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1、第五章 呼 吸,*呼吸的定义： 机体-外界,*呼吸的全过程,*呼吸的意义： 提供氧 排出二氧化碳 维持内环境的稳定,气体交换,Pulmonary ventilation,External respiration,internal respiration,组织 呼吸,Gases exchange,第一节 肺 通 气,一、肺通气的功能和结构,上呼吸道鼻、咽、喉 下呼吸道气管、 支气管,肺通气的 组成：,肺通气：Pulmonary ventilation,一）呼吸道和肺,呼吸道 肺泡 胸廓,气管的结构,*调节气道阻力 *保护功能：,加温湿润 过滤清洁 防御反射,呼吸道的功能：,呼吸道平滑肌的神经支配
2、,交感神经,2受体,平滑肌舒张,迷走神经,M受体,平滑肌收缩,SO2, O3, NH3, NO2,迷走神经,组胺、5HT、缓激肽,平滑肌收缩,二、肺通气的完成,呼吸肌的舒缩,胸廓的起伏,肺内压的变化,气体进出肺泡,肺组织的扩张和缩小,肺泡的扩张和缩小,胸膜腔,一）胸廓和呼吸肌,1.胸廓,肋骨 胸骨 胸椎,弹性结构,2.呼吸运动和呼吸肌,参与肌群：吸气肌膈肌、肋间外肌 呼气肌肋间内肌、 腹壁肌,Respiratory movement,Inspiratory muscle,Expiratory muscle,吸气运动：主动过程 腹式呼吸膈肌 胸式呼吸膈肌、肋间外肌,Abdominal breat
3、hing,Thoratic breathing,呼气运动：,过程,主动,平静呼吸被动过程,被动,用力呼吸主动过程： 肋间内肌、 腹壁肌,Eupnea,二）胸膜腔,1.胸膜腔的形成,没有气体,没有液体,潜在的腔隙,把胸廓和肺的运动耦联在一起,意义：,2.胸内压,胸内负压intrapleural negative pressure,胸膜腔负压 negative pressure of pleural space,形成的原因：,胸内负压的分布梯度,胸内负压的意义,维持肺的扩张 降低中心静脉压，促进血液和淋巴回流,气胸pneumothorax及其危害,二、呼吸阻力,呼吸阻力,弹性阻力,非弹性阻力,El
4、astic resistance,Non-elastic resistance,一）弹性阻力,组成：,肺的弹性回缩力,胸廓的弹性回缩力,1.弹性阻力和顺应性,弹性 elasticity,顺应性 compliance,顺应性(C)=,容积变化,压力变化,2.肺的弹性阻力,1）肺组织成分的作用,弹性纤维,胶原纤维,2）肺泡气液界面的表面张力surface tension,表面张力的作用：,使肺泡萎缩,P=,2T,R,3）肺表面活性物质pulmonary surfactant,来源：,分布：,作用：,密度的变化：,新生儿呼吸窘迫综合征,4）肺的顺应性 lung compliance,肺顺应性= =,
5、肺容积,跨肺压,肺容积,肺泡压-胸内压,静态顺应性 static compliance,正常值=0.2L/cmH2O,5）影响肺顺应性的因素,肺容积的大小,呼吸时相,体位,肺组织疾病和肺表面活性物质异常,比顺应性 specific compliance,比顺应性=,平静呼吸的顺应性,功能余气量,3.胸廓的弹性阻力,胸廓的顺应性 thoracic compliance,肺容积的变化,跨壁压的变化,=,正常值=0.2L/cmH2O,4.胸廓和肺的总顺应性,总的弹性阻力= 肺弹性阻力+胸廓弹性阻力,总顺应性 lung-thorax compliance, CLT,CLT,CL,CT,1,1,1,=,
6、+,正常值=0.1L/cmH2O,二）非弹性阻力,惯性阻力,粘滞阻力,气道阻力：80%90%,Airway resistance, Raw,1.影响气道阻力的因素,对流加速阻力,气流的形式：,层流和湍流,气道口径,肺容积,2.气道阻力的分布,3.动态顺应性dynamic compliance,动态顺应性,弹性阻力,气流阻力,静态顺应性,弹性阻力,动态顺应性,静态顺应性,-,气流阻力,三）呼吸功,呼吸功,弹性阻力,非弹性阻力,呼吸的能量消耗,呼吸肌效率=,机械功,能量消耗,三、肺容量与肺通气量,一）肺容量,肺容量,静态肺容量static lung volume,动态肺容量dynamic lung
7、 volume,1.静态肺容量static lung volume,功能余气量的意义,Tidal volume,inspiratory reserve volume,expiratory reserve volume,Residual volume,Functional residual capacity,Inspiratory capacity,Vital capacity,2.动态肺容量 dynamic lung volume,动态肺容量,用力肺活量 forced vital capacity,用力呼气量 forced expiratory volume, FEV,二）肺通气量,1.每分通
