机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸(respirati...(精)

定义：机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸(respiration)呼吸的三个环节：外呼吸气体在血液中的运输内呼吸：血液与组织细胞之间的气体交换过程肺通气—外界空气与肺之间的气体交换肺换气—肺泡与肺毛细血管之间的气体交换第五章呼吸第一节肺通气一、肺通气动力原动力─呼吸运动直接动力─肺内压与大气压之间的压差肺内压大气压：气体进肺肺内压大气压：气体出肺（一）呼吸运动呼吸肌的舒缩引起胸廓节律地扩大和缩小的运动，称为呼吸运动。1．平静呼吸和用力呼吸●平静呼吸：吸气：主动呼气：被动膈肌、肋间外肌收缩→胸廓上下,前后,左右径扩大→胸廓、肺容积扩大→肺内压↓大气压（1～2mmHg）→气体入肺膈肌、肋间外肌舒张→胸廓上下,前后,左右径缩小→胸廓、肺容积缩小→肺内压↑大气压（1～2mmHg）→气体出肺●用力呼吸（深呼吸）：主动吸气：除膈肌、肋间外肌收缩外，胸锁乳突肌等也收缩呼气：除膈肌、肋间外肌舒张外，肋间内肌和腹肌等也收缩2．胸式呼吸和腹式呼吸肋间外肌为主的呼吸运动——胸式呼吸。膈肌舒缩为主的呼吸运动——腹式呼吸。正常人为混合式。3．呼吸频率正常成人安静时呼吸频率为12—18次/min。（二）肺内压和胸膜腔内压吸气初肺内压大气压，气体入肺。呼气初肺内压大气压，气体出肺。吸气末或呼气末，肺内压＝大气压。在用力呼吸时，肺内压升降幅度增大。1、肺内压2、胸膜腔内压(胸内负压)胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压。⑴胸膜腔负压的形成①肺的自然容积小于胸廓；②胸膜腔是密闭潜在的腔隙，内有少量浆液；③胸廓、肺均有弹性。胸内压=肺内压-肺回缩力胸内压=0-肺回缩力=-肺回缩力可见，胸膜腔负压是由肺回缩力造成的。胸膜壁层胸膜腔肺泡平静吸气末，胸内压为－10～－5mmHg平静呼气末，胸内压为－5～－3mmHg紧闭声门用力呼吸时，胸内压大气压60－110mmHg⑵胸膜腔负压的生理意义①维持肺的扩张状态，不致因肺的回缩力而萎缩；②降低心房、腔静脉和胸导管内的压力，有利于静脉血和淋巴液的回流。二、肺通气阻力胸廓弹性阻力（胸廓弹性回缩力）弹性阻力肺组织弹性纤维回缩力（占1/3）肺通气阻力（占70%）肺弹性阻力（肺回缩力）肺泡表面张力（占2/3）非弹性阻力（呼吸道阻力）（占30%）（一）弹性阻力占70%弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形和回位的力─弹性阻力。肺弹性纤维回缩力（占1/3）肺泡表面张力（占2/3）⑴肺泡表面张力概念:肺泡表面张力是肺泡内表面液体层,与肺泡气体形成液─气界面。作用:使肺泡回缩，构成吸气阻力。肺泡表面活性物质:是肺泡Ⅱ型上皮细胞合成和释放的一种脂蛋白(二棕榈酰卵磷脂)作用：①降低肺泡表面张力,减小吸气阻力，利于肺的扩张。②防止肺水肿:(肺泡表面张力有吸引肺毛细血管中液体渗入肺泡)。③维持大小肺泡容积稳定性：(通过肺泡张缩调节密度大小)病理：肺表面活性物质不足可造成肺不张、肺水肿等─新生儿透明膜病。1．肺弹性阻力（肺回缩力）案例四：某产妇，孕31周顺产一活胎，新生儿出生后出现口唇发绀，呼吸困难。请你用所学的呼吸生理学知识分析该患儿出现呼吸困难可能的原因。2．胸廓弹性阻力＞自然位置（深吸气状态）：回位力向内，吸─阻力，呼─动力胸廓自然位置（平静吸气末，肺容量67%）：回位力＝吸─阻力，呼─动力＜自然位置（平静呼气末）：回位力向外，吸─动力，呼─阻力⑵肺弹性回缩力是肺组织内弹性纤维被拉长而回缩的作用力,吸气阻力.双向性变化，胸廓自然位置肺容量约为肺总容量的67%：3．肺和胸廓的顺应性胸廓和肺的弹性阻力通常用顺应性来表示。顺应性──在外力作用下，弹性体的扩张性。与弹性阻力成反比关系。C=1/ROcmHLkPaLPV2//压力变化容积变化顺应性胸廓顺应性肺顺应性胸廓顺应性肺顺应性胸廓和肺的总顺应性111=kPaLkPaLkPaL/01/021/021通常以单位压力引起的容积变化来表示:(二)非弹性阻力占30%非弹性阻力包括：1）气道阻力；2）惯性阻力；3）粘滞阻力。