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1、第六章 呼吸系统解剖与生理,第二节 呼吸系统的基本规律,第三节 呼吸运动的调节,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：,第二节 呼吸系统的基本规律,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。,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力,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
2、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: 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
3、，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,3、胸内压 胸内压是指胸膜腔内的压力。,平静吸气时:胸内压 大气压=0.71.3kPa 平静呼气时: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； 有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)。,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
4、； 壁层胸膜紧贴于胸廓内壁 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,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,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
5、张力：2/3,常态下可忽略不计,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,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）,1）肺的弹性阻力,肺弹性组织回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,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，其密度随肺泡的张缩而改变。 成分:二棕榈酰卵磷脂( DPL或DPPC )。 作用：降低肺泡表面张力降低吸气阻力；,2）胸廓的弹性阻力 由胸廓的弹性组织所形成，作用方向视胸廓
6、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),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）,（三）肺容量和肺通气量 1、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
7、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。,2、 肺通气量： 1）每分通气量潮气量呼吸频率(次/分) 最大通气量=最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/
8、min,= 70120 L/min,= 4.26.3 L/min,二、 气体交换和运输 （一）气体交换 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） 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,=,1、气体交换过程,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,肺换气过程,组织换气过程,2、影响气体交换的因素 1）气体扩散速率,O2、CO2扩散速率（D）的比较 分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血 D O2 32 21.
9、4 13.9 13.3 5.3 1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 ,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； （2）面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,2）呼吸膜 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。,3） 通气/血流比值 （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
10、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）,整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：,人体直立时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区 VA（L/min）0.24 0.82 Q（L/min）0.07 1.29 VA/Q 3.4 0.64,（二）气体在血液中的运输 1、物理溶解:气体直接溶解于血浆中。 特征：量小,起桥梁作用； 溶解量与分压呈正比： 2、化学结合:与某些物质进行化学结合。 特征:量大,主要运输形式。,1atm：O2物理溶解量=0.3ml 3atm：O2物理溶解量=6.3ml
11、,在肺脏氧与二氧化碳运输形式,在组织氧与二氧化碳运输形式,1、氧的运输 1）物理溶解：(1.5%) 2）化学结合:(98.5%) （1）O2与Hb的可逆性结合:Hb + O2,PO2(氧合),PO2(氧离),HbO2,1分子Hb可与4分子O2可逆结合 Hb+O2结合的最大量氧容量 100ml血 Hb+O2结合的实际量氧含量 氧含量氧容量的%氧饱和度,（2）O2与Hb结合的特征: 反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化； 是氧合，非氧化；,PO2 (氧合),PO2 (氧离),2、CO2的运输 1）物理溶解： 5 2）化学结合：95 （88 HCO3-的形式）,CO2的运输,碳酸酐酶,氨基甲酸
12、血红蛋白的形式：7 (1)反应过程： HbNH2O2+H+CO2 (2)反应特征:,在组织,在肺脏,HHbNHCOOHO2,反应迅速且可逆，无需酶催化； CO2与Hb的结合较为松散； 反应方向主要受氧合作用的调节: HbO2的酸性高,难与CO2结合,反应向左进行 HHb的酸性低,易与CO2结合,反应向右进行 虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式， 因肺部排出的CO2有20是此释放的。 带满O2的Hb仍可带CO2。,第三节 呼吸运动的调节,基本呼吸中枢,调节呼吸运动的中枢？ 呼吸为什么有节律？ 调节呼吸运动的环节？,一、呼吸中枢与呼吸节律 （一）呼吸中枢 分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓
13、等部位。 延髓是呼吸基本中枢，脑桥是呼吸调整中枢。,微电极等技术研究发现：CNS内有些N元呈节律性放电，并且放电节律与呼吸周期有关，其类型有: 吸气N元(I-N元)：在吸气相放电 呼气N元(E-N元): 在呼气相放电 跨时相N元 I-EN元:吸气相放电并延续到呼气相 E-IN元:呼气相放电并延续到吸气相,呼吸N元放电类型模式,脑桥呼吸中枢 主要集中于旁臂内侧核和Kolliker-Fuse核，前者存在E-N元和跨时相N元；后者存在I-N元。 脑桥呼吸中枢与延髓有双向联系。 脑桥呼吸N元的作用为限制吸气，促使吸气向呼气转换。相当于早先研究发现的呼吸调整中枢。,延髓背侧呼吸神经元组：孤束核的腹外侧部
14、，大多数属I-N元，E-N元仅占56，轴突投射到膈肌和肋间外肌运动N元，引起吸气。 延髓腹侧呼吸神经元组： 凝核、后凝核、Botinger复合体,(二)节律呼吸的形成,(1)起步细胞学说：新生动物离体脑片的研究表明，前包钦格复合体中存在着类似的电压依赖性起步N元，被认为是呼吸节律发源部位。,(2)N元网络学说：节律性呼吸依赖于延髓内呼吸N元之间复杂的相互联系和相互作用。在此基础上提出了多种模型，如吸气切断机制模型。,吸气活动发生器和吸气切断机制模型,吸气活动发生器： 当H+ CO2 等作用下兴奋并引起: 向下兴奋延髓I-N元脊髓吸气肌运动N元吸气；向上兴奋脑桥呼吸调整中枢;兴奋吸气切断机制N元
15、。 吸气切断机制： 当接受到吸气活动发生器、延髓I-N元、脑桥呼吸调整中枢和肺牵张感受器的冲动，兴奋总和达到某一阈值，反馈抑制延髓I-N元,切断吸气，从而使吸气转化为呼气。,H+ CO2,二、呼吸运动的反射性调节 （一）肺及胸廓感受器反射 1、肺牵张反射（黑-伯反射，Hering-Breuer Reflex）:由肺的扩张或缩小引起的反射性呼吸变化。 （1）肺萎陷反射（肺缩小反射）： 肺萎陷较明显时引起吸气的反射。 在平静呼吸调节中的意义不大，但对阻止呼气过深和肺不张等可能起一定作用。,（2）肺扩张反射 过程：肺扩张肺牵感器兴奋迷走N延髓兴奋吸气切断机制N元吸气转化为呼气。 意义: 加速吸气和呼气的交替，使呼吸频率增加。 与呼吸调整中枢共同调节呼吸频率和深度。 特征:敏感性有种
