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1、生理学：呼吸系统,第二节 肺 通 气 原 理,第四节 气 体 的 运 输,第五节 呼吸运动的调节,第三节 肺换气和组织换气,第一节 呼吸器官概述,第五章 呼吸,温州医学院基础学院 生理教研室 卢 波,呼 吸 概 述,肺换气 gas exchange,呼吸 Respiration：机体与外界环境之间的气体交换过程。,呼 吸 概 述 呼吸Respiration：机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸全过程：,肺通气 肺换气 气 体 运 输 组织换气,外呼吸,内呼吸,肺通气概念 肺通气的动力 呼吸运动 肺内压 胸内压 肺通气的阻力 肺弹性阻力 肺通气功能的评价,第二节 肺 通 气 pulmonar
2、y ventilation,血管网 粘液腺 纤 毛,一、肺通气:肺与外界环境间进行气体交换的过程. 二、肺通气结构,迷走NACh+M受体收缩气道阻力 (故哮喘病人夜间发作较多) 交感NNE+2受体舒张气道阻力 (拟交感药物治疗哮喘),呼吸道,肺泡：,气体交换的场所,胸廓：,与肺通气的动力有关,加湿、加温、过滤、清洁,平滑肌,一、肺通气的动力,呼吸运动 平静呼吸与用力呼吸 肺内压的变化 胸膜腔内压 正常值 成 因 生理意义,一、肺通气的动力,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,原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。 直接动力
3、:肺内压与外界大气压间的压力差。,扩 张,1.呼吸运动过程： 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,胸廓容积扩大， 肺在胸膜腔负压作用下被动扩张 (因肺无主动扩缩的组织结构),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,肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺,2） 平静呼吸和用力呼吸,平静呼吸,吸气：吸气肌收缩（主动）,呼气：吸气肌舒张（被动）,用力呼吸,吸气：吸气肌收缩,辅助肌参与（主动）,呼气：吸气肌舒张，呼气肌收缩 辅助肌参与（
4、主动）,特点： 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌。,按动作部位分,（2）呼吸运动的形式,腹式呼吸 胸式呼吸 混合呼吸,婴儿,胸腔积液,严重腹水,妊娠,正常成人,肋间外肌活动为主,膈肌活动为主,2.肺内压: 肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。 平静吸气初:肺内压 大气压=12mmHg 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。 如：故意闭住声门而作剧烈呼吸运动。,3.胸内压（intrapleural pressure） （1）概念: 胸内压是指胸膜腔内的压力。 （2）测定
5、方法: 间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:,（3）压力: 平静吸气时:胸内压 大气压= -5-10mmHg 呼气时:胸内压 大气压= -3-5 mmHg,特点: 平静呼吸时胸内压始终为负压； 用力呼吸时负压变动更大； 有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)。,（4）成因: 前提条件: 有少量浆液的密闭腔； 肺和胸廓是弹性组织； 胸廓自然容积肺容积； 壁层胸膜紧贴于胸廓内壁,大气压对其影响极小。 形成因素:,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,使脏层胸膜回位,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
6、 内 压,(5)生理意义: 纽带作用； 维持肺处于扩张状态； 促进血液和淋巴液的回流。,结论： 胸膜腔内负压是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和,经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力。,二、肺通气的阻力,顺应性 肺弹性阻力 肺弹性阻力的构成 肺表面张力与表面活性物质 胸廓弹性阻力 非弹性阻力,二、肺通气的阻力 呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。,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
7、/3,常态下可忽略不计,1.弹性阻力: 度量方法：=顺应性compliance =(1/弹性阻力) 顺应性 ：指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 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,测得的肺顺应性（L/cmH2O） 比顺应性 = 功能残气量（L）,因肺顺应性还受肺总量的影响，所以应测单位肺容量下的顺应性，即比顺应性 。,肺容积变化(V) 肺顺应性(CL)= = 0.2L/cmH2O 跨肺压变化(P) 肺内压与胸膜腔内压之差,肺静态顺应性曲线 （pulmonary compliance curve of static state）,跨肺压(cmH2O),吸气 （in
8、spiration）,呼气 expiration,正常及几种异常情况下顺应性曲线,跨肺压(cmH2O),正常,肺气肿（emphysema）,肺纤维化(fibrosis),肺不张(atelectasis),来源： 肺的弹性阻力,.肺泡表面张力 离体肺在充气和充水时（扩张肺至相同容积），可见充气所需的压力充水。 说明肺泡内液-气界面（表面张力）是否存在，与肺的弹性阻力有着密切关系。,肺泡内的液-气界面，因界面层的液体分子受力不均匀，表现的内聚力（表面张力）方向是向中心的使肺泡缩小。,肺弹性组织回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,根据Laplace定律: P(N/cm) 肺泡内压力(P): 与表面
