生理学05呼吸

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1、呼吸(respiration)： 机体与外界环境 之间的气体交换过程。,第五章 呼 吸,第五章 呼 吸,第一节 肺通气,第二节 肺换气和组织换气,第三节 气体在血液中的运输,第四节 呼吸运动的调节,第一节 肺通气（pulmonary ventilation）,（一）肺通气的动力,直接动力：肺内压与大气压之间的压力差,原动力：呼吸运动,吸气肌收缩 胸廓扩大 肺扩张 肺内压 大气压 呼气,一、肺通气的原理,吸气肌： 膈肌 肋间外肌,呼气肌： 肋间内肌 腹肌,辅助呼吸肌： 斜角肌 胸锁乳突肌 胸肌 背肌,1.呼吸运动(respiratory movement),是指呼吸肌收缩、舒张造成的胸廓扩大和缩

2、小。,呼吸肌,（1）呼吸运动的过程 1）平静呼吸时 吸气运动（主动过程）,膈肌和肋间外肌收缩膈顶下降、肋骨和胸骨上举、肋骨下缘外翻胸腔上下径、前后径、左右径胸腔容量肺被动扩张肺容积肺内压大气压外界气体进入肺泡。,呼气运动（被动过程）,膈肌、肋间外肌舒张膈顶上升、肋骨和胸骨复位胸廓回位胸腔容积肺弹性回缩肺容积肺内压并大于大气压气体由肺排出。,2）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+腹肌收缩），胸廓容积进一步缩小。,特点：吸气和呼气都是主动运动。,腹式呼吸和胸式呼吸 腹式呼吸：膈肌活动为主 胸式呼吸：肋间外肌活动为主,平

3、静呼吸和用力呼吸,(2)呼吸运动的形式,2.肺内压(intrapulmonary pressure) 是指肺泡内的压力。,吸气胸廓扩大肺扩张肺容积肺内压大气压气体出肺肺内压渐减肺内压=大气压呼气停止,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,3.胸膜腔内压 (intrapleural pressure),测量：直接法 间接法 平静呼吸时，胸膜腔内压始终低于大气压，即为负值。,概念：胸膜腔内的压力。,胸膜腔内压的形成 前提条件: 有少量浆液的密闭腔； 肺和胸廓是弹性组织； 胸廓自然容积肺自然容积； 壁层胸膜紧贴于胸廓内壁, 大气压对其影响极小。,胸内压=肺内压 肺回

4、缩压 =大气压 肺回缩压 = 肺回缩压 呼气末:(-5-3mmHg) 吸气末:(-10-5mmHg),胸内负压的作用：,维持肺泡扩张状态，使肺随胸廓运动而运动。 利于静脉血及组织液回流,小结：,1.弹性阻力（R）和顺应性（C）,弹性阻力：物体对抗外力作用引起变形的力。 顺 应 性：弹性组织在外力作用下的可扩展性。 CV/P 顺应性与弹性阻力成反变关系：C=1R,（二）肺通气的阻力,（1）肺的弹性阻力和顺应性,肺弹性阻力的来源,肺本身的弹性回缩力 (弹性纤维及胶原纤维) 占1/3 肺扩张肺弹性纤维，胶原纤维被牵拉肺的弹性回缩力弹性阻力肺顺应性 液气界面表面张力 占2/3,液气界面表面张力的作用,

5、肺泡表面张力的作用： a.肺泡内压不稳定肺泡破裂或萎缩 b.肺泡回缩肺通气（吸气）阻力 c.促肺泡内液生成产生肺水肿,表面活性物质(pulmonary surfactant),由肺泡型细胞产生，主要成分是二棕榈酰卵磷脂(DPPC)。,（2）胸廓的弹性阻力和顺应性,肺容量 = 67%肺总量时 不表现出弹性阻力 肺容量 67%肺总量时 弹性阻力向内呼气动 力；吸气阻力,1）胸廓的弹性阻力,肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓顺应性 腹内占位病变,2）胸廓顺应性,（3）肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性,2.非弹性阻力,惯性阻力 粘滞阻力 气道阻力,气道阻力,流速快、湍流、管径小 气道阻力大 流速慢、层流、管径

