人體生理學(xué)課件：第五章 呼吸

第五章呼吸第一節(jié)

肺通氣第二節(jié)

呼吸氣體的交換第三節(jié)

氣體在血液中的運(yùn)輸?shù)谒墓?jié)

呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)呼吸概念及其意義：

機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程.呼吸過程：O2CO2O2CO2肺血液循環(huán)組織細(xì)胞

肺通氣肺換氣氣體運(yùn)輸組織換氣外呼吸內(nèi)呼吸呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能呼吸道:勾通肺泡與外界環(huán)境的氣體通道

上呼吸道：鼻、咽、喉呼吸道—

下呼吸道：氣管、支氣管及在肺內(nèi)的分支一、肺通氣的動(dòng)力

直接動(dòng)力:大氣與肺泡氣之間的壓差(大氣壓—肺內(nèi)壓）

原動(dòng)力：呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸運(yùn)動(dòng)胸膜腔內(nèi)壓變化肺內(nèi)壓改變大氣壓與肺內(nèi)壓壓差改變第一節(jié)肺通氣(一).呼吸運(yùn)動(dòng)定義：是指呼吸肌收縮舒張引起的胸廓擴(kuò)大和縮小。參與呼吸的肌肉：主要吸氣肌：膈肌和肋間外肌主要呼氣?。豪唛g內(nèi)肌和腹肌輔助吸氣?。盒苯羌?、胸鎖乳突肌等1.平靜呼吸：節(jié)能的最佳呼吸方式(主動(dòng)、被動(dòng)）

吸氣：主動(dòng)吸氣肌(+)→

胸廓擴(kuò)大→肺擴(kuò)大→肺容積↑→肺內(nèi)壓↓→吸氣

呼氣：被動(dòng)吸氣肌(–)→

胸廓縮小→肺縮小→肺容積↓→肺內(nèi)壓↑

→呼氣2.用力呼吸：耗能高（主動(dòng)、主動(dòng)）

吸氣：主動(dòng)吸氣肌（+）→胸廓擴(kuò)大→肺擴(kuò)大→肺容積↑→肺內(nèi)壓↓→吸氣

呼氣：主動(dòng)

呼氣?。?）→

胸廓縮小→肺縮小→肺容積↓→肺內(nèi)壓↑→呼氣↑

呼吸輔助肌(+)吸氣?。?/p>

–）1.肺內(nèi)壓:肺泡內(nèi)的壓力.1）變化過程：肺內(nèi)壓的周期性變化2）變化程度：吸氣末、呼氣末：肺內(nèi)壓=大氣壓壓力差=0無氣體流動(dòng)平靜吸氣時(shí)：肺內(nèi)壓：-1~-2mmHg用力吸氣時(shí)：肺內(nèi)壓：-100~-30mmHg平靜呼氣時(shí)：肺內(nèi)壓：+1~+2mmHg用力呼氣時(shí)：肺內(nèi)壓：+60~+140mmHg3）人工呼吸3.胸式呼吸和腹式呼吸（二）、呼吸時(shí)肺內(nèi)壓和胸膜腔內(nèi)壓的變化2.胸膜腔內(nèi)壓1）胸膜腔：密閉性，胸膜間漿液分子的內(nèi)聚力2）胸膜腔負(fù)壓的形成：

胸內(nèi)壓

=

肺內(nèi)壓

肺回縮力

(設(shè)大氣壓為0)

吸氣末或呼氣末:肺內(nèi)壓=大氣壓

胸內(nèi)壓=大氣壓

肺回縮力=

肺回縮力胸膜腔負(fù)壓是由肺的彈性回縮力造成的.

