十章呼吸生理

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1、第十章 呼吸生理学习本章要重点掌握肺通气及气体交换的原理 ；理解胸内负压、氧解离曲线及呼吸运动的调 节；呼吸节律的维持作一般了解。呼吸（respiration）呼吸的定义：机体与外界环境之间的气体交换 过程。 呼吸过程的三个环节：1.外呼吸（肺呼吸）：包括肺通气和肺换气2.气体在血液中的运输3.内呼吸（组织呼吸或组织换气）：血液 与组织细胞之间的气体交换过程外呼吸 气体在血液气体在血液 中的运输中的运输气体在血液气体在血液 内呼吸中的运输中的运输第一节呼吸道与肺泡 一、呼吸道：上呼吸道 鼻、咽、喉；下呼 吸道气管、各级支 气管、呼吸性细支气管 （直径2.5cm，小于2mm 小气道，0.65mm

2、，23级 ）。呼吸道的主要功能 （一）通气功能 （二）防御保护功能 1.非特异性防御功能 （1）加温、湿润作用 （2）过滤清洁作用（3）溶菌杀菌作用 （4）吞噬作用 （5）防御性呼吸反射：喷嚏反射、咳嗽反射 2.特异性防御功能 （1）局部性免疫反应：在吸入抗原的作用下， 呼吸道可形成免疫球蛋白，具有凝集微生物、中 和病毒及毒素的作用。 （2）全身性免疫反应：在吸入抗原的作用下， 通过巨噬细胞激活淋巴细胞，引起全身性特异性 免疫反应 尼古丁烟碱，兴奋剂、抗焦虑药，心率加 快，血管狭窄；抗疲性，血中停留几小时， 再吸维持浓度。CO与O2争-头痛、头晕、无力 。 焦油：伤害咽部、支气管，储积诱发癌病

3、。1 支烟5.5分钟，吸烟者折寿58年。 二、肺泡(一)肺泡的结构和功能：肺内支气管分支称“树 ”，呼吸性细支气管相连肺泡管，肺泡囊和肺 泡构成一个“呼吸单位”（肺单位）。 肺泡为半球状囊泡，大小不等，数量甚多（数 亿个）,总面积巨大（人50100）。肺泡壁 极薄（0.21m），由单层上皮细胞构成， 通透性很强；肺泡外有丰富的毛细血管网， 这些特点使肺泡成为肺内气体交换的主要部 位。肺泡外还有少量胶原纤维、弹性纤维， 所以肺泡具有扩张性和弹性。肺泡上皮包括型和型两种细胞 I型肺泡细胞扁平，光镜下难以辨认。电镜下 观察，细胞之间有紧密连接，近胞膜处有较 多的吞饮小泡，可转运肺泡腔内的微小尘粒 至

4、间质内。这种细胞扁、薄、 宽大，是肺与 血液之间进行气体交换的重要结构。 II型肺泡细胞散在于I型细胞之间，细胞为立 方形，核圆，细胞质着色浅，呈泡沫状。电镜 下可见细胞游离面有少量微绒毛，胞质中含有 嗜锇性板层小体。 II型肺泡细胞的功能：分泌肺泡表面活性物 质，降低肺泡表面张力，稳定肺泡直径。若这 种物质减少，即导致肺泡表面张力增大，引起 肺不张（例：新生儿透明膜病）。进行自我 更新。分裂增殖转化为I型肺泡细胞。 肺泡隔 ：相邻肺泡上皮之间的薄层结缔组织 ，称肺泡隔，内有丰富的毛细血管、大量弹 性纤维及肺巨噬细胞。 气血屏障：毛细血管血液中的CO2与肺泡腔内 的O2进行交换需要通过的结构称

5、气血屏障， 也叫做呼吸膜，厚约0.20.5m，包括：毛 细血管内皮及其基膜、薄层结缔组织（有的 部位没有此层）、肺泡上皮基膜、I型肺泡细 胞、肺泡表面液体层。(间质性肺炎时)。 (二)肺泡表面活性物质（SAS， alveolar surfactant） 是复杂的脂蛋白混合物，主要成分是二棕榈酰卵磷 脂（dipalmitoyl lecithin，DPL或DPPC），由肺 泡II型细胞合成并释放。双极性分子，垂直排列于 液-气界面形成单分子层，其密度可随肺泡的张缩 而改变。 肺泡表面活性物质的作用：降低肺泡表面张力，在 小肺泡表面分布密度大，使小肺泡内压等于大肺泡 内压,稳定大小肺泡的容量；维持气

