呼吸功能

nullnull第四单元 呼吸功能null*掌握 掌握呼吸的基本过程；胸内负压的形成及其生理意义；肺活量和肺泡通气量的概念；肺换气、组织换气；动脉血液中PO2、PCO2和H+浓度的变化对呼吸运动影响。 *熟悉 肺通气的动力及过程；肺容量和肺通气量；O2和CO2在血液中的运输方式；呼吸基本中枢。 *了解 肺通气的阻力；影响肺换气的主要因素；呼吸运动的其他调节方式学习目标本章目录本章目录概述 第一节 肺通气功能 第二节 气体交换与运输 第三节 呼吸运动的调节功能null组成呼吸道 鼻、咽、喉、气管和各级支气管上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：气管、主支气管及肺内各级支气管null㈠ 体循环：左心室→主动脉…→右心房 ㈡ 肺循环：右心室→肺动脉干…→左心房 左半心——动脉心； 右半心——静脉心 血液循环的途径null概述 *功能：摄取O2，排出CO2；调节酸碱平衡*呼吸过程：(肺通气→肺换气)→气体在血液中的运输 →(组织换气) （图5-1） *呼吸：人体与外界环境之间的气体交换过程→（外呼吸）（内呼吸）nullnull第一节 肺通气概述 一、肺通气的动力 二、肺通气的阻力 三、肺通气功能的评价null *肺通气的结构: 1. 呼吸道：对吸入气体加温加湿 过滤和清洁 防止感染 维持粘膜的完整性 2. 肺泡：气体交换的场所 3. 胸廓：通过呼吸运动实现肺通气的动力 *肺通气(pulmonary ventilation)概念 肺与外界环境之间的气体交换过程概述null *原动力： 呼吸运动是肺通气的原动力 *直接动力：肺内压与外界大气压间的压力差一、肺通气的动力null （一）呼吸运动（respiratory movement） 呼吸运动——呼吸肌收缩和舒张引起胸廓节律性扩大和缩小的过程称为~。 呼吸肌 吸气肌：膈肌和肋间外肌 呼气肌：肋间内肌和腹肌 *辅助呼吸肌：斜角肌、胸锁乳突肌、背部肌 1. 吸气运动和呼气运动（图5-2）nullnull 2.呼吸形式 （1）按呼吸深度分：平静呼吸和用力呼吸 （2）按动作部位分：胸式呼吸和腹式呼吸 胸式呼吸：严重腹水、腹腔有巨大肿块者 腹式呼吸：婴儿、胸膜炎及胸腔积液患者 混合呼吸：正常成人 （3）频率：成人12～18 次/分;婴儿60～70 次/分吸气肌收缩引起吸气 吸气肌舒张引起呼气 特点:吸气是主动的， 呼气是被动的吸气肌和呼气肌都参与 胸锁乳突肌、斜角肌及 前锯肌也参与 特点: 吸气是主动的， 呼气也是主动的 呼吸运动呼吸运动null （二）肺内压与胸内压 1. 肺内压：肺泡内气体的压力 *平静吸气初：肺内压 < 大气压（1~2 mmHg） →气入肺 *平静吸气末：肺内压 = 大气压→气流停 *平静呼气初：肺内压 > 大气压（1~2 mmHg） →气出肺 *平静呼气末：肺内压 = 大气压→气流停 *用力呼吸时：肺内压的升降变化有所增加null胸 膜 胸膜脏胸膜壁胸膜胸膜腔Pleural Cavity ：脏胸膜与壁胸膜之间的封闭的浆膜囊腔隙肺的面胸壁内面膈上面和纵隔表面肋胸膜膈胸膜纵隔胸膜胸膜顶脏胸膜 壁胸膜胸膜腔膈胸膜纵隔胸膜胸膜顶肋膈隐窝 2. 胸内压（intrapleural pressure） （1）概念：胸膜腔内的压力 （2）测定方法 *间接法：气囊测定食管内压以间接反映胸内压 *直接法：将检压计的注射针头刺入胸膜腔内 （图5-3） （3）形成：胸膜腔内压=肺内压－肺回缩力 （图5-4） 2. 