6、大 气道阻力小,影响气道管径的主要因素,（1）跨壁压 （2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 （3）自主神经对气道平滑肌舒缩活动的调节 （4）化学因素的影响,二、肺通气功能的评价 （一）肺容积和肺容量,（1）潮气量 （tidal volume， TV） 400600ml （2） 补吸气量 （inspiratory reserve volume， IRV） 15002000ml （3） 补呼气量（ expiratory reserve volume ，ERV） 9001200ml （4） 余气量（residual volume， RV） 10001500ml,1.肺容积(pulmonary v

7、olume),2.肺容量(pulmonary capacity),尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。 男性均约3500ml，女性均约2500ml 意义：反映肺一次通气的最大能力,(1)深吸气量（inspiratory capacity ， IC） (2)功能余气量（functional residual capacity， FRC） (3)肺活量（vital capacity ， VC） 用力肺活量（forced vital capacity ， FVC） 一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大 气体量。,用力呼气量（forced expiratory volume，FEV）,一次最

8、大吸气后，尽力尽快呼气，第1、2、3秒末呼出气量。 FEV/FVC 100%,(4)肺总量（total lung capacity，TLC） 肺所能容纳的最大气体量。,（二）肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量(pulmonary ventilation),每分钟吸入或呼出的气体总量，69L 。 最大随意通气量 ：在尽力作深、快呼吸时，每分 钟所能吸入或呼出的最大气体量。,反映通气的贮备能力，正常值应93% 。,2、无效腔和肺泡通气量,解剖无效腔 肺泡无效腔生理无效腔 肺泡通气量 ：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。 =（潮气量 无效腔气量） 呼吸频率,不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量,深

9、慢呼吸利于气体交换,（四）呼吸功（work of breathing）,（三）最大呼气流速容积曲线,正常人和小气道阻塞患者的最大呼气流速 - 容积曲线,一、肺换气和组织换气的基本原理,第二节 肺换气和组织换气,（一）气体的扩散,形式：气体单纯扩散 动力：气体分压（张力）差,（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,各种气体分压差 (单位：mmHg） 空气 肺泡气 动脉血 静脉血 组织 Po2 158.4 103.4 100 40 30 PCO2 0.3 40.3 40 46 50,肺换气,组织换气,二、肺换气(pulmonary exchange),(一) 肺换气过程,肺泡与毛细血管之间的气体交

10、换过程。,肺泡与肺血管,（二）影响肺换气的因素,3.通气/血流比值,每分钟肺泡通气量（VA）和每分钟肺血流量（Q）之间的比值（VA/Q），正常值0.84。,（三）肺扩散容量,2.呼吸膜面积呈正变关系,三、组织换气(tissue exchange),血液与组织细胞之间的气体交换过程。,氧和二氧化碳在血液中存在的形式,第三节 气体在血液中的运输,一、氧的运输,形式：物理溶解（1.5%），化学结合（98.5%）,（一）Hb的分子结构,T型： 紧密型 去氧Hb R型： 疏松型 氧合Hb,（二）Hb与O2结合的特征,1.快速性和可逆性 2.是氧合而非氧化 3.Hb和O2结合的量 1分子Hb可结合4分子O

11、2 4.氧离曲线呈S形,Hb氧容量：100ml血的Hb所能结合的最大氧量。 Hb氧含量：100ml血的Hb实际结合的氧量。 Hb氧饱和度：Hb氧含量和Hb氧容量的百分比。 紫绀（gn）：HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色。 当血液中去氧Hb含量达5g/100ml以上时，皮 肤粘膜呈暗紫色。,相关概念,表示血液Po2与Hb氧饱和度关系的曲线。,（三）氧解离曲线,（四）影响氧解离曲线的因素,32,3二磷酸甘油酸 （2,3DPG）,2温度,1pH（H+）和PCO2,4其他因素,P50：指使Hb氧饱和度达到50%时的氧分压。,波尔效应（Bohr effect） 酸度对Hb氧亲和力的影响称为波尔效应。

