第五章呼吸系统机能分析

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1、 第六章第六章 呼吸系统机能分析呼吸系统机能分析 基础医学教研室基础医学教研室 徐芳徐芳呼吸概念及其意义：机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸。呼吸过程的三环节： 1 1）外呼吸（肺通气和肺换气）。 2 2）气体在血液中的运输。 3 3）内呼吸（组织换气、组织呼吸） 第一节 肺通气概念：是肺与外界环境之间的气体交换过程。实现肺通气的器官：呼吸道、肺泡和胸廓等。一、肺通气原理一、肺通气原理（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力 原动力：呼吸运动原动力：呼吸运动 直接动力：大气与肺泡之间的直接动力：大气与肺泡之间的 压力差压力差1.1.呼吸运动定义：是指呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。参与呼

2、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（1）呼吸过程）呼吸过程（2）型式）型式1）平静呼吸和用力呼吸）平静呼吸和用力呼吸2）腹式呼吸和胸式呼吸）腹式呼吸和胸式呼吸2.2.肺内压肺内压1 1）变化过程）变化过程2 2）变化程度）变化程度3 3）人工呼吸）人工呼吸3.3.胸膜腔内压胸膜腔内压1 1）胸膜腔：密闭性，胸膜间浆液分子的内聚力）胸膜腔：密闭性，胸膜间浆液分子的内聚力2 2）胸膜腔内压）胸膜腔内压A A：测定方式：测定方式B B：胸膜腔内压：胸膜腔内压= =肺内压肺内压- -肺回缩力肺回缩力 = -= -肺回缩力肺回缩力C C：变化过

3、程（见上图）：变化过程（见上图）D D：胸膜腔负压的生理意义：胸膜腔负压的生理意义1 1、维持肺的扩张状态、维持肺的扩张状态2 2、促进静脉血和淋巴液的回流、促进静脉血和淋巴液的回流（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力弹性阻力，占弹性阻力，占70%70%；非弹性阻力，占；非弹性阻力，占30%30%1.1.弹性阻力弹性阻力1 1）弹性阻力（）弹性阻力（R R）和顺应性（）和顺应性（C C）顺应性顺应性 C=1/RC=1/R，或，或 C=C=容积变化容积变化/ /压力变压力变化（化（L/CmHL/CmH2 2O O）2 2）肺弹性阻力的来源）肺弹性阻力的来源A A：肺组织的弹性回缩力（占：肺组织的

4、弹性回缩力（占1/31/3）B B：肺的液：肺的液- -气界面的表面张力（占气界面的表面张力（占2/32/3）C C：肺表面活性物质：肺表面活性物质 A A）、成分：二棕榈酰卵磷）、成分：二棕榈酰卵磷 脂（脂（DPPCDPPC）。）。 B B）、作用：降低肺泡液）、作用：降低肺泡液- -气界面的表面张力。气界面的表面张力。 C C）、生理意义）、生理意义 a:a:降低吸气阻力，有利于肺的扩张；降低吸气阻力，有利于肺的扩张； b:b:减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿；减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿； c:c:维持肺泡的稳定性。维持肺泡的稳定性。3）胸廓的弹性阻力和顺应性）胸

5、廓的弹性阻力和顺应性 胸廓的弹性阻力方向视胸廓的位置而定。胸廓的弹性阻力方向视胸廓的位置而定。 胸廓的顺应性胸廓的顺应性= =胸腔容积的变化胸腔容积的变化/ /跨胸壁压的变化跨胸壁压的变化(L/CmH(L/CmH2 2O)O) 2 2、非弹性阻力、非弹性阻力包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力气道阻力是主要成分，约占气道阻力是主要成分，约占80-90%80-90%。1 1）影响气道阻力的因素）影响气道阻力的因素气流速度，气流形式，管径大小气流速度，气流形式，管径大小2 2）影响气道管径的主要因素A A：跨壁压B B：自主神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节C C：

6、化学因素的影响二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价（一）肺容量（一）肺容量 1.1.潮气量潮气量 2.2.补吸气量补吸气量 3.3.补呼气量补呼气量 4.4.残气量、功能残气量残气量、功能残气量 5.5.肺活量和用力呼气量肺活量和用力呼气量 （二）、肺通气量（二）、肺通气量1、每分通气量、每分通气量=潮气量潮气量 呼吸频率呼吸频率 每分通气量，最大随意通气量每分通气量，最大随意通气量通气贮量百分比通气贮量百分比=（最大随意通气量（最大随意通气量-每分通气量）每分通气量）/最大随意通气量最大随意通气量100%100% 2、无效腔和肺泡通气量1 1、解剖无效腔：从鼻到终末细支气管是气体进出肺的

7、通道，不进行气体交换。 2 2、解剖无效腔+ +肺泡无效腔= =生理无效腔 3 3、肺泡通气量= =（潮气量- -无效腔气量）呼吸频率 深慢呼吸比浅快呼吸的肺通气效率高深慢呼吸比浅快呼吸的肺通气效率高 第二节第二节 肺换气和组肺换气和组 织换气织换气一、气体交换的原理一、气体交换的原理（一）气体的扩散 影响气体扩散速率的因素 1. 1. 气体的分压差 2. 2. 气体的分子量和溶解度 3. 3. 扩散面积和距离 （二）呼吸气体和人体不同部位气（二）呼吸气体和人体不同部位气 体的分压体的分压二、二、肺换肺换气气（一）（一）肺换气肺换气过程过程（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素1. 呼吸