影响气道阻力因素1）气道口径：(主要)R=1/r4(反比)气道阻力占非弹性阻力的80-90%，是气流通过呼吸道时产生的摩擦力。2）气流方式3）气流速度(正比)气道口径大小受神经,体液调节:交感神经儿茶酚胺气道平滑肌舒张(口径大)迷走神经组织胺慢反应物质气道平滑肌收缩(口径小)三、肺容量与肺通气量（一）肺容量肺容量是指肺容纳气体的量。肺总容量是指肺所能容纳的最大气量。正常成人男性为5000－6000ml，女性为3500－4500ml。补吸气量1500~2000ml深吸气量肺活量潮气量400~600ml补呼气量900~1200ml肺总容量残气量1000~1500ml功能残气量约2500ml水气体肺活量肺容量补呼气量潮气量功能残气量残气量补吸气量静息时呼气位基本肺容积和肺容量1.潮气量:每次吸入或呼出的气量,平均500ml。2.肺活量:作一次最大吸气,尽力呼气所能呼出的最大气量。肺活量=潮气量+补吸气量+补呼气量肺活量反映一次呼吸的最大通气能力。正常成年男性约为3500ml，女性约为2500ml。3.时间肺活量（用力呼气量）:概念：深吸气后，用力尽快呼气，计算第1、2、3秒末呼出的气量占肺活量的百分数。正常：第1秒末呼出的气量占肺活量83%。＜60%为异常第2秒末呼出的气量占肺活量96%第3秒末呼出的气量占肺活量99%。呼吸道狭窄或肺弹性↓→时间肺活量↓（肺活量正常）是评价肺通气功能的较好的指标。（二）肺通气量1．每分肺通气量单位时间内吸入或呼出肺的气体总量─每分通气量。每分通气量=潮气量×呼吸频率=500×12=6L正常成人安静时，每分通气量为6～9升/min。作深而快的呼吸，每分钟吸入或呼出的气量─最大随意通气量。健康成人一般可达70～120升/min。最大随意通气量作为估计一个人进行多大运动量的指标。2．肺泡通气量每分钟吸入肺泡的新鲜空气量──肺泡通气量它是与血液进行气体交换的有效通气量。肺泡通气量=（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率=（500－150）×12＝4.2L从鼻部到终末细支气管的管腔─解剖无效腔（150ml）解剖无效腔+肺泡无效腔=生理无效腔每分肺泡通气量=(潮气量-无效腔量)×呼吸频率＝（500－150）×12＝4200mL表5－1呼吸形式每分肺通气量（ml/min）每分肺泡通气量（ml/min）平静呼吸500×12=6000(500-150)×12=4200浅快呼吸250×24=6000(250-150)×24=2400深慢呼吸1000×6=6000(1000-150)×6=5100深慢呼吸比浅快呼吸的气体交换效率高。每次呼吸肺泡内气体的更新率为1/7。一、气体交换的原理气体交换方式：扩散气体交换动力：气体分压差，决定气体的扩散方向、速率。1、气体分压与张力分压：指混合气体中，某种气体的压力。分压＝总压力×该气体的容积百分比气体可以溶解于液体中，气体从液体中逸出的力——张力（分压＝张力）见表5－2第二节气体的交换2、气体的分子量和溶解度扩散速率（D）与分压差（△P）、温度（T）、扩散面积（A）、溶解度（S）成正比；与扩散距离（d）、分子量（MW）的平方根成反比。扩散速率（D）=P•T•A•Sd•√MW溶解度:CO2/O2（51.5ml/2.14ml1)（100ml)=24倍分压差:PO2PCO210倍,肺泡内CO2扩散速度为O2的2倍,故临床先缺O2比CO2潴留更明显.二、气体交换过程1.肺换气肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换─肺换气肺换气的结果：静脉血变成动脉血呼吸膜肺泡腔肺毛细血管(静脉血)O2静脉血→动脉血CO22.组织换气血液与组织细胞之间的气体交换─组织换气。组织换气的结果：动脉血变为静脉血。毛细血管壁组织毛细血管(动脉血)组织液、组织细胞O2动脉血→静脉血CO2三.影响肺换气的因素1．气体扩散速度气体分子量气体溶解度气体分压差气体扩散速度呼吸膜厚度呼吸膜面积气体扩散量2．