吸氣

負(fù)壓↑呼氣

負(fù)壓↓（胸廓與肺的生長(zhǎng)速度不同步）

C、在平靜呼氣末胸膜腔內(nèi)壓為負(fù)值。原因：在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，胸廓生長(zhǎng)的速度比肺快，其自然容積大于肺的自然容積，所以肺始終處于擴(kuò)張轉(zhuǎn)態(tài)。3）測(cè)定方式

胸膜腔內(nèi)壓=肺內(nèi)壓-肺回縮力=-肺回縮力胸膜腔內(nèi)壓測(cè)定平靜呼氣末:-5~-3mmHg

用力呼氣末:-90mmHg

平靜吸氣末:-10~-5mmHg用力吸氣末:110mmHg4)胸膜腔負(fù)壓的生理意義

A、作用于肺，牽張其擴(kuò)張。

B、作用于胸腔內(nèi)壁薄而擴(kuò)張性大的腔靜脈和胸導(dǎo)管。促進(jìn)靜脈血和淋巴的回流。（二）肺通氣的阻力彈性阻力肺彈性阻力肺的彈性回縮力(1/3)

肺泡表面張力(2/3)

胸廓彈性阻力非彈性阻力氣道阻力（主要）慣性阻力組織粘滯阻力

肺通氣的阻力

1、肺的彈性阻力和順應(yīng)性：（1）彈性阻力和順應(yīng)性

彈性阻力:彈性組織受到外力作用發(fā)生變形時(shí)所產(chǎn)生的對(duì)抗變形的力.

順應(yīng)性(compliance):在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性.順應(yīng)性=彈性阻力1肺順應(yīng)性(CL)=肺容積變化(△V)跨肺壓變化(△P)L/cmH2O肺順應(yīng)性反映了肺擴(kuò)張的難易程度，與彈性阻力成反比，肺順應(yīng)性大，肺易擴(kuò)張：肺順應(yīng)性小，肺不易擴(kuò)張。

（2）肺彈性阻力的來源A：肺組織的彈性回縮力（占1/3）來源于彈力纖維和膠原纖維

肺擴(kuò)張

彈力纖維和膠原纖維被牽拉

彈性回縮力增大B：肺的液-氣界面的表面張力（占2/3）表面張力:存在于液-氣界面使液體表面積盡量縮小的力.

肺泡表面張力:球形液-氣界面,表面張力向心,傾向使肺泡縮小.

肺表面張力是彈性阻力的主要來源.C：肺表面活性物質(zhì)

A）、成分：二棕櫚酰卵磷脂（DPPC）。

B）、作用：降低肺泡液-

氣界面的表面張力。

C）、生理意義

a:維持肺泡的穩(wěn)定性；

b:減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液生成，防止肺水腫；

c:降低吸氣阻力，減少吸氣作功。（3）胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性胸廓的彈性阻力方向視胸廓的位置而定。

2、非彈性阻力包括慣性阻力、粘滯阻力和氣道阻力。氣道阻力是主要成分，約占80-90%。氣道阻力:氣體通過呼吸道時(shí)氣體分子之間及氣體分子與氣道壁之間的摩擦力.影響氣道阻力的因素:

（1）氣流速度（2）氣流形式（3）管徑大小

氣道平滑肌舒縮活動(dòng)（4）肺容積二、肺容積和肺容量（一）肺容量：靜態(tài)肺容量、動(dòng)態(tài)肺容量

1、靜態(tài)肺容量（1）潮氣量（2）補(bǔ)吸氣量與深吸氣量（3）補(bǔ)呼氣量（4）肺活量（5）殘氣量和功能殘氣量（6）肺總量

2、動(dòng)態(tài)肺容量（1）肺活量（2）用力呼氣量（FEV）阻塞性肺疾患者：FEV1、FEV1%降低限制性肺部疾患者FEV1降低FEV1%正?；蛏仙瓮夤δ艿脑u(píng)定測(cè)定1.潮氣量

(TV)2.補(bǔ)吸氣量(IRV)3.補(bǔ)呼氣量(ERV)4.殘氣量(余氣量)(RV)5.

