生理-第5章- 呼吸簡

第五章呼吸

肺通氣

—外呼吸肺換氣呼吸過程

氣體在血液中的運(yùn)輸

組織換氣—內(nèi)呼吸

[呼吸respiration]:

機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。外呼吸內(nèi)呼吸肺通氣肺換氣氣體在血液中運(yùn)輸組織換氣

[肺通氣pulmonaryventilation]：肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程第一節(jié)肺通氣

作用：維持肺泡內(nèi)一定的PO2和PCO2

，保證肺換氣正常進(jìn)行。一、肺通氣原理胸廓呼吸道肺泡胸膜腔實(shí)現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)：（一）肺通氣的動力

直接動力：肺泡氣與外界大氣之間的壓力差

原動力：呼吸運(yùn)動

[呼吸運(yùn)動respiratorymovement]：由呼吸肌收縮和舒張所引起的胸廓擴(kuò)大和縮小。

1.呼吸運(yùn)動肋間外肌膈肌吸氣肌肋間內(nèi)肌腹肌呼氣肌輔助呼吸肌斜角肌、胸鎖乳突肌

[平靜呼吸eupnea]:機(jī)體處于安靜狀態(tài)下的呼吸運(yùn)動平靜呼吸與用力呼吸

平靜呼吸的產(chǎn)生：

吸氣肌收縮→吸氣吸氣肌舒張→呼氣特點(diǎn)：吸氣主動，呼氣被動。吸氣（inspiration)呼氣(expiration)肋間外肌收縮膈肌收縮胸壁和肺擴(kuò)張肋骨和胸骨向上、向外擴(kuò)張肋骨和胸骨回縮胸腔和肺收縮膈肌舒張肋間外肌舒張呼氣肌

[用力呼吸forcedrespiration]:

機(jī)體活動或吸入氣二氧化碳含量增加、氧含量減少時，所出現(xiàn)的加深加快的呼吸運(yùn)動。用力呼吸的產(chǎn)生：

吸氣肌收縮增強(qiáng)→吸氣加深輔助呼吸肌收縮（胸鎖乳突肌、斜角肌、背肌等）

呼氣肌收縮→呼氣加深

特點(diǎn)：吸氣和呼氣都是主動的。

[腹式呼吸abdominalbreathing]：以膈肌舒縮活動為主的呼吸運(yùn)動。

[胸式呼吸thoracicbreathing]：以肋間外肌舒縮活動為主的呼吸運(yùn)動。

腹式呼吸與胸式呼吸肺內(nèi)壓

肺泡內(nèi)氣體的壓力。

呼吸過程中肺內(nèi)壓和呼吸氣容積的變化

胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔：

由臟層胸膜和壁層胸膜構(gòu)成；是密閉的，里面只有少量漿液，沒有氣體。

胸膜腔內(nèi)漿液的作用：

①減小兩層胸膜之間的摩擦力；

②能使兩層胸膜貼附在一起不易分開。

胸膜腔內(nèi)的壓力，低于外界大氣壓-負(fù)壓(胸內(nèi)負(fù)壓)；

吸氣—胸內(nèi)負(fù)壓↑呼氣—胸內(nèi)負(fù)壓↓胸膜腔內(nèi)壓(intrapleuralpressure)肺內(nèi)壓肺回縮力大氣壓胸內(nèi)負(fù)壓的形成：

胸膜腔受肺內(nèi)壓和肺彈性回縮力的作用，在數(shù)值上：胸內(nèi)壓=肺內(nèi)壓﹣肺回縮力

吸氣末和呼氣末：

胸內(nèi)壓=大氣壓-肺回縮力以大氣壓為0，這時：胸內(nèi)壓=-肺回縮力即胸內(nèi)負(fù)壓是由肺回縮力決定的。

②促進(jìn)靜脈血和淋巴液的回流

胸內(nèi)負(fù)壓的生理意義：

①維持肺擴(kuò)張狀態(tài)，并使肺能隨胸廓擴(kuò)張而擴(kuò)張

胸膜腔的密閉性是肺能夠隨胸廓擴(kuò)張而擴(kuò)張的根本原因。

氣胸（二）肺通氣的阻力彈性阻力（約占70﹪）

elasticresistance非彈性阻力（約占30%）

non-elasticresistance

1.彈性阻力：物體對抗外力作用所引起變形的力。肺彈性阻力肺通氣彈性阻力胸廓彈性阻力

⑴肺彈性阻力：肺擴(kuò)張變形時產(chǎn)生的彈性回縮力；其方向向內(nèi)，是吸氣的阻力，呼氣的動力。肺彈性阻力的組成（來源）：

肺彈性回縮力肺泡表面張力(占2/3)

