生理学课件-5.呼吸

第五章呼吸医学生理学教研室胡志苹呼吸环节：1外呼吸（肺通气+肺换气）2气体在血液中的运输3内呼吸（组织换气）第一节肺通气肺与外界环境之间的气体交换过程。二、肺通气原理气体进出肺取决两方面因素：动力：大气压与肺内压之间的压力差；阻力：弹性阻力和非弹性阻力。二、肺通气原理（一）肺通气的动力吸气肌收缩胸廓扩大肺扩张吸气肌舒张吸气肺内压大气压胸廓缩小肺缩小肺内压大气压呼气二、肺通气原理（一）肺通气的动力直接动力：肺泡内压力与大气压力之差。原动力：呼吸运动。1.呼吸运动呼吸肌收缩、舒张所造成的胸廓扩大和缩小。膈肌呼吸肌1吸气肌膈肌肋间外肌•2呼气肌肋间内肌腹壁肌•3辅助呼吸肌斜角肌胸锁乳突肌胸肌背肌呼吸过程：平静呼吸（1）吸气运动（主动过程）膈肌和肋间外肌收缩→膈顶下降、肋骨和胸骨上举、肋骨下缘外翻→胸腔上下径、前后径、左右径↑→胸腔容量↑→肺被动扩张→肺容积↑→肺内压↓大气压→外界气体进入肺泡（主动吸气）呼吸过程：平静呼吸（2）呼气运动（被动过程）膈肌、肋间外肌舒张→膈顶上升、肋骨和胸骨复位→胸廓回位→胸腔容积↓→肺弹性回缩→肺容积↓→肺内压力升高并大于大气压→气体由肺排出（被动呼气）呼吸过程：用力呼吸机体活动时或异常情况下（缺氧或二氧化碳分压升高）引起深而快的呼吸，也称深呼吸。特点：吸气和呼气都是主动运动。呼吸的表现形式：用力程度：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•呼吸肌参与：腹式呼吸膈肌活动为主胸式呼吸肋间外肌活动为主混合式呼吸2.肺内压肺泡内的压力。吸气→胸廓扩大→肺扩张→肺容积增大→肺内压下降→小于大气压1~2mmHg→气体入肺→肺内压渐增→肺内压=大气压→吸气肌舒张→胸廓、肺回位→肺容积减小→肺内压增大→大于大气压1~2mmHg→气体出肺外流进入大气→呼气2.肺内压肺泡内的压力。吸气初：肺内压大气压吸气开始吸气末：肺内压=大气压吸气停止呼气初：肺内压大气压呼气开始呼气末：肺内压=大气压呼气停止负压人工呼吸正压人工呼吸3.胸内压胸膜腔内的压力。测量：直接法间接法胸内压形成以胸膜腔密闭且含浆液为条件胸廓生长肺生长胸廓容积肺容积胸廓将肺拉大肺回缩胸内负压胸内压=肺内压-肺回缩力=大气压-肺回缩力=-肺回缩力呼气末：-3~-5mmHg吸气末：-5~-10mmHg胸内压作用：①维持肺泡扩张状态，使肺随胸廓运动而运动。②利于静脉血及组织液回流呼吸运动（原动力）胸内压变化（间接动力）肺内压与大气压差变化（直接动力）肺通气（二）肺通气的阻力1.弹性阻力（R）和顺应性（C）弹性阻力：弹性组织对抗外力引起的变形而产生的回位力。顺应性：弹性组织在外力作用下的可扩展性。C＝△V/△P顺应性与弹性阻力成反变关系：C=1／R（二）肺通气的阻力1.弹性阻力（R）和顺应性（C）肺容积变化（△V）肺顺应性（CL）＝跨肺压的变化（△P）1)肺静态顺应性曲线吸气呼气1)肺静态顺应性曲线a．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。肺充血、肺不张、肺纤维化肺顺表面活性物质减少应性肺气肿肺顺应性2）比顺应性=实测肺顺应性／肺总量3）肺弹性阻力来源：①弹性纤维及胶原纤维1/3肺扩张↑→肺弹性纤维，胶原纤维被牵拉↑→肺的弹性回缩力↑→弹性阻力↑→肺性顺应性↓②表面张力2/3（液—气界面）表面张力的作用：使液体表面积缩小。（肺塌陷）表面张力对肺泡的作用表面活性物质产生：肺泡Ⅱ型细胞分泌的二棕榈酰卵磷脂(DPPC)表面活性物质作用降低表面张力:①维持大小肺泡容积稳定小肺泡DPPC密度大，T较小②减小肺间质和肺内的组织液生成，防止肺水肿的发生；防止肺不张。③降低吸气阻力，减少吸气作功。4）胸廓弹性阻力作用：肺容量=67%肺总量时无回缩力肺容量67%肺总量时吸气动力呼气阻力肺容量67%肺总量时呼气动力吸气阻力肥胖、胸廓畸形胸膜增厚胸廓顺应性腹内占位病变5）胸廓顺应性△V（胸腔容积）胸廓的顺应性＝△P（跨胸壁压）2.非弹性阻力①惯性阻力②粘滞阻力③气道阻力流速快、湍流、管径小气道阻力大流速慢、层流、管径大气道阻力小影响气道管径的主要因素（1）跨壁压（2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用（3）自主神经对气道平滑肌舒缩活动的调节（4）化学因素的影响呼吸功在呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力和非弹性阻力而实现肺通气所作的功称为呼吸功。