8、膜的厚度呼吸膜的厚度2. 呼吸膜的面积呼吸膜的面积3. 3. 通气通气/ /血流比值血流比值A A：正常值为：正常值为0.840.84B B：比值增大：肺泡无效腔增大：比值增大：肺泡无效腔增大C C：比值减小：功能性动静脉短路：比值减小：功能性动静脉短路D D：比值异常，均妨碍了有效的气体交：比值异常，均妨碍了有效的气体交换，换，第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输一、氧和二氧化碳在血液中存一、氧和二氧化碳在血液中存 在的形式在的形式物理溶解、化学结合两种形式物理溶解、化学结合两种形式。二、氧的运输二、氧的运输 物理溶解占物理溶解占1.5%1.5%；化学结合占；化学结合占98.5

9、%98.5%，形式为，形式为HbOHbO2 2( (一）一）HbHb分子结构简介分子结构简介（二）（二） HbHb与与O O2 2 结合的特征结合的特征 1.1.反应快、可逆、不需酶的催化、受反应快、可逆、不需酶的催化、受 P PO O2 2的影响。的影响。 2.Fe2+2.Fe2+与与O O2 2结合后仍是二价铁，所以结合后仍是二价铁，所以该反应是氧合，不是氧化。该反应是氧合，不是氧化。 （三）、血氧饱和度1、氧容量：每升血液中血红蛋白所能结合的最大氧量。2、氧含量：每升血液的实际含氧量3、血氧饱和度：氧含量占氧容量的百分数。血氧饱和度=氧含量/氧容量100%100%（四）氧解离曲线（四）氧

10、解离曲线 1 1、概念：表示、概念：表示POPO2 2与血氧饱和度关系的曲。与血氧饱和度关系的曲。 2 2、氧解离曲线图、氧解离曲线图 O O2 2含量含量 （ml/100mlml/100ml）：）： PoPo2 2为为100mmHg100mmHg19.419.4； PoPo2 2为为40mmHg40mmHg14.414.4； PoPo2 2为为15mmHg15mmHg4.44.4；3. 3. 氧解离曲线的形态特征氧解离曲线的形态特征A A、上段：、上段： 相当于相当于POPO2 2在在60-100mmHg60-100mmHg，是，是HbHb与与O O2 2 结合的部分。结合的部分。 特征：特

11、征： 曲线较平坦。曲线较平坦。 生理意义：只要吸入气或肺泡气生理意义：只要吸入气或肺泡气POPO2 2不低于不低于60mmHg60mmHg，HbHb氧饱和度仍能保持在氧饱和度仍能保持在90%90%之上。之上。 B B、中段：相当于P PO O2 2在4040 60mmHg60mmHg，是HbO2 释放O2的部分。 特征：曲线较陡。 生理意义：POPO2 2在此范围内，稍有下降，HbHb氧饱和度下降较大因而释放大量的O O2 2，满足机体正常代谢的需要。C C：下段：相当于POPO2 2在15-60mmHg15-60mmHg，是HbOHbO2 2与O O2 2 解离的部分。 特征：曲线最陡。 生

12、理意义：代表O O2 2的储备。（五）影响氧解离曲线的因素（五）影响氧解离曲线的因素 1 1）pHpH和和PCO2PCO2的影响的影响 2 2）温度的影响）温度的影响 3 3）2 2,3,3二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸 三、二氧化碳的运输三、二氧化碳的运输（一）（一） COCO2 2的运输形式的运输形式 物理溶解物理溶解5%5%，化学结合的占，化学结合的占95%95%。 结合形式主要是碳酸氢盐（结合形式主要是碳酸氢盐（88%88%）和氨基）和氨基 甲酸血红蛋白（甲酸血红蛋白（7%7%）。）。 （二）（二）COCO2 2解离曲线解离曲线 （三）O O2 2与HbHb的结合对COCO2 2运输 的影响

13、 O O2 2与HbHb结合可促使COCO2 2释放，这一现象称霍尔登效应。 综上所述，综上所述，O O2 2及及COCO2 2的运输不是孤的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。立进行的，而是相互影响的。COCO2 2通通过波尔效应影响过波尔效应影响O O2 2的结合和释放，的结合和释放，O O2 2又通过何而登效应影响又通过何而登效应影响COCO2 2的结合和的结合和释放。释放。第四节 呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成（一）呼吸中枢 1 1、概念：是指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。 2 2、各级呼吸中枢的作用、各级呼吸中枢的作用 1 1）脊髓：是联系脑和呼吸肌的中）

