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1、School of Basic Medical Sciences Chapter 5 RespirationSchool of Basic Medical Sciences 肺换气肺换气内呼吸内呼吸外呼吸外呼吸肺通气肺通气呼吸：呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。机体与外界环境之间的气体交换过程。血液运输血液运输组织换气组织换气School of Basic Medical Sciences 第一节第一节 呼吸道和肺的结构与功能呼吸道和肺的结构与功能第二节第二节 肺通气肺通气 第三节第三节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气第四节第四节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 第五节第五节 呼
2、吸运动的调节呼吸运动的调节School of Basic Medical Sciences 第三节第三节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 肺换气肺换气肺换气肺换气: : 组织换气组织换气组织换气组织换气: :School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 一、气体交换基本原理一、气体交换基本原理 方式：气体扩散方式：气体扩散 动力：分压差动力：分压差 衡量指标：扩散速率衡量指标：扩散速率 (diffusion rate)School of Ba
3、sic Medical Sciences 肺泡气肺泡气 静脉血静脉血 动脉血动脉血 组组 织织 O2 13.9 5.33 13.3 4.0 (104) (40) (100) (30) CO2 5.33 6.13 5.33 6.67 (40) (46) (40) (50)肺泡气、血液和组织内肺泡气、血液和组织内O2和和CO2的分压的分压 kPa(mmHg)动力：膜两侧的气体分压差。动力：膜两侧的气体分压差。School of Basic Medical Sciences 气体扩散速率气体扩散速率 O O2 2、COCO2 2扩散速率（扩散速率（D D）的比较）的比较 分子量分子量 血浆溶解度血浆
4、溶解度 肺泡气肺泡气 A A血血 V V血血 D D O O2 2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1COCO2 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 COCO2 2的的扩散系数扩散系数是是O O2 2的的2020倍倍, ,在同等条件下，在同等条件下，COCO2 2的扩散速的扩散速率是率是O O2 2的的2020倍；但在肺中，由于肺泡气和倍；但在肺中，由于肺泡气和V V血间分压差的不同，血间分压差的不同，COCO2 2的扩散速率实际约为的扩散速率实际约为O O2 2的的2 2倍
5、。倍。 肺功能衰竭患者往往缺肺功能衰竭患者往往缺O O2 2显著，显著，COCO2 2潴留不明显。潴留不明显。分压差分压差温度温度扩散面积扩散面积气体溶解度气体溶解度扩散距离扩散距离分子量分子量= =(ml/L) （kPa） （kPa） （kPa）School of Basic Medical Sciences 2 2、影响气体交换的因素、影响气体交换的因素 气体分压差气体分压差 扩散系数扩散系数 呼吸膜的面积呼吸膜的面积 呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 通气通气/血流比值血流比值（ventilation/perfusion ratio, V/Q）影响肺换气的因素影响肺换气的因素School of
6、Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 三、组织换气三、组织换气影响因素影响因素? ?School of Basic Medical Sciences 第四节第四节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 Gas Transport in the BloodSchool of Basic Medical Sciences 一、气体在血液中的运输形式一、气体在血液中的运输形式 Forms of Gas TransportForms of Gas Transport物理溶解物理溶解 Physical Solution化学结合化学