胸内压（intrapleural pressure）nullnull *前提条件 ①有少量浆液的密闭腔 ②肺和胸廓是弹性组织 ③胸廓自然容积>肺容积 ④壁层胸膜紧贴于胸廓内壁, 大气压对其影响极小 （4）压力 平静吸气末：胸内压 - 5～- 10 mmHg 平静呼气末：胸内压 - 3～- 5 mmHg （大气压为0mmHg）null *特点 ①平静呼吸时胸内压始终为负压（图5-5） 吸气时，胸内负压增大 呼气时，胸内负压减小 ②用力呼吸时负压变动更大 （5）生理意义：维持肺处于扩张状态（气胸图5-6） 促进血液和淋巴液的回流null二、肺通气的阻力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常态下可忽略不计其大小用顺应性（compliance）表示 顺应性:指在外力作用下弹性组织可扩张性 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 自然位置:肺容量占肺总容量67%时，无弹性回缩力 大于67%时，回缩力向内，吸气阻力 小于67%时，回缩力向外，吸气动力 （图5-7）null表面张力—— 使液-气表面尽量缩小的一种力。null肺泡表面张力——是向中心性的,使肺 泡趋于缩小,形成肺泡弹性阻力, 为吸气的阻力，呼气的动力.null *肺泡表面张力（alveolar surface tension） 1. 作用 （1）肺泡回缩→肺通气（吸气）阻力 （2）促肺泡内液生成→产生肺水肿 （3）不能维持大小肺泡稳定性（图5-8）null 2. 肺泡表面活性物质：肺泡Ⅱ型细胞分泌，主要成 分二棕榈酰卵磷脂 （1）作用 *维持肺泡内压的稳定性→防肺泡破裂或萎缩 *减少肺泡内液的生成→防肺水肿的发生 *降低肺表面张力→降低吸气阻力，有利于肺扩张 （2）临床 *成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→肺不张 *6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产 儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿 肺透明膜病→呼吸窘迫综合征null *气道阻力特点 ①只在呼吸运动时产生；流速快→阻力大 ②与气体流动形式有关 层流→阻力小 湍流→阻力大 ③与气道半径的4次方成反比：（R∝1／r 4） null三、肺通气功能的评价 1. 潮气量（TV）：平静呼吸时每次吸入或呼出的气 量。约500 ml 2. 补吸气量（IRV）和深吸气量（IC） IRV：平静吸气末再尽力吸气所增加的吸入气量。 约1500～2000 ml IC：IRV和TV之和 3. 补呼气量（ERV）：平静呼气末，再尽力呼气所 能呼出的气量。约900～1200 ml，表示呼气贮备能力 （一）肺容量（图5-9）nullnullnull 4. 余气量（RV）和功能余气量（FRC） RV：用力呼气末肺内剩余气量，约1000～1500 ml FRC：平静呼气末肺内剩余的气量 5. 肺活量（ VC ） *概念：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。 等于潮气量、补吸气量及补呼气量之和（图5-10） *正常值：男性平均VC约为3.5L 女性平均VC约为2.5Lnullnull 6. 肺总量（TLC）：肺所能容纳的最大气量 *用力肺活量（FVC）：尽力吸气后尽力尽快呼气 的最大气量 *用力呼气量（FEV）：用FEVt/FVC%来表示　　 正常值：第 1、2、3秒末分别为83%、96%、 99% （图5-9） FEV1在临床最为常用，如低于65%，提示有一定程度的气道阻塞。用力呼气量（FEV）：用力呼气量（FEV）：null （二）肺通气量 *最大随意通气量:尽力做深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量称~。 