1、Chapter 10. 呼呼 吸吸respiration2呼吸呼吸（respiration） 呼吸是机体与外界环境之间的呼吸是机体与外界环境之间的气体交换过程气体交换过程 意义：呼吸运动必须不停地进意义：呼吸运动必须不停地进行，才能保证新陈代谢的正常行，才能保证新陈代谢的正常进行和内环境稳定进行和内环境稳定3呼吸过程由三环节构成呼吸过程由三环节构成 外呼吸外呼吸 external respiration 肺通气肺通气 pulmonary ventilation 肺换气肺换气 gas exchange in lung 气体在血液中的运输气体在血液中的运输 transport of gas in
2、the blood 内呼吸内呼吸 internal respiration 组织换气组织换气 tissue respiration 细胞呼吸细胞呼吸 cellular respiration4第一节第一节. 呼吸的功能结构呼吸的功能结构functional structure of respiration 呼吸道是气体出入肺的通道呼吸道是气体出入肺的通道 肺泡是气体交换的主要场所肺泡是气体交换的主要场所 胸廓的节律性运动是实现肺通气的动力胸廓的节律性运动是实现肺通气的动力 胸膜腔位于肺与胸廓之间起偶联作用胸膜腔位于肺与胸廓之间起偶联作用5呼吸道（呼吸道（respiratory tracts）
3、上呼吸道：鼻、咽、喉上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：包括气管、支气下呼吸道：包括气管、支气管及分支直至呼吸性细支气管及分支直至呼吸性细支气管。共分支管。共分支23级，管壁的软级，管壁的软骨组织逐渐减少，平滑肌细骨组织逐渐减少，平滑肌细胞渐增，管壁内有粘膜和黏胞渐增，管壁内有粘膜和黏液腺液腺 平滑肌受神经和体液因素的平滑肌受神经和体液因素的调节改变气道口径和阻力，调节改变气道口径和阻力，调整通气量调整通气量678肺泡（肺泡（alveoli） 肺的功能单位，单层上肺的功能单位，单层上皮细胞构成，上皮外是皮细胞构成，上皮外是丰富的毛细血管网，丰富的毛细血管网，3亿多肺泡，气体交换面亿多肺泡，气体交换
4、面积达积达70m2 呼吸膜呼吸膜 肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质9呼吸膜（呼吸膜（respiratory membrane） 肺部气体交换所经历的肺部气体交换所经历的肺泡毛细血管膜，电镜肺泡毛细血管膜，电镜下有六层结构，总厚度下有六层结构，总厚度不到不到1微米，通透性大微米，通透性大 肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质液体层肺泡上皮层液体层肺泡上皮层间质毛细血管间质毛细血管基膜层内皮层基膜层内皮层10肺泡表面活性肺泡表面活性物质具有降低物质具有降低表面张力的作表面张力的作用，防止肺泡用，防止肺泡塌陷塌陷11胸廓（胸廓（thorax）胸廓由肋骨、胸骨、胸椎胸廓由肋骨、胸骨、胸椎构成骨架，附着的软
5、组织构成骨架，附着的软组织构成其四壁，底部由膈肌构成其四壁，底部由膈肌封闭的弹性的中空结构封闭的弹性的中空结构吸气肌吸气肌呼气肌呼气肌12胸廓（胸廓（thorax） 肺的节律性扩肺的节律性扩张是由胸廓的张是由胸廓的节律性舒缩活节律性舒缩活动引起的动引起的13第二节第二节. 肺通气肺通气 pulmonary ventilation 肺通气肺通气是肺与外界环境之间的气体交换过程，是肺与外界环境之间的气体交换过程，维持肺泡内高浓度维持肺泡内高浓度O2和低浓度和低浓度CO2环境环境肺通气的原理肺通气的原理肺通气能力评价肺通气能力评价141肺通气的原理肺通气的原理principles of pulmon