7、结合 Chemical Combination 肺肺 泡泡 血血 液液 组组 织织 O2 溶解溶解 结合结合 溶解溶解 O2 CO2 溶解溶解 结合结合 溶解溶解 CO2 School of Basic Medical Sciences 二、二、O2 的运输的运输Transport of OxygenTransport of OxygenSchool of Basic Medical Sciences CO2的运输的运输O2的运输的运输School of Basic Medical Sciences 1.反应快，可逆，不需酶的催化，受氧分压影响反应快，可逆，不需酶的催化，受氧分压影响 PO2高
8、（肺部）高（肺部） Hb + O2 HbO2 PO2低（组织）低（组织） 、氧与血红蛋白的结合、氧与血红蛋白的结合紫兰色鲜红色2. Fe2+与与O2的结合是氧合的结合是氧合Oxygenation 不是氧化不是氧化 OxidationSchool of Basic Medical Sciences HbO2呈鲜红色，呈鲜红色，Hb呈紫蓝色呈紫蓝色紫绀紫绀Cyanosis血液含还原血液含还原Hb50g/L，皮肤、甲床或粘膜出现浅蓝，皮肤、甲床或粘膜出现浅蓝色，为缺氧的表现色，为缺氧的表现CO中毒中毒 Carbon Monoxide Toxidation：樱桃红色樱桃红色CO与血红蛋白的亲和力远远大
9、于与血红蛋白的亲和力远远大于O2School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 1分子分子Hb可结合可结合4分子分子O2，1克克Hb结合结合1.341.39ml O2血红蛋白血红蛋白氧容量氧容量 Oxygen Capacity 100ml血液中血液中Hb能结合能结合O2的的最大量最大量血红蛋白血红蛋白氧含量氧含量 Oxygen Content 100ml血液中血液中Hb实际实际结合结合O2的量的量血红蛋白氧血红蛋白氧饱和度饱和度 Oxygen Saturation 血红蛋白氧含量占血红蛋白氧容量的百分比血红蛋白
10、氧含量占血红蛋白氧容量的百分比、血红蛋白结合氧的能力、血红蛋白结合氧的能力 School of Basic Medical Sciences 、氧、氧( (解解) )离曲线离曲线 Oxygen Dissociation Curve 反映反映Hb氧氧饱和度与血饱和度与血液液PO2关系关系的曲线，呈的曲线，呈S形形.School of Basic Medical Sciences 氧离曲线特征氧离曲线特征及生理意义及生理意义1.1.上段上段: :坡度较平坦。坡度较平坦。 PO2:60-100mmHg 表明表明：POPO2 2变化大时，变化大时， 血氧饱和度变化小血氧饱和度变化小。 意义意义: :保
11、证低氧分压时的高载氧能力。保证低氧分压时的高载氧能力。School of Basic Medical Sciences 2.2.中段中段: : 坡度较陡。坡度较陡。 40-60mmHg PO PO2 2降低能促进大量氧离降低能促进大量氧离 意义意义: :维持正常时组织氧供。维持正常时组织氧供。 反映了反映了HbOHbO2 2释放释放O O2 2的部分的部分3.3.下段下段: : 坡度更陡。坡度更陡。 15-40mmHg POPO2 2稍有下降稍有下降, ,血氧饱和度就急剧下降。血氧饱和度就急剧下降。 意义意义: :维持活动时组织氧供。反映了血液中维持活动时组织氧供。反映了血液中O O2 2的贮
12、备的贮备上上中中下下School of Basic Medical Sciences 、影响氧离曲线的因素、影响氧离曲线的因素School of Basic Medical Sciences 三、三、CO2 的运输的运输Transport of Carbon DioxideTransport of Carbon DioxideSchool of Basic Medical Sciences 、CO2 2 的运输形式的运输形式1、物理溶解、物理溶解 （5%）2、化学结合（、化学结合（95%） HCO3-的形式（的形式（88%） 氨基甲酸血红蛋白（氨基甲酸血红蛋白（7%） School of Ba
13、sic Medical Sciences 在在组组织织氧氧与与二二氧氧化化碳碳运运输输形形式式School of Basic Medical Sciences School of Basic Medical Sciences 、氨基甲酸血红蛋白形式氨基甲酸血红蛋白形式（carbaminohemoglobin）HbNH2O2+CO2 HHbNHCOOH+O2不需酶催化，反应迅速、可逆不需酶催化，反应迅速、可逆效率高效率高School of Basic Medical Sciences 第五节呼吸运动的调节第五节呼吸运动的调节调节呼吸运动的中枢？调节呼吸运动的中枢？呼吸为什么有节律？呼吸为什么有节
