第五章 呼 吸,第一节 肺 通 气,第三节 气 体 运 输,第四节 呼吸运动的调节,第二节 气 体 交 换,概 述,概 述 呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程第一节 肺 通 气,,一、肺通气原理 （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,吸 气 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,,,,,,,原动力:呼吸运动 直接动力:肺内压与大气压间的压力差扩 张,1.呼吸运动 (1)呼吸型式 按呼吸深度分:平静呼吸 用力呼吸； 按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸 (2)频率 成人:12～18次/分 婴儿:60～70次/分,(3)过程 ①平静呼吸(eupnea),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，缩小胸廓上下、前后、左右径,肺内压＜大气压， 气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大，肺被动扩张,膈肌收缩， 胸廓上下径↑ 肋间外肌收缩使胸廓前后、左右径↑,,,,,吸 气,呼 气,,②用力呼吸(forced breathing) 用力呼吸时，参与呼吸的肌肉增加，胸廓容积 进一步扩大。
(4)特点 ①平静呼吸:吸气为主动，呼气为被动 ②用力呼吸：吸气和呼气均为主动2.肺内压(intrapulmonary pressure) 肺内压即肺泡内的压力 吸气初 肺内压 大气压→气出肺 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3.胸内压(intrapleural pressure) （1）胸内压: 指胸膜腔内的压力 （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:,（3）压力 平静吸气时:胸内压 大气压=0.7～1.3kPa 平静呼气时:胸内压 大气压=0.4～0.7kPa,特点: ①平静呼吸时胸内压始终为负压； ②用力呼吸时负压变动更大； ③有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)形成因素,两个方向相反的力代数和 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,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,,,,,(5)生理意义 维持肺处于扩张状态； 促进血液和淋巴液的回流 利于呕吐和反刍动物的逆呕结论 胸膜腔内负压是肺回缩力引起的,（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,1.弹性阻力 (1)肺的弹性阻力 ①度量法：顺应性(compliance) =(1/弹性阻力) 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,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,肺顺应性（L/cmH2O） 比顺应性= ———————————————————— 肺总量（L）,,②来源 肺的弹性阻力,Ⅰ.肺泡表面张力 离体肺在充气和充水时，可见充气所需的压力＞充水肺弹性组织回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,根据Laplace定律 P(N/cm)＝———————— 肺泡内压力(P): 与表面张力(T)成正比, 与肺泡半径(r)成反比肺泡表面张力的作用 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),,Ⅱ.表面活性物质 来源：肺泡Ⅱ型细胞分泌 成分:二软脂酰卵磷脂(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,,,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，故早产儿可发生呼吸窘迫综合征吸 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,防肺泡破裂,,,,,,,(呼气),(↓),(密集),(↑),(↓),(扩张),(防萎陷),,,,,,,（2）胸廓的弹性阻力 ①胸廓处于自然位置时(肺容量≈67％)，不 表现有弹性回缩力 ②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； ③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),（3）影响弹性阻力的因素 ①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 ②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 ③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↓),2.非弹性阻力——气道阻力 ⑴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／r4）,,,,四、肺容量和肺通气量 (一)肺容量,机能余气量＝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 时间肺活量=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：t1末=83％，t2末=96％,t3末=99％ 意义：是评价肺通气功能较好指标,(二) 肺通气量(ventilation volume) ⒈每分通气量＝潮气量×呼吸频率(次/分) 最大通气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分) 2.