中国医科大学-生理学-课件-生理第5章课件

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1、呼吸过程的基本环节：,血液循环 肺 组织细胞 O2 O2 CO2 CO2,第五章 呼 吸 respiration,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,第一节 肺通气 Pulmonary Ventilation,一、肺通气的原理 (一)肺通气的动力 1.呼吸运动 Respiratory movement 1) 吸气 inspiration 肋间外肌收缩肋骨上移胸廓前 后径和左右径增大肺内压下降大 气压气体入肺泡吸气,吸气,呼气,膈肌收缩膈下移胸廓上下径增大肺内压下降大气 压气体入 肺泡吸气,2)呼气 expiration 肋间外(膈)肌舒张肋骨(膈)下

2、(上) 移胸廓前后(上下)径减小肺内压 上升大气压肺泡气体流出呼气。 *平静呼吸时,因膈肌收缩而增加的胸 腔容积约占总通气量4/5。所以膈肌 收缩在肺通气中起重要作用 呼吸运动是肺通气的原动力,由此 造成的肺内压与大气压的压差是推动 气体进出肺的直接动力。,2. 肺内压Intrapulmonary pressure 存在于肺泡内 的压力。 人工呼吸 artificial respiration,大气压,3.胸膜腔内压 Intrapleural pressure 胸内压:存在于胸膜腔内的压力。 测定方法:直接法；间接(测食管内压)法 胸内压=大气压-肺回缩力= -肺回缩力 平静呼气末:-5 -3

3、mmHg; 吸气末:-10 -5mmHg 意义:1)有利于维持肺的扩张状态; 2)有利于静脉和淋巴回流。,吸气,呼气,肺内压,胸内压,- 4cmH2O,7cmH2O,呼吸时胸内压变化,大气压,pneumothorax 气胸,人工气胸的临床应用,(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,1.弹性阻力和顺应性： elastic resistance 主要成分:二软脂酰卵磷脂(DPPC) Dipamitoyl phosphatidyl choline 表面活性物质结合蛋白(SP)

4、 Surfactant-associated protein 生理作用:降低肺泡液-气界面表面张力. 这种作用的生理意义: 有助于维持大小肺泡的稳定性,增大顺应性，维持肺扩张，降低 吸气 阻力， 减少吸气作功。 防止肺水肿。,(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%(深吸气) 胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力； 4) Cchest wall=V/P = 0.2 L/cmH2O V:胸腔容积的变化 P:跨胸壁压(为胸膜腔内压与大气压之差),(3)肺、胸廓的总弹性阻力和总顺应性： 肺和胸廓两者呈串联

5、排列 1)总弹性阻力： RL+ch w=RL+Rch W 2)总顺应性： 1/CL+ch w=1/CL + 1/Cch W =1/0.2 + 1/0.2 CL+ch w =0.1 L/cmH2O,2.非弹性阻力non-elastic resistance (1)惯性阻力:气流在发动、变速、换向时， 因气流和组织的惯性所产生的阻力. (2)粘滞阻力:来自呼吸时组织相对位移所发 生的摩擦; (3)气道阻力:来自气体流经呼吸道时气体分 子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦;占 非弹性阻力的80%90%。 气道阻力的表示：维持单位时间内气体流量所需的压力差。即:,大气压与肺内压之差(cmH2O),气道阻

6、力=,单位时间内气体流量(L/s),(4)影响气道阻力的因素: 气流速度 气流形式 层流阻力小，涡流阻力大 气道管径 阻力与半径4次方成反比: a.跨壁压:气道内压高,跨壁压管径,R b.肺组织对气道外向放射状牵引； c.副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反； d.化学因素: PGF2、组胺、白三烯等使气 道平滑肌收缩；CA、 PGE2使之舒张。,二、肺通气功能指标(一)肺容积和肺容量 Pulmonary volume and pulmonary capacities,肺容积和肺容量图解,肺 总 量,肺 活 量,功 能 残 气 量,残气量,补 吸 气 量,深 吸 气 量,补 呼 气 量,潮气量

7、,吸,呼,呼,吸,肺通气功能的测定及意义 1.深吸气量:是衡量最大通气潜力的指标之一。 胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。 2.功能残气量:缓冲呼吸过程中肺泡气PO2和 PCO2变化幅度，维持肺换气的稳定。 3.肺活量:尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大 气量。反映了肺一次通气的最大能力。 4.用力肺活量:一次最大吸气后，尽力尽快呼气 所能呼出的最大气量。正常肺活量。 5.用力呼气量(时间肺活量):一次最大吸气后再 尽力尽快呼气时,在一定时间内所能呼出的气量. 以它占用力肺活量的百分数表示:1s=80%,2s=96%, 3s=99%。是衡量肺通气功能的最佳指标。,(二)肺通气量和肺泡通气量,1