6、ary ventilation 肺通气的动力肺通气的动力 肺内压与胸内压的变化肺内压与胸内压的变化 肺通气的阻力肺通气的阻力151.肺通气的动力肺通气的动力driving force of pulmonary ventilation 直接动力是肺内压与大气直接动力是肺内压与大气压之差压之差 原动力则是呼吸肌的舒缩原动力则是呼吸肌的舒缩 呼吸肌的收缩和舒张造成呼吸肌的收缩和舒张造成的胸廓的扩大与缩小称为的胸廓的扩大与缩小称为呼吸运动呼吸运动（respiratory movement）Inspiration expiration16 吸气为主动过程，吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩做功；平吸气为主动过
7、程，吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩做功；平静呼气为被动过程，不需吸气肌做功，但用力呼气时需呼气静呼气为被动过程，不需吸气肌做功，但用力呼气时需呼气肌（肋间内肌）做功；用力吸气时辅助吸气肌也参加收缩肌（肋间内肌）做功；用力吸气时辅助吸气肌也参加收缩胸式呼吸胸式呼吸thoracic respiration腹式呼吸腹式呼吸abdominal respiration17膈肌是主要的吸气肌膈肌是主要的吸气肌182. 肺内压与胸内压的变化肺内压与胸内压的变化intrapulmonary pressure and intrapleural pressure192. 肺内压与胸内压的变化肺内压与胸内压的变化in
8、trapulmonary pressure and intrapleural pressure 平和呼吸的肺内压呈周期性变化，幅度平和呼吸的肺内压呈周期性变化，幅度3-4mmHg，吸气时为负，呼气时为正吸气时为负，呼气时为正 胸内压是胸膜腔内压，通常为负压，也胸内压是胸膜腔内压，通常为负压，也随着呼吸运动发生节律性变化，胸内负随着呼吸运动发生节律性变化，胸内负压由肺的回缩力造成压由肺的回缩力造成 胸内负压的生理意义：胸内负压的生理意义： 维持肺泡的扩张状态，有利于肺通气；维持肺泡的扩张状态，有利于肺通气； 降低降低CVP，有利于静脉回流。有利于静脉回流。203. 肺通气的阻力肺通气的阻力res
9、istances in pulmonary ventilation 胸壁和肺的弹性阻力，胸壁和肺的弹性阻力，70 气道阻力（非弹性阻力）气道阻力（非弹性阻力）, ,30 呼吸功（呼吸功（respiratory work）：）：呼吸运动中呼吸运动中呼吸肌克服弹性和非弹性阻力完成肺通气呼吸肌克服弹性和非弹性阻力完成肺通气所做的功，反映呼吸耗能所做的功，反映呼吸耗能21二二. 肺通气能力评价肺通气能力评价evaluation of pulmonary ventilation22二二. 肺通气能力评价肺通气能力评价evaluation of pulmonary ventilation 肺容量（肺容量（
10、lung capacity）潮气量潮气量0.40.5补吸气量补吸气量1.52.0补呼气量补呼气量0.91.2余气量余气量1.01.5肺活量肺活量3.5/2.5时间肺活量时间肺活量肺总容量肺总容量5.0/3.52324 肺通气量（肺通气量（ventilation volume） 每分通气量潮气量每分通气量潮气量呼吸频率（呼吸频率（6.0-7.5L/min） 每分最大通气量可达每分最大通气量可达100L/min 每分肺泡通气量每分肺泡通气量 解剖无效腔（解剖无效腔（anatomic dead space）与肺泡无效腔合称与肺泡无效腔合称生理无效腔（生理无效腔（physiological dead
11、space） 每分肺泡通气量每分肺泡通气量=（潮气量解剖无效腔）（潮气量解剖无效腔）呼吸频率，呼吸频率，约为肺通气量的约为肺通气量的70，深慢呼吸时增加，深慢呼吸时增加二二. 肺通气能力评价肺通气能力评价evaluation of pulmonary ventilation2526第三节第三节. 呼吸气体的交换呼吸气体的交换 gas exchange 气体交换包括气体交换包括肺换气肺换气（肺泡与血液之间）（肺泡与血液之间）和和组织换气组织换气（血液与组织细胞之间），都（血液与组织细胞之间），都通过扩散方式实现通过扩散方式实现气体交换的原理气体交换的原理影响肺换气的因素影响肺换气的因素27一一.