呼吸膜的厚度和面积3．通气/血流比值（V/Q）定义：每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。正常=0.84时，肺换气效率最高0.84→肺泡无效腔增大0.84→动-静脉短路V/Q比值肺换气效率↓第三节气体在血液中的运输气体在血液中有两种运输形式：物理溶解和化学结合一.氧的运输1．物理溶解0.3ml/100ml血中。约占O2运输总量的1.5%2．化学结合O2与Hb的Fe2+形成氧合血红蛋白,是O2在血液中运输的主要形式，占98.5%P02↑(肺)Hb+O2HbO2(去氧Hb)P02↓(组织)(氧合Hb)当cap血液中去氧Hb＞50g/L时，粘膜、甲床或口唇等部位呈蓝紫色──紫绀。紫绀是机体缺氧的指征。严重贫血患者缺O2时不出现紫绀CO＋Hb→CO中毒（是O2的210倍）缺O2时也不出现紫绀,呈樱桃红。Hb+O2HbO2PO2PO2结合的特征:①疏松的,可逆的,反应快,不需酶催化;②受PO2的影响;③1分子Hb可以结合4分子O2,1gHb结合1.34ml的O2;④Hb结合或解离呈S形.几个概念:氧容量oxygencapacity氧含量oxygencontent氧饱和度oxygensaturation每100ml血中血红蛋白所能结合的最大氧量(受Hb浓度的影响)。每100ml血中血红蛋白实际结合的氧量(受PO2的影响)。动脉血氧饱和度约为98%，静脉血氧饱和度约为75%氧饱和度=氧含量/氧容量×100%3.氧离曲线(oxygendissociationcurve)⑴表示氧分压与血氧饱和度关系的曲线─氧解离曲线,呈S形曲线⑵各段特点及功能意义PO2(mmHg)0100204060800100204060802221814106氧饱和度(100%)氧含量(ml/100ml)上段中段下段（氧储备）(3)影响氧解离曲线的因素PH↓PCO2↑曲线右移(Hb与O2的↓),↑氧解离T↑2-3DPG二、二氧化碳的运输1．物理溶解3ml/100ml血中。约占CO2运输总量的5％。2．化学结合两种形式。①碳酸氢盐：占CO2运输总量的88％CO2+H2OH2CO3H＋+HCO3－在组织细胞，反应向右进行，生成HCO3-；在肺部，反应向左进行，分解出CO2，呼出体外。碳酸苷酶血管红细胞CO2CO2H2O碳酸苷酶H2CO3HCO3-H+K+KHCO3HbO2HHbO2O2HCO3-Na+NaHCO3NaClCl-氯转移碱储备血浆中的氯离子扩散入红细胞的过程。血浆中调节酸碱平衡的重要物质。②氨基甲酸血红蛋白：占CO2运输总量的7％PCO2↑(组织)CO2+HbNH2HbNHCOOHPCO2↓(肺)在肺部反应向相反方向进行.呼吸是一个自动节律性过程,又受到大脑皮层有意识的控制.一、呼吸中枢与呼吸节律的形成(一)呼吸中枢中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群──呼吸中枢。第四节呼吸运动的调节1.脊髓──初级中枢脊髓前角运动神经元发出的膈神经和肋间神经分别支配膈肌和肋间肌的活动。2.延髓──呼吸节律的基本中枢背侧组位于延髓孤束核的腹外侧有(吸气,呼气N元)下行f─支配膈肌.腹侧组疑核─支配同侧咽喉呼吸辅助肌后疑核─支配肋间内外肌,膈肌,腹肌.保留延髓和脊髓的动物能产生节律性呼吸运动，但不规律。3.脑桥──呼吸调整中枢位于臂房内侧核和外侧(KF核)主要作用:抑制吸气，促进吸气转为呼气。延髓,脑桥──呼吸节律基本中枢4.大脑皮层──高级中枢机体在一定范围内有意识地控制呼吸的深度与频率，如唱歌,屏气完成随意呼吸运动。（二）呼吸节律形成假说延髓吸气神经元脊髓吸气肌运动神经元吸气肌收缩肺扩张肺牵张感受器兴奋吸气切断机制脑桥臂旁内侧核KF核迷走N二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射定义:肺扩张或缩小引起呼吸的反射性变化.感受器:支气管和细支气管平滑肌里过程:延髓吸气神经元脊髓吸气肌运动神经元吸气肌收缩肺扩张肺牵张感受器兴奋吸气切断机制(气管、细支气管)迷走神经（+）（-）意义：防止吸气过长过深,促进吸气转呼