第五章 生理學 呼 吸.ppt

1、第七章 呼吸生理,第五章 呼 吸,呼 吸 -機體與外環(huán)境之間的氣體交換過程。 呼吸過程的三個環(huán)節(jié)：,呼吸,肺呼吸（外呼吸）,氣體在血液中的運輸,細胞呼吸（內(nèi)呼吸）,肺通氣,肺換氣,呼吸的全過程,第一節(jié) 呼吸器官的結構特點及其功能,呼吸道,上呼吸道：鼻、咽、喉,下呼吸道：氣管及支氣管,呼吸道：具有加溫、加濕、過濾和清潔作用,一、呼吸道,：呼吸道的平滑肌受神經(jīng)、體液因素的調(diào)節(jié) 植物神經(jīng)系統(tǒng)：副交感神經(jīng)使呼吸道平滑肌收縮 交感神經(jīng)使呼吸道平滑肌舒張,收縮：組織胺、 5-HT 、內(nèi)皮素、緩激肽,舒張：兒茶酚胺、PGE2、氨茶堿,化學因素,肺泡上皮細胞,型細胞,型細胞,二、肺泡,肺泡是呼吸系統(tǒng)的基本單位

2、，是氣體交換的主要場所,胸廓,組成：脊柱、肋骨、胸骨、肋間肌,作用：吸氣時胸廓擴大，呼氣時胸廓縮小,正面,側面,第二節(jié) 肺通氣 - 肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。,肺通氣包括：吸氣和呼氣。,一、肺通氣的動力,肺內(nèi)壓與大氣壓之差,作用：吸氣時胸廓擴大，呼氣時胸廓縮小,呼吸運動：呼吸肌收縮和舒張引起的胸廓節(jié) 律性擴大和縮小。,吸氣肌 收縮 （呼氣?。?舒張,呼吸肌,呼氣肌,呼吸運動：呼吸肌的收縮和舒張引起的胸 廓節(jié)律性擴張與縮小。,吸氣肌,腹壁肌,肋間內(nèi)肌,肋間外肌,膈肌,（一）呼吸運動,輔助吸氣肌：胸肌、斜方肌、胸鎖乳突肌和背闊肌等,肋間內(nèi)肌肋間外肌,膈,膈,吸氣,呼氣,平靜呼吸：安靜狀態(tài)下平

3、穩(wěn)而均勻的自然呼吸。 吸氣：膈肌和肋間外肌收縮，主動過程 呼氣：膈肌和肋間外肌舒張，被動過程,呼吸運動和肺內(nèi)壓的變化：,膈肌收縮 肋間外肌收縮 膈肌下降 肋骨、胸骨上提 胸廓上下徑 前后徑、左右徑增大 胸腔擴大 肺擴張 肺內(nèi)壓暫時下降（大氣壓） 空氣進入肺泡（吸氣）,(1)平靜吸氣時 (主動過程),吸氣肌舒張 膈肌上升、肋骨、胸骨下降 胸廓上下徑、前后徑、左右徑減小 肺回縮 肺內(nèi)壓升高大氣壓 氣體由肺泡內(nèi)排出（呼氣）,平靜呼氣時： (被動過程),吸氣肌及 輔助吸氣肌收縮 胸腔進一步擴大 肺進一步擴張 肺內(nèi)壓進一步下降 吸氣(增多) (主動過程),用力呼吸(深呼吸)時的肺通氣原理：,說明： 平靜

4、呼吸時，吸氣是由吸氣肌收縮引起，是主動過程；呼氣是由吸氣肌舒張引起，是被動過程。 用力呼吸時，吸氣和呼氣均為主動過程。,腹式呼吸:以膈肌舒縮活動為主 的呼吸運動,腹壁明顯起伏。 胸式呼吸:由肋間外肌舒縮活動為 主的呼吸運動,胸壁明顯起伏。 一般情況,呈腹式和胸式混合式呼吸。,腹式呼吸和胸式呼吸, 肺內(nèi)壓: 肺泡內(nèi)的壓力. 吸氣過程中: 肺內(nèi)壓先降后升; 呼氣過程中: 肺內(nèi)壓先升后降.,（二）呼吸時肺內(nèi)壓和胸膜腔內(nèi)壓的變化,胸內(nèi)壓,概念：胸膜腔內(nèi)的壓力。 胸膜位于肺表面的部分為胸膜臟層，位于胸壁內(nèi)表面的部分為胸膜壁層。這兩個部分延續(xù)相連，形成密閉的間隙，即胸膜腔。,胸內(nèi)壓特點： 平靜呼吸過程中，

