新生儿呼吸生理特点

新生儿呼吸生理柳国胜主讲呼吸的概念：•机体与外界环境之间的气体交换过程，称为呼吸•呼吸是维持新陈代谢和其他功能活动所必需的基本过程之一肺通气肺与外环境之间进行气体交换的过程（一）肺通气的结构基础呼吸道肺泡胸廓（二）肺通气的原理肺通气的动力肺通气的阻力呼吸功(三）肺通气功能的指标肺容积和肺容量肺通气量和肺泡通气量肺通气的结构基础呼吸道呼吸道粘膜（下呼吸道粘膜上皮细胞还有纤毛）呼吸道平滑肌（迷走-M型，交感-β型肺泡肺泡膜表面活性物质胸廓胸膜腔呼吸肌表面活性物质（pulmonarysurfactant）：主要成分：二棕榈酰卵磷脂分泌部位:肺泡II型细胞分泌作用：降低肺泡表面张力1.维持大小肺泡的稳定性2.防止肺水肿3.降低吸气阻力,减少吸气做功肺通气的原理肺通气的动力（1）呼吸运动是肺通气的原动力（2）肺内压与大气压之间的压力差推动气体进出肺,是肺通气的直接动力（3）胸膜腔内压维持肺处于扩张状态肺通气的阻力（1）弹性阻力（2）非弹性阻力呼吸功：克服呼吸阻力推动肺通气所作功包括弹性功、气流阻力功和惯性功平静呼吸运动过程：•吸气运动吸气肌：膈肌，肋间外肌等收缩•呼气运动吸气肌：膈肌，肋间外肌舒张，胸廓减小，肺依自身回缩力而回位用力呼吸运动过程：吸气运动吸气肌：膈肌，肋间外肌、辅助吸气肌收缩。呼气运动呼气肌：肋间内肌收缩腹肌收缩、膈肌，肋间外肌舒张新生儿胸廓的特点及呼吸肌的发育均影响其呼吸运动•胸廓呈桶状，肋骨呈水平位•胸部呼吸肌发育差，不利于吸气运动•主要靠膈肌收缩产生呼吸运动•新生儿尤其是早产儿的胸壁柔软，吸气时下部肋骨被拉向内，不利于产生较高的吸气负压•膈肌组成中耐疲劳纤维仅占25%，而成人则占50%～55%，故更易于疲劳•长期应用呼吸机的新生儿，由于可能发生一定程度废用性萎缩，更易疲劳，使撤机困难•肺内压：指肺泡内的压力平静呼吸：±5cmH2O左右•胸内压:胸膜腔内的压力形成：胸内压=肺内压-肺回缩力=大气压-肺回缩力=-肺回缩力意义：维持肺的扩张状态;促进静脉和淋巴回流（二）肺通气的阻力弹性阻力65%肺通气的阻力非弹性阻力35%1.弹性阻力和顺应性(compliance)肺顺应性：CL用单位跨肺压的变化所导致的肺容积变化。CL△V△P＝△V:肺容积变化△P：跨肺压（肺内压－胸内压）压力变化（0.2L/cmH2O）(1)肺的弹性阻力和顺应性：肺弹性阻力的来源：肺组织弹性回缩力及表面张力，足月新生儿约为19-39mmHg/L．S表面张力：在液-气界面上，由于液体分子之间的吸引力大于气体分子之间的吸引力，而使表面积趋向于缩小的力1)静态肺顺应性曲线2）弹性阻力的来源：①弹性回缩力1/3②肺泡液-气界面的表面张力2/3Laplace定律P=2T/rP:肺泡内压力T：肺泡表面张力r：肺泡半径影响新生儿肺弹性阻力的因素•新生儿弹性阻力增大的情况新生儿呼吸窘迫综合征、肺炎、肺水肿，肺不张、肺间质纤维化等，其顺应性小，故机械通气时所需吸气峰压（PIP）较高•弹性阻力变小的情况多见于肺气肿等(2)胸廓的弹性阻力和顺应性胸廓顺应性=胸廓容积的变化/跨壁压的变化总顺应性1/C总=1/CL+1/Cchw•新生儿特别是早产儿肋骨为软骨，胸廓极易变形，上述公式中的1/胸壁顺应性接近于零•可认为新生儿的总顺应性和肺顺应性相等静态和动态顺应性•静态顺应性代表肺和胸壁的弹性阻力测定操作较烦琐•动态顺应性根据吸气峰压（PIP）和呼气末压（PEEP）之间的压差，计算出的顺应性反映肺和胸壁的弹性阻力外，还包括克服气道阻力通常动态顺应性比静态顺应性小10～20%新生儿肺的动态顺应性约为1～2ml/cmH2O.kg，俯卧可达到3.38±0.16ml/cmH2O.kg机械通气过程中连续监测顺应性，有助于早期识别肺过度扩张，指导呼吸机参数适时调节，可避免引起气压伤比顺应性（specificcompliance）肺顺应性比顺应性=———————功能残气量•顺应性不仅与肺与胸壁的弹性阻力有关，而且与肺容量大小密切相关•成人动态顺应性的绝对值约为9.47～12.8ml/cmH2O,而新生儿仅约为2.63ml/cmH2O；动态比顺应性，则分别为34ml/cmH2O．L和31～33ml/cmH2O．