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1、乌兰察布医学高等专科学校 张志鹏,生理学,第五章 呼 吸,第五章 呼 吸,机体与外环境之间的气体交换过程。 呼吸过程的三个环节：,1.外呼吸（肺呼吸）,2.气体在血液中的运输,3.内呼吸（组织换气）,第五章 呼吸,呼 吸,（respiration）,呼吸过程的三个环节示意图,第五章 呼吸,指肺与外界环境之间的气体交换。 1.肺通气的器官:,呼吸道：沟通肺泡与外界环境的气体通道 肺泡：气体交换的场所。呼吸膜六层结构 胸廓：肺通气的动力,第一节 肺通气,肺通气,（ pulmonary ventilation ）,2.肺通气原理,气体进出肺取决于两方面因素的相互作用： 一是推动气体流动的动力； 二是
2、阻止其流动的阻力。 前者必须克服后者，才能实现肺通气。,第一节 肺通气,一、肺通气的动力,原动力： 呼吸运动,直接动力： 肺内压与大气压的压力差,肺通气,第一节 肺通气,（一）呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小,包括吸气运动和呼气运动。,参与呼吸的肌肉 主要吸气肌：膈肌和肋间外肌 主要呼气肌：肋间内肌和腹肌 辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,第一节 肺通气,1.吸气运动：吸气肌收缩胸廓扩张肺扩张肺容量增加肺内压暂时下降气体进入肺 2.呼气运动：膈肌和肋间外肌舒张肺回缩胸廓回缩肺内压升高气体被呼出 3.呼吸的类型 a.平静呼吸和用力呼吸 b.腹式呼吸和胸式呼吸：一般男性以腹式
3、呼吸为主，女性以胸式呼吸为主。,第一节 肺通气,（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化,肺泡内的压力。,吸气初：肺内压 大气压 呼气开始 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止,肺内压,（ intrapulmonary pressure）,在呼吸运动中，肺内压随胸腔容积的变化而发生 周期性变化。,第一节 肺通气,胸膜腔： 位于两层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液。,第一节 肺通气,胸膜腔内的压力。,胸膜腔内压,（ Intrapleural pressure）,胸膜腔负压的产生原理:胸膜腔内压=肺内压肺回缩压 在吸气末或呼气末,肺内压=大气压： 胸膜腔内压=大气压肺回缩压 若将大气压视为零
4、，则：胸膜腔内压= 肺回缩压,第一节 肺通气,胸膜腔负压的生理意义,维持肺的扩张状态,并使肺随胸廓运动而被动运动; 促进静脉血和淋巴液的回流. 气胸的危害,第一节 肺通气,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 （回位力）,气道阻力：与气体流动形式和气道半径有关,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,第一节 肺通气,肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 肺泡壁内表面覆盖着一薄层液体，与肺泡直接形成液-气界面，产生了表面张力，称为肺泡表面张力。,液层表面张力沿曲面的切线分向拉紧液面，指向肺泡中心，
5、使肺泡趋于缩小，构成肺的回缩力，约占总回缩力的2/3。,第一节 肺通气,肺泡表面张力造成的负面影响： （1）阻碍肺泡的扩张，增加吸气阻力 （2）使相通的大小肺泡内压不稳定 （3）促近肺部组织液生成，易产生肺水肿,第一节 肺通气,肺表面活性物质（pulmonary surfactant) 由肺泡型细胞分泌, 主要成分为二棕榈酰卵磷脂。 作用：降低肺泡表面张力,第一节 肺通气,生理意义： （1）降低吸气阻力，有利于肺的扩张，使吸气省力。 （2）维持大小肺泡容积的稳定性。 （3）减少肺间质和肺泡内组织液的生成，防止肺水肿。,第一节 肺通气,气道阻力 气体通过呼吸道时气体分子之间及气体分子与气道壁之间
6、的摩擦力。约占非弹性阻力80-90%。 影响气道阻力的因素: （1）呼吸道口径大小 （2）气流速度 （3）气流形式,第一节 肺通气,三、肺通气功能的评价,（一）肺容积 1.潮气量(TV)：每次吸入或呼出的气量。平静，500mL。 2.补吸气量（IRV）：平静吸气末，尽力吸气所能吸入的气量。1500-2000mL 3.补呼气量（ERV）：平静呼气末，尽力呼气所能呼出的气量。 900-1200mL 4.余气量（RV） ：最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量。 1000-1500mL,第一节 肺通气,第一节 肺通气,(二) 肺通气量 1.每分通气量: 指每分钟吸入或呼出的气体总量。 肺通气量 = 潮
