生理学（赣南医学院）huxi

null第五章 呼吸第五章 呼吸医学生理学教研室胡志苹呼吸环节：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 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 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 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 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） 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） 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 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。呼吸的现形式：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。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。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null负压人工呼吸 正压人工呼吸3.胸内压 胸膜腔内的压力。 3.胸内压 胸膜腔内的压力。 测量：直接法 间接法胸内压形成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~ -5 mmHg 吸气末：-5~ -10 mmHg 胸内压作用：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null 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 ） （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 ） （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1)肺静态顺应性曲线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。 null 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2）比顺应性 =实测肺顺应性／肺总量3）肺弹性阻力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）null表面张力的作用：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张力对肺泡的作用表面活性物质产生：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 5）胸廓顺应性5）胸廓顺应性肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓顺应性 腹内占位病变 △V（胸腔容积） 胸廓的顺应性＝ △P（跨胸壁压） 2.非弹性阻力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：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（二） 无效腔解剖无效腔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） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200无效腔与肺泡通气量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=肺泡与肺血肺泡与肺血二、肺换气 （一）过 程二、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（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／血流比值通气／血流比值三、组织换气三、组织换气血液与组织细胞之间的气体交换过程。null肺换气与组织换气示意图第三节 气体在血液中的运输第三节 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CO2 CO2 O2 　 溶解的O2 结合的O2 溶解的O2 O2一、O2、CO2在血中存在的形式一、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 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91二、O2的运输 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Hb R型： 疏松型 氧合Hb Hb与O2结合的特征：Hb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Fe 2+与珠蛋白组氨酸结合后， 作用点才起作用 ④ 1分子Hb可结合4分子O2 ⑤ 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 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。 null1．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（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： ① pH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 ② pH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（2）PCO2的影响① PCO2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)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 4．Hb的自身性质的影响① Hb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； ④ CO的影响：妨碍Hb与O2的结合， 同时妨碍对O2的解离。 