6、道通畅;保护、 肺防御功能有关等。 正常SAS不断更新，以保持其正常的功能。减 弱P对肺毛细血管中液体的吸引作用，保持了 肺泡干燥。此外SAS随肺泡胀缩密度变化，防 止小肺泡塌陷，大肺泡不致过度膨胀，这样 就保持了大小肺泡的稳定性，有利于吸入气 ，在肺内得到较为均匀的分布。SAS减少或缺 乏使成年人得肺炎、肺血栓肺不张；初 生儿，呼吸窘迫综合症。糖皮质、类固醇促 进DPL合成。第二节 呼吸运动与肺通气实现肺通气的器官：呼吸道、肺泡、胸廓 一、呼吸运动引起呼吸运动的肌肉称为呼吸肌，由呼吸肌的收 缩、舒张所造成的胸廓的扩大和缩小称为呼吸运动 。 吸气肌：使胸廓扩大产生吸气动作的肌肉，主要有膈 肌和

7、肋间外肌。 呼气肌：使胸廓缩小产生呼气动作的肌肉，主要有肋 间内肌和腹壁肌。 辅助呼吸肌：有斜角肌、胸锁乳突肌等，在用力呼吸 时起作用。 平静吸气膈肌收缩膈下移胸腔上下径增大肋间外肌收缩肋骨和胸骨上提 肋骨稍转向外侧胸腔的前后 左右径增大胸腔容积扩大肺容积扩大肺内压下降 并低于大气压空气顺压力 差进入肺内吸气末肺内压与 大气压相等，气 流停止 腹式呼吸：膈肌舒缩引起的呼吸运动伴 以腹壁的起伏 胸式呼吸：肋间肌舒缩使肋骨和胸骨运 动所产生的呼吸运动 平静呼气（被动） 用力呼吸 用力吸气：除膈肌、肋间外肌加强收缩外，斜 角肌和胸锁乳突肌也收缩。 用力呼气（主动）：肋间内肌、腹内外斜肌、 腹直肌等。

8、膈肌和肋间 外肌舒张胸廓回缩肺 容积缩小肺内压升高 超过大气压空气顺压 力差出肺呼气末肺内压 与大气压相等 气流停止二、肺内压：肺泡内气压 肺内压周期性升降造成压力差(肺内压-大气压 ) ,是推动气体进出的直接动力。 吸气末和呼气末：0Hg 平静呼吸： (-1 -2 Hg) (12 Hg) 平静呼气：(-30 -100 Hg) (60 40 Hg) 呼吸运动是肺通气的 原动力 肺内压与大气压之差 是肺通气的直接动力 人工呼吸（二）肺的弹性回位与胸内压1.胸内压：胸膜腔内的压力 （1）胸内压的测量：测量结果表明，在平静 呼吸过程中，胸内压始终低于大气压，如以 大气压为零，则胸内压为负值。在平静吸

9、气 末约为-5-10mmHg ，平静呼气末约为-3- 5mmHg。（2）胸内负压的成因 通过胸膜脏层作用于胸膜腔的两种力： 实际作用于胸膜腔的压力为：胸内压=肺内压-肺回缩力胸内压=大气压-肺回缩力 若以一个大气压为零计算，则胸内压= -肺回缩力 （3）胸内负压的生理意义 保持肺的扩张状态，有利于肺通气和肺换气。 降低中心静脉压，促进血液和淋巴液的回流。若胸膜腔破裂 开放性气胸、肺萎缩、呼吸困难、循环血 量 、血压 (静脉回心血量 )。 治疗：堵塞破口、抽气恢复胸内负压。案 例 64岁男性患者，因车祸急诊入院。患者面色苍白，呼吸困 难，声音微弱。检查血压82/54H；右侧胸廓饱满，气 管左移。

10、胸部X线见右锁骨粉碎性骨折，右第15肋骨骨 折，右肺部分萎陷，右胸腔少量积血，纵隔向左移。 诊断：右锁骨骨折，右第15肋骨骨折；闭合性气胸。 问题与思考： 1.胸内负压形成机制。 2.气胸患者的呼吸和循环功能会发生哪些改变？为什么？ 3.患者整体功能活动有哪些改变？ 三、肺通气的阻力 1.弹性阻力 （1）肺弹性阻力与肺泡表面活性物质肺弹性阻力的来源：来自肺组织本身的弹 性回缩力和肺泡内液-气界面的表面张力所产 生的回缩力。肺本身的弹性阻力仅占肺总弹性阻力的 1/3，而表面张力约占2/3Laplace定律：P=2T/r （P：肺泡回缩压力 T：肺泡表面张力，r ：肺泡半径）（2）胸廓的弹性阻力