7、气量呼吸频率 平静呼吸时, 正常成人约为: 500ml(1218)次/分 69L/min,第一节 肺通气,2. 无效腔与肺泡通气量 无效腔-从鼻到肺泡, 凡没有参与肺泡与血液间的气体交换的容积. 解剖无效腔:从鼻到终末细支气管的呼吸道容积, 正常成人约150ml。,第一节 肺通气,肺泡通气量-每分钟在肺泡中进行气体交换的有效通气量。 肺泡通气量(潮气量无效腔气量)呼吸频率,第一节 肺通气,一、气体交换的原理 气体分子不停的进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处移动，这一过程称为气体扩散。 肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。,第二节 呼吸气体的交换,在肺部O2的分压差为62
8、mmHg，CO2分压差为6mmHg,第二节 呼吸气体的交换,气体的分子量与溶解度 分压差*溶解度 D 分子量 气体的扩散速率与溶解度成正比 气体的扩散速率与分子量的平方根成反比,第二节 呼吸气体的交换,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,二、气体交换的过程,O2（30） CO2（50）,第二节 呼吸气体的交换,(二)影响肺换气的因素： 1.呼吸膜的厚度: 反比； (0.21m) 2.呼吸膜的面积: 正比; (70,安静时仅用40 ) 3.通气/血流比值(VAQ),6层1m厚,第二节 呼吸气体的交换,通气/血流比值：每分钟肺泡 通气量与肺
9、血流量的比值 正常时：V/Q = 0.84,表明 此时气体交换的效率最高。,第二节 呼吸气体的交换,V/Q比值0.84 肺血管栓塞 通气过度，血流不足 肺泡无效腔增大,第二节 呼吸气体的交换,V/Q比值0.84 支气管痉挛 通气不足，血流过多 功能性A-V短路,第二节 呼吸气体的交换,一、氧的运输 运输形式: (1) 物理溶解：占1.5%； (2) 化学结合：占98.5%, 与红细胞内的血红蛋白(Hb)结合成 氧合血红蛋白(HbO2).,第三节 气体在血液中的运输, O2和CO2在血液中运输的形式: 物理溶解和化学结合(主要),(一) Hb与O2结合的特征 1.反应快、可逆、不需酶的催化,受P
10、O2的影响 (PO2高时结合, PO2低时解离) 2. 是氧合,而不是氧化: Hb的Fe2+与O2结合后仍是二价铁。,第三节 气体在血液中的运输,3. 1分子Hb可结合4分子O2,Hb的氧容量(血氧容量)每升血液中Hb所 能结合的最大O2量。 Hb的氧含量(血氧含量)每升血液中Hb实 际结合的O2量。 Hb的氧饱和度(血氧饱和度)Hb氧含量占Hb 氧容量的百分比.,第三节 气体在血液中的运输,二、CO2的运输 (一) CO2的运输形式 (1)物理溶解(5%)； (2)化学结合(95%) : 碳酸氢盐(87%); 氨基甲酸血红蛋白(7%).,第三节 气体在血液中的运输,血浆 红细胞,组织,+,H
11、b,Hb-CO2,第三节 气体在血液中的运输,1. 碳酸氢盐,在肺脏氧与二氧化碳运输形式,2.氨基甲酸血红蛋白(HHbNHCOOH) 在组织 HbNH2O2+H+CO2 HHbNHCOOH+O2 在肺 特点: (1)无需酶的催化, 反应迅速可逆; (2)主要受氧合作用的调节.,第三节 气体在血液中的运输,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,广泛分布在脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮层。,第四节 呼吸运动的调节,第四节 呼吸运动的调节,动物脑干横切实验,延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。,第四节 呼吸运动的调节,切断双侧迷走神经，呼吸有何变化？,第四节 呼吸运动的调节,呼吸变得深而慢,（二）化学感
12、受性反射,1.化学感受器,(1) 外周化学感受器,颈动脉体 主动脉体,呼吸加深加快,第四节 呼吸运动的调节,(2)中枢化学感受器,延髓腹外侧浅表区,脑脊液和局部组织外液中的H+,有效刺激 ：,第四节 呼吸运动的调节,2. CO2 、H+ 、O2对呼吸的调节,CO2 ：是调节呼吸的最重要的体液因素, PCO2 在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过 一定限度，抑制呼吸，起麻醉效应 中枢化学感受器途径是主要的，比外周敏感（80%） 外周化学感受器在快速反应中起作用（20%）,第四节 呼吸运动的调节, H+, 中枢化学感受器对H+ 的敏感性较外周化学感受 器高，脑脊液中的H+是中枢化学感受器的最有 效刺激 血中H+ （不易通过血脑屏障），以刺激外周 化学感受器为主,第四节 呼吸运动的调节, O2,缺氧完全通过外周化学感受器实现对呼吸的刺激 作用 严重缺氧对呼吸中枢的直接作用表现为抑制效应 PO260mmHg时，才出现反射效应，对正常呼 吸调节意义不大。,第四节 呼吸运动的调节,PCO2、H+和PO2影响呼吸的相互关系 1）在正常呼吸调节中PCO2起主导作用，其次是H+，最弱是O2。 2）三个因素中任一改变，可引起其它两个因素的继发性改变。,第四节 呼吸运动的调节,