12、波尔效应的机制： pH降低（H+升高） H+与Hb多肽链氨基酸残基结合盐键形成Hb分子变构为T型Hb对O2亲和力降低 P50增大曲线右移 pH升高（H+降低） 盐键断裂释放出H+ Hb分子变构为R型Hb对O2亲和力增加 P50降低曲线左移,1pH和PCO2的影响,2.温度的影响, 温度升高，氧解离曲线右移，促进O2的释放； 温度降低，曲线左移，不利于O2的释放。,升高 降低 右移 2,3-DPG浓度 Hb对O2亲和力 氧解离曲线 降低 增加 左移,3.2,3-二磷酸甘油酸(2,3DPG),4Hb的自身性质的影响, Hb的Fe2+氧化成Fe3+，即失去运O2能力； 胎儿Hb对O2的亲和力高，有助

13、于胎儿血液流经胎盘时从母体摄取O2； 异常Hb的运O2功能降低； CO的影响：妨碍Hb与O2的结合，同时妨碍O2的解离。,掌握内容： 1.O2与Hb的结合对CO2运输的影响 2.化学感受性呼吸反射 熟悉内容： 1.CO2的运输形式 2.肺牵张反射,二、二氧化碳的运输,（一）二氧化碳的运输形式 物理溶解（5%） 化学结合 碳酸氢盐（88%） 氨基甲酰Hb（7%）,组织,肺部,（二）CO2解离曲线,血液中CO2含量随Pco2升高而增加，几乎成线性关系，且无饱和点。 在相同Pco2条件下，静脉血的CO2量比动脉血含量高。,CO2解离曲线：血液中CO2含量与Pco2关系的曲线。,何尔登效应：O2与Hb

14、的结合可促使CO2释放，而去氧的Hb容易与CO2结合的现象。 （1）组织：HbO2O2Hb Hb与CO2结合力Hb结合CO2 将CO2携带到肺。 （2）肺：O2Hb HbO2 HbO2与CO2的结合力 CO2释放扩散入肺泡呼出。,（三）O2与Hb的结合对CO2运输的影响,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 （一）呼吸中枢(respiratory center),第四节 呼吸运动的调节,延髓有产生呼吸节律的基本中枢。 脑桥上部有呼吸调整中枢。 脑桥中下部有长吸中枢。,三级呼吸中枢假说：,二、呼吸的反射性调节 （一）化学感受性呼吸反射,1.化学感受器(chemoreceptor) （1）外周化学感受器,

15、颈动脉体和主动脉体化学感受器 适宜刺激：Pco2、H+ 、 Po2,（2）中枢化学感受器 位于延髓腹外侧部的浅表部位，可分为头、中、尾三个区。 适宜刺激：脑脊液和局部细胞外液中H+,CO2透过血-脑屏障,2. CO2、H+和低氧对呼吸运动的调节 (1) CO2对呼吸运动的调节,在一定范围内，co2呼吸加深加快 机制:,特点： CO2以中枢途径为主兴奋呼吸； CO2通过H+间接兴奋呼吸中枢； 当Pco2突然增高或中枢化学感受器对CO2 的敏感性降低时， 则主要通过外周途径兴 奋呼吸。,H+呼吸加深加快 H+呼吸运动受抑制 机制： 特点: 主要通过刺激外周化学感受器而引起的； H+对呼吸的调节作用Pco2。,（2）H+对呼吸运动的调节,(3) 低氧对呼吸运动的调节 o280mmHg 呼吸加深加快 机制：,特点: Po2 对正常呼吸运动的调节作用不大。 低氧对中枢的直接作用是抑制性的。 低氧对呼吸运动的刺激作用完全是通过 外周化学感受