14、脊髓：是联系脑和呼吸肌的中 继站和整合某些呼吸反继站和整合某些呼吸反 射的初级中枢。射的初级中枢。2 2）低位脑干：指脑桥和延髓。 延髓是产生节律性呼吸的基本中枢。 脑桥上部有抑制吸气的中枢结构, ,称为呼吸调整中枢。 其主要功能是限制吸气, ,控制吸气深度. .3 3）高位脑：指大脑皮层、边缘系统、 下丘脑等脑桥以上部位。 大脑皮层对呼吸的调节系统是随意的调节系统，其下行通路与低位脑干的不随意的呼吸调节系统是分开的。 A A平面（平面（ 中脑与中脑与脑桥间）切断：脑桥间）切断： 呼呼吸节律无明显变化吸节律无明显变化 B B平面（脑桥上、平面（脑桥上、中部之间）切断：长中部之间）切断：长吸呼吸

15、（呼吸调整中吸呼吸（呼吸调整中枢）枢） C C平面（脑桥和平面（脑桥和延髓间）切断：喘息延髓间）切断：喘息样呼吸样呼吸 D D平面（延髓与平面（延髓与脊髓间）切断：呼吸脊髓间）切断：呼吸停止停止（二）（二）呼吸节呼吸节律律 的形成的形成神经元网络神经元网络学说学说二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节（一）肺牵张反射（一）肺牵张反射 包括：包括： 1 1、肺扩张反射：是肺充气或扩张时、肺扩张反射：是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。抑制吸气的反射。 2 2、肺萎陷反射：是肺萎陷时引起吸、肺萎陷反射：是肺萎陷时引起吸气的反射。气的反射。1 1）机制： 吸气 肺扩张 支气管、细支气管牵张感受器兴奋

16、迷走神经传入冲动增多 延髓吸气神经元抑制 脊髓前角吸气肌运动神经元抑制 脊神经传出冲动减少 吸气肌舒张 吸气停止，转入呼气2 2）作用：使吸气不至于过长过深，防止肺通气过度 （二）化学感受性反射（二）化学感受性反射 适宜刺激适宜刺激主要指动脉血或脑脊液主要指动脉血或脑脊液 中的中的O O2 2、COCO2 2和和H H+ + 1 1、化学感受器、化学感受器 1 1）外周化学感受器： 部位颈动脉体和主动脉体； 适宜刺激动脉血PoPo2 2降低、PcoPco2 2或H H+ +浓度升高； 传入神经窦神经和迷走神经； 中枢延髓； 效应颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加深加快； 主动脉体传入的冲动主要引

17、起血液循环的变化；生理作用机体低O2时维持呼吸 2 2）中枢化学感受器：）中枢化学感受器： 部位部位延髓腹外侧浅表部分（头、延髓腹外侧浅表部分（头、中、尾）；中、尾）； 适宜刺激适宜刺激脑脊液和局部细胞外脑脊液和局部细胞外液中的液中的H H+ +； 效应效应兴奋呼吸中枢，引起呼吸兴奋呼吸中枢，引起呼吸加深加快；加深加快； 生理作用生理作用调节脑脊液的调节脑脊液的H H+ +浓度，浓度，维持神经系统维持神经系统pHpH值稳定值稳定2 2、 COCO2 2 、H H+ +和和O O2 2对呼吸的调节对呼吸的调节（1 1） COCO2 2 吸入气中吸入气中COCO2 2适当增加，对呼吸有刺激作用。适

18、当增加，对呼吸有刺激作用。 机制：机制：1 1）刺激外周化学感受器。）刺激外周化学感受器。 2 2）刺激中枢化学感受器。）刺激中枢化学感受器。 这两条途径中，后一条途径是主要的。这两条途径中，后一条途径是主要的。（2 2） H H+ + 动脉血动脉血HH+ + 增加，呼吸加深加快增加，呼吸加深加快 机制：机制：1 1）刺激外周化学感受器。）刺激外周化学感受器。 2 2）刺激中枢化学感受器。）刺激中枢化学感受器。 3 3）以刺激外周化学感受器为主。）以刺激外周化学感受器为主。（3 3）O O2 2 吸入气吸入气POPO2 2降低时，一般在动脉血降低时，一般在动脉血POPO2 2降低至降低至80m

19、mHg80mmHg以下时，出现肺通气增加。严重低以下时，出现肺通气增加。严重低O O2 2时，呼时，呼吸障碍。吸障碍。 机制：机制：1 1）低）低O O2 2对呼吸中枢的直接作用是抑制。对呼吸中枢的直接作用是抑制。 2 2）低）低O O2 2刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。 3 3）轻、中度低）轻、中度低O O2 2对外周化学感受器的刺激对外周化学感受器的刺激作用大于对呼吸中枢的抑制作用作用大于对呼吸中枢的抑制作用 。 4 4）严重低）严重低O O2 2时，外周化学感受器反射不足时，外周化学感受器反射不足以克服低以克服低O O2 2对呼吸中枢的直接抑制作用。对呼吸中枢的直接抑制作用。3 3、O O2 2、COCO2 2、H H+ +在呼吸调节中的相互作用在呼吸调节中的相互作用 COCO2 2的作用最强，而且比单因素作用时强；的作用最强，而且比单因素作用时强；H H+ +的作用次之；的作用次之； O O2 2的作用最弱。的作用最弱。