5、胸內(nèi)壓始終低于大氣壓，為負壓，故稱為胸膜腔負壓。,平靜呼氣之末，胸內(nèi)壓為與-5-3mmHg； 平靜吸氣之末，胸內(nèi)壓為-l0-5mmHg； 用力吸氣時負壓可達-3OmmHg。,兩種力： 肺內(nèi)壓 使肺擴張 肺的彈性回縮力 使肺泡回縮 胸內(nèi)壓 = 肺內(nèi)壓肺彈性回縮力 吸氣末和呼氣末,氣流停止, 肺內(nèi)壓 = 大氣壓 胸內(nèi)壓=大氣壓肺彈性回縮力 若以大氣壓為0為標準 , 則： 胸內(nèi)壓=肺彈性回縮力,胸內(nèi)負壓的形成,胸膜腔負壓及其生理意義：,維持肺泡的擴張狀態(tài)，有利于肺的擴張 有利于靜脈血及淋巴液的回流,氣胸,肺彈性阻力 由表面張力形成 彈性阻力 由彈性纖維形成 (70%) 胸廓彈性阻力:由彈性組織形成

6、肺通氣 阻力 非彈性 氣道阻力 阻力 慣性阻力 (30%) 組織的粘滯阻力,二、肺通氣的阻力,(一) 彈性阻力與順應性 彈性阻力(R)彈性物體對抗外力 作用所引起的變形的力。 順應性(compliance,C)在外力作 用下彈性組織的可擴張性。,說明: （1）順應性為衡量彈性阻力的指標. （2）順應性與彈性阻力成反變關系： 彈性阻力大不易擴張順應性小 彈性阻力小易擴張 順應性大,1. 肺的彈性阻力與順應性 肺的彈性阻力由肺被擴張時產(chǎn)生的 彈性回縮力所構成,既是吸氣的阻力,又是呼氣的動力。,彈性回縮力(1/3),肺泡液-氣界面 的表面張力。（2/3）,肺的彈性阻力, 肺組織本身的的彈性回縮力 (

7、是吸氣的阻力,呼氣的動力) 隨肺的擴張程度而變: 吸氣時肺擴張肺彈性回縮力增大 呼氣時肺回縮肺彈性回縮力減小 肺氣腫肺彈性回縮力呼氣困難,(1) 肺泡表面張力,-存在于液-氣界面(表面)的一種力. 使液-氣表面盡量縮小的一種力 肺泡內(nèi)液-氣界面表面張力所 產(chǎn)生的回縮力(約占2/3),表面張力 使液-氣表面盡量縮小的一種力。,肺泡表面張力是向中心性的,使肺 泡趨于縮小,形成肺泡彈性阻力, 為吸氣的阻力，呼氣的動力.,根據(jù)Laplace定律: 2T P r 肺泡回縮壓(P)與肺泡半徑(r)成反比，與肺泡表面張力成正比。,肺泡,肺泡內(nèi)液層,肺泡表面活性物質(zhì),(2) 肺泡表面活性物質(zhì) 合成與釋放: 肺

8、泡型細胞 主要成份: 二棕櫚酰卵磷脂,分布及特點: 呈單分子層分布在肺泡液體層表面 極性端插入液體層,非極性端朝向肺泡腔 分布密度與肺泡大小有關,小肺泡分布密 度大,大肺泡分布密度小。,* 肺表面活性物質(zhì)的分布密度可隨肺泡 半徑的改變而改變:,肺泡表面活性物質(zhì)的生理功能: -降低肺泡表面張力 有助于維持肺泡的穩(wěn)定性： 1)防止吸氣和呼氣時肺泡過度膨脹和塌陷。 2)保持大小肺泡容積的相對穩(wěn)定。,Laplace定律: P=2T/r 因此:實際 P=2(T-X) / r,減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)組織液的生成, 防止肺水腫的發(fā)生.,降低吸氣阻力，減少吸氣作功， 增加肺順應性, 利于肺擴張.,2. 胸廓的彈性

