呼吸醫(yī)學(xué)生理學(xué)

關(guān)于呼吸醫(yī)學(xué)生理學(xué)第2頁,共68頁，2024年2月25日，星期天

第五章呼吸(Respiration)概述(Introduction)第一節(jié)肺通氣

(PulmonaryVentilation)第二節(jié)呼吸氣體的交換(RespiratoryGasesExchange)第三節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸(GasTransportintheBlood)第四節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)(RespiratoryRegulation第3頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)肺通氣（pulmonaryventilation）肺通氣的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓等呼吸道：具有加溫濕潤、過濾清潔等保護(hù)功能肺泡：氣體與血液氣體進(jìn)行交換的場(chǎng)所胸廓：呼吸肌的運(yùn)動(dòng)是肺通氣的動(dòng)力（一）肺通氣原理（直接動(dòng)力取決于肺內(nèi)壓與大氣壓之間壓力變化）1.肺通氣的動(dòng)力（原動(dòng)力）第4頁,共68頁，2024年2月25日，星期天呼吸運(yùn)動(dòng)（胸廓運(yùn)動(dòng)）吸氣?。ǜ艏?、肋間外肌）呼氣?。ɡ唛g內(nèi)肌、腹肌及輔助?。┖粑绞?、特點(diǎn)及過程平靜呼吸（eupnea)（吸氣主動(dòng)；呼氣被動(dòng)）用力呼吸（forcedbreathing）（吸氣主動(dòng)；呼氣主動(dòng)）呼吸類型腹式呼吸（abdominalbreathing）胸式呼吸（thoracicbreathing）第5頁,共68頁，2024年2月25日，星期天平靜呼吸基本過程：吸氣肌收縮肺容積增大胸廓容積增大肺內(nèi)壓下降外界氣體流入吸氣肌舒張胸廓容積縮小肺容積縮小肺內(nèi)壓上升肺內(nèi)氣體流出第6頁,共68頁，2024年2月25日，星期天用力呼吸基本過程：吸氣肌收縮加強(qiáng)肺容積明顯增大胸廓容積明顯增大肺內(nèi)壓明顯下降外界氣體流入增加呼氣肌主動(dòng)收縮胸廓容積進(jìn)一步縮小肺容積進(jìn)一步縮小肺內(nèi)壓明顯上升肺內(nèi)氣體流出加大第7頁,共68頁，2024年2月25日，星期天呼吸運(yùn)動(dòng)（胸廓運(yùn)動(dòng)）吸氣肌（隔肌、肋間外?。┖魵饧。ɡ唛g內(nèi)肌、腹肌及輔助?。┖粑绞?、特點(diǎn)及過程平靜呼吸（eupnea)（吸氣主動(dòng)；呼氣被動(dòng)）用力呼吸（forcedbreathing）（吸氣主動(dòng)；呼氣主動(dòng)）呼吸類型及臨床意義腹式呼吸（abdominalbreathing）胸式呼吸（thoracicbreathing）第8頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.肺內(nèi)壓在呼吸過程中周期性變化平靜吸氣開始（肺內(nèi)壓低于大氣壓1-2mmHg，外界氣體進(jìn)入肺內(nèi)），當(dāng)外界氣體進(jìn)入肺泡內(nèi)達(dá)平衡時(shí)，吸氣終止，即吸氣末=大氣壓）；呼氣則相反。因此，氣體進(jìn)出肺泡的動(dòng)力來自肺泡與大氣壓之間的壓力差。圖示人工呼吸的原理：口對(duì)口；節(jié)律性舉臂壓背或擠壓胸廓第9頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2.肺內(nèi)壓在呼吸過程中周期性變化平靜吸氣開始（肺內(nèi)壓低于大氣壓1-2mmHg，外界氣體進(jìn)入肺內(nèi)），當(dāng)外界氣體進(jìn)入肺泡內(nèi)達(dá)平衡時(shí)，吸氣終止，即吸氣末=大氣壓）；呼氣則相反。因此，氣體進(jìn)出肺泡的動(dòng)力來自肺泡與大氣壓之間的壓力差。圖示人工呼吸（artificialrespiration）的原理：口對(duì)口；節(jié)律性舉臂壓背或擠壓胸廓第11頁,共68頁，2024年2月25日，星期天平靜呼吸基本過程：吸氣肌收縮肺容積增大胸廓容積增大肺內(nèi)壓下降外界氣體流入吸氣肌舒張胸廓容積縮小肺容積縮小肺內(nèi)壓上升肺內(nèi)氣體流出第12頁,共68頁，2024年2月25日，星期天3.胸膜腔和胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔結(jié)構(gòu)（密閉潛在的腔隙，內(nèi)有少量漿液）胸膜腔內(nèi)壓（intrapleuralpressure）測(cè)量方法：直接法；間接法通常胸膜腔內(nèi)壓為負(fù)壓平靜吸氣末（-1.33~-0.665kPa,-10~-5mmHg）平靜呼氣末（-0.665~-0.399kPa,-5~-3mmHg）形成原因：作用于胸膜腔存在兩種力（肺內(nèi)壓，使肺泡擴(kuò)張；肺的回縮力，使肺泡縮?。┬啬で粌?nèi)壓=肺內(nèi)壓-肺回縮力第13頁,共68頁，2024年2月25日，星期天吸氣末或呼氣末，肺內(nèi)壓=大氣壓，若以大氣壓=0，則：