深吸氣量(IC)=TV+IRV6.功能殘氣量(FRV)=RV+ERV(平靜呼氣后肺內(nèi)的殘氣量）7.肺活量

(VC)=IRV+TV+ERV8.肺總量(TLC)=IRV+TV+ERV+RV

用力肺活量

(FVC):

最大吸氣后盡力、盡快呼氣所呼出的最大氣量.用力呼氣量(FEV)：

盡力吸氣后盡力盡快呼氣，一定時(shí)間內(nèi)的呼出氣量.

時(shí)間肺活量：FEV1/FVC：80%,FEV2/FVC：96%,FEV3/FVC：99%肺容積肺容量

二、肺通氣量（一）每分通氣量：每分鐘進(jìn)出肺的氣體總量.

每分通氣量=潮氣量(TV)

呼吸頻率(R)6~9L最大隨意通氣量:盡力作深快呼吸,每分所吸入或呼出的最大氣量.70~120L

（二）無效腔和肺泡通氣量

無效腔：解剖無效腔+肺泡無效腔=生理無效腔解剖無效腔:鼻~呼吸性細(xì)支氣管內(nèi)不參與交換的氣體量.反應(yīng)呼出氣與肺泡氣的差異：

肺泡無效腔:肺泡內(nèi)未參與氣體交換的氣體量.

(每分)肺泡通氣量:每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量.(每分)肺泡通氣量=(潮氣量-無效腔氣量)

呼吸頻率

(500-150)

15=4250ml

深慢呼吸比淺快呼吸的肺通氣效率高

第二節(jié)呼吸氣體的交換一、氣體交換的原理無論是處于氣體狀態(tài)，還是溶解于液體之中，氣體分子總是由壓力高處向壓力低處移動(dòng)，直至兩處壓力相等為止，擴(kuò)散的動(dòng)力來自兩處氣體分子間的壓力差，這一過程稱為擴(kuò)散。（一）氣體的分壓差肺換氣的動(dòng)力：分壓差方向和量O2

（肺）CO2（肺毛細(xì)血管）

呼吸膜(一).

肺換氣過程二.肺換氣(二).

影響肺換氣(氣體交換)的因素

1.呼吸膜的厚度反比呼吸膜---6層：是肺泡氣與血液之間的物理屏障.單純擴(kuò)散.

厚度大

擴(kuò)散速率小

換氣障礙

PO2

PCO2

病理：肺水腫、肺炎、肺間質(zhì)纖維化

2.呼吸膜的面積正比

面積

小

擴(kuò)散速率小

換氣障礙

PO2

PCO2

病理：肺炎、肺不張、肺實(shí)變

3.氣體的擴(kuò)散速率與分壓差、溶解度成正比，與氣體分子量的平方根成反比4.通氣/血流比值（VA/Q比值）每分鐘肺泡通氣量(VA)和每分鐘肺血流量(Q)之間的比值正常成人安靜狀態(tài)下:

VA

（肺泡通氣量）=4.2L/min

Q（每分鐘肺血流量）=5L/min

正常VA/Q比值為0.84

VA/Q

（>0.84）

：通氣過剩(VA)

或血流不足(Q)

肺泡無效腔增大

通氣不足

PO2

PCO2

VA/Q

（<0.84）

：通氣不足VA

或血流過剩Q

功能性動(dòng)-靜脈短路

肺泡通氣不良

PO2

PCO2

三、組織換氣（一）組織換氣過程組織毛細(xì)血管和組織細(xì)胞之間的氣體交換.

