生理学---呼吸

1第五章呼吸2本章内容：第一节概述第二节肺通气（肺通气的原理）第三节肺换气和组织换气1、肺换气和组织换气的基本原理2、肺换气3、组织换气第四节气体在血液中的运输第五节呼吸的调节教学要求：明确呼吸的意义，掌握呼吸的三个相互联系的环节，了解呼吸节律的维持与呼吸运动的调节。3呼吸：机体和外界环境之间的气体交换生理意义：维持内环境中O2和CO2含量的相对稳定。呼吸过程:外呼吸（肺呼吸）：肺通气空气－肺；肺换气肺泡－肺毛细血管；气体在血液中的运输：肺摄取的O2运输到组织细胞；组织细胞将CO2运送到肺内呼吸（组织呼吸）：血液－组织细胞4呼吸过程的基本环节：血液循环肺组织细胞O2O2CO2CO2肺通气肺换气气体在血液中运输组织换气细胞内氧化外呼吸内呼吸5第一节肺通气一、肺通气的原理推动气体流动的动力阻止其流动的阻力(一)肺通气的动力根本动力（原动力）：呼吸肌收缩和舒张引起的节律性呼吸运动。直接动力：肺泡气与大气之间的压力差＞0呼气＜0吸气61.呼吸运动2.肺内压3.胸膜腔内压肺通气的动力71.呼吸运动呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小称为呼吸运动，包括吸气运动和呼气运动。吸气肌：膈肌和肋间外肌呼气肌：肋间内肌和腹肌呼吸辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等8（1）呼吸运动的过程：平静呼吸：a.吸气：吸气肌收缩－胸廓扩张－肺扩张－肺容量增加－肺内压暂时下降－气体进入肺（主动过程）b.呼气：吸气肌舒张－肺回缩－胸廓回缩－肺内压升高－气体被呼出（被动过程）用力呼吸（深呼吸）：用力吸气：辅助肌收缩（主动过程）用力呼气：呼气肌收缩（主动过程）9（2）呼吸运动的型式a.腹式呼吸和胸式呼吸：腹式呼吸：以膈肌舒缩活动为主；胸式呼吸：以肋间外肌舒缩活动为主；成年人的呼吸为腹式和胸式的混合式呼吸。b.平静呼吸和用力呼吸平静呼吸安静时的呼吸；用力呼吸加深加快的呼吸；呼吸困难缺氧或CO2增多时的呼吸。102、肺内压：肺泡内的压力。吸气初，肺容积↑→肺内压↓→低于大气压→空气入肺泡→肺内压↑→吸气末时，肺内压=大气压→气流停止。呼气初，肺容积↓→肺内压↑→高于大气压→肺内气体出肺→肺内压↓→呼气末时肺内压=大气压，气流停止。11人工呼吸的方法:负压吸气式(压胸法)正压吸气式(口对口呼吸法，呼吸机)人工呼吸：一旦呼吸停止，可人为改变肺内压，建立肺内压与大气压之间的压力差来维持肺通气。12133.胸膜腔内压胸膜腔由两层胸膜构成：紧贴于肺表面的脏层和紧贴于胸廓内壁的壁层。胸膜腔内仅有少量浆液，没有气体，这一薄层浆液的作用是：（1）在两层胸膜间起润滑作用，减少摩擦。（2）浆液分子的内聚力使两层胸膜贴附在一起，并将肺和胸廓相互藕联。14（2）胸膜腔负压形成的条件先决条件:胸膜腔是密闭的。根本因素:肺有弹性回缩力。a.胸腔的自然容积大于肺的自然容积，使肺处于扩张状态。b.胸膜的壁层不易受大气压的直接影响。胸膜腔内压＝肺内压－肺回缩力在呼气末或吸气末，肺内压等于大气压，因而胸膜腔内压＝大气压－肺回缩力若以大气压为0，则胸膜腔内压=－肺回缩力151、维持肺扩张状态2、利于静脉血和淋巴液回流胸膜腔负压的生理意义如果胸膜破裂，胸膜腔与大气相通，空气将立即进入胸膜腔内，形成气胸。此时两层胸膜彼此分开，肺将因其本身的回缩力而塌陷。气胸16肺通气的动力呼吸肌的舒缩是肺通气的原动力；呼吸肌舒缩引起胸廓的张缩，导致肺容积的变化，造成肺内压和大气压之间的压力差，为肺通气的直接动力；胸膜腔负压的存在，保证肺处于扩张状态，是原动力转化为直接动力的关键。17(二)肺通气的阻力Resistance肺的弹性阻力占总弹性阻力阻力胸廓的弹性阻力70%气道阻力占总阻力非弹性阻力惯性阻力30%粘滞阻力（静态阻力）（动态阻力）181.弹性阻力和顺应性：弹性阻力：物体对抗外力作用所引起的变形的力。顺应性：弹性组织在外力作用下发生变形的难易程度，指单位跨壁压所引起的体积变化。度量法：顺应性=(1/弹性阻力)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19(1)肺的弹性阻力肺弹性阻力的来源：肺组织弹性回缩力及表面张力。表面张力：在肺泡内的液-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。