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1、第五章 呼 吸,刘 春 华 生 理 教 研 室,概 述 呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸全过程：,第一节 肺 通 气,一、肺通气概念 二、肺通气结构,血管网 粘液腺 加湿、加温、过滤、清洁 纤 毛 迷走NACh+M受体收缩气道阻力 平滑肌 (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) 注:体液因素(组织胺、5-HT、缓激肽等)强烈收缩 呼吸肌：与肺通气的动力有关 胸膜腔：其负压与肺扩张有关,呼吸道,三、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,呼 吸 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张
2、,原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。 直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。,扩 张,1.呼吸运动 (1)型式: 按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸； 按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。 混合呼吸:正常成人。 腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、 (2)频率: 成人:1218次/分 婴儿:6070次/分,妊娠、肥胖。,(3)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,肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大， 肺在胸膜腔负压作用下
3、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,用力呼吸： 用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。 人工呼吸: 基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差 方法:负压吸气式(压胸法) 正压吸气式( 口对口呼吸法，呼吸机) (4)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。,2.肺内压: 肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。 平
4、静吸气初:肺内压 大气压=0.30.4kPa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 （1）概念: 胸内压是指胸膜腔内的压力。 （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=0.71.3kPa 呼气时:胸内压 大气压=0.40.7kPa,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；,（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。
5、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,迫使脏层胸膜回位,迫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 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 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
6、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 度量法：=顺应性 =(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,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,测得的肺顺应性（L/cmH2O） 比顺应性= 肺总量（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。,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
7、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),.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
8、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；,临床： 成人肺炎、肺血栓等表面活性物质肺不张。 67个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病呼吸窘迫综合征。,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),(萎陷),（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
9、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),（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
10、少。,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
11、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。 哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素气道平滑肌收缩。,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：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，阻塞性肺疾患的时间肺活量。,(二) 肺通气量： 每分通气量潮气量呼吸频率(次/分) 最大通气量=最
12、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,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.为什么用生理盐水扩张肺阻力较小？ 4.无效腔对肺泡通气量有何影响？ 5.为什
13、么说时间肺活量更能反映肺通气功能？,第二节 肺换气和组织换气 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：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。 速率：= 扩散速率（D） 扩散速率与分压差、温度、气体溶解度、扩散面积呈正比；与扩散距离、分子量的平方根呈反比。 气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数。扩散系数大，扩散速率快。,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： 肺血 组织血 血 血,CO2,O2,三、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
14、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；特别在运动时，耗氧量肺血流速（=气体交换时间），呼吸膜厚度气体交换 。 2.面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,6层1m厚,(二)呼吸膜 正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70-80m2)。血液流经肺毛细血管全长约需0.7s，而完成气体交换的时间仅需0.3s(前1/3段)=气体交换的时间储备； 安静状态时仅有40m2参与气体交换=气体交换的面积储备。,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),