動(dòng)力:分壓差組織毛細(xì)血管組織細(xì)胞PO210040PCO24046第三節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸一、氣體在血液中運(yùn)輸?shù)男问轿锢砣芙?、化學(xué)結(jié)合兩種形式。O2

物理溶解(少)化學(xué)結(jié)合(多)1.5%98.5%CO2

物理溶解(少)化學(xué)結(jié)合(多)5%95%O2:氧化Hb(HbO2)CO2:碳酸氫鹽氨基甲酸Hb化學(xué)結(jié)合形式:二、氧的運(yùn)輸物理溶解——1.5%，化學(xué)結(jié)合——98.5%。

O2的結(jié)合形式是氧合血紅蛋白（HbO2）。（一）血紅蛋白的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（一）Hb與O2結(jié)合的特征

1、反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2和的影響

Hb+O2→

HbO22、該反應(yīng)是氧合，不是氧化。

3、HbO2呈鮮紅色，去氧Hb呈紫藍(lán)色。發(fā)紺:當(dāng)體表表淺毛細(xì)血管床血液中去氧Hb含量達(dá)50g/L血液以上時(shí)，皮膚、粘膜呈淺藍(lán)色，稱為發(fā)紺。（二）血紅蛋白結(jié)合氧的能力Hb的氧容量:100ml血液中，Hb所能結(jié)合的最大O2量。Hb的氧含量：100ml血液中，Hb所能結(jié)合的實(shí)際O2量。Hb的氧飽和度：氧含量和氧容量的百分比。（二）氧解離曲線

1、概念：表示PO2與血氧飽和度關(guān)系的曲線。

O2含量（ml/100ml）：

Po2為100mmHg——19.4；

Po2為40mmHg——14.4；

Po2為15mmHg——4.4；2、氧解離曲線的形態(tài)特征A、上段：相當(dāng)于PO2在60-100mmHg，曲線較平坦。生理意義：只要吸入氣或肺泡氣PO2不低于60mmHg，Hb氧飽和度仍能保持在90%之上。

B、下段：相當(dāng)于PO2在60mmHg以下的部分，曲線較陡。生理意義：PO2在此范圍內(nèi)，稍有下降，Hb氧飽和度下降較大，因而釋放大量的O2，滿足機(jī)體代謝的需要。表.氧解離曲線的特點(diǎn)PO2（mmHg）

SO2(%)線形意義部位特點(diǎn)上段60~10090~97.4平坦Hb與O2結(jié)合肺PO2變化對(duì)SO2影響不大中段40~6075~90較陡HbO2釋放02安靜PO2100

40,

組織100ml血液釋放O25ml下段15~4022~75陡Hb與O2解離活動(dòng)增PO2略降SO2↓↓

強(qiáng)組織供給組織足夠的O2

生理意義：上段:高原、高空、輕度呼吸功能不全，肺泡氣PO2下降，只要不低于60mmHg,SO2>90%,血液可攜帶足夠的O2，機(jī)體不發(fā)生缺氧。中段：血流經(jīng)組織時(shí)，釋放適量的氧，保證安靜狀態(tài)下組織代謝需氧量。下段：保證組織活動(dòng)增強(qiáng)時(shí)有足夠的氧供應(yīng).（四）影響氧解離曲線的因素P50:

使Hb氧飽和度達(dá)50%時(shí)的PO2.正常:26.5mmHgP50

曲線右移

Hb與O2的親和力

HbO2中O2釋放

P50

曲線左移

Hb與O2的親和力

HbO2中O2釋放

影響因素:1.[H+]

或pH

：曲線右移，Hb構(gòu)型改變

Hb和O2的親和力

。2.Pco2

：曲線右移。波爾效應(yīng)：酸度

Hb和O2的親和力

。曲線右移有利于向組織供氧，符合生理需要。3.溫度

：曲線右移組織代謝增加，O2的需求。4.2,3-二磷酸甘油酸（DPG）：紅細(xì)胞無氧代謝產(chǎn)物2,3-DPG

曲線右移三、二氧化碳的運(yùn)輸（一）CO2的運(yùn)輸形式物理溶解——5%，化學(xué)結(jié)合的占95%。主要是碳酸氫鹽（88%）和氨基甲酸血紅蛋白（7%）。

1、血漿中的CO2

：R-NH2+CO2R-NHCOO-+H+

2、紅細(xì)胞內(nèi)的CO2碳酸氫鹽

1）溶解狀態(tài)