14、律？调节呼吸运动的环节？调节呼吸运动的环节？自主节律性自主节律性随意性随意性School of Basic Medical Sciences 一、呼吸中枢与呼吸节律的形成一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢（一）呼吸中枢（二）呼吸节律的形成（二）呼吸节律的形成二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节（一）机械感受性反射（一）机械感受性反射（二）化学感受性反射（二）化学感受性反射School of Basic Medical Sciences 一、一、呼吸中枢、呼吸中枢: :中枢神经系统内产生中枢神经系统内产生呼吸节律和调节呼吸呼吸节律和调节呼吸运动的神经细胞群运动的神经细胞群. .Sch
15、ool of Basic Medical Sciences 分段切脑实验长吸式呼吸长吸式呼吸中脑中脑脊髓脊髓呼吸停止呼吸停止脑桥上部脑桥中下部呼吸无变化呼吸无变化喘息样呼吸喘息样呼吸延髓脑桥上部脑桥上部脑桥中下部脑桥中下部延髓延髓School of Basic Medical Sciences 脊髓脊髓: :支配呼吸肌支配呼吸肌 延髓延髓: :呼吸基本中枢呼吸基本中枢; ; 脑桥脑桥: :是呼吸调整中枢。是呼吸调整中枢。 大脑皮层大脑皮层：随意的呼吸调节系统随意的呼吸调节系统 发声、讲话、唱歌发声、讲话、唱歌School of Basic Medical Sciences 局部神经元回路反馈控
16、制学说：局部神经元回路反馈控制学说： 呼吸呼吸N N元元 相互作用相互作用 呼吸节律发生器：吸气与呼气切换呼吸节律发生器：吸气与呼气切换 、呼吸节律形成、呼吸节律形成School of Basic Medical Sciences 1、肺牵张反射、肺牵张反射（pulmonary stretch reflex） (黑黑-伯反射伯反射, Hering-Breuer reflex) 定义定义：指肺扩张或萎陷引起的吸气：指肺扩张或萎陷引起的吸气抑制抑制或或兴奋兴奋 的反射。包括肺扩张、肺缩小反射。的反射。包括肺扩张、肺缩小反射。 二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节 、机械感受性反射、机械感受性反
17、射呼呼 吸吸切断迷走神经切断迷走神经气管插管气管插管(Y形形)深慢呼吸深慢呼吸(吸气延长吸气延长,长吸呼吸长吸呼吸)R: 肺牵张反射肺牵张反射(反射弧破坏反射弧破坏)School of Basic Medical Sciences 、肺扩张反射、肺扩张反射（pulmonary inflation reflex） 肺扩张肺扩张肺牵张感器兴奋肺牵张感器兴奋迷走迷走NN延髓延髓兴兴奋吸气切断机制奋吸气切断机制吸气转化为呼气吸气转化为呼气. . 意义：？意义：？、肺萎陷反射、肺萎陷反射 (pulmonary deflation reflex) 在平静呼吸调节中的意义不大在平静呼吸调节中的意义不大Sch
18、ool of Basic Medical Sciences 2 2、呼吸肌本体感受性反射、呼吸肌本体感受性反射 （respiratory reflex of respiratory muscle） 本体感受器本体感受器: :肌梭肌梭 当当吸吸气气阻阻力力升升高高时时呼呼吸吸肌肌本本体体感感受受器器兴兴奋奋传入冲动频率传入冲动频率反射性增强吸气肌收缩力。反射性增强吸气肌收缩力。 特特征征：平平静静呼呼吸吸时时作作用用不不明明显显，当当运运动动或或气气道道阻力升高阻力升高( (如支气管痉挛如支气管痉挛) )时作用明显。时作用明显。School of Basic Medical Sciences 3
19、 3 3 3、肺毛细血管、肺毛细血管、肺毛细血管、肺毛细血管旁（旁（旁（旁（J J）感受器引起的呼吸反射）感受器引起的呼吸反射）感受器引起的呼吸反射）感受器引起的呼吸反射respiratory reflex of juxtapulmonary-capillary receptorrespiratory reflex of juxtapulmonary-capillary receptor 肺毛细血管旁（肺毛细血管旁（J）感受器兴奋）感受器兴奋延髓延髓 呼吸暂停，呼吸浅快呼吸暂停，呼吸浅快4 4、防御性呼吸反射、防御性呼吸反射（protective reflex） 咳嗽反射、喷嚏反射咳嗽反射、喷