8、气量minute ventilation volume, VE,=潮气量*呼吸频率,最大随意通气量 maximal voluntary ventilation MV,2.肺泡通气量alveolar ventilation VA,=（潮气量-无效腔量）*呼吸频率,3.无效腔 dead space,解剖无效腔 anatomical dead space,150ml,肺泡无效腔 alveolar dead space,生理无效腔 physiological dead space,=解剖无效腔+肺泡无效腔,第二节 呼吸气体的交换,呼吸气体的交换respiratory gases exchange,肺换
9、气,组织换气,扩散 diffusion,气体的分压差,一、肺换气,一）肺的通气和血流,1.通气-血流比值 ventilation-perfusion ratio, VA/Qc,正常值 0.84,2.通气-血流比值的区域性差异,3.VA/Qc区域性差异的生理性调节,VA/Qc偏低,局部血液低氧,局部区域血管收缩 减少血流量,血液被分配到 通气良好区域,VA/Qc偏高,肺泡中PCO2减小,局部区域支气管收缩 减少通气量,通气分布到VA/Qc 偏低区域,二）肺内气体交换,呼吸膜的特点,六层结构， 厚度1um,气体交换的过程：,肺泡内气相扩散,穿越呼吸膜的液相扩散,血液中的化学反应,三）影响肺内气体交
10、换的因素,气体的性质,气体的分压差,气体分子量,扩散速率,气体的温度,溶解系数,CO2的扩散速率比O2快20倍,肺泡通气量,肺毛细血管血流量,化学反应速度,肺的特点,呼吸膜的面积,呼吸膜的厚度-扩散距离,扩散介质的粘滞性,四）肺扩散容量pulmonary diffusion capacity,影响肺扩散容量的因素,体位、个体大小、肌肉活动 肺部病变,二、组织换气,一）组织换气的过程,二）影响组织换气的因素,细胞和毛细血管的距离,组织代谢,毛细血管的血流速度,第三节 呼吸气体在血液中的运输,肺部,组织处,血液,物理溶解,物理溶解,化学结合,一、气体在血液中的运输形式,二、氧的运输,化学结合-98
11、.5%,物理溶解-1.5%,一）氧与血红蛋白结合的特点,反应快，可逆，无需酶催化， 反应方向取决于PO2的高低。,氧合 oxygenation,氧合血红蛋白 去氧血红蛋白,血液的颜色与Hb的含量有关,发绀,一氧化碳中毒,二）血红蛋白结合氧的能力,氧容量 oxygen capacity,氧含量 oxygen content,氧饱和度 oxygen saturation,三）氧解离曲线 oxygen dissociation curve,1）氧离曲线上段,PO260mmHg,Hb氧饱和度90%， 氧含量=18ml/100ml,2）氧离曲线下段,在组织-动脉血释放氧的部分 在肺部-静脉血结合氧的部分
12、,1.氧解离曲线的形态,2.氧解离曲线的偏移,1）P50及 生理意 义,2）影响Hb对O2运输的因素,血红蛋白的质和量,血液的pH和,PCO2,波尔效应Bohr effect,温度,2，3二磷酸甘油酸,三、二氧化碳的运输,一）二氧化碳的运输形式,血浆中,CO2,氨基甲酸化合物,红细胞中,CO2,氨基甲酸血红蛋白,溶解,氯转移 chloride shift,二）二氧化碳解离曲线,霍尔登效应 Haldane effect,三）O2和CO2运输的相互影响,组织中,波尔效应,霍尔登效应,肺部,PCO2,Hb对O2亲和力,O2摄取,PO2,去氧Hb对CO2亲和力,波尔效应,霍尔登效应,CO2排出,第四节
13、 呼吸运动的调节,一、节律性呼吸运动的起源,呼吸中枢,*脊髓支配呼吸肌,*低位脑干,延髓呼吸节律基本中枢,脑桥呼吸调整中枢，抑制吸气 臂旁内侧核和KF核PBKF核,*高位中枢-呼吸运动的随意控制,延髓的呼吸相关神经元,背侧呼吸组dorsal respiratory group, DRG,腹侧呼吸组ventral respiratory group,VRG,孤束核腹外侧区-吸气神经元 inspiratory neuron,疑核-吸气神经元 后疑核-呼气神经元 面神经后核-呼气神经元,前包钦格复合体-呼吸节律发生器,吸气切断机制 inspiratory off switch,二、呼吸的反射性调节,
14、一）化学感受性反射,化学感受器,呼吸运动的调节,中枢化学感受器,外周化学感受器,1. 化学感受器chemoreceptor,中枢化学感受器central chemoreceptor,外周化学感受器peripheral chemoreceptor,部位-延髓腹外侧区,适宜刺激-脑脊液和细胞外液中的H,部位-颈动脉体和主动脉体,CO2对呼吸的调节,作用途径：,中枢化学感受器,外周化学感受器,作用途径：,中枢化学感受器,外周化学感受器,低O2对呼吸的调节,作用途径：,外周化学感受器,二）机械感受性反射,1.肺牵张反射 pulmonary stretch reflex,肺扩张反射 pulmonary inflation reflex,牵张感受器,吸气，肺扩张,迷走神经,延髓,呼气,吸气切断机制,大气道平滑肌,慢适应感受器,生理意义,肺萎陷反射 pulmonary deflation reflex,2.本体感受器反射,肌肉、肌腱和关节中的本体感受器,肌肉和皮肤中的痛觉感受器,3.激惹感受器引起的呼吸反射,三）防御性呼吸反射,咳嗽反射 cough reflex,喷嚏反射,屏气反射,三、异常呼吸,