胸膜腔內(nèi)壓=-肺回縮力胸膜腔內(nèi)壓意義:1.牽引肺擴(kuò)張2.促進(jìn)腔靜脈和胸導(dǎo)管內(nèi)靜脈與淋巴液的回流氣胸(pneumothorax)臨床意義小結(jié)，呼吸過程中肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓的變化規(guī)律（圖示）第14頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第15頁,共68頁，2024年2月25日，星期天（二）肺通氣的阻力包括彈性阻力（肺與胸廓的彈性阻力，占70%）和非彈性阻力（主要是氣道阻力，占30%）彈性阻力與順應(yīng)性(compliace)的概念及關(guān)系

C=1/R=（

V

/P）L/cmH2O1.肺的彈性阻力和順應(yīng)性：

肺順應(yīng)性（CL）肺容積的變化（

V）跨肺壓的變化（P）跨肺壓=肺內(nèi)壓-胸膜腔內(nèi)壓L/cmH2O=第16頁,共68頁，2024年2月25日，星期天肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線（圖示）及意義比順應(yīng)性（specificcompliance）概念受肺總量的影響

=測(cè)得的肺順應(yīng)性（L/cmH2O）/肺總量（L）肺彈性阻力的來源（肺組織的彈性回縮力，占1/3；表面張力，占2/3）Laplace定律，P=2T/r肺泡表面活性物質(zhì)作用及臨床意義有助于維持肺泡的穩(wěn)定性減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)組織液生成，防止肺水腫第17頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第18頁,共68頁，2024年2月25日，星期天肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線（圖示）及意義比順應(yīng)性（specificcompliance）概念受肺總量的影響（肺總量大，其順應(yīng)性亦大）

=測(cè)得的肺順應(yīng)性（L/cmH2O）/肺總量（L）肺彈性阻力的來源（肺組織的彈性回縮力，占1/3；表面張力，占2/3）Laplace定律，P=2T/r肺泡表面活性物質(zhì)作用及臨床意義有助于維持肺泡的穩(wěn)定性減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)組織液生成，防止肺水腫第19頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第21頁,共68頁，2024年2月25日，星期天降低吸氣阻力，減少吸氣作功

臨床意義：胸廓的彈性阻力和順應(yīng)性自然位置（相當(dāng)于肺總量的67%，胸廓不表現(xiàn)為彈性回縮力）小于自然位置（胸廓回縮力表現(xiàn)為向外，有利于吸氣，不利于呼氣）大于自然位置（胸廓回縮力表現(xiàn)為向內(nèi)，有利于呼氣，不利于吸氣）胸廓的順應(yīng)性（Cchw）

=胸腔容積的變化（

V）/跨胸壁壓的變化（P）（L/cmH2O）第22頁,共68頁，2024年2月25日，星期天2、非彈性阻力主要來自：氣道阻力（airwayresistance）；位于鼻、聲門、氣管及支氣管等部位，僅10%發(fā)生于口徑<2mm的細(xì)支氣管。正常平靜呼吸總氣道阻力為1-3cmH2O/L/s)。影響因素及臨床意義受氣流速度、形式（層流和湍流）和管徑大?。?/r4）的影響；其中氣道管徑又受：跨壁壓（管內(nèi)壓-管外壓）肺實(shí)質(zhì)對(duì)氣道壁的外向放射狀牽引（多種纖維牽引使沒有軟骨支持細(xì)支氣管暢通）第23頁,共68頁，2024年2月25日，星期天神經(jīng)調(diào)節(jié)（交感神經(jīng)興奮使之平滑肌舒張；副交感神經(jīng)興奮使之平滑肌收縮；以及其它共存的遞質(zhì)的調(diào)制）體液因素調(diào)節(jié)使支氣管平滑肌收縮的因素（前列腺素F2