只测10 s或15 s（时间太长——呼吸性碱中毒） 1. 每分通气量与最大随意通气量 *每分通气量：每分钟吸入或呼出气体总量 每分通气量=潮气量×呼吸频率null 2. 每分肺泡通气量（alveolar ventilation volume） 每分钟吸入肺泡与血液进行气体交换的新鲜空气 量，=（潮气量－无效腔）×呼吸频率 *生理无效腔包括解剖无效腔和肺泡无效腔（图5-11） 解剖无效腔受体重、体位、下颌位置、吸气、麻 药正压通气等因素影响，其容积为150 ml。 正常人肺泡无效腔接近于零 *肺换气效率：深慢呼吸较浅快呼吸效率高（表5-1）null第二节 气体交换与运输（一）气体交换的原理 （二)气体交换过程 (三)影响肺换气的因素一、气体交换null 1. 原理：扩散 2. 动力：膜两侧的气体分压差 4. 气体扩散速率 在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍； 呼吸膜增厚的疾病（急性呼吸窘迫综合征等），会影响气体的交换，由于CO2的扩散速率更大，故呼吸膜的增厚对O2的影响更大。（一）气体交换的原理null（二）气体交换的过程1. 换气动力：分压差 2. 换气方向：分压高→分压低 3. 肺换气与组织换气的过程（图5-12） 4. 换气结果：肺Ｖ血 组织Ａ血 ↓ ↓ Ａ血 Ｖ血null 肺Ｖ血 组织Ａ血 ↓ ↓ Ａ血 Ｖ血null 1、呼吸膜的厚度和扩散面积 （1） 正常呼吸膜非常薄（平均不到1μm），通透性与面积极大（70～80 m2）（图5-13）（三）影响肺换气的因素 （2）正常情况下，呼吸膜的厚度对呼吸不会产生不利影响。 呼吸膜增厚的疾病（急性呼吸窘迫综合征等），会影响气体的交换，由于CO2的扩散速率更大，故呼吸膜的增厚对O2的影响更大。null呼吸膜的面积 正常情况下，呼吸膜面积大还是小更有利于气体交换？ 肺不张、肺气肿等疾病 呼吸膜面积减小 不利于气体交换（呼吸困难）null 2、通气/血流比值（V/Q比值）V/Q比值增大肺泡无效腔增大V/Q比值减小功能性动静脉短路通气/血流比值（V/Q比值）通气/血流比值（V/Q比值）null二、气体在血液中的运输概述 （一）、O2的运输 （二）、CO2的运输null *O2、CO2气体在血液中的存在形式 物理溶解：与分压和溶解度成正比，与温度成反比 化学结合：非常有效的运输形式 物理溶解运输的气体量尽管很少，但却是实现化学结合所必需的中间环节。 肺泡　　　　 血液 组织 O2 溶解 化学结合 溶解 O2 CO2 溶解 化学结合 溶解 CO2概述（一）O2的运输（一）O2的运输 1、物理溶解：1.5% 2、化学结合：98.5%（图5-15） *血液中去氧Hb含量达50 g/L以上，表浅毛细血管床 呈蓝紫色称发绀（一般是缺O2的标志）鲜红色暗红色null（二）CO2的运输（二）CO2的运输 1. 物理溶解：5% 2. 碳酸氢盐：88% CO2+H2O H2CO3 HCO3-+H+ 3. 氨基甲酸血红蛋白 ：7% HbNH2O2+H++CO2 HHbNHCOOH+O2 组织：O2与Hb的分离 促进CO2 与Hb的结合 肺： O2与Hb的结合 促进CO2 与Hb的分离null结合成碳酸氢盐进行运输血浆 红细胞组织+HbHb-CO2null第四节 呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 二、呼吸运动的反射性调节 三、运动时呼吸的变化及调节null （一）呼吸中枢 1. 脊髓：联系脑和呼吸肌的中继站 2. 低位脑干 脑桥：呼吸调整中枢 延髓：呼吸节律起源，产生呼吸节律 3. 高位脑：大脑皮层、边缘系统、下丘脑 可控制随意呼吸 （二）呼吸节律的形成（图5-17）一、呼吸中枢与呼吸节律的形成二、呼吸运动的反射性调节二、呼吸运动的反射性调节 （一）化学感受性呼吸反射 1. 