9、阻力和順應性: 胸廓是一 雙向彈性體,彈性的作用依其所處位置而變.,自然位置(肺容量相當于67%肺 總量), 彈性阻力0,大于自然位置, 胸廓回縮力向內(nèi) 成為吸氣的阻力,呼氣的動力.,小于自然位置,胸廓回縮力向外, 成為吸氣的動力,呼氣的阻力.,(二) 非彈性阻力: (動態(tài)阻力) 慣性阻力 非彈性阻力 粘滯阻力 氣道阻力,(占80%90%),氣道阻力 氣體流經(jīng)呼吸道時,氣體分子間 和氣體分子與氣道壁之間的摩擦力。 大氣壓與肺內(nèi)壓之差(cmH2O) 氣道阻力 單位時間內(nèi)氣體流量(L/S) 產(chǎn)生氣道阻力的主要部位: 主支氣管以上氣道(占總阻80% 90%) 小氣道（口徑2mm）（占總阻約10%）,

10、影響氣道阻力的因素: 氣流速度: 流速愈快氣流阻力愈大, 呈正相關. 氣流形式: 層流阻力小，湍流阻力大； 氣道管徑: 為影響氣道阻力的主要因素。 氣道阻力與氣道半徑的四次方成反比。,8L R R1/r4 4,(一) 肺容積： 在不同狀態(tài)下肺所容納的氣體量,潮氣量： 補吸氣量或吸氣貯備量： 3.補呼氣量或呼氣貯備量： 4.殘氣量或余氣量：,三、肺通氣功能的評價,(二) 肺容量: -指肺容積中兩項或兩項以上的聯(lián)合氣體量。,深吸氣量 功能殘氣量 肺活量和用力呼氣量 肺總量,肺 活 量 -指最大吸氣后再用力呼氣所能呼出的 最大氣量. 正常男性: 3500ml; 女性2500ml. 肺活量= 潮氣量補

11、吸氣量補呼氣量.,用力呼氣量(時間肺活量): -盡力最大吸氣后再盡力盡快呼氣, 在一定時間所 能呼出的氣量,通常以它所占 用力肺活量百分比表示。 第一秒 第二秒 第三秒 83% 96% 99%,圖5-7 用力肺活量和用力呼氣量A:正常人 B:氣道狹窄患者 縱坐標的“0” 等于殘氣量,A,B,(三) 肺通氣量 1.每分通氣量: 指每分鐘吸入或呼出 的氣體總量。 肺通氣量 = 潮氣量呼吸頻率 平靜呼吸時, 正常成人約為: 500ml(12-18)次/分 6-9L/min 最大隨意通氣量: 盡力作深、快呼吸時的肺通氣量。 正常成人約為70-120L/min,通氣貯量百分比 衡量通氣功能貯備能力的指標

12、。,正常值等于或大于93%.,2. 肺泡通氣量 (1)無效腔-從鼻到肺泡, 凡沒有參與 肺泡與血液間的氣體交換的容積. 解剖無效腔:從鼻到終末細支氣管的 呼吸道容積, 正常成人約150ml。 肺泡無效腔:沒有與血液進行氣體 交換的肺泡的容積,平臥時很小。 生理無效腔= 解剖無效腔+肺泡無效腔, 解剖無效腔,解剖無效腔,肺泡通氣量-每分鐘在肺泡中進行 氣體交換的有效通氣量。 肺泡通氣量(潮氣量無效腔氣量) 呼吸頻率 肺泡通氣量比肺通氣量更能反映 肺通氣的真實效能,第三節(jié) 呼吸氣體的交換,肺換氣：肺泡與肺毛細血管血液之間的氣體交換,從高分壓點 流向低分壓點,組織換氣：組織細 胞與組織毛細血管血液之