、組胺、白三烯、內(nèi)皮素以及等吸入氣中CO2增加反射引起等）使支氣管平滑肌舒張的因素（兒茶酚胺、前列腺素E2等）呼吸功：呼吸過程中，呼吸肌克服阻力（彈性阻力和非彈性阻力）實(shí)現(xiàn)肺通氣所作的功。平靜呼吸為0.3~0.6kg·m/分鐘；運(yùn)動(dòng)時(shí)可增至10kg·m/分鐘；占總耗能的3%。第24頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二.肺容積和肺容量（圖示）潮氣量tidalvolume500ml補(bǔ)吸氣量（吸氣儲(chǔ)備量）1500-2000ml補(bǔ)呼氣量（呼氣儲(chǔ)備量）900-1200ml殘氣量residualvolume1000-1500ml深吸氣量(inspiratorycapacity)潮氣量+補(bǔ)吸氣量功能殘氣量(functionalresidualcapacity)補(bǔ)呼氣量+殘氣量其意義：緩沖肺泡內(nèi)PO2和PCO2的過度變化，以利于氣體交換。第25頁,共68頁，2024年2月25日，星期天肺活量（vitalcapacity）：用力肺活量（forcedvitalcapacity）用力呼氣量（forcedexpiratoryvolume）三者間的區(qū)別、正常值及應(yīng)用意義（圖示）肺總量totallungcapacity成人女：3500ml男：5000ml三、肺通氣量每分通氣量

minuteventilationvolume

=潮氣量呼吸頻率/分（測(cè)定條件及應(yīng)用單位）最大（隨意）通氣量（maximalvoluntaryventilation）第26頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第27頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共68頁，2024年2月25日，星期天通氣貯量百分比（正常值

93%）無效腔肺泡通氣量

=（潮氣量--無效腔氣量）呼吸頻率為什么淺而快的呼吸對(duì)肺換氣不利？

最大通氣量最大通氣量--每分平靜通氣量=100%生理無效腔解剖無效腔肺泡無效腔=或接近正常人生理無效腔第29頁,共68頁，2024年2月25日，星期天不同呼吸頻率和潮氣量時(shí)的肺通氣量和肺泡通氣量呼吸頻率潮氣量肺通氣量肺泡通氣量（次/分）（ml）（ml/min）（ml/min）

165008000560081000800068003225080003200第30頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)肺換氣和組織換氣一．氣體交換的原理氣體的擴(kuò)散（取決于分壓差）氣體擴(kuò)散速率（單位時(shí)間時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的容積），它受以下因素影響：分壓差；分子量和溶解度（擴(kuò)散系數(shù)）；擴(kuò)散面積和距離；溫度等擴(kuò)散系數(shù)CO2>O220倍呼吸氣體和人體不同部位的氣體的分壓呼吸氣和肺泡的成分和分壓（圖表）血液氣體和組織氣體的分壓（張力）圖表第31頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第32頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第33頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二．肺換氣（靜脈血變?yōu)閯?dòng)脈血）交換過程（圖示）0.3秒達(dá)平衡；血液流經(jīng)1/3毛細(xì)血管長度可基本完成。（圖示）影響因素：與呼吸膜厚度呈反比（膜結(jié)構(gòu)圖示）與擴(kuò)散面積呈正比（總擴(kuò)散面積達(dá)70m2;安靜為40m2）通氣/血流比值：=0.84；>0.84(意味著肺泡無效腔增大）；<0.84(意味著動(dòng)靜脈短路）比值異常易造成血液缺O(jiān)2和CO2潴留發(fā)生，尤其缺O(jiān)2更明顯，其原因：1、2、3第34頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第35頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第36頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共68頁，2024年2月25日，星期天通氣/血流比值分布并不均勻肺擴(kuò)散容量（pulmonarydiffusioncapacity)靜息正常值平均為20ml/min0.133kPaDL=V/（PA-PC）是衡量呼吸氣體通過膜的能力的一種指標(biāo)三．組織換氣（動(dòng)脈血變成靜脈血）第38頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第39頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸一、Ｏ2和ＣＯ2在血液中存在的形式物理溶解：量雖少，但是進(jìn)行化學(xué)結(jié)合必需的中間步驟?；瘜W(xué)結(jié)合：運(yùn)輸?shù)闹饕问?，量多，效率高體內(nèi)血液Ｏ２和ＣＯ２的含量（見表）第40頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共68頁，2024年2月25日，星期天表5-4血液O2和CO2的含量(ml/100ml)