8、.每分肺通气量 minute ventilation volume 定义:每分钟吸入或呼出的气体总量(基础状态下测定)。 每分通气量=潮气量呼吸频率 =500ml12次/min=6L/min 2.最大随意通气量maximal voluntary ventilation 定义:尽力作深、快呼吸时，每分钟吸入或呼出的最大气体量。约为150L/min 最大通气量(150L)每分通气量(6L) 3.通气贮量百分比=100% 最大通气量(150L) 93%,解剖无效腔： 鼻终末细支 气管,肺泡无效腔： 血流在肺分布不均引起,4.生理无效腔 Physiological dead space,5.肺泡通气量

9、 Alveolar ventilation 定义:每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液 进行真正有效气体交换的气量。 =(潮气量无效腔气量)呼吸频率 =(500-150)12=350 12=4.2 L/min 浅而快呼吸: (250-150)24=100 24=2.4 L/min 深而慢呼吸: (1000-150)6=850 6=5.1 L/min,(三)呼吸功 Work of breathing,呼吸肌收缩克服弹性及非弹性阻力实现肺通气所作的功。 W = VP = N L/cmH2O V:肺容积的变化；P:跨壁压 1J = 10.2 L/cmH2O 正常一次平静呼吸作功仅0.25J。 劳动、运

10、动及疾病致肺弹性及非弹性阻力增 大时，呼吸功增加。,第二节 气体交换 Gas exchange,一、气体交换的基本原理 (一) 气体的扩散 Diffusion 1.气体分压=总压力该气体容积百 分比。分压差是气体扩散的动力 2.扩散速率(diffusion rate,D):单位 时间内气体扩散的容积。,(二)影响气体扩散速率的因素 1.气体分压差 2.与分子量(MW)平方根成反比和溶解 度(S)成正比。 S / MW 为扩散系数 CO2溶解度是O2的24倍,分子量大于O2, 故CO2扩散系数为O2的20倍。 3.与扩散面积成正比，与扩散距离成 反比。 4.与温度成正比。,二、气体交换的过程 (

11、一)肺换气和组织换气,O2(100),CO2(40),O2(40),CO2(46),(二) 影响肺换气的因素 1.呼吸膜厚度和面积 2.通气/血流比值 Ventilation/perfusion ratio 每分钟肺泡通气量 (VA)和每分钟肺血流 量(Q)之间的比值。,V/Q=4.2/5=0.84 V(增)/Q(或减)0.84 生理无效腔增大 V(减)/Q (或增)0.84 机能性动静脉短路 3、临床影响因素,性,(三)肺扩散容量diffusing capacity of lung 单位分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气 体毫升数。 DL=V/ PA-PC (ml/minmmHg) O2

12、的DL =20; CO2的DL =400 ml/minmmHg 复习思考题 1.概念：肺通气、肺换气、胸内负压、顺应性、功能残气量、 肺活量、用力肺活量、用力呼气量、 肺泡通气量、 通气/血流比值 2.呼吸时肺内压与胸内压怎样变化？ 3.肺表面活性物质分泌部位、主要成分及其生 理作用？ 4.结合临床探讨影响气道阻力的因素。,一、运输方式: 物理溶解 ;化学结合 二、氧的运输 Oxygen transport (一) 血红蛋白(Hemoglobin)的分子结构,第三节气体在血液中的运输 Gas transport in the blood,(1),(2),(3),(4),O2=1.5% CO2=

13、5%,（二）氧与血红蛋白化学结合的特征 1. Hb + O2 HbO2(鲜红色) 1)反应快，可逆； 2)反应为氧合，而非氧化(Fe2+化合价未变)； 3)1分子Hb结合4分子O2，1gHb结合O2的最大 量为1.34ml。 4)Hb与O2结合与解离有两种构型： 去氧Hb为紧密型(T型) ;氧合Hb为疏松型(R 型)；R 型对O2亲和力为T型500倍；Hb与O2 结合后，Hb分子由T型变为R型，对O2亲和 力增加；Hb各亚单位在结合或释放O2上有 协同效应,PO2高,PO2低,2. 血氧容量 Oxygen capacity(20.1ml/100ml血) 血氧含量 Oxygen content(

14、1gHb=1.34ml) 血氧饱和度Oxyhemoglobin saturation 3. 去氧Hb( )与发绀(Cyanosis) 100ml血液中去氧Hb超过5g时，皮肤、黏膜 呈浅蓝色的现象称为发绀。示机体缺氧。 4.CO中毒:与Hb结合力亲和力是O2的250倍, 占据位点，造成缺氧；HbCO呈樱桃红色。,紫蓝色,上 段 中 段 下 段,(三)氧离曲线:表示血液PO2与Hb氧饱和度关系,mmHg,1540,PO2变化对饱和度影响不大,HbO2释放O2部分,利于为组织供氧,HbO2与O2解离部 分,利于活动强时 为组织供氧,O2利用系数：血液 流经组织释放出的O2 容积占动脉血O2含量的百