null影响氧解离曲线的因素二、CO2的运输 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%） 1．碳酸氢盐（88%）CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+CA组织： 肺：Cl- （氯转移） RBCnull2．氨基甲酸血红蛋白（7%）2．氨基甲酸血红蛋白（7%）HbNH2O2＋H+＋CO2　 HbNHCOOH＋O2 ① 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（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。 null 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（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。第四节 呼吸运动的调节 第四节 呼吸运动的调节 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。2．低位脑干 1．脊髓3．高位脑（二）呼吸节律的形成（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 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。null 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。 null 二、呼吸的反射性调节 （一）肺牵张反射 2．肺萎缩反射 肺缩小→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→传出神经→由呼气转入吸气 null 二、呼吸的反射性调节 （二）化学感受性呼吸反射 1．化学感觉器 （1）外周化学感受器 （2）中枢化学受器 （二）化学感受性呼吸反射 2．CO2、H+、O2对呼吸的调节（二）化学感受性呼吸反射 2．CO2、H+、O2对呼吸的调节 （2）H+浓度对呼吸的影响 （3）低O2对呼吸的影响 （1）CO2对呼吸的影响null（二）化学感受性呼吸反射 3．CO2、H+、O2在呼吸调节中的相互作用 动脉血中PCO2↑、[H+]↑和PO2↓均能刺激呼吸，其中以PCO2↑、[H+]↑的作用较大，PO2↓的作用较慢、较弱。三者间存在着相互影响，可以因总和而作用加大，也可因相互抵消而作用削弱。 二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节（三）呼吸肌本体感受性反射 （四）防御呼吸反射 1．咳嗽反射 2．喷嚏反射 思考题思考题1.为什么气体交换不足时,往往缺氧显著而二氧化碳潴留不明显? 2.当肺泡气降至PO260mmHg时,机体是否会发生明显的低氧血症?为什么? 3.给呼吸衰竭的病人吸入纯氧可使呼吸停止,为什么?如何给氧?重 点重 点 胸内负压的形成及意义。 肺表面活性物质的作用。 肺容量：潮气量、补吸气量、余气量、肺活量、 时间肺活量、 肺泡通气量和无效腔。 肺换气和组织换气过程及影响气体交换的因素。 通气/血流比值的概念及生理意义。 氧解离曲线的影响因素。 CO2的运输：碳酸氢盐及氨基甲酸血红蛋白形式。 呼吸的神经反射性调节：肺牵张反射。 呼吸的化学感受性调节。（一）呼吸中枢 低位脑干 （一）呼吸中枢 低位脑干 低位脑干指脑桥和延髓。 横断脑干的实验表明，呼吸节律产 生于低位脑干，在不同的水平横断脑干，可使呼吸节律发生不同的改变。 nullnull三级呼吸中枢的假说：三级呼吸中枢的假说： 脑桥上部有呼吸调整中枢，中下部有长吸中枢，延髓有呼吸节律基本中枢。（一）呼吸中枢 低位脑干（一）呼吸中枢 低位脑干（1）呼吸相关神经元或呼吸神经元 （2）延髓背侧呼吸组（DRG） （3）延髓腹侧呼吸组（VRG） （4）脑桥呼吸调整中枢null颈动脉体的细胞组成null（1）外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体 直接感受动脉血液中PO2、PCO2和[H+]变化 传入冲动经窦神经、主动脉神经传入延髓，引起呼吸加深加快和血液循环的变化。nullnull（2）中枢化学受器 位于延髓腹外侧浅表部中枢化学敏感区 直接感受脑脊液和局部细胞外液的[H+]的改变 间接感受动脉血中PCO2的改变 不感受缺O2的刺激 传入冲动兴奋延髓呼吸中枢 CO2是维持正常呼吸的生理性刺激因素。 过度通气→CO2排出过多→动脉血中PCO2过低→呼吸暂停； 吸入气CO2适当增加→呼吸加深加快→肺通气量增加； 吸入气CO2含量＞7%→动脉血中PCO2显著增加→高碳酸血症→抑制中枢神经系统→引起呼吸中枢麻痹（CO2麻痹） →呼吸抑制。 CO2是维持正常呼吸的生理性刺激因素。 过度通气→CO2排出过多→动脉血中PCO2过低→呼吸暂停； 吸入气CO2适当增加→呼吸加深加快→肺通气量增加； 吸入气CO2含量＞7%→动脉血中PCO2显著增加→高碳酸血症→抑制中枢神经系统→引起呼吸中枢麻痹（CO2麻痹） →呼吸抑制。（1）CO2对呼吸的影响（1）CO2对呼吸的影响 作用途径： CO2↑→透过血脑屏障→进入脑脊液与H2O→形成H2CO3→解离出H+→刺激中枢化学感受器→兴奋呼吸中枢→反射性呼吸加深加快→肺通气量增加（主要途径） CO2↑→直接刺激外周化学感受器→冲动传入延髓→兴奋呼吸中枢→反射性使呼吸加深加快→肺通气量增加（1）CO2对呼吸的影响 作用途径： CO2↑→透过血脑屏障→进入脑脊液与H2O→形成H2CO3→解离出H+→刺激中枢化学感受器→兴奋呼吸中枢→反射性呼吸加深加快→肺通气量增加（主要途径） CO2↑→直接刺激外周化学感受器→冲动传入延髓→兴奋呼吸中枢→反射性使呼吸加深加快→肺通气量增加 ①动脉血H+浓度增加，呼吸加深加快， 肺通气增加； ② [H+] ↓→呼吸受抑制。 ③血[H+]↑→外周化学感受器→呼吸中 枢兴奋（动脉血H+难于通过血脑屏障） ④脑脊液中的H+→中枢化学感受器的最 有效刺激。 ①动脉血H+浓度增加，呼吸加深加快， 肺通气增加； ② [H+] ↓→呼吸受抑制。 ③血[H+]↑→外周化学感受器→呼吸中 枢兴奋（动脉血H+难于通过血脑屏障） ④脑脊液中的H+→中枢化学感受器的最 有效刺激。 （2）H+浓度对呼吸的影响● 吸入气PO2降低，动脉血PO2降低， 呼吸加深加快，肺通气量增加。 ● 动脉血PO2↓＜10.7kPa（80mmHg） 肺通气量方明显增加。 ● 吸入气PO2降低，动脉血PO2降低， 呼吸加深加快，肺通气量增加。 ● 动脉血PO2↓＜10.7kPa（80mmHg） 肺通气量方明显增加。 （3）低O2对呼吸的影响null