來源于肺泡內(nèi)液-氣界面液體分子之間的吸引力，是使肺泡縮小的力。液體氣體液-氣界面肺泡表面張力（surfacetension):Ⅱ型細(xì)胞二棕櫚酰卵磷脂分子堿基肺泡表面活性物質(zhì)(pulmonarysurfactant)分泌：

肺泡Ⅱ型細(xì)胞；主要成分：二棕櫚酰卵磷脂；作用：降低肺泡表面張力。

（1/7~1/4）肺泡表面活性物質(zhì):表面活性物質(zhì)作用的意義：

①減小吸氣阻力，使吸氣更省力②維持肺泡大小的穩(wěn)定性，防止肺泡過度回縮或過度膨脹③減少肺組織液生成，防止發(fā)生肺水腫

2T（表面張力）

P(回縮壓)=r（肺泡半徑）

表面張力相同時，小肺泡回縮壓大，大肺泡回縮壓小。

表面張力的影響：根據(jù)Laplace定律：

肺泡表面活性物質(zhì)的分子密度隨肺泡表面積變化而變化

大肺泡，肺泡表面積大表面活性物質(zhì)密度表面張力肺回縮力防止肺泡過度擴(kuò)張肺泡表面張力肺泡縮小肺組織間隙肺間質(zhì)靜水壓毛細(xì)血管內(nèi)血漿滲入肺組織肺水腫呼吸窘迫綜合征與肺不同，胸廓是雙向的彈性體：胸廓位置﹥自然位置(肺容量67%)

——彈性阻力方向向內(nèi)

——吸氣阻力、呼氣動力⑵胸廓的彈性阻力

胸廓位置﹤自然位置

——彈性阻力方向向外

——吸氣動力、呼氣阻力2.非彈性阻力

慣性阻力—由氣流和組織的慣性產(chǎn)生；

粘滯阻力—組織間的摩擦；

氣道阻力—?dú)怏w分子間及其與氣道管壁間的摩擦

(80-90％)。

影響氣道阻力的因素：

氣流速度—快時大，慢時小氣流形式—湍流時大，層流時小氣道口徑—R∝1/r4氣道阻力的分布：

鼻——50％聲門——25％氣管、支氣管——15％細(xì)支氣管(﹤2mm)——10％

氣道平滑肌口徑阻力

副交感神經(jīng)

收縮↓↑

交感神經(jīng)

舒張↑↓

兒茶酚胺

舒張↑↓

組胺

5-羥色胺收縮↓↑

內(nèi)皮素氣道口徑的調(diào)節(jié)：（一）肺容積:在不同狀態(tài)下肺所容納的氣體量。

肺通氣功能的評定

潮氣量（tidalvolume,TV）：每次呼吸吸入或呼出的氣體量(400~600ml)。

補(bǔ)吸氣量（inspiratoryreservevolume,IRV）：平靜吸氣末再盡力吸氣，所能增加的吸入氣量(1500-2000ml)。

補(bǔ)呼氣量（expiratoryreservevolume，ERV）:

平靜呼氣末再盡力呼氣，所能增加的呼出氣體量（900-1200ml）。

殘氣量(residualvolume,RV)：最大呼氣末，肺內(nèi)存留的不能呼出的氣體量(1000-1500ml)。（二）肺容量（pulmonarycapacity）

深吸氣量（inspiratorycapacity,IC）：平靜呼氣末作最大吸氣時所能吸入的氣體量（=TV+IRV）。

衡量最大通氣潛力

功能殘氣量：平靜呼氣末肺內(nèi)存留的氣量(=RV+ERV2500)。作用：緩沖呼吸過程中肺泡氣氧分壓和二氧化碳分壓的過度變化，保證肺換氣過程的平穩(wěn)進(jìn)行。

[肺活量vitalcapacity]:最大吸氣后盡力呼氣，所能呼出的最大氣體量(=TV+IRV+ERV)。男-3500ml女-2500ml意義：反映一次呼吸的最大通氣能力。肺活量與用力呼氣量：[用力呼氣量forcedexpiratoryvolume]:

最大吸氣后盡力盡快呼氣，在一定時間內(nèi)呼出的氣體量。以占用力肺活量的百分?jǐn)?shù)表示。1s-83％

2s-96％3s-99％肺活量100%正常氣道阻力增大意義：既能反映肺活量的大小，也能反映呼吸阻力的變化。功能殘氣量深吸氣量

每分通氣量minuteventilationvolume：每分鐘吸入或呼出肺的氣體量(=潮氣量×呼吸頻率)。每分平靜通氣量:6-9L

最大通氣量:盡力做深快呼吸時，每分鐘吸入或呼出的氣量（70-120L/min)。（三）肺通氣量

通氣儲量百分比:最大通氣量與每分平靜通氣量之差占最大通氣量的百分比。

最大通氣量–

每分平靜通氣量

=%

最大通氣量

正常值：≥93﹪生理無效腔(physiologicaldeadspace)

：

解剖無效腔:從鼻到呼吸性細(xì)支氣管之間，沒有氣體交換能力的管腔

(150ml)。

肺泡無效腔:不能發(fā)生氣體交換的肺泡容量。2.肺泡通氣量靜脈血動脈血肺泡無效腔解剖無效腔O2CO2

肺泡通氣量(alveolarventilation):每分鐘吸入肺泡內(nèi)的氣體量。

每次進(jìn)入肺泡的新鮮空氣與功能殘氣量決定肺泡氣更新率：

正常肺泡氣更新率==1/7

=(潮氣量-無效腔)×呼吸頻率3502500潮氣量與呼吸頻率對肺泡通氣量的影響潮氣呼吸每分肺泡量(ml)頻率通氣量通氣量

500168000560025032800032001000880006800一定范圍內(nèi)，深而慢的呼吸可使肺泡通氣量加大，對肺換氣更有利第二節(jié)呼吸氣體的交換肺換氣組織換氣一、氣體交換原理

動力：氣體分壓差。

方式：單純擴(kuò)散。

氣體擴(kuò)散速率(diffusionrate):

單位時間內(nèi)氣體的擴(kuò)散量。

CO2：51.5O2：2.14√44√32③擴(kuò)散面積和距離④溫度影響擴(kuò)散速率的因素：①氣體的分壓差

溶解度(s)

擴(kuò)散速率(D)∝√分子量(MW)

②氣體的溶解度和分子量混合靜脈血動脈血二、肺換氣（一）肺換氣過程

混合靜脈血PCO2(46mmHg)﹥肺泡氣PCO2(40mmHg)，CO2向肺泡擴(kuò)散；

肺泡氣PO2(103mmHg)﹥混合靜脈血PO2(40mmHg)，O2向血液擴(kuò)散；

結(jié)果靜脈血變成動脈血(PCO240，PO2100)。影響肺換氣的因素：

1.呼吸膜的厚度和面積：

肺換氣與呼吸膜的厚度成反比,與呼吸膜的面積成正比。正常呼吸膜的厚度:﹤1μm

呼吸膜的面積—安靜時，40㎡

—運(yùn)動時，70㎡

上皮基底膜肺泡上皮含肺泡表面活性物質(zhì)的液體分子層毛細(xì)血管基膜毛細(xì)血管內(nèi)皮肺泡毛細(xì)血管間隙

2.[通氣／血流比值ventilation／perfusionratio，V／Q]：每分肺泡通氣量與每分肺血流量的比值。正常安靜時：V／Q＝4.2／5

＝0.84

V／Q比值0.84時，換氣效率最高；

V／Q比值↓,動-靜脈短路，

V／Q比值↑,肺泡無效腔↑,

均使肺換氣效率降低。靜脈血動脈血第三節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸

物理溶解氣體運(yùn)輸形式

化學(xué)結(jié)合(主要)紅細(xì)胞一、氧的運(yùn)輸100ml動脈血含O2量(ml)物理溶解化學(xué)結(jié)合合計(jì)

0.312020.31

物理溶解—1.5%

化學(xué)結(jié)合—98.5%O2的化學(xué)結(jié)合運(yùn)輸血紅蛋白(hemoglobin,Hb)分子結(jié)構(gòu)珠蛋白血紅素