肺泡通气量(alveolar ventilation) 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量 ＝(潮气量-无效腔量)×呼吸频率 解剖无效腔 从上呼吸道→呼吸性细支气管 肺泡无效腔 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,= 6～8 L/min,= 70～120 L/min,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？肺泡表面活性物质有什么 生理意义？ 3.无效腔对肺泡通气量有何影响？,第二节 气体交换 一、气体交换的原理 原理：扩散 动力：膜两侧的气体分压差 条件：气体理化特性、膜通透性和面积、分压差 速率：= 扩散速率（D） 气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数扩散距离×√分子量,分压差×温度×气体溶解度×扩散面积,=,,,二、肺换气与组织换气,换气动力 分压差 换气方向 分压高→分压低 换气结果 肺Ｖ血 组织Ａ血 ↓ ↓ Ａ血 Ｖ血,CO2,O2,肺换气过程,组织换气过程,三、影响气体交换的因素 (一)气体扩散速率,,,O2、CO2扩散速率（D）的比较 —————————————————————————————————————— 分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血 D —————————————————————————————————————— O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 ———————————————————————————————————————,∵CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。
∴肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显,分压差×温度×气体溶解度×扩散面积,扩散距离×√分子量,=,,,(ml/L) （KPa） （KPa） （KPa）,,1.厚度 肺纤维化、尘肺、肺水肿 →呼吸膜厚度↑→通透性↓ →气体交换↓ 2.面积 肺气肿、肺不张、肺叶切除 →呼吸膜面积↓→气体交换↓,6层＜1μm厚,(二)呼吸膜 呼吸膜非常薄，通透性与面积大(70-80m2)CO2,O2,(三)通气/血流比值 每分肺通气量（VA）/每分肺血流量（Q） 1.VA/Q↑≈肺通气↑或肺血流↓→增大生理无效腔→ 换气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞) 2.VA/Q↓≈肺通气↓→增大功能性A-V短路→换气效 率↓（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）,(5L/min ＝0.84),(4.2L/min),第三节 气 体 运 输 一、运输形式 （一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中 （二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合 物理溶解,,,,化学结合,动态平衡,1atm：O2物理溶解量=0.3ml％ 3atm：O2物理溶解量=6.3ml％ （即↑20倍，是高压氧治疗的理论基础),在肺脏氧与二氧化碳运输形式,在组织氧与二氧化碳运输形式,二、氧的运输 (一)物理溶解：(1.5%) (二)化学结合:(98.5%) ⒈ O2与Hb的可逆性结合:Hb + O2,,,紫绀:当表浅毛细血管床血液中去氧Hb5g/100ml，皮肤 呈蓝紫色（一般是缺O2的标志）,,临床常见缺氧及紫绀,PO2↑(氧合),PO2↓(氧离),HbO2,鲜红色,暗红色,(3)1分子Hb可与4分子O2可逆结合（4个亚基各结合1个O2） Hb+O2结合的最大量——氧容量 100ml血 Hb+O2结合的实际量——氧含量 氧含量⁄氧容量的%——氧饱和度,2. O2与Hb结合的特征 (1)反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化 (2)是氧合，非氧化:Hb-Fe2+ + O2 →Fe2+-HbO2 （因O2结合在Hb的Fe2+上时，无电荷的转移）,,PO2↑ (氧合),PO2↓ (氧离),,,(4)Hb+O2的结合或解离曲线呈S形,,机制：与Hb 的变构有关： 氧合Hb 为疏松型（R型） 去氧Hb 为紧密型（T型） ∵当O2与Hb的Fe2+结合后 ↓ Hb4个亚基间的盐键逐步断裂 ↓ Hb分子由T型→R型 （即对O2 的亲和力逐步↑）R型的亲O2力为T型的数百倍,当Hb某亚基与O2结合或解离后→Hb变构→其他亚基的亲O2力↑or↓→Hb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征。
三）氧离曲线特征 及生理意义 1.上段:PO28.0～13.3kPa （80～100mmHg） 坡度较平坦 表明：PO2变化大时，,血氧饱和度变化小 意义:保证低氧分压时的高载氧能力1)高原(2.0KM的低气压),PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大； (2)轻度呼衰病人肺泡气PO2↓明显而Hb结合O2量变化不大2.中段:PO28.0～5.3kPa (40～80mmHg) 坡度较陡,,,,,上,中,下,表明：PO2降低能促进大量 氧离，血氧饱和度 下降显著 意义:维持正常时组织的 氧供 因正常时组织的氧供， PO2在中段范围变化,,表明：PO2稍有下降,血氧 饱和度就急剧下降 意义:维持活动时组织的 氧供 下段释放O2量为正常时的3倍(= O2储备段),,,,上,中,下,3.下段:PO25.3～2.0kPa (15～40mmHg) 坡度更陡P50：指Po2 为26.5mmHg时Hb 氧饱和度达到50% P50表示氧离曲线的正常位置 ●P50↑: 表明 Hb 对o2的,,即曲线右移（下移）：Pco2↑ PH↓2,3-DpG↑ T↑ ●P50↓: 表明 Hb 对o2的亲和力↑ 即曲线左移（上移）: Pco2↓ PH↑ 2,3-DpG↓,（四）影响氧离曲线的因素,T↓Pco↑,亲和力↓,1. Pco2↑ PH↓ Pco2↑PH↓→氧离曲线右移 Pco2↓PH↑→氧离曲线左移,(1)组织：[H+]↑→促进Hb盐键 形成→Hb构型变为T型→Hb与o2亲 和力↓→氧离曲线右移→氧离易,这种酸度对。