•真正反映肺的弹性阻力，去除了肺容量增减的因素压力－容积曲线（P－VLoops）•压力—容量曲线为测定动态顺应性时，实时动态显示每次呼吸周期吸气和呼气时测得的压力和容积变化点相连成线，得到的一闭合环曲线•该曲线肺容积变化包括：起始、转折、上升、平移、下降、滞后•目前有些呼吸机配有描绘出压力－容量曲线的功能压力-容量曲线2.非弹性阻力惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力R∝1/r4气道阻力：用维持单位时间内气体流量所需的压力差表示。压力差大气压－肺泡压（cmH2O）气道阻力=—————=————————————流速流速（L/S）•正常新生儿总气道阻力为20～40cmH2O/L．S•流速可用流速仪测知•压力差为口腔与肺泡的压差，要在呼吸过程中以气流阻断器短暂阻断气流的瞬间测量•应用呼吸机的患儿带有气管插管，所测得的阻力值还包括气管插管阻力在内气道阻力•主要存在于主支气管等大气道•细支气管、终末细支气管尽管口径很小，但数量极多，因而总阻力很小在疾病情况下细支气管对气道阻力影响很大细支气管平滑肌受副交感神经和交感神经双重支配影响气道口径的因素（1）跨壁压:指呼吸道内外的压力差呼吸道内压力高，跨壁压增大管径被动扩大，阻力变小（2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用小气道弹性纤维胶原纤维对气道壁的牵拉作用保持没有软骨组织支持的细支气管的通畅（3）自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节①双重神经支配：副交感神经：递质：ACh受体：M型作用：气道平滑肌收缩，管径减小，阻力增加交感神经：递质：NE受体：β型作用：气道平滑肌舒张，管径增大，气道阻力减小.临床应用拟肾上腺素能药物②非肾上腺素非乙酰胆碱（NANC）共存递质的调制:神经肽（血管活性肠肽、神经肽Y、速激肽）血管活性肠肽、神经肽Y、速激肽血管活性肠肽、神经肽Y、速激肽Ach调制递质的释放调制对递质的反应效应器的反应（4）化学因素的影响：儿茶酚胺气道平滑肌舒张前列腺素E2F2a过敏反应肥大细胞组胺白三烯气道平滑肌收缩CO2支气管、肺C类纤维反射性气道上皮合成、释放内皮素二．肺通气功能的指标（一）肺容积和肺容量1．肺容积四种基本肺容积（1）潮气量(tidalvolume)：每次呼吸时吸入或呼出的气体量足月儿潮气量一般为6～8ml/kg早产儿俯卧位及仰卧位的潮气量分别为5.4±0.2ml/kg和4.7±0.2ml/kg,（2）补吸气量或吸气储备量足月新生儿一般为20-25ml/kg（3）补呼气量或呼气储备量足月新生儿一般为5-10ml/kg（4）残气量：最大呼气末尚存留于肺中不能呼出的气体量,足月新生儿残气量一般为20ml/kg2.肺容量两项或两项以上的肺容积相加，为肺容量,足月新生儿肺总量一般为55～60ml/kg。(1)深吸气量:平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量深吸气量=潮气量+补吸气量足月儿一般为30ml/kg(2)功能残气量:残气量+补呼气量:足月儿功能残气量一般为25～30ml/kg生理意义:缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压(3)肺活量(vitalcapacity,VC):概念：一次最大吸气后从肺内所能呼出的最大气体量肺活量=潮气量+补吸气量+补呼气量正常值：足月新生儿肺活量一般为35～40ml/kg意义：反映了肺一次通气的最大能力可作为肺通气功能的指标（二）肺通气量和肺泡通气量1.肺通气量（1）每分通气量(minuteventilationvolume)指每分钟进或出肺的气体总量每分通气量=潮气量×呼吸频率足月新生儿一般为200～300ml/kg是机体通气功能的指标，受呼吸深浅的影响不能准确反映机体实际的有效通气水平呼吸衰竭早期可高于正常严重呼吸衰竭时则大多低于正常2.无效腔和肺泡通气量生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔肺泡通气量=（潮气量-无效腔）×呼吸频率新生儿解剖无效腔1.5-2.5ml/kg新生儿肺泡无效腔0-0.5ml/kg深慢呼吸增加肺泡通气量浅快呼吸减少肺泡通气量第二节肺换气和组织换气一.