生理学-呼吸20151016

第五章呼吸Chapter5Respiration首都医科大学基础医学实验教学中心生理学与病理生理学系李利生[e-mail]136830472322第一节概述第三节气体交换第四节气体在血液中的运输第五节呼吸运动的调节第二节肺通气目录3第一节概述Introduction4呼吸过程示意图5呼吸过程的三个环节外呼吸气体在血液中的运输肺通气：外界空气与肺泡之间的气体交换。肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换。内呼吸（组织换气）：血液与组织细胞之间的气体交换过程。6一、胸廓与肺Thoraxandlungs7胸廓与肺的横截面结构示意图8二、呼吸道Respiratorytracts9上呼吸道与下呼吸道Upperrespiratorytractandlowerrespiratorytract10（一）气管树11（二）呼吸道的防御功能1.加温加湿作用2.过滤清洁作用3.防御反射4.局部防御12颗粒物的直径越小，进入人体呼吸道部位就越深，对人体的危害就越大。粒径在3.5微米以下的颗粒物，能被吸入人的支气管和肺泡中并沉积下来，引起或加重呼吸系统的疾病。而其中PM2.5（可入肺颗粒物）由于粒径过小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大PM2.5为什么对人有害？13（三）呼吸道口径的调节1.神经调节交感神经：平滑肌舒张，气道阻力↓，通气量↑迷走神经：平滑肌收缩，气道阻力↑，通气量↓2.体液调节儿茶酚胺、前列腺素E2：呼吸道扩张组织胺、白三烯、前列腺素F2α、5-羟色胺、缓激肽：呼吸道强烈收缩14支气管哮喘Asthma15三、肺泡与呼吸膜Alveoliandrespiratorymembrane16（一）肺泡(Alveoli)直径80-250μm，3亿，总面积50-100m2Ⅰ型上皮细胞（扁平上皮细胞）Ⅱ型上皮细胞（分泌上皮细胞）17（二）呼吸膜(Respiratorymembrane)18分泌表面活性物质（pulmonarysurfactant）又称二棕榈酰卵磷脂（DPPC）呼吸膜结构示意图19（三）肺泡表面活性物质(Pulmonarysurfactant)二棕榈酰卵磷脂（Dipalmitoylphosphatidylcholine,DPPC）20DPPC有何功能？1.降低肺泡表面张力(Surfacetension)，减少吸气阻力；2.调节肺泡表面张力，稳定肺泡内压，维持肺泡容积相对稳定；3.减少肺组织液的生成，防止肺水肿。21根据Laplace定律:P＝———肺泡内压强(P)：与表面张力系数(T)成正比，与肺泡半径(r)成反比。2Tr肺泡表面张力和肺泡表面活性物质作用示意图221.呼气时：肺泡____，DPPC分布密度____，对抗表面张力的能力____，防止过度____；2.吸气时：肺泡____，DPPC分布密度____，对抗表面张力的能力____，防止过度____。思考题23呼吸窘迫综合征•2012年2月19日，湖北襄阳市区的孕妇陈某因身体原因流产分娩了一名女婴。患儿出生时不仅为流产儿、极低出生体重儿，且患有呼吸窘迫综合征并呼吸衰竭...新生儿呼吸窘迫综合征(Neonatalrespiratorydistresssyndrome，NRDS)24急性呼吸窘迫综合征(Acuterespiratorydistresssyndrome,ARDS)：指严重感染、创伤、休克等肺内外袭击后出现的以肺泡毛细血管损伤为主要表现的临床综合征，属于急性肺损伤（Acutelunginjury,ALI）是严重阶段或类型。25正常肺泡与肺炎或ARDS肺泡比较示意图26尘肺(Pneumoconiosis)CoalWorker'sPneumoconiosis27第二节肺通气Pulmonaryventilation28一、肺通气的动力Drivingforceofpulmonaryventilation29（一）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。吸气肌：膈肌和肋间外肌呼气肌：肋间内肌和腹肌辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等30呼吸时肋骨和膈肌位置变化示意图31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，肺被动扩张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32（二）肺内压(Intrapulmonarypressure)33用于自主呼吸停止时的一种急救方法。通过人为改变肺内压，建立肺内压与大气压之间的压力差来维持肺通气。现场急救人工呼吸可采用口对口(鼻)方法，或使用简易呼吸囊。在医院内抢救呼吸骤停患者还可使用结构更复杂、功能更完善的呼吸机。人工呼吸(Artificialrespiration)正压人工呼吸负压人工呼吸34二、胸膜腔内压Intrapleuralpressure35（一）胸膜腔(Pleuralcavity)36（二）胸膜腔内压胸内负压的变化范围：平静呼吸吸气末-10～-5mmHg呼气末-5～-3mmHg37直接测定胸膜腔负压的示意图38间接测定胸膜腔负压的示意图39（三）形成原理迫使脏层胸膜外移肺内压(大气压)迫使脏层胸膜回位肺回缩力（肺弹性回缩力）（肺泡表面张力）胸内压＝肺内压－肺回缩力胸内压＝大气压－肺回缩力胸内压＝－肺回缩力41三、肺通气的阻力Resistanceofpulmonaryventilation气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关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70%30%42（一）弹性阻力和顺应性弹性阻力（Elasticresistance)是指在外力作用下，弹性体所产生的对抗变形的力。