平静呼吸时，每分钟约为0.3~0.6kg·m，其中2/3用来克服弹性阻力，1/3用来克服非弹性阻力。三、基本肺容积、肺容量（一）基本肺容积1.潮气量（TV）每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量。2.补吸气量（IRV）平静吸气末，再做最大吸气所能吸入的气量。3.补呼气量（EVR）平静呼气末，再做最大呼气所能呼出的气体量4.余气量（RV）最大呼气末尚存留于肺内不能再呼出的气量。三、基本肺容积、肺容量（二）肺容量1.深吸气量（IC）从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量，它是潮气量与补吸气量之和，衡量最大通气潜能。2.肺活量（VC）尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量，是潮气量、补吸气量和补呼气量之和。三、基本肺容积、肺容量（二）肺容量3.用力肺活量（FVC）指尽最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。4.功能残气量（FRC）平静呼气末尚存留于肺内的气量，等于残气量与补呼气量之和，有缓冲作用。5.肺总量（TLC）肺所能容纳的最大气量，等于肺活量与残气量之和。肺活量最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。意义：反映肺一次通气的最大能力时间肺活量最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。时间肺活量的意义：反映一次呼吸的最大通气量及肺通气的动态功能四、肺通气量（一）每分通气量每分通气量每分钟进或出肺的气体总量。最大通气量尽力作深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量。最大每分平静通气通气量通气量贮量＝×100%百分比最大通气量正常值等于或大于93%，反映通气的贮备能力。（二）无效腔解剖无效腔无效腔生理无效腔＝解剖无效腔＋肺泡无效腔肺泡通气量每分钟吸入肺泡的新鲜气量。=（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率肺通气量和肺泡通气量呼吸频率潮气量肺通气量肺泡通气（次/min）（ml）（ml/min）（ml/min）165008000560081000800068003225080003200无效腔与肺泡通气量每次呼吸使肺泡内气体更新换气1/7深慢呼吸利于气体交换第二节气体交换一、气体交换的原理形式：气体单纯扩散动力：气体分压（张力）差扩散距离×分子量平方根分压差×扩散面积×溶解度×温度D=肺泡与肺血二、肺换气（一）过程肺泡与毛细血管之间的气体交换过程。（二）影响因素1.呼吸膜厚度呈反变关系肺纤维化肺水肿增厚2.呼吸膜面积呈正变关系运动时面积增大；肺不张、肺实变、肺Cap闭塞时面积减小（二）影响因素气多或血少气少或血多V/Q↑V/Q↓肺泡无效腔↑A-V短路换气效率低（二）影响因素3.通气/血流比值（V/Q=0.84）每分肺泡通气量和每分肺血流量的比值。通气／血流比值三、组织换气血液与组织细胞之间的气体交换过程。肺换气与组织换气示意图第三节气体在血液中的运输肺泡血液组织CO2溶解的CO2结合的CO2溶解的CO2CO2O2溶解的O2结合的O2溶解的O2O2一、O2、CO2在血中存在的形式形式：物理溶解、化学结合气体分压×溶解度溶解度＝温度血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）动脉血静脉血物理化学合物理化学合溶解结合计溶解结合计O20.3120.020.310.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91二、O2的运输形式：物理溶解（1.5%）化学结合（98.5%）T型：紧密型去氧HbR型：疏松型氧合HbHb与O2结合的特征：①反应快、可逆、不需酶催化，主要受PO2影响②属氧合反应③血红素Fe2+与珠蛋白组氨酸结合后，作用点才起作用④1分子Hb可结合4分子O2⑤氧离曲线呈S形Hb氧容量100ml血的Hb所能结合的最大氧量。