11、胸廓本身的自然位置时的肺容量相当于肺总量的 67%左右，此时胸廓无弹性回缩力。平和呼气末与 肺相连的胸廓被牵引向内而缩小，其弹性回缩力向 外是吸气的动力，呼气的弹性阻力，反之同理。 在不同的呼吸状态，胸廓处于不同的位置可以表现 向外或向内双向的弹性回缩力，既可能是吸气的弹 性阻力，也可能是吸气的动力。而肺的弹性回缩力 总是吸气的弹性阻力。 胸廓的顺应性（Cchw）=（胸腔容积的变化V ）/(跨壁压的变化P) L/cmH2O，跨壁压为胸 膜腔内压与胸壁外大气压之差。 正常人Cchw也是0.2L/cmH2O。 肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚和腹内占位病变等 时可降低。因为肺与胸廓的弹性阻力呈串联排 列，

12、所以1/（CL+Cchw） =1/CL+1/Cchw=(1/0.2)+(1/0.2)，即肺和胸廓 总顺应性为0.1cmH2O。2.非弹性阻力： 惯性阻力 黏滞阻力 气道阻力: 占非弹性阻力的8090%,影响因 素:主要由大气道产生(R32的) 、气流速度 、气流形式四、肺容量与肺通气量 每分通气量平静呼吸时，每分钟吸入或呼出的气体总量。每分通气量=潮气量呼吸频率平静呼吸时，正常成年人呼吸频率每分1218次 ，潮气量500ml。 每分最大通气量以尽快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时，每 分钟吸入或呼出的最大气量。每分最大通气量它反映单位时间内呼吸器官的全部通 气能力得到充分发挥时所能达到的通气量

13、，是评估一 个人所能从事体力活动的最大限度的指标之一，正常 成年人最大通气量一般可达70120L。 每分肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量）呼吸频率=（500-150）1218=42006300ml 呼吸形式对每分通气量和每分肺泡通气 量的影响呼吸频率 （次/分）潮气量 （ml）无效腔 （ml）肺通气量 (ml/min)肺泡通气量 （ml/min）322501508000320016500150800056008100015080006800不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量比较 结论： 从气体交换的角度来说，在一定范围内深而慢 的呼吸比浅而快的呼吸更有效。第三节 呼吸气体的交换 pu

14、lmonary gas exchange 气体交换包括肺换气和组织换气，它们的换气原理 一样。 气体交换原理机体内的气体交换的基本原理是气体的扩散，也就 是气体分子从分压高处向分压低处发生净转移，气 体扩散的速率受以下因素的影响：1. 气体的分压差（P）：是气体扩散的动力， 分压差大，扩散快。2. 气体的分子量和溶解度：在相同条件下， 气体扩散速率和气体分子量（MW）的平方根成 反比，所以质量轻的气体扩散较快。如果扩散 发生于气相和液相之间，则扩散速率还与气体 在溶液中的溶解度（S）成正比。3. 扩散面积和距离气体扩散速率与扩散面积（A）成正比， 与扩散距离成（d）成反比。 4. 温度：扩散速

15、率与温度（T）成正比气体在肺的交换（一）空气、肺泡气和血液、组织中气体的分压空气肺泡气动脉血混合静脉血组织PO2159102104 97100403040PCO20.34040464650空气、肺泡气、血液和组织中气体的分压（mmHg）（二）交换过程（三）影响肺部气体交换的因素1.呼吸膜的厚度：如肺纤维化、肺水肿会使呼 吸膜增厚 2.呼吸膜的面积：肺不张、肺实变、肺气肿或 肺毛细血管关闭和阻塞将使呼吸膜扩散面积 减小 3.通气/血流比值（VA/Q）是指每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的 比值，正常成年人安静时：VA/Q=4.2/5=0.84气体在组织的交换第四节 气体在血液中的运输一、O2和CO2在血液中的运输形式（一）物理溶解 （二）化学结合动脉血合计混合静脉血合计物理溶解化学结合物理溶解 化学结合O20.3120.020.310.1115.215.31CO22.5346.448.932.9150.052.91血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）物理溶解与化学结合的相互关系二、O2的运输 血液中O2的运输主要以化学结合方式进行，约占 血液总运氧量的98.5% ，而以物理溶解方式运输的O2 只占1.5%左右。 O2的化学结合是O2与红细胞中的血红蛋白（Hb）结 合形成氧合血红蛋白（HbO2）。（一）Hb分子结构简介 每个Hb分子由1个珠蛋白与4个血红素组成。 链含1