肺的弹性阻力肺组织弹性回缩力（1/3)肺泡液-气界面的表面张力(2/3)肺的弹性阻力是吸气的阻力，呼气的动力。20表面张力与肺泡的半径成反比:小肺泡的回缩力大，大肺泡的回缩力小。21肺泡表面活性物质：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22(2)肺顺应性肺的顺应性（CL）:表示肺扩张难易程度的指标,与弹性阻力呈倒数关系容积的变化(ΔV)肺顺应性=跨肺压的变化(ΔP)（0.2L/cmH2O）23肺静态顺应性曲线24肺静态顺应性曲线25a．曲线的斜率大，表示顺应性大，弹性阻力小；曲线中段斜率最大.b．曲线的斜率小，表示顺应性小，弹性阻力大。c.曲线不重叠，存在滞后现象。2627影响肺弹性阻力的因素:①肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化等→肺弹性阻力↑→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。肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。28(2)胸廓的弹性阻力和顺应性：1)肺容量/肺总量=67%(平静吸气末)胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力；2)肺容量/肺总量67%(平静呼气或深呼气)胸廓缩小，弹力向外，吸气动力，呼气阻力；3)肺容量/肺总量67%(深吸气)胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力；胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成。作用方向视胸廓扩大的程度而异:29不同状态下胸廓弹性回缩力对呼吸的影响无向外吸气的动力向内吸气的阻力30２、非弹性阻力非弹性阻力气道阻力粘滞阻力惯性阻力呼吸时组织相对位移所发生的摩擦。气体流经呼吸道时气体分子间和气体分子和气道壁之间的摩擦，占非弹性阻力的80%~90%。与流速和气道半径有关。气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。31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常态下可忽略不计肺通气的动力呼吸运动肺内压胸膜腔内压肺通气的原理32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。扩散：气体分子从压力高处向压力低处发生的净转移。3334二、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的时间为0.7秒，血液流经肺毛细血管的1/3时，已完成肺换气过程。35（二）影响肺换气的因素1.呼吸膜的厚度肺纤维化、尘肺、肺水肿→呼吸膜厚度↑→通透性↓→气体交换↓；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运动→肺毛细血管开放数量↑→呼吸膜面积↑→气体交换↑；肺不张、肺气肿→呼吸膜面积↓→气体交换↓。363.通气/血流比值1）指每分种肺泡通气量（VA）和肺血流量（Q）间的比值，记为VA/Q。2）VA/Q=0.84，通气量和血流量最合适，换气效率最高。3）VA/Q0.84，通气过剩，血流不足，部分肺泡气未能与血液气交换，肺泡出现无效腔。4）VA/Q0.84，通气不足，血流过剩，部分血液未能更新就流回了心脏。犹如发生了动-静脉短路。VA/Q可作为肺换气功能的指标37三、组织换气1.气体的交换发生于液相介质之间。2.扩散膜两侧的O2和CO2分压差与细胞内氧化代谢的强度和组织血流量有关。3.组织中PO2低、PCO2高，血液中PO2高、PCO2低。3839第三节气体在血液中的运输一、氧的运输（一）物理溶解占血液总氧含量的约1.5%（二）化学结合占血液总氧含量的约98.5%与血红蛋白进行可逆的化学结合40O2+HbHbO2PO2高PO2低暗蓝鲜红O2与血红蛋白的结合：HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色。