Hb氧含量100血的Hb实际结合的氧量。Hb氧饱和度Hb氧含量和Hb氧容量的百分比。氧解离曲线氧解离曲线是反映O2与Hb氧结合量或氧饱和度关系的曲线。表明在一定范围内，血红蛋白氧饱和度与氧分压正相关。1．氧离曲线上段Hb与O2结合部分，曲线平坦，PO2的变化对Hb氧饱和度影响不大。氧解离曲线2．氧离曲线中段曲线坡度较陡，PO2稍有降低，氧饱和度就明显减小。3．氧离曲线下段HbO2解离出O2，曲线坡度最陡，PO2稍降低，HbO2就大大下降。代表了O2的储备。影响氧解离曲线的因素1．pH（[H+]）和PCO2的影响2．温度的影响3．2，3－二磷酸甘油酸（2，3－DPG）4．Hb的自身性质的影响（1）pH的影响★波尔效应酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为波尔效应。波尔效应的机制：①pH降低（[H+]升高）→与Hb多肽链氨基酸残基结合→盐键形成→Hb分子变构为T型→Hb对O2亲和力降低→P50增大→曲线右移②pH升高（[H+]降低）→盐键断裂释放出H+→Hb分子变构为R型→Hb对O2亲和力增加→P50降低→曲线左移（2）PCO2的影响①PCO2改变时，可通过改变pH发生间接效应；②通过CO2与Hb结合影响Hb与O2的亲和力，这一效应对氧解离曲线的影响较小。2．温度的影响①温度升高，氧解离曲线左移，促进O2的释放；②温度降低，曲线左移，不利于O2的释放。温度对氧解离曲线的影响，可能与温度影响了H+的活度有关：温度升高，H+活度增加，降低了Hb对O2的亲和力。3．2,3-二磷酸甘油酸(2,3－DPG)升高降低右移2,3-DPG浓度→Hb对O2亲和力→氧解离曲线降低增加左移机制：①2,3-DPG与Hbβ链形成盐键，促使Hb变成T型；②2,3-DPG可提高H+浓度，通过波尔效应影响Hb对O2的亲和力。4．Hb的自身性质的影响①Hb的Fe2+氧化成Fe3+，即失去运O2能力；②胎儿Hb对O2的亲和力大，有助于胎儿血液流经胎盘时从母体摄取O2；③异常的Hb运O2功能降低；④CO的影响：妨碍Hb与O2的结合，同时妨碍对O2的解离。影响氧解离曲线的因素二、CO2的运输运输形式：物理溶解（5%）化学结合①碳酸氢盐（88%）②氨基甲酸Hb（7%）1．碳酸氢盐（88%）CO2+H2OH2CO3HCO3-+H+CA组织：肺：Cl-（氯转移）RBC2．氨基甲酸血红蛋白（7%）HbNH2O2＋H+＋CO2HbNHCOOH＋O2①无需酶的催化，②反应迅速、可逆，③主要调节因素是Hb氧合作用。（二）CO2解离曲线血液中CO2含量与PCO2的关系曲线叫做CO2解离曲线。①血液CO2含量随PCO2上升而增加，几乎成线性关系，且无饱和点。②在相同PCO2条件下，静脉血的CO2量比动脉血含量高。（三）O2与Hb的结合对CO2运输的影响何尔登效应：O2与Hb的结合可促使CO2释放的现象称为何尔登效应。HbO2的酸性高，难以与CO2直接结合；还原Hb的酸性低，容易与CO2直接结合。组织：HbO2→O2＋Hb→Hb与CO2结合力↑→结合CO2↑肺：O2＋Hb→HbO→Hb与CO2的结合力↓→CO2释放→扩散入肺泡呼出。一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢指中枢神经系统内产生的调节呼吸运动的神经细胞群。第四节呼吸运动的调节2．低位脑干1．脊髓3．高位脑（二）呼吸节律的形成呼吸调整中枢中枢吸气活动发生器、吸气神经元吸气切断机制吸气肌运动神经元吸气运动吸气→扩肺→刺激肺牵张感受器（＋）（＋）（－）（＋）（＋）（＋）（＋）二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射由肺扩张或肺缩小引起的吸气抑制或兴奋的反射叫肺牵张反射，也叫黑－伯反射。二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射1．肺扩张反射肺扩张→支气管、细支气管牵张感受器兴奋↑→迷走神经传入冲动↑→呼吸中枢（兴奋吸气切断机制）→传出神经→吸气停止转为呼气。意义：阻止吸气过长，加速吸气和呼气交替。二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射2．肺萎缩反射