征：,曲线较陡,意义:,维持正常时组织氧供,下段：,PO,2,1540 mmHg,HbO,2,与O,2,解离的部分,特征：,曲线最陡,意义：,利于组织细胞摄取氧,（3）,PO,2,在6OmmHg以下时，,曲线逐渐变陡,PO,2,为40-lOmmHg时，,曲线更陡,下段,上段,有利人体的,组织,摄氧,(四) 影响氧解离曲线的因素,1. P,50,：使Hb氧饱和度达50%的PO,2,，正常为。,P,50,(Hb与O2的亲和力),2,pH值PCO,2,Hb与O,2,亲和力,P,50,，氧离曲线右移,1）机理-波尔效应,H,+,R型,T型,Hb与O2亲和力,2）波尔效应的意义,肺Cap：,血P,CO2,，H,+, ，氧离曲线左移，利于Hb与O,2,的结合。,组织Cap：,血P,CO2,，氧离曲线右移，促使Hb结合O,2,释放。,温度H,+,活度 Hb与O,2,亲和力,P,50,增大，曲线右移,3. 2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）,意义：缺氧时促使O,2,的释放。,缺氧,2,3-DPG,H,+,R型,T型,Hb与O,2,亲和力,P,50,，曲线右移,意义：,代谢活跃温度、CO,2,、乳酸等酸性产物,释放更多的O,2,供组织利用,二、二氧化碳的运输,(一) 运输形式,HbNH,2,O,2,H,+, CO,2,HHbNHCOOH O,2,在组织,在肺,物理溶解: 5%,化学结合: 95%,碳酸氢盐(88%),氨基甲酰血红蛋白(7%),（二）CO2 解离曲线,血中CO,2,含量与Pco,2,关系的曲线,何尔登效应,Hb与O,2,结合可促使CO,2,释放，去氧的Hb容易与CO2 结合,呼吸是一种由呼吸肌舒缩完成的节律性运动,耗O,2,量,CO,2,产量 运动程度 新陈代谢,呼吸深度,肺通气量,呼吸频率,呼吸节律的形成,肺通气量与代谢水平相适应,神经系统的调节,第四节 呼吸运动的调节,Respiratory Regulation,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,(一)呼吸中枢,基本节律中枢,延髓,呼吸调整中枢,脑桥上部,呼吸随意控制,高位脑,中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群,脑桥呼吸调整中枢,延髓,脊髓,(二)呼吸节律形成的机理,延髓内具有起步样节律兴奋的神经元,延髓神经元之间的相互联系和相互作用,二、呼吸的反射性调节,(一)肺牵张反射：,由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射,1.肺扩张反射：肺扩张时抑制吸气的反射,肺扩张肺牵张感受器传入冲动,迷走N,兴奋吸气切断机制,切断吸气，转为呼气,2.肺缩小反射：肺萎陷时引起吸气活动的反射,肺萎陷肺牵张感受器传入冲动,迷走N,延髓,对吸气神经元抑制解除,产生吸气,3. 生理意义：,调节呼吸频率,，,阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气（不参与人类平静呼吸的调节）,三、化学感受性反射调节,化学因素：,动脉血或脑脊液PO,2,、PCO,2,、H,+,浓度,调节方式：负反馈,意义：维持内环境的相对稳定,(一)化学感受器,1.外周感受器：,颈、主动脉体,适宜刺激：血液中PO,2,、PCO,2,、H,+,2.中枢感受器：,不同于呼吸中枢的影响呼吸的化学感受区,位置：延髓腹外侧浅表部,适宜刺激：脑脊液中或,局部细胞外液中H,+,作用：呼吸加深加快,中枢化学感受器 外周化学感受器,对,H,+,变化敏感 对,PO,2,、PCO,2,、H,+,、,作用敏感,潜伏期长 无明显潜伏期,维持CNS PH值稳定 机体低O,2,是维持对呼吸的驱动,(二)CO,2,、H+和O,2,对呼吸的调节,2,影响：,CO,2,是调节呼吸的经常起作用的生理性化学因素,吸入气中CO,2,浓度达,1%,呼吸加深,吸入气中CO,2,浓度达,4%,呼吸加深加快,吸入气中CO,2,浓度,7%,头痛、头昏,吸入气中CO,2,浓度,1520%,、呼吸抑制，昏迷,CO,2,麻醉,PCO,2,中枢化学感受器,80%,外周化学感受器,20%,呼吸,加深加快,呼吸中枢,兴奋,+,的影响,H,+,外周化学感受器呼吸中枢兴奋呼吸加深加快,（主）,2,的影响,PO,2,外周化学感受器呼吸中枢兴奋呼吸加深加快,1)直接作用呼吸中枢抑制,2)间接作用外周化学感受器呼吸中枢兴奋,*临床吸O,2,(三)CO2、O2、H,+,的相互影响,一个因素改变时,引起的通气效应接近,三个因素改变时,通气效应,CO,2,H,+,O,2,