化学感受器 （1）外周化学感受器：感受动脉血PO2、PCO2、 H+刺激 *适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感 且三者的刺激有相互增强的现象null （2）中枢化学感受器：延髓腹外侧浅表部位 *适宜刺激：对脑脊液和局部细胞外液中的H+高度 敏感，不感受缺O2的刺激。 因血液中H+不易透过血-脑屏障，而CO2通过易透过血- 脑屏障进入脑脊液，CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3- 发挥作用 中枢化学感受器中枢化学感受器null 2. CO2、H+和O2对呼吸的影响 （1）CO2对呼吸的影响 *CO2是调节呼吸的最重要的生理性体液因子 PCO2  呼吸加深、加快（图5-18） PCO2↓→呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停） *作用途径：中枢化学感受器——主要 外周化学感受器——次要null *机制呼吸加深加快延髓呼吸中枢外周化学感受器+中枢化学感受器CO2透过血脑屏障进入脑脊液 CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑null *特点 ① CO2兴奋呼吸以中枢途径为主；但潜伏期较长 ② 中枢途径通过H+的间接作用 ③ 外周途径在某些情况下，起着重要作用 ④血液中低浓度的CO2以兴奋呼吸中枢为主，而高浓度的CO2主要是抑制呼吸中枢（CO2麻醉）。 ⑤长时间的CO2的潴留能使中枢化学感受器对CO2的刺激发生适应。null （2）[H+]对呼吸的影响：[H+]↑→呼吸加强 [H+]↓→呼吸抑制 特点：主要通过刺激外周化学感受器而引起的null （3）PO2对呼吸的影响 ① PO2下降呼吸加深、加快，肺通气量增加 ② 作用途径：外周化学感受器——惟一途径 ③低氧对呼吸中枢的直接作用是抑制性的。null *说明 缺氧直接抑制呼吸中枢，并与缺氧程度呈正相关 轻度缺氧：兴奋作用>抑制作用→呼吸增强 严重缺氧：兴奋作用≤<抑制作用→呼吸减弱、停止 *特点: CO2发生适应时，低O2刺激驱动呼吸为主null在严重肺气肿、肺心病患者，由于肺换气功 能障碍，导致低O2和CO2潴留，这时能不能 给病人吸100%的O2？null （二）肺牵张反射 定义：肺扩张或缩小而引起呼吸的反射性变化，称~。 肺扩张 吸气抑制 肺缩小 吸气兴奋 意义：阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气。null （三）防御性呼吸反射 1. 咳嗽反射：咳嗽时可将呼吸道内异物或分泌物排 出 2. 喷嚏反射：喷嚏时清除鼻腔内的刺激物null 1. 变化：运动量↑，呼吸运动加深加快，肺通气 量增大（>100L ， 图5-19） 2. 机制：①条件反射，运动锻炼过程中形成，与经 验、精神状态、实验条件有关 ②运动肌肉、关节内的本体感受器的传入 冲动反射性刺激呼吸 ③血PH值、PCO2、PO2的变化→化学感受 器刺激呼吸 *“氧债”：运动时供O2量＜耗O2量。故运动停止后， 通气量仍大于运动前的水平，偿还氧债三、运动时呼吸的变化及调节null本章测验1. 平静吸气时，起主要作用的肌肉是 A. 膈肌和肋间外肌 B. 肋间外肌和肋间内肌 C. 肋间内肌 D. 腹肌 E. 胸锁乳突肌 2. 肺的回缩力主要来自 A. 肺的弹力纤维 B. 肺泡表面张力 C. 肺泡表面活性物质 D. 呼吸肌的收缩力 E. 胸廓的弹性回缩力 3. CO2使呼吸加快的主要途径是通过 A. 外周化学感受器 B. 