物理溶解動(dòng)脈血化學(xué)結(jié)合合計(jì)O20.3120.020.31CO22.5346.448.93

物理溶解靜脈血化學(xué)結(jié)合合計(jì)O20.1115.2015.31CO22.9150.052.91第42頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二、氧的運(yùn)輸（物理溶解占1.5%；化學(xué)結(jié)合占98.5%)Hb與O2結(jié)合特征1、（反應(yīng)快、可逆、不需酶催化、受PO2的影響）2、Fe2+與O2結(jié)合呈氧合反應(yīng)(oxygenation)3、Hb氧飽和度（oxygensaturation）

=Hb氧含量（oxygencontent）/Hb氧容量（oxygencapacity）的百分比發(fā)紺（cyanosis）第43頁,共68頁，2024年2月25日，星期天4、“S”形解離或結(jié)合曲線氧離曲線(oxygendissociationcurve)含義及特點(diǎn)（圖示）上段（>60mmHg；曲線平坦，提示氧分壓變化對(duì)氧飽和度影響不大，具有緩沖能力）中段（40~60mmHg，相當(dāng)于體內(nèi)靜脈血的PO2環(huán)境；曲線較陡，提示氧分壓變化對(duì)氧飽和度影響較大，以滿足組織供養(yǎng)需要。O2的利用系數(shù)的概念）下段（15~40mmHg；曲線更陡，提示氧分壓進(jìn)一步下降時(shí)，Hb釋放O2的能力進(jìn)一步增強(qiáng)；O2的利用系數(shù)可提高安靜時(shí)的3倍）第44頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第45頁,共68頁，2024年2月25日，星期天影響氧解離曲線的因素P50的概念（正常為26.5mmHg；P50

增大，提示Hb與O2的親和力下降，曲線右移，反之則相反）圖示pH和PCO2的影響（波爾效應(yīng)機(jī)制及意義）溫度2，3-DPG（2,3-diphosphoglycerate）其它因素Hb自身性質(zhì)（氧化時(shí)、胎兒Hb及異常Hb）CO與Hb的結(jié)合的危害性第46頁,共68頁，2024年2月25日，星期天三．二氧化碳的運(yùn)輸運(yùn)輸形式（物理溶解占5%；化學(xué)結(jié)合占95%，其中以碳酸氫鈉形式占88%，而氨基甲酸血紅蛋白形式占7%）化學(xué)結(jié)合機(jī)制碳酸氫鈉形式（圖示）氨基甲酸血紅蛋白形式(carbaminohemoglobin)HbNH2O2+H2+CO2bNHCOOH+O2調(diào)節(jié)這一反應(yīng)的主要因素是氧合作用在組織在肺第47頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二氧化碳解離曲線（carbondioxidedissociationcurve）接近線性關(guān)系（圖示）氧與Ｈb結(jié)合對(duì)二氧化碳運(yùn)輸?shù)挠绊懞螤柕切?yīng)（Haldaneeffect）O2和CO2的運(yùn)輸不是孤立進(jìn)行的，而是相互影響的。CO2通過波爾效應(yīng)影響O2的結(jié)合和釋放；O2又通過何爾登效應(yīng)影響CO2的結(jié)合和釋放。第48頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第50頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第51頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第52頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第四節(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（對(duì)產(chǎn)生呼吸節(jié)律的影響）圖示脊髓低位腦干（呼吸節(jié)律產(chǎn)生部位）延髓（背側(cè)呼吸組；腹側(cè)呼吸組）腦橋上部高位腦呼吸節(jié)律形成的假說（圖示）第53頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第54頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第55頁,共68頁，2024年2月25日，星期天二．呼吸的反射性調(diào)節(jié)肺牽張反射（肺擴(kuò)張反射、肺萎陷反射）化學(xué)感受性呼吸反射化學(xué)感受器外周化學(xué)感受器：圖示中樞化學(xué)感受器：圖示CO2、H+和O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié)PCO2

（生理刺激、范圍、作用途徑及意義）[H+]

（作用途徑及特點(diǎn)）PO2

（作用途徑及特點(diǎn)）第56頁,共68頁，2024年2月25日，星期天第57頁,共