5、生理学课件 呼吸系统 自改PPT

第五章呼吸第一节肺通气第三节气体运输第四节呼吸运动的调节第二节气体交换概述概述呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。呼吸全过程：第一节肺通气一、肺通气概念二、肺通气结构血管网粘液腺加湿、加温、过滤、清洁纤毛迷走N→ACh+M受体→收缩→气道阻力↑平滑肌(故哮喘病人夜间发作较多)交感N→NE+β2受体→舒张→气道阻力↓(拟交感药物治疗哮喘)呼吸肌：与肺通气的动力有关胸膜腔：其负压与肺扩张有关肺泡：肺换气的主要场所呼吸道三、肺通气原理（一）肺通气的动力呼气肺内压＞大气压缩小肺脏吸气肺内压＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。扩张1.呼吸运动(1)型式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、(2)频率:成人:12～18次/分婴儿:60～70次/分妊娠、肥胖。(3)过程：①平静呼吸：肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小,肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位缩小胸廓上下、前后、左右径肺内压＜大气压，气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构)膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径吸气呼气②用力呼吸：用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。③人工呼吸:基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差方法:负压吸气式(压胸法)正压吸气式(口对口呼吸法，呼吸机)(4)特点：①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。③平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。2.肺内压:肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。平静吸气初:肺内压大气压=0.3～0.4kPa→气入肺平静吸气末:肺内压=大气压──────→气流停平静呼气初:肺内压大气压=0.3～0.4kPa→气出肺平静呼气末:肺内压=大气压──────→气流停用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。如：故意闭住声门而作剧烈呼吸运动。3.胸内压（1）概念:胸内压是指胸膜腔内的压力。（2）测定方法:间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压直接法:（3）压力:平静吸气时:胸内压大气压=0.7～1.3kPa呼气时:胸内压大气压=0.4～0.7kPa特点:①平静呼吸时胸内压始终为负压；②用力呼吸时负压变动更大；③有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)。（4）成因:前提条件:①有少量浆液的密闭腔；②肺和胸廓是弹性组织；③胸廓自然容积肺容积；④壁层胸膜紧贴于胸廓内壁,大气压对其影响极小。形成因素:两种方向相反作用力的代数和胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝0－肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力)肺回缩力(大气压)肺内压(5)生理意义:纽带作用；维持肺处于扩张状态；促进血液和淋巴液的回流。结论：胸膜腔内负压是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和,经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力。（二）肺通气的阻力呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。弹性阻力非弹性阻力肺通气阻力胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关粘滞阻力惯性阻力肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计1.弹性阻力:(1)肺的弹性阻力①度量法：=顺应性=(1/弹性阻力)顺应性：指在外力作用下弹性组织的可扩张性。顺应性大=易扩张=弹性阻力小顺应性小=不易扩张=弹性阻力大肺容积变化(△V)肺顺应性(CL)=───────=0.2L/cmH2O跨肺压变化(△P)‖肺内压与胸膜腔内压之差测得的肺顺应性（L/cmH2O）比顺应性=————————————————————肺总量（L）因肺顺应性还受肺总量的影响，所以应测单位肺容量下的顺应性，即比顺应性。②来源：肺的弹性阻力Ⅰ.肺泡表面张力离体肺在充气和充水时（扩张肺至相同容积），可见充气所需的压力＞充水。说明肺泡内液-气界面（表面张力）是否存在，与肺的弹性阻力有着密切关系。肺泡内的液-气界面，因界面层的液体分子受力不均匀，表现的内聚力（表面张力）方向是向中心的→使肺泡缩小。肺弹性组织回缩力:1/3肺泡表面张力:2/3根据Laplace定律:P(N/cm)＝————————肺泡内压力(P):与表面张力(T)成正比,与肺泡半径(r)成反比。∴肺泡表面张力的作用：a.肺泡回缩→肺通气（吸气）阻力b.肺泡内压不稳定→肺泡破裂或萎缩c.促肺泡内液生成→产生肺水肿2T(N/cm)r(cm)Ⅱ.表面活性物质:来源：肺泡Ⅱ型细胞分泌，单分子层分布于肺泡液-气界面上，其密度随肺泡的张缩而改变。成分:二棕榈酰卵磷脂(DPL或DPPC)。作用：a.降低肺泡表面张力→降低吸气阻力；b.减少肺泡内液的生成→防肺水肿的发生;c.维持肺泡内压的稳定性→防肺泡破裂或萎缩；临床：●成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→肺不张。●6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病→呼吸窘迫综合征。吸气肺泡表面积↑DPL分散降表面张力的作用↓肺泡表面张力↑肺泡回缩防肺泡破裂(呼气)(↓)(密集)(↑)(↓)(扩张)(萎陷)（2）胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成。胸廓的弹性阻力的作用方向，则视胸廓扩大的程度而异:①胸廓处于自然位置时(肺容量≈67％)，不表现有弹性回缩力；②胸廓缩小时(肺容量＜67％)，胸廓的弹性回缩力向外=吸气的动力，呼气的阻力；③胸廓扩大时(肺容量＞67％)，胸廓的弹性回缩力向内=吸气的阻力，呼气的动力。肺容量变化(△P)胸廓顺应性＝────────=0.2L/cmH2O跨壁压(△P)（3）影响弹性阻力的因素:①肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化和感染等原因→肺弹性阻力↑(肺顺应性↓)→吸气困难。