气体交换基本原理（一）气体的扩散肺泡、组织与血液之间气体交换是通过扩散进行的在海平面，空气的压力为760mmHg，由O2构成的压力为158.4mmHg（760mmHg20.84%），简称O2分压肺泡气中：O2分压低于空气的O2分压CO2分压则远大于空气的CO2分压影响气体分子在液体和液-气之间扩散的因素：1.气体的分压差（P）2.气体分子量（MW）和物理溶解度（S）3.扩散面积（A）和距离（d）4.温度(T)PAST扩散速率D=——————dMW(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压空气PO2159mmHgPCO20.3mmHg血液PO2104mmHgCO240mmHg肺泡PO240mmHgCO246mmHg二、肺换气（一）肺换气过程O2与CO2在血液和肺泡间扩散迅速，0.3s内可达平衡。血液流经肺毛细血管时间约0.7s，1/3时已完成肺换气。（二）影响肺换气的因素呼吸膜的厚度、呼吸膜的面积和通气/血流比值1.呼吸膜的厚度肺泡内气体与肺泡壁毛细血管之间共有6层结构(1m)，构成呼吸膜(respiratorymembrane)。1)肺泡内表面的液体层及其表面的表面活性物质；2)肺泡上皮细胞；3)上皮基底膜；4)弹力纤维和胶原纤维构成的网状间隙；5)毛细血管基底膜；6)毛细血管内皮细胞。呼吸膜厚度增加一倍，气体扩散速率即降低一倍。2.呼吸膜的面积•正常成年人呼吸膜总面积达70m2,安静状态时仅有40m2参与气体交换，很大的储备面积。足月新生儿呼吸膜总面积为成人的3%，储备功能不足•运动，毛细血管开放数量、程度增加，面积•肺不张、肺气肿、肺叶切除等情况下呼吸膜面积减少。3.通气/血流比值概念:是指每分种肺泡通气量（VA）和每分肺血流量（Q）之间的比值，简写为VA/Q。正常成年人安静时约为0.84新生儿初生时为1,24小时后为0.7-0.8VA/Q0.8肺泡气CO2及O2分压很快与静脉血的CO2及O2分压达到平衡，流经肺泡的静脉血相当于未进行气体交换就回到心脏，犹如发生了动－静脉短路。VA/Q0.8肺泡气CO2及O2分压与湿润的空气相等，但由于没有血流，同样不能进行气体交换，相当于出现了无效腔。这种无效腔称为生理无效腔。(三)肺扩散容量气体在单位(1mmHg)分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体ml数为肺扩散容量(diffusioncapacityoflung,DL).VDL=PA–PCV：每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml/min）PA：肺泡气中该气体的平均分压PC：肺毛细血管血液内该气体的平均分压DL测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。•正常人安静状态O2的DL平均约为20ml/minCO2的DL平均约为O2的20倍•运动时DL：肺泡膜面积、肺毛细血管血流量•肺疾病DL：肺泡膜面积、扩散距离增加第三节气体在血液中的运输一.O2的运输正常情况下，在血液中运输的O2中98.5％以与红细胞内血红蛋白相结合的方式存在，1.5％以单纯物理溶解方式存在。O2与血红蛋白的可逆性结合特征：1.反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响2.氧合反应：Fe2+与O2的结合1个珠蛋白3.1分子Hb4个血红素-4分子O24.O2与血红蛋白结合或解离曲线呈S形二.CO2的运输血液中的CO2两种形式运输:物理溶解的CO2约占总运输量的5%，主要是碳酸氢盐化学结合的占95%氨基甲酸血红蛋白1、物理溶解方式：每100ml的血液只能运输0.3ml的CO2。2、碳酸氢盐结合方式：从组织扩散入血液的CO2进入红细胞后形成H2CO3，进一步解离成HCO3-和H+。HCO3-载体扩散入血液（Cl-同时进入红细胞），多余的H+与血红蛋白结合。3、氨基甲酸血红蛋白结合方式：一部分CO2与血红蛋白的氨基结合生成氨基甲酸血红蛋白。脑桥（+）（+）延髓