20、嚏反射清除异物清除异物School of Basic Medical Sciences 、化学因素与呼吸调节、化学因素与呼吸调节化学因素：化学因素：O2、CO2、H+化学感受器化学感受器（chemoreceptor）：外周、化学外周、化学呼吸运动调节血液呼吸运动调节血液O2、CO2、H+血液血液O2、CO2、H+反射调节呼吸运动反射调节呼吸运动School of Basic Medical Sciences 外周化学感受器外周化学感受器 颈动脉体（主要）颈动脉体（主要） 主动脉体主动脉体 中枢化学感受器中枢化学感受器 延髓外腹侧浅表部位延髓外腹侧浅表部位 适宜刺激适宜刺激： PO2、PCO2、
21、H+适宜刺激适宜刺激：脑脊液中：脑脊液中H+ 不感受缺不感受缺O O2 2的刺激。的刺激。1 1、化学感受性反射、化学感受性反射中枢化学感受器：中枢化学感受器：调节脑脊液调节脑脊液H H+ +浓度浓度外周化学感受器：外周化学感受器：低低O O2 2时维持对呼吸时维持对呼吸的驱动的驱动School of Basic Medical Sciences 适宜刺激适宜刺激：脑脊液中脑脊液中H+ 血液中血液中H+不易透过血不易透过血-脑屏障，脑屏障，CO2易透过血易透过血-脑屏障脑屏障进入脑脊液发挥刺激作用。进入脑脊液发挥刺激作用。CA碳酸酐酶碳酸酐酶School of Basic Medical Sc
22、iences COCO2 2透过血透过血- -脑屏障脑屏障School of Basic Medical Sciences 传入途径传入途径PO2 H+ PCO2 等等颈颈动动脉脉体体( (主主要要) )窦窦N N呼呼吸吸中中枢枢呼吸呼吸加深加深加快加快主动脉体主动脉体外周化学感受器外周化学感受器（+ +）迷走迷走N N脑脊液脑脊液 H+中枢化学感受器中枢化学感受器（+ +）School of Basic Medical Sciences 2. CO2、H+和低和低O2对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节 (1) (1) CO2： CO2 呼吸加快加深，呼吸加快加深， 肺通气量增加。肺通气量增加。
23、CO2过高过高 COCO2 2麻醉，抑制麻醉，抑制CNSCNS活动，活动， 呼吸困难、头痛、头晕呼吸困难、头痛、头晕CO2过低过低 呼吸停止呼吸停止School of Basic Medical Sciences 呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢+ +外周化学感受器外周化学感受器+ +中枢化学感受器中枢化学感受器+ +CO2透过血脑屏障进入脑脊液透过血脑屏障进入脑脊液: CO2H2OH2CO3H+HCO3-CO2途径途径: :主要主要窦窦N N，迷走迷走N NSchool of Basic Medical Sciences (2) (2)H+ : : 呼吸加深加快呼吸加深加快延
24、髓呼吸中枢延髓呼吸中枢 + +外周化学外周化学感受器感受器+ +中枢化学中枢化学感受器感受器+ +不易透过血脑屏障不易透过血脑屏障HH+ + 途径途径: :主要主要窦窦N N，迷走迷走N NSchool of Basic Medical Sciences (3) (3)低氧低氧：缺氧对呼吸中缺氧对呼吸中枢的直接作用枢的直接作用是抑制是抑制, ,并与并与缺氧程度呈正缺氧程度呈正相关相关: : 呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢外周化学外周化学感受器感受器+ +POPO2 280mmHg80mmHg窦窦N N，迷走迷走N N吸入吸入O O2 2 轻度缺氧时轻度缺氧时严重缺氧时严重缺氧
25、时呼吸减弱，甚至停止呼吸减弱，甚至停止直直接接抑抑制制作作用用途径途径: :School of Basic Medical Sciences 名词解释名词解释1. 1. 肺通气肺通气肺通气肺通气 9.9.氧容量氧容量氧容量氧容量2. 2. 胸膜腔内压胸膜腔内压胸膜腔内压胸膜腔内压 10.10.氧含量氧含量氧含量氧含量3. 3. 肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质4. 4. 肺顺应性肺顺应性肺顺应性肺顺应性5. 5. 肺泡通气量肺泡通气量肺泡通气量肺泡通气量6. 6. 通气通气通气通气/ /血流比值血流比值血流比值血流比值7. 7. 氧离曲线氧离曲线氧离曲线氧离曲线8. 8. 肺牵张反射肺牵张反射肺牵张反射肺牵张反射