中枢化学感受器 C.肺牵张反射 D. 刺激呼吸中枢 E. 直接作用于肺泡null4. 影响气道阻力的主要因素是 A. 气道长度 B. 气流速度 C. 肺的弹性阻力 D. 气道粘滞性 E. 气道口径 5. 肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程，称为 A. 肺通气 B. 肺换气 C. 气体的运输 D. 内呼吸 E. 外呼吸 6. 正常成人潮气量为450 ml，呼吸频率为14次/分，则其肺泡 通气量为 A. 3000 ml B. 3500 ml C. 4200 ml D. 4000 ml E. 6300 ml 7. 呼吸的基本中枢在 A. 脊髓 B. 延髓 C. 脑桥 D. 下丘脑 E. 大脑皮层null8. 缺氧或H+浓度升高，引起呼吸运动加强的主要是通过 A. 外周化学感受器 B. 中枢化学感受器 C. 刺激呼吸中枢 D. 肺牵张反射 E. 以上都不是 9. CO2在血液中运输的主要形式是 A. 物理溶解 B. 碳酸氢盐 C. 氧合血红蛋白 D. 氨基甲酸血红蛋白 E. 以上都不是 10. 呼吸中枢的正常兴奋性依赖于 A. 一定浓度的CO2 B. 缺氧 C. H+浓度 D. 肺牵张感受器传入冲动 E. 一定浓度的O2分压本章测验答案本章测验答案 1. A 2. B 3. B 4. E 5. B 6. C 7. B 8. A 9. B 10. A null图5-1 呼吸基本过程null呼 气肺内压＞大气压缩 小肺 脏吸 气肺内压＜大气压胸 廓呼 吸 肌缩 小收 缩舒 张扩 张扩 张图5-2 吸气运动和呼气运动null图5-3 胸内压的直接测量null 两种方向相反作用力的代数和　 胸内压＝大气压－肺回缩力 　　胸内压＝0－肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力) 肺 回 缩 力 (大 气 压) 肺 内 压 图5-4 胸内压的形成null图5-5 胸内压null图5-6 气胸气胸null图5-6 胸廓的弹性阻力null拉普拉斯定律 P=2T/R P 肺内压 T 表面张力 R 半径 R2=2R1 肺泡的回缩力与肺泡半径成反比。图5-8 互相连通的大小肺泡null图5-9 肺容量null图5-10 肺活量空气水吸气呼气null吸气呼气图5-11 无效腔功能余气量无效腔潮气量null呼吸形式 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 （次／分） （ml） （ ml ） （ ml ） 平静呼吸 12 500 6000 4200 浅快呼吸 24 250 6000 2400 深慢呼吸 6 1000 6000 5100对肺换气而言，慢而深的呼吸更为有效， 浅快呼吸是不利的表5-1 肺换气效率null图5-12 肺换气和组织换气的过程null图5-13 呼吸膜肺泡毛细血管内皮细胞层毛细血管基膜层间质肺泡上皮基膜层肺泡上皮细胞层液体层毛细血管红细胞O2CO2呼吸膜null图5-14 通气/血流比值变化时对气体交换的影响图5-15 红细胞氧合示意图图5-15 红细胞氧合示意图null图5-17 呼吸节律形成机制脑桥 呼吸调整中枢 + 延髓 吸气中枢活动发生 + 吸气 器，吸气神经元 - 切断机制 + + 脊髓 吸气肌运动神经元 + 吸气运动 吸气 扩肺 刺激肺牵张感受器 迷走神经H+ CO2呼吸运动的基本中枢位于延髓。null>7% CO2图5-18 CO2对呼吸的影响呼吸减弱=CO2麻醉null图5-19 运动时肺通气量变化null 4 3 2 第1秒 肺 1 0 容 0 1 2 3 4 5 6 7 S 4 量 3 2 第1秒 1 0 0 1 2 3 4 5 6 7 S