⑴O2與Hb的結(jié)合反應(yīng)快、可逆、不需酶催化、受氧分壓影響;（一）O2與Hb結(jié)合的特征O2血漿

紅細(xì)胞

O2+Hb→HbO2Hb+O2O2PO2↑PO2↓O2⑵O2與Hb的結(jié)合是氧合不是氧化;⑶HbO2呈鮮紅色,去氧Hb呈藍(lán)紫色；血中去氧Hb超過5g/100ml時，淺表毛細(xì)血管豐富的部位(如口唇、甲床、粘膜)呈暗紫色，稱紫紺(cyanosis)。

100ml血液中Hb所能結(jié)合的最大O2量，稱Hb氧容量。

⑷飽和現(xiàn)象：1分子Hb可結(jié)合4分子O2，1gHb可結(jié)合1.34mlO2。

正常人血液中Hb含量:15g/100mlHb氧容量=15×1.34=20ml/100ml

100ml血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的O2量，稱Hb氧含量。

Hb氧含量占Hb氧容量的百分比,稱Hb氧飽和度。=Hb氧含量/Hb氧容量×%

動脈血:PO2100mmHgHb氧含量19.4ml/100ml

靜脈血:PO240mmHgHb氧含量14.4ml/100ml

⑸Hb在結(jié)合或解離O2的過程中發(fā)生變構(gòu)效應(yīng)，使氧解離曲線呈S型。去氧Hb-緊密型氧合Hb-疏松型(二)氧解離曲線（oxygendissociationcurve）

表示血液PO2與Hb氧飽和度關(guān)系的曲線。26.51.氧離曲線上段

—PO260-100mmHg的一段

—曲線較平坦

—反應(yīng)Hb結(jié)合氧的特點(diǎn)

意義:只要血液中的PO2不低于60mmHg，Hb氧飽和度約90%，組織不會明顯缺氧。2.氧離曲線中段—PO240-60mmHg的一段—曲線較陡—反應(yīng)HbO2釋放O2的特點(diǎn)

意義：血液流經(jīng)組織時能夠釋放較多的氧(250ml/min)，滿足安靜狀態(tài)下組織代謝需求。3.氧離曲線下段

—PO2為15-40mmHg的一段

—曲線最陡

—反應(yīng)HbO2最易釋放O2

意義：保證代謝增強(qiáng)的組織得到更多的氧(750ml/min)，代表血液的氧貯備。影響氧解離曲線的因素:P50表示Hb與O2的親和力P50↑--Hb對O2的親和力↓，氧解離曲線右移，促使HbO2釋放O2P50↓--Hb對O2的親和力↑，氧解離曲線左移，有利于Hb與O2結(jié)合

①血液pH↓、PCO2↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移血液pH和PCO2對Hb氧親和力的影響，稱波爾效應(yīng)。意義:

促進(jìn)肺毛細(xì)血管血液中Hb的氧合；促進(jìn)組織毛細(xì)血管血液中HbO2釋放O2

②溫度↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移；

③2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)

2,3-DPG↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移；氧離曲線影響因素(一)呼吸中樞(respiratorycenter)

指中樞內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動的神經(jīng)細(xì)胞群。第四節(jié)呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成腦橋延髓低位腦干橫斷實(shí)驗(yàn)

—腦橋上部存在抑制吸氣的中樞，稱呼吸調(diào)整中樞；

—腦橋中下部存在興奮吸氣的中樞，稱長吸中樞

—延髓存在可獨(dú)立產(chǎn)生呼吸節(jié)律的基本中樞。(二)呼吸節(jié)律的形成(一)化學(xué)感受性反射二、呼吸運(yùn)動的反射性調(diào)節(jié)

1.化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器延髓舌咽神經(jīng)迷走神經(jīng)頸動脈體主動脈體外周化學(xué)感受器

頸動脈體主動脈體感受的刺激：

血中PO2↓PCO2↑[H+]↑血中PO2↓呼吸加深加快PCO2↑→心率↑、心輸出量↑[H+]↑外周阻力↑，血壓↑感受的刺激：

腦脊液和局部細(xì)胞外液[H+]↑血中CO2進(jìn)入腦脊液與H2O結(jié)合生成H2CO3，解離出H+，間接刺激中樞化學(xué)感受器興奮。中樞化學(xué)感受器CO2對呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)

②吸入氣中在一定范圍內(nèi)CO2升高(1-6%)時，呼吸加深加