2）碳酸氫鹽形式——出現(xiàn)氯轉(zhuǎn)移

3）氨基甲酸血紅蛋白

第四節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)一.呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成呼吸中樞:CNS內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)節(jié)律的神經(jīng)細(xì)胞群。(一)呼吸中樞的分布及功能包括脊髓、延髓、腦橋、間腦、大腦皮層。延髓:呼吸基本節(jié)律中樞腦橋上部:呼吸調(diào)整中樞(抑制吸氣)

腦橋中下部:長(zhǎng)吸中樞

低位腦干(延髓+腦橋):基本正常的呼吸節(jié)律高位腦:呼吸運(yùn)動(dòng)的隨意控制,呼吸運(yùn)動(dòng)的條件反射的建立呼吸神經(jīng)元所在部位:

延髓:背側(cè)呼吸組(DRG)

含吸氣神經(jīng)元

膈肌、肋間外肌

興奮時(shí)引起吸氣腹側(cè)呼吸組(VRG)

含呼氣神經(jīng)元

腹肌、肋間內(nèi)肌

興奮時(shí)引起呼氣

腦橋上部:PBKF核群(臂旁內(nèi)側(cè)核、KF核)

限制吸氣,使吸氣轉(zhuǎn)向呼氣.

A平面（中腦與腦橋間）切斷：呼吸節(jié)律無明顯變化

B平面（腦橋上、中部之間）切斷：長(zhǎng)吸呼吸（呼吸調(diào)整中樞）

C平面（腦橋和延髓間）切斷：喘息樣呼吸

D平面（延髓與脊髓間）切斷：呼吸停止吸氣神經(jīng)元腦橋調(diào)整中樞（+）（

）（+）（

）圖呼吸節(jié)律形成示意圖吸氣切斷機(jī)制(二)呼吸節(jié)律的形成肺牽張反射前包欽格復(fù)合體（pre-Botzingercomplex,PBC):

是呼吸節(jié)律起源的關(guān)鍵部位。學(xué)說：起搏細(xì)胞學(xué)說神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)說二.呼吸的反射性調(diào)節(jié)

（一）肺牽張反射

1、肺擴(kuò)張反射：是肺充氣或擴(kuò)張時(shí)抑制吸氣的反射。

2、肺萎陷反射：是肺萎陷時(shí)引起吸氣的反射。

1）機(jī)制：吸氣→肺擴(kuò)張→支氣管、細(xì)支氣管牽張感受器興奮

→迷走神經(jīng)傳入延髓沖動(dòng)增多→延髓內(nèi)一定的神經(jīng)聯(lián)系→

吸氣抑制，轉(zhuǎn)入呼氣

2）作用：使吸氣不至于過長(zhǎng)過深，防止肺通氣過度

(1)化學(xué)感受器

外周化學(xué)感受器：頸動(dòng)脈體、主動(dòng)脈體

I型細(xì)胞刺激:動(dòng)脈血pH

、PO2

、PCO2

傳入神經(jīng):頸動(dòng)脈體

舌咽神經(jīng)竇神經(jīng),主動(dòng)脈體

迷走神經(jīng)中樞:延髓效應(yīng)——頸動(dòng)脈體傳入的沖動(dòng)主要引起呼吸加深加快；主動(dòng)脈體傳入的沖動(dòng)主要引起血液循環(huán)的變化生理作用—機(jī)體低O2時(shí)維持呼吸（二）化學(xué)感受性反射中樞化學(xué)感受器：延髓腹外側(cè)淺表處的神經(jīng)元適宜刺激:腦脊液或局部細(xì)胞外液中的H+PO2

對(duì)中樞化學(xué)感受器無作用H+

不易通過血腦屏障,對(duì)中樞化學(xué)感受器直接作用小PCO2

易通過血腦屏障,對(duì)中樞化學(xué)感受器敏感,間接作用→H+

(2)

CO2、H+

、O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié)

C