当体表表浅毛细血管床血液中去氧Hb含量达5g/100ml血液以上时，皮肤、粘膜呈浅蓝色，称紫绀(cyanosis)，是缺氧的标志。41二.O2与Hb结合的特征:1.反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响；2.氧合反应，非氧化（无电荷的转移）；3.1分子Hb可与4分子O2可逆结合；4.Hb+O2的结合或解离曲线呈S形。42（三）氧解离曲线表示不同PO2下，O2与Hb的分离情况和结合情况，呈S形。血氧饱和度=（氧含量/氧容量）X100%氧容量：每1L血液中的Hb所可能结合的最大氧量。氧含量：每1L血液中的Hb所实际结合的氧量。动脉血，氧含量20ml，氧饱和度为100％；静脉血，氧含量15ml，氧饱和度为75％。4344（三）氧离曲线特征及生理意义1.上段:范围：PO260-100mmHg，坡度较平坦，是Hb结合O2的部分。表明：PO2变化时，血氧饱和度变化小。意义：①高原(低气压),PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大；②轻度呼衰病人肺泡气PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大。452.中段:范围：PO240～60mmHg，坡度较陡。是Hb释放O2的部分。表明：PO2降低能促进大量氧离，血氧饱和度下降显著。意义:动脉血流经组织时，可释放出适量O2，满足机体对O2的需求。上中下46表明：PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。意义：动脉血流经活动增强的组织时，可释放足够的O2，满足活动增强组织对O2需求。代表O2的贮备3.下段:范围：PO215～40mmHg，坡度更陡，Hb与O2解离的部分上中下47二.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%；碳酸氢盐：88%化学结合的占95%氨基甲酸血红蛋白：7%481、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：CO2进入红细胞后形成H2CO3，进一步解离成HCO3-和H+。HCO3-经载体扩散入血液（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。CO2的运输：49一、呼吸中枢第四节呼吸运动的调节2.延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。1.分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓等部位；50呼吸节律的形成是通过感受器的反射性调节实现的，具体表现为：（一）化学感受性呼吸反射(二）肺牵张反射（三）防御性呼吸反射二、呼吸运动的反射性调节51（一）化学感受性呼吸反射化学因素（如：动脉血液、组织液中的O2,CO2及H+等）对呼吸运动的调节。1．化学感觉器（1）外周化学感受器（2）中枢化学受器2．CO2、H+、O2对呼吸的调节（1）CO2对呼吸的影响（2）H+浓度对呼吸的影响（3）低O2对呼吸的影响3．CO2、H+、O2在呼吸调节中的相互作用52531、化学感受器（1）外周化学感受器——颈动脉体和主动脉体：感受血液中PCO2增多、PO2下降、H+升高浓度变化的刺激而兴奋，三者对化学感受器的刺激有相互增强的作用。颈动脉体对呼吸的刺激作用约为主动脉体的7倍。54外周化学感受器的反射过程PO2↓、PCO2↑、[H+]↑+颈动脉体和主动脉体化学感受器窦神经迷走神经延髓呼吸中枢呼吸加深加快55（2）中枢化学感受器——延髓腹外侧浅表部位：a.只对脑组织中的H+高度敏感。不感受缺O2的刺激；b.CO2对其有间接刺激作用，CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-发挥刺激作用的。56（1）CO2对呼吸的影响a.间接作用于中枢化学感受器（主要途径）动脉血中PCO2升高3mmHg就可反射性引起反应。b.直接作用于外周化学感受器。动脉血中PCO2升高10mmHg才能引起反应。中枢化学感受器对H＋的敏感性约为外周化学感受器的25倍。2．CO2、H+、