13、間的氣體交換,一、氣體交換的原理,氣體交換的形式：單純擴散 交換的動力：氣體分壓（張力）差,氣體分壓(P): 混合氣體中，某種氣體分子運動所產(chǎn)生的壓力為該氣體的分壓。 氣體分壓=混合氣體總壓力該氣體所占的容積百分比,速率：= 擴散速率（D）, 擴散速率與分壓差、溫度、氣體溶解度、 擴散面積呈正比； 擴散速率與擴散距離、分子量的平方根呈反比。,擴散系數(shù)-溶解度與分子量的平方根之比.,擴散系數(shù)越大，擴散速率（D）越快。,CO2的擴散系數(shù)是O2的20倍,在同等條件下，CO2的擴散速率是O2的20倍。 故肺功能衰竭患者往往缺O(jiān)2顯著，CO2潴留不明顯。,氣體交換過程,氣體分壓kPa（mmHg）,二、

14、肺換氣,肺泡氣,血液,特點: 迅速,不到0.3s即可達平衡.而通常情況 下,血液流經(jīng)肺Cap約0.7s, 即當血液流經(jīng)肺 Cap全長的約1/3時,已基本完成肺換氣.,四、影響肺換氣的因素： 呼吸膜的厚度: 反比； (0.21m) 2. 呼吸膜的面積: 正比; (70,安靜時僅用40 ) 3. 通氣/血流比值( ),通氣/血流比值（ ） -每分肺泡通氣量( )與 每分肺血流量( )之間的比值. 正常值: 肺泡通氣量: 4.2L/min 肺血流量: 5L/min 則:,三、組織換氣,組織細胞,血液,運輸形式: 物理溶解和化學結合 物理溶解:氣體直接溶解于血漿中。 特征:量小,起橋梁作用； 溶解量與

15、分壓呈正比： 化學結合:氣體與某些物質(zhì)進行化學結合。 特征:量大,主要運輸形式。,第四節(jié)氣體在血液中的運輸,肺泡 血液 組織,O2 溶解的O2 化學結合的O2 溶解的O2 O2,CO2 溶解的CO2 化學結合的CO2 溶解的CO2 CO2,物理溶解 化學結合,(一) 物理溶解（占1.5%） 動脈血中：PO2為100mmHg, 100ml血溶解O2 0.31ml心輸出量為5L/分, 以物理溶解到達各組織的O215ml/分 (二) 化學結合（占98.5%） O2和血紅蛋白(Hb)結合的形式運輸 以氧合血紅蛋白（HbO2）的形式,一、O2 的運輸,1、O2和Hb結合的特征 反應快，可逆，不需酶的催化

16、，受氧分壓影響 紫紺：血液含去氧Hb5g/100ml以上，皮 膚、粘膜出現(xiàn)淺藍色，稱發(fā)紺，為缺氧表現(xiàn) CO中毒 ：櫻桃紅色 CO與血紅蛋白的親和力遠遠大于O2（250倍） CO與HB結合形成一氧化炭Hb,血液呈櫻桃紅色 Fe2+與O2的結合是氧合，不是氧化, 1分子Hb可結合4分子O2，1克Hb結合1.34-1.39mlO2 血紅蛋白氧容量： 100ml血液中Hb能結合O2的最大量(1.34*15=20.1ml/100ml) 血紅蛋白氧含量：100ml血液中Hb實際結合O2的量（動脈血PO2100mmHg 氧含量約19.4ml) 血紅蛋白氧飽和度：血紅蛋白氧含量占血紅蛋白氧容量的百分比(動脈血

17、97.4%),Hb與O2結合或解離曲線呈S形,血氧飽合度,氧離曲線：反映Hb氧飽和度與血液PO2關系的曲線 呈S形曲線，可分3段,上段(PO260100mmHg ): 為Hb與O2結合的部分 特點: 曲線平坦. 表明 PO2的改變對Hb氧飽 和度影響不大,利于Hb結合較多的氧.,中段(PO24060mmHg):為HbO2釋放O2的部分 特點: 曲線較陡. 即當PO2下降時,Hb氧飽和 度也下降,釋放出所結合的氧(供組織利用)。,下段(PO21540mmHg):為HbO2釋放O2的部分 特點: 曲線坡度最陡. 即PO2稍下降,Hb氧飽 和度便即大幅度下降，從而促使更多的 HbO2解離,釋放較多的