9、张力(T)成正比, 与肺泡半径(r)成反比。,肺泡表面张力的作用可致使： a.肺泡回缩肺通气（吸气）阻力 b.肺泡内压不稳定肺泡破裂或萎缩 c.促肺泡内液生成产生肺水肿,2T(N/cm),r(cm),.表面活性物质 : 来源：肺泡型细胞分泌，单分子层分布于肺泡液-气界面上，其密度随肺泡的张缩而改变。 成分:二棕榈酰卵磷脂( DPL或DPPC )。 作用： a.降低肺泡表面张力降低吸气阻力； b.减少肺泡内液的生成防肺水肿的发生; c.维持肺泡内压的稳定性防肺泡破裂或萎缩； d.维持肺组织适当的扩张与回缩。,吸 气,肺泡表面积,DPL分散,降表面张力的作用,肺泡表面张力,肺泡回缩,(呼气),()
10、,(密集),(),(),(扩张),滞后现象,（2）胸廓的弹性阻力 胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成。胸廓的弹性阻力的作用方向，则视胸廓扩大的程度而异: 胸廓处于自然位置时(肺容量67)，不表现有弹性回缩力； 胸廓缩小时(肺容量67)，胸廓的弹性回缩力向外=吸气的动力，呼气的阻力； 胸廓扩大时(肺容量67)，胸廓的弹性回缩力向内=吸气的阻力，呼气的动力。,肺容量变化(P) 胸廓顺应性 = 0.2L/cmH2O 跨壁压(P),肺容量占 肺总容量百分比,胸廓弹性回位力,胸廓容积,67,无,自然容积, 67,向内 （吸气阻力）,大于自然容积, 67,向外 （吸气动力）,小于自然容积,40,向外
11、 （大小肺回缩力）,小于自然容积,（3）影响弹性阻力的因素: 肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化和感染等原因肺弹性阻力(肺顺应性)吸气困难。 肺气肿时肺弹性成分破坏肺回缩力肺弹性阻力(肺顺应性)呼气困难。 故肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。 肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹内占位病变等原因弹性阻力(顺应性)但引起通气障碍的情况较少。,气道阻力 惯性阻力 粘滞阻力,（二） 非弹性阻力 (non-elastic resistance),主要因素,2.非弹性阻力气道阻力 气道阻力特点: 只在呼吸运动时产生； 流速快阻力大 与气体流动形式有关： 层流阻力小 湍流阻力大 与气道半径的4次方成反
12、比： （R1r4）,影响气道阻力的因素： 跨壁压：呼吸道内压力高跨壁压大管径被动扩大阻力。 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用：小气道的弹性组织对无软骨支持的细支气管保持通畅。 气道管壁平滑肌舒缩活动： 迷走NAch + M受体收缩气道阻力 交感NNE +2受体舒张气道阻力 非NE非Ach共存递质的调制(如神经肽） 高气压：如深潜水环境下,由于气体密度增大,气道阻力增大,呼吸减慢加深,增加了呼吸肌作功和能量消耗。,化学因素的影响： 儿茶酚胺气道平滑肌舒张。 PGF2气道平滑肌收缩；PGE2气道平滑肌舒张。 过敏反应时肥大细胞释放的组胺气道平滑肌收缩。 吸入气CO2反射性支气管收缩。 哮喘病人的
13、气道上皮合成、释放肺内皮素气道平滑肌收缩。,(三)呼吸功work of breathing,在呼吸过程中,呼吸肌为实现肺通气所作的功. 平静呼吸是约0.25J,约2/3为弹性功。 阻力增大时,呼吸功也将增大。,三、肺通气功能的评价 (Evaluation of function of pulmonary ventilation),（一） 基本肺容量 (Pulmonary volumes),1潮气量 (tidal volume，TV) 2补吸气量 (inspiratory reserve volume，IRV) 3补呼气量 (expiratory reserve volume，ERV) 4. 余
14、气量 (residual volume，RV),(一)肺容量指标关系图,功能余气量 余气量补呼气量 肺总容量肺活量余气量 肺活量 补吸气量潮气量补呼气量 用力肺活量（FVC）=用力吸气后再用力并快速呼出的气体量 用力呼气量=用力吸气后再用力并快速呼出的气体量占肺活量的百分数。 正常值：FEV1=83，FEV2=96,FEV3=99 。 意义：反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的变化，是评价肺通气功能较好指标，阻塞性肺疾患的用力呼气量。,(二) 肺通气量 ： 每分通气量潮气量呼吸频率(次/分) 最大随意通气量=最大限度潮气量最快呼吸频率(次/分) 通气贮存量百分比= 2.肺泡通气量 (潮气量-无
15、效腔量)呼吸频率 解剖无效腔 ：无气体交换能力的腔（从上呼吸道呼吸性细支气管）。 肺泡无效腔：因无血流通过而不能进行气体交换的肺泡腔。 生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔,最大通气量,最大通气量-每分通气量,100%,93%(反映通气贮备能力),= 68 L/min,= 70120 L/min,= 4.26.3 L/min,被测者,肺泡通气量 (毫升/分),呼吸频率 (次/分),肺通气量 (毫升/分),潮气量 (毫升),正常安静,16,8000,500,5600,不同呼吸频率、潮气量对肺通气量及肺泡通气量的影响,在一定的呼吸频率范围内 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。,结论：,(三)最大呼气流速-容积曲线,尽力吸气后,尽力尽快呼气至余气量,并同步记录呼出的气量和流速,绘制成最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系曲线.(MEFV),肺活量中段呼气流速、呼出75%肺活量时的呼气流量更能客观地反映小气道阻力状况.,复习思考题 1.胸膜腔内负压是如何形成的？有什么生理意义？ 2.什么叫肺泡表面张力？肺泡表面活性