15、分数。安静时为25%(5ml20ml),97%=19.4mlO2,75%=14.4mlO2,上,中,下,4.4mlO2,(四)影响氧解离曲线的因素 1.P50是使Hb氧饱和度达50%的Po2。用来表示 Hb对O2的亲和力。正常为26.5mmHg。 P50 示Hb对O2的亲和力 曲线右移 ; P50 示Hb对O2的亲和力 曲线左移 ; 2.(1)PCO2 ;(2)pH (H+ ); 曲线右移 (3)T ; (4)2.3-DPG ; 反之左移 3.酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为波尔效应 Bohr effect。 意义:在肺PCO2，有利于结合O2；在组织PCO2，有利于释放O2 4. 右移原因:

16、各因素促进Hb亚单位内部或各亚 单位之间盐键形成，Hb向T型转变，对O2的 亲和力,(26.5mmHg),三、二氧化碳的运输 Carbon dioxide transport (一)物理溶解 5% (二)化学结合(反应在组织向右,在肺向左进行) 1.碳酸氢盐 88%，在红细胞内： CO2+H2O H2CO3 H+HCO3- 为电荷平衡,Cl- 进入细胞内称Cl- 转移 2.氨基甲酸(酰)血红蛋白 7% HbNH2O2+H+CO2 HHbNHCOOH+O2 *HbO2去氧Hb+O2，去氧Hb+CO2 , 中和 了H2CO3解离产生的H+,缓冲了pH变化,碳酸酐酶,在组织,在肺,RBC内与K+,血

17、浆内与 Na+,(三)二氧化碳解离曲线 血液中CO2含量与P CO2关系的曲线。 (四)O2与Hb的结合对 CO2运输的影响 何尔登效应 Haldane effect *O2 与Hb结合促进CO2的 释放。 *在组织HbO2释放O2 ， 变成去氧Hb,易结合CO2,52ml,48ml,V血,A血,第四节 呼吸运动的调节 Respiratory Regulation 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 (一)呼吸中枢 基本节律中枢 延髓 呼吸调整中枢 脑桥上部 呼吸随意控制 高位脑,(二)呼吸节律形成的机理 吸气切断机制 Inspiratory Off-switch, IOS,脑桥呼吸调整中枢,延髓,

18、脊髓,二、呼吸的反射性调节 (一)肺牵张反射 pulmonary stretch reflex 吸气肺扩张肺牵张 感受器迷走神经 延髓呼吸中枢吸气转 为呼气 HeringBreuer reflex 黑伯反射 1.肺扩张反射 2.肺缩反射 肺萎陷时引 起吸气活动的反射.,脊髓,延髓,脑桥呼吸调整中枢,(二)呼吸肌本体感受器反射 感受器为肌梭。当呼吸肌负荷加重时 (如,哮喘)发生本反射。 (三)防御性呼吸反射 1.咳嗽反射Cough reflex 2.喷嚏反射Sneeze reflex (四)肺毛细血管旁感受器(J感受器)反射 肺淤血或肺水肿时J感受器迷走N 延髓呼吸暂停，继之浅快呼吸，血压下 降

19、,心率减慢,三、化学因素对 呼吸的调节 (化学感受性呼吸反射) (一)化学感受器 1.外周感受器 Peripheral receptors 2.中枢感受器 Central receptors,(二)CO2、H+和O2对呼吸的调节 1.CO2的影响 CO2是调节呼吸的经常起作用的生理性 化学因素 CO2潴留(中枢化学感受器发生适应)与 呼吸功能不全 CO2 增加呼吸加深加快 1)直接作用中枢化学感受器 呼吸中枢兴奋 2)间接作用外周化学感受器 呼吸中枢兴奋,2.乏O2的影响 乏O2 呼吸加深加快 1)直接作用呼吸中枢抑制 2)间接作用外周化学感受器呼吸中枢兴奋 *临床吸O2 3.H+的影响 H+

20、增加 呼吸加深加快 1)直接作用中枢化学感受器呼吸中枢兴奋 2)间接作用外周化学感受器呼吸中枢兴奋 *呼吸与酸碱平衡,肺通气不足：CO2蓄积，H+ -呼吸性酸中毒 肺通气过度：CO2排出过多， -呼吸性碱中毒,(三)CO2、O2、H+的相互影响,一个因素改变时 引起的通气效应接近,三个因素改变时 通气效应CO2H+O2,复习思考题 1.概念：氧容量 氧含量 血氧饱和度、Bohr效应、 Haldane效应 2.O2和CO2运输的方式有哪些？ 3.影响氧离曲线右移的因素有哪些？ 4.呼吸节律形成与呼吸中枢的关系？ 5.肺牵张反射的过程及意义？ 6.CO2、O2、H+对呼吸的影响及作用途径？ 7.临床严禁吸纯O2的机理是什么？,