生理学5呼吸(2011)

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1、Key points: 1肺通气的动力： 肺内压与胸内压的概念、形成、呼吸过程中的变化及意义。 2肺通气阻力： 肺泡表面张力、肺表面活性物质、肺顺应性，非弹性阻力。 31秒用力呼气量、用力肺活量、肺泡通气量、功能余气量、 肺换气过程及其影响因素。 4呼吸中枢节律的形成及呼吸运动的调节,呼吸（Respiration）,Welcome to Chapter 5,Respiration：Organism environment,气体在血液中的运输 Transport of gas in the blood,外呼吸 External respiration,内呼吸 Internal respirati

2、on,O2,C O2,第一节 肺通气（pulmonary ventilation）,实现肺通气的功能解剖：,呼吸道（airway） 上呼吸道 下呼吸道 大气道 d2mm 小气道 d2mm 神经支配,肺泡(alveoli) ： 吸入气与血液进行气体交换的场所 胸廓(thorax)： 胸膜腔,一、肺通气原理 （Mechanisms of pulmonary ventilation）, 肺通气的动力,直接动力：大气与肺泡气之间的压力差 原动力 ：呼吸运动,1、呼吸运动(Respiratory movements) :呼吸肌舒缩引起的胸廓扩大和缩小。, 呼吸过程 平静呼吸（eupnea）,肋间外肌,膈

3、肌,active,passive,用力呼吸（深呼吸，forced breathing）,膈肌收缩 肋间外肌收缩 辅助吸气肌收缩,用力吸气,用力呼气,膈肌舒张 肋间外肌舒张 肋间内肌收缩 腹壁肌收缩,吸气主动,呼气主动, 型式：,-腹式呼吸（abdominal breathing） 胸式呼吸(thoracic breathing) -平静呼吸(eupnea) 用力呼吸(forced breathing),2.肺内压,定义：肺泡内的压力,肺内压的正常值（平静呼吸） 吸气 -2 -1 mmHg 呼气 1 2 mmHg,肺内压变化的意义： 肺内压周期性/造成压力差 (肺内压-大气压) 推动气体进出肺(

4、直接动力) 临床意义:人工呼吸,3、胸内压（intrapleural pressure） 定义：胸膜腔内的压力 胸膜腔结构： 脏层胸膜 浆液 壁层胸膜 测定法及正常值 直接法：针刺法 间接法：食道气囊法,平静呼气末 5 -3 mmHg 平静吸气末 -10 -5mmHg,(a)润滑，减少摩擦 (b)内聚力,胸膜腔内负压的形成机制 -胸膜腔的密闭性 -扩张的肺组织具有回缩力 个体出生啼哭和呼吸运动开始，肺处于扩张态 发育速度：胸廓 肺 表面张力和肺泡间弹性组织 胸内压=肺内压-肺回缩力 =大气压-肺回缩力 = 0-肺回缩力 = - 肺回缩力,胸膜腔各部的负压,吸气时:肺扩张肺回缩力胸膜腔负压更负

5、呼气时:肺缩小肺回缩力胸膜腔负压值减小 胸内压一般为负值，但并非绝对 肺回缩力成因： 弹性组织（1/3） 肺泡表面张力（2/3）,生理意义 i.维持肺的扩张状态 ii.有利于静脉血与淋巴液的回流,案例分析,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。 检查见血压82/54 mmHg；右胸部大面积 皮下瘀斑，右侧胸廓饱满，气管左移。 胸部X线见右锁骨粉碎性骨折，右侧第1-5肋骨骨折，右肺部分萎缩，右胸腔少量积血，纵隔向左移。 诊断：右锁骨和肋骨（1-5）骨折；闭合性气胸。 问题： 1. 胸内负压的形成机制。 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

6、整体功能活动有哪些改变？,气胸（Pneumothorax）,小结,肺通气的阻力,1、弹性阻力和顺应性,弹性阻力 (elastic resistance ,R) ：,顺应性(C) ：可扩张性,C=,1,R,=,P,V,L/cmH2O,肺顺应性(CL)=,肺容积的变化(V),跨肺压的变化(P),= 0.2 L/cmH2O,肺的弹性阻力 肺的弹性回缩力： 来源肺组织中的弹性纤维、胶原纤维等扩张 平静呼吸时占1/3,肺泡表面张力(alveolar surface tension) 表面张力：液体表面积尽可能缩小的力,P=,2T,r,P:肺泡液气界面的压强 T:肺泡表面张力系数（单位长度的表面张力） r

7、 :肺泡半径,塌陷膨胀,？,Laplace定律,肺表面活性物质（pulmonary surfactant, PS）,主要成分： 二软脂酰卵磷脂（DPPC） ： 60%，肺泡型细胞合成并释放 表面活性物质结合蛋白质：SP-A,B,C,D 10%，肺泡型细胞合成并释放,成分：PS为复杂的脂蛋白混合物,PS的生理功能：,作用：降低肺泡液-气界面的表面张力， 而使肺泡的回缩力减小,机制：DPPC为双极性分子,肺PS与肺部疾病 新生儿呼吸窘迫综合征 (newborn respireatory disease syndrome, NRDS) PS 促进胚胎肺的发育 PS替代治疗NRDS 急性呼吸窘迫综合征