②肺气肿时→肺弹性成分破坏→肺回缩力↓→肺弹性阻力↓(肺顺应性↑)→呼气困难。故肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。③肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹内占位病变等原因→弹性阻力↑(顺应性↓)→但引起通气障碍的情况较少。2.非弹性阻力——气道阻力⑴气道阻力特点:①只在呼吸运动时产生；流速快→阻力大②与气体流动形式有关：层流→阻力小湍流→阻力大③与气道半径的4次方成反比：（R∝1／r4）⑵影响气道阻力的因素：①跨壁压：呼吸道内压力高→跨壁压大→管径被动扩大→阻力↓。②肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用：小气道的弹性组织对无软骨支持的细支气管保持通畅。③气道管壁平滑肌舒缩活动：迷走N→Ach+M受体→收缩→气道阻力↑交感N→NE+β2受体→舒张→气道阻力↓非NE非Ach共存递质的调制(如神经肽）④高气压：如深潜水环境下,由于气体密度增大,气道阻力增大,呼吸减慢加深,增加了呼吸肌作功和能量消耗。⑤化学因素的影响：◇儿茶酚胺→气道平滑肌舒张。◇PGF2α→气道平滑肌收缩；PGE2→气道平滑肌舒张。◇过敏反应时肥大细胞释放的组胺→气道平滑肌收缩。◇吸入气CO2↑→反射性支气管收缩。◇哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素↑→气道平滑肌收缩。四、肺通气功能评价(一)肺容积与肺容量1.肺容积（TV，IRV，ERV,RV)肺容积和肺容量示意图2.肺容量（1)深吸气量：衡量最大通气潜能的重要指标。（2）功能余气量生理意义：缓冲Po2和Pco2的变化幅度。（3）肺总量（TLC）（4）肺活量、用力肺活量、用力呼气量：用力肺活量（FVC）和用力呼气量（FEV）示意图(二)肺通气量：⒈每分通气量＝潮气量×呼吸频率(次/分)最大通气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分)通气贮存量百分比=———————————————————2.肺泡通气量＝(潮气量-无效腔量)×呼吸频率解剖无效腔：无气体交换能力的腔（从上呼吸道→呼吸性细支气管）。肺泡无效腔：因无血流通过而不能进行气体交换的肺泡腔。生理无效腔＝解剖无效腔＋肺泡无效腔最大通气量最大通气量-每分通气量×100%≥93%(反映通气贮备能力)=6～8L/min=70～120L/min=4.2～6.3L/min复习思考题1.胸膜腔内负压是如何形成的？有什么生理意义？2.什么叫肺泡表面张力？肺泡表面活性物质有什么生理意义？3.为什么用生理盐水扩张肺阻力较小？4.无效腔对肺泡通气量有何影响？5.为什么说时间肺活量更能反映肺通气功能？第二节气体交换一、气体交换的原理原理：扩散。动力：膜两侧的气体分压差。条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。速率：=扩散速率（D）扩散速率与分压差、温度、气体溶解度、扩散面积呈正比；与扩散距离、分子量的平方根呈反比。气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数。扩散系数大，扩散速率快。扩散距离×√分子量分压差×温度×气体溶解度×扩散面积=二、肺换气与组织换气换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺Ｖ血组织Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血CO2O2肺换气过程组织换气过程三、影响气体交换的因素(一)气体扩散速率O2、CO2扩散速率（D）的比较——————————————————————————————————————分子量血浆溶解度肺泡气A血V血D——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12———————————————————————————————————————∵CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。∴肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。分压差×温度×气体溶解度×扩散面积扩散距离×√分子量=(ml/L)（KPa）（KPa）（KPa）1.厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑→通透性↓→气体交换↓；特别在运动时，∵耗氧量↑肺血流速↑（=气体交换时间↓），呼吸膜厚度↑→气体交换↓↓。2.面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除→呼吸膜面积↓→气体交换↓。6层＜1μm厚(二)呼吸膜正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70-80m2)。①血液流经肺毛细血管全长约需0.7s，而完成气体交换的时间仅需0.3s(≈前1/3段)=气体交换的时间储备；②安静状态时仅有40m2参与气体交换=气体交换的面积储备。CO2O2(三)通气/血流比值每分肺通气量（VA）/每分肺血流量（Q）1.VA/Q↑≈肺通气↑或肺血流↓→增大生理无效腔→换气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞)2.VA/Q↓≈肺通气↓→增大功能性A-V短路→换气效率↓（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）(5L/min＝0.84)(4.2L/min)几点说明：●VA/Q↑or↓→换气效率↓→缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主，原因：①∵A-V血间PO2＞PCO2∴功能性A-V短路时，A血PO2↓的程度＞V血PCO2↑；②∵CO2的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散速＞O2，∴不易出现CO2潴留的症状；③∵A血PO2↓和PCO2↑时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，而几乎无助于O2的摄取（O2和CO2解离曲线的特点所决定的）。●整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：人体直立时肺局部的VA/Q肺上区肺下区VA（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.40.64（四）肺扩散容量（DL）概念：指气体在单位分压差作用下每分钟通过呼吸膜扩散的体积。意义：肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。正常值：O2的DL=21mL·mi