18、O2 。,1.上段:PO28.013.3kPa(80100mmHg）坡度較平坦。 表明：PO2變化大時，血氧飽和度變化小。 意義:保證低氧分壓時的高載氧能力。 2.中段:PO28.05.3kPa(4080mmHg)坡度較陡。 表明：PO2降低能促進大量氧離，血氧飽和度下降顯著。 意義:維持正常時組織的氧供。 3.下段:PO25.32.0kPa(1540mmHg)坡度更陡。 表明：PO2稍有下降,血氧飽和度就急劇下降。 意義:維持活動時組織的氧供。,（三）氧離曲線特征及生理意義,二、二氧化碳的運輸 (一) CO2的運輸形式 (1)物理溶解(5%)； (2)化學結合: 碳酸氫鹽(88%); 氨基甲

19、酸血紅蛋白(7%).,結合成碳酸氫鹽進行運輸,血漿 紅細胞,組織,+,Hb,Hb-CO2,CO2,1. 碳酸氫鹽形式,H2O,2CO,HCO3-,+,碳酸酐酶,碳酸酐酶,(1)該過程中伴有紅細胞內(nèi)外的Cl-轉移 ; (2)在血漿中HCO3-與Na+結合生成碳酸氫鈉, 在RBC內(nèi)HCO3-與K+結合生成碳酸氫鉀.,2.氨基甲酸血紅蛋白(HHbNHCOOH) 在組織 HbNH2O2+H+CO2 HHbNHCOOH+O2 在肺 特點: (1)無需酶的催化, 反應迅速可逆; (2)主要受氧合作用的調(diào)節(jié).,一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成 (一) 呼吸中樞 -中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié) 呼吸運動的神經(jīng)細胞群。

20、 基本呼吸中樞: 低位腦干 -腦橋、延髓,第五節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié),呼吸神經(jīng)元的分布,1. 延髓呼吸中樞： 產(chǎn)生節(jié)律呼吸的基本中樞 (1)背側呼吸組(DRG): 主要含吸氣神經(jīng)元群，興奮時使吸氣肌收縮，引起吸氣。 (2)腹側呼吸組(VRG):主要含呼氣神經(jīng)元群，興奮時引起主動呼氣。,2.腦橋的呼吸神經(jīng)元: 臂旁內(nèi)側核(NPBM)和Klliker-Fuse(KF) 合稱為PBKF核群,其內(nèi)有呼吸調(diào)整中樞. 呼吸調(diào)整中樞的作用:限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉換. 3.高位腦： 大腦皮層（隨意呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等,(二)呼吸節(jié)律的形成,吸氣活動發(fā)生器和吸氣切斷機制模型,吸氣活動發(fā)生器：當H+

21、 CO2 等作用下興奮并引起: 向下興奮延髓I-N元脊髓吸氣肌運動N元吸氣；向上興奮腦橋呼吸調(diào)整中樞;興奮吸氣切斷機制N元。 吸氣切斷機制：當接受到吸氣活動發(fā)生器、延髓I-N元、腦橋呼吸調(diào)整中樞和肺牽張感受器的沖動，興奮總和達到某一閾值，反饋抑制延髓I-N元,切斷吸氣，從而使吸氣轉化為呼氣。,H+ CO2,延髓中樞吸氣活動發(fā)生器,吸氣神經(jīng)元,延髓吸氣切斷機制,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) (一) 肺牽張反射(黑-伯反射) -由肺擴張或縮小引起的吸氣抑制 或吸氣興奮的反射. *包括: 肺擴張反射和肺縮小反射. *正常人體平靜呼吸時, 肺牽張反射 不參與對呼吸的調(diào)節(jié)。, 肺擴張反射,吸氣 肺擴張 肺牽張感受器,延髓,迷走神經(jīng),吸氣切斷機制,抑制吸氣發(fā)生呼氣,生理意義：抑制吸氣，使吸氣轉為呼氣，防止吸氣過深過長,（細運氣管平滑肌）,(二) 化學感受性反射 1.化學感受器: (1)外周化學感受器 : 頸動脈體和主