8、 哮喘 哮喘时PS功能下降,案例分析,A 24-year-old pregnant woman presented to the hospital in preterm labor (早产) and subsequently delivered a premature infant at only 27 weeks gestation(孕育时期). After delivery,the infant cried ,but it subsequently began to grunt(喉鸣) and showed signs of hypoxia（缺氧) despite oxygen suppl

9、ementation.The baby immediately was intubated and given surfactant down the endotracheal tube.the babys hypoxia resolved,and he was transterred to the neonatal(新生儿的) intensive care unit for further stabilization.,1.What is the role of surfactant in the lung ? 2.Where is the major site of airway resi

10、stance? 3.How does stimulation of the parasympathetic system affect airway resistance?,Low surfactant levels,Adequate surfactant,Immature Lung,Mature Lung,肺静态顺应性曲线：,斜率大：顺应性大弹性阻力小,平静呼吸斜率最大肺弹性阻力小，呼吸省力,肺顺应性(lung compliance),肺总量大顺应性大,eg.：1L气体用5cmH2O压力注入两肺，C全肺=1L/5cmH2O=0.2L/cmH2O,C每侧肺=0.5L/5 cmH2O =0.1L

11、/cmH2O,假定两肺容积、C相同,比顺应性：,比顺应性= 肺顺应性,肺总量（L）,= 平静呼吸时的肺顺应性/功能残气量,（L/cmH2O）,胸廓的弹性阻力和顺应性,CL+chw,1,=,CL,1,+,Cchw,1,=,1,0.2,+,0.2,1,=,0.1,1,总弹性阻力和顺应性：,肺容量/肺总量 胸廓容积 胸廓弹性回位力 67% 自然容积 无 67% 自然容积 向内（吸气阻力） 67% 自然容积 向外（吸气动力）,3、非弹性阻力,惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力,Eg.气管切开术,1.概念 气道阻力= 大气压-肺内压（cmH2O） 2.分布 （1-3 cmH2O /L/s） 鼻腔 50% 声门

12、 25% 气管和支气管 15%,单位时间内的气流量(L/s),3.影响因素 气流速度 气流形式 气道口径大小,跨壁压 肺实质牵引 自主神经 化学因素,Re=Ve D,二、肺通气功能的评价,肺容积（pulmonaryvolume）,潮气量（TV）,补吸气量（IRV）,补呼气量（ERV）,余气量（RV）,2.功能残气量(FRC): 缓冲肺泡气PO2、PCO2的变化幅度 3. 肺活量、用力肺活量、1秒用力呼气量,肺活量（VC）,：最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。,VC=TV+IRV+ERV,正常值：男 3500ml 女 2500ml,肺容量,1.深吸气量(IC)： 衡量最大通气潜力的重要指标,

13、用力肺活量（FVC）,:最大吸气后,尽力尽快呼气所能呼出的 最大气量,:第1钟内的用力肺活量。 临床意义：评价肺通气功能的较好指标 FEV1正常值=80%(最有意义) FEV180% 限制性通气障碍 胸膜增厚、粘连、畸形,1秒用力呼气量（FEV1）, 肺总量（TLC） TLC=潮气量+补吸气量+补呼气量+余气量,.,肺通气量 肺通气量:每分钟进或出肺的气体总量. =TV呼吸频率 6-9L 正常值 10L 通气过度 3L 通气不足 最大随意通气量： 深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量。 正常值：70-120L/min 15S4, 肺通气量和肺泡通气量,通气储量百分比：,生理无效腔 解剖无

14、效腔 150ml 肺泡无效腔 近于0,2.无效腔和肺泡通气量,肺泡通气量 ：每分钟吸入肺泡实际能与血液进行气体交换的有效通气量. =（TV-无效腔气量）呼吸频率 =（500-150）12=4.2L,呼吸频率（次/min） 潮气量(ml) 肺通气量(ml/min) 肺泡通气量(ml/min),16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,表5-1 深慢呼吸比浅快呼吸肺泡气体更新率高,(正常安静),(深慢呼吸),(浅快呼吸),第二节 肺换气和组织换气(gas exchange),一、气体交换的原理,溶解度(solubility)： 一个atm

15、，37时，每100ml液体中 所溶解的气体ml数。,气体扩散 ： 气体分子从分压高处向分压低处发生净转移.,分压,e.g P总=PCO2+PO2+PN2=760mmHg,1. 气体的扩散速率（diffusion rate,D） 定义 :单位时间内气体扩散的容积,气体的分压差（P） P是气体扩散的动力 P分=P总该气体的容积% e.g PCO2=7600.03% ；PO2=76021%,影响D的因素, 气体分子量（MW）和溶解度（S） DS/MW CO2 O2 S 51.5 2.14 MW 44 32 扩散系数 7.76 0.378 20 1, 扩散面积（A）和距离（d） DA/d 与温度（T）成正比,d.MW,P.T.A.S,二、肺换气 肺换气过程 (processs of gas exchange),D,2. 呼吸膜（肺泡膜） 6层结构 厚度-扩散距离 1um 0.2um,影响