顺应性（Compliance）是指弹性体的可扩张性，反映弹性体在外力作用下发生变形的难易程度。压力在空腔器官C＝L/cmH2O△P△V顺应性可用单位跨壁压的变化所引起的容积变化来表示。顺应性与弹性阻力呈反变关系431.肺的弹性阻力肺的弹性回缩力：吸气的阻力，呼气的动力。跨肺压：肺内压与胸膜腔内压之差肺的顺应性（CL）=肺容积的变化（△V）跨肺压的变化（△P）L/cmH2O44气-液交界面—表面张力肺弹性组织—回缩力弹性阻力的来源充空气和充生理盐水时的静态顺应性曲线45单位肺容量下的肺顺应性。一般肺容量以功能余气量来计算。适用于不同肺容积个体顺应性进行比较。比顺应性（Specificcompliance）肺顺应性肺容积比顺应性成人0.22.5L0.08新生儿0.0060.08L0.075462.胸廓的弹性阻力当肺容量约为肺总量的67%时，胸廓处于自然位置，胸廓无变形，胸廓不表现出弹性阻力；当肺容量小于肺总量的67%时，胸廓被牵引向内而缩小，胸廓的弹性阻力成为吸气的动力，呼气的阻力；当肺容量大于肺总量的67%时，胸廓被牵引向外而扩大，胸廓的弹性阻力成为吸气的阻力，呼气的动力。47（二）非弹性阻力（气道阻力）影响因素有：1.气体流速：流速越大，阻力越大；2.气流形式：层流阻力小，湍流阻力大；3.气道口径：口径减小，阻力增大；4.肺容积：肺容积增大，阻力减小。气道阻力（R）=大气压-肺内压（cmH2O）气体流量（L/s）48四、肺通气能力评价Evaluationofpulmonaryventilation49（一）肺容积（Pulmonaryvolume）潮气量(Tidalvolume,TV)：每次呼吸时，吸入或呼出的气量。400－600ml补吸气量(Inspiratoryreservevolume,IRV)：平静吸气末再尽力吸气，所能吸入的气量。1500－2000ml补呼气量(Expiratoryreservevolume,ERV)：平静呼气末再尽力呼气，所能呼出的气量。900－1200ml余气量(Residualvolume,RV)：最大呼气后，肺内仍残留不能呼出的气量。1000－1500ml50深吸气量（Inspiratorycapacity,IC）：TV+IRV功能余气量(Functionalresidualcapacity,FRC)：平静呼气末，肺内所余留的气量。ERV+RV。2500ml（二）肺容量（Lungcapacity）51肺活量（Vitalcapacity,VC）：尽力吸气后从肺内所能够呼出的最大气量。是肺功能测定的常用指标。男性3500ml，女性2500ml。用力肺活量（Forcedvitalcapacity,FVC）：做最大深吸气后尽力尽快地呼气，所能呼出的最大气体量。52用力呼气量（Forcedexpiratoryvolume,FEV）：最大深吸气后再尽力尽快呼气，测定在1秒钟、2秒钟、3秒钟内呼出的气体量分别占其肺活量的百分数（FEV/FVC），正常情况下约为83％，96％，99％。肺总量(Totallungcapacity,TLC)：肺所能容纳的最大气体量。男性5L，女性约3.5L。53正常人用力呼气量示意图54限制型与阻塞型通气功能障碍限制型通气功能障碍：吸气时肺膨胀受限制。常见于肺纤维化、气胸、胸腔积液等。患者主要表现为肺活量、深吸气量降低，而肺通气功能和FEV1可正常或增加。阻塞型通气功能障碍：由于气道阻塞而引起的通气功能障碍。常见于慢性支气管炎、晚期支气管哮喘、肺气肿等。患者最大通气量、用力肺活量和FEV1降低，而肺活量一般不降低。55（三）肺通气量和肺泡通气量每分通气量：是指每分钟吸入或呼出的气体总量，等于潮气量和呼吸频率的乘积。6-9L1.肺通气量（Pulmonaryventilation）最大通气量：最快速度、尽可能深的幅度呼吸时的每分通气量。150L562.肺泡通气量（Alveolarventilation）肺泡通气量=（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率肺泡无效腔（alveolardeadspace）解剖无效腔（anatomicaldeadspace）生理无效腔（physiologicaldeadspace）57潮气量(ml)频率（次/min)每分通气量（ml/min)肺泡通气量（ml/min)平静呼吸50012500×12=6000(500-150)×12=4200浅快呼吸25024250×24=6000(250-150)×24=2400深慢呼吸100061000×6=6000(1000-150)×6=5100不同呼吸频率和潮气量时的每分通气量和肺泡通气量为什么深慢呼吸比浅快呼吸的气体交换效率高？58第三节气体交换Gasexchange59一、气体交换原理Principlesofgasexchange分压：混合气体中各组成气体所具有的压力。PO2＝760×20.96%＝159mmHgPCO2＝760×0.04%＝0.3mmHg分压差：指某同一气体在不同部位分压不相等而产生的压力差。是促使气体由分压高处向分压低处扩散的动力，即为气体交换的动力.60二、气体交换的过程Procedureofgasexchange肺换气组织换气61三、影响气体交换的因素Factorsaffectinggasexchange分压差×温度×气体溶解度×扩散面积∝扩散距离×√分子量气体扩散速率62（一）气体的分压差同一海平面，肺泡气体分压主要受肺泡气更新率的影响。肺泡气更新率=（潮气量-无效腔气量）/功能余气量。通常状态下肺泡更新率约为14%。631.呼吸膜面积2.呼吸膜厚度（通透性）正常成年人两肺的总扩散面积：70m2，安静状态下用于气体扩散的呼吸膜面积约占60%，疾病状态（肺不张、肺气肿、肺实变、肺叶切除等）扩散面积：减小呼吸膜增厚或扩散距离增加的疾病，如肺纤维化、肺水肿等，都会降低气体扩散速率。（二）呼吸膜64每分钟肺泡通气量(VA)和每分钟肺血流量(Q)之间的比值。正