12、 气体交换的原理气体交换的原理principles of gas exchange气体的分压气体的分压 各种气体扩散的各种气体扩散的方向取决于该气方向取决于该气体的分压差，而体的分压差，而某气体的分压与某气体的分压与它所占的容积百它所占的容积百分比成正比分比成正比28 肺肺换气换气（pulmonary exchange） 组织换气组织换气（tissue exchange）一一. 气体交换的原理气体交换的原理principles of gas exchange29二二. 影响肺换气的因素影响肺换气的因素factors influencing gas exchange 扩散速率扩散速率 不仅取决于
13、分压差，也与气体溶解度和分子质量有关，不仅取决于分压差，也与气体溶解度和分子质量有关，CO2的扩散速率是的扩散速率是O2的的2倍倍 呼吸膜的厚度与面积呼吸膜的厚度与面积 肺泡总扩散面积肺泡总扩散面积70m2，安静状态下呼吸膜扩散面积安静状态下呼吸膜扩散面积40m2，有相当大的储备，运动时增加；病理情况下呼吸膜增厚或有相当大的储备，运动时增加；病理情况下呼吸膜增厚或面积下降面积下降 通气通气/血流比值（血流比值（VA/Q） 30 肺换气的效率依赖于肺泡通肺换气的效率依赖于肺泡通气量与肺血流量之间的协调。气量与肺血流量之间的协调。正常正常VA/Q 0.84，意味着静，意味着静脉血在通过肺毛细血管时
14、全脉血在通过肺毛细血管时全部变成动脉血；比值增大说部变成动脉血；比值增大说明肺泡无效腔增大；比值下明肺泡无效腔增大；比值下降相当于发生功能性动静脉降相当于发生功能性动静脉短路。两种情况都可能造成短路。两种情况都可能造成机体缺氧机体缺氧通气通气/血流比值（血流比值（VA/Q）31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 bloodO2和和CO2均以物理溶解态和化学结合态两种均以物理溶解态和化学结合态两种形式运输，后者为主形式运输，后者为主 O2的运输的运输 CO2的运输的运输32 一一. O2的运输的运输transport of oxygen
15、O2的化学结合的化学结合血红蛋白血红蛋白（hemoglobin, Hb）是运氧工具，反应有是运氧工具，反应有以下特点：以下特点：氧合作用氧合作用无酶反应无酶反应饱和现象饱和现象别构效应别构效应Hb+O2 HbO2PO2高高PO2低低1g Hb可结合可结合1.34ml O233 O2的化学结合的化学结合 血（红蛋白）氧容量（血（红蛋白）氧容量（oxygen capacity） 血（红蛋白）氧含量（血（红蛋白）氧含量（oxygen content） 血（红蛋白）氧饱和度（血（红蛋白）氧饱和度（oxygen saturation）当毛细血管中脱氧当毛细血管中脱氧Hb达到达到50g/L时，出现发绀（时
16、，出现发绀（cyanosis）CO与与O2竞争性结合竞争性结合Fe2+，其亲和力为后者的其亲和力为后者的210倍倍 一一. O2的运输的运输transport of oxygen34氧解离曲线（氧解离曲线（oxygen dissociation curve）表示血氧饱和度与氧分压关系的曲线表示血氧饱和度与氧分压关系的曲线 一一. O2的运输的运输transport of oxygen35氧解离曲线（氧解离曲线（oxygen dissociation curve） 一一. O2的运输的运输transport of oxygen上段（上段（60-100mmHg）：即使氧分压有所下降，只即使氧分压有
17、所下降，只要不低于要不低于8KPa，血氧饱血氧饱和度仍维持较高水平，不和度仍维持较高水平，不致发生缺氧致发生缺氧下段（下段（60mmHg）： 氧分压稍有下降，就促使氧分压稍有下降，就促使较多的氧解离，保证组织较多的氧解离，保证组织活动加强时足够的氧供应活动加强时足够的氧供应36 氧解离曲线的影响因素氧解离曲线的影响因素 一一. O2的运输的运输transport of oxygennPH和和PCO2n温度温度n2,3-DPG37血液流经组织时，高血液流经组织时，高PCO2、低、低PH促使促使HbO2解离，曲线右移，有解离，曲线右移，有利于向组织供氧利于向组织供氧玻尔效应（玻尔效应（Bohr e
18、ffect）:PCO2或或H+浓度对浓度对Hb与与O2亲和力的影响亲和力的影响38体温升高，曲线右移，体温升高，曲线右移，促进氧解离，适应机体促进氧解离，适应机体活动加强时组织供氧的活动加强时组织供氧的需要需要39红细胞无氧糖酵解时产生红细胞无氧糖酵解时产生DPG，能降低，能降低Hb与与O2的亲的亲和力，曲线右移，有利于和力，曲线右移，有利于氧释放，是对缺氧的适应氧释放，是对缺氧的适应性反应性反应胎儿胎儿Hb不易与不易与DPG结合，结合，因此与因此与O2的亲和力高于的亲和力高于成人成人40二二. CO2的运输的运输 transport of carbodioxide 化学结合化学结合两种形式：
19、两种形式：HCO3-和氨基甲酸血红蛋白和氨基甲酸血红蛋白CO2+H2OH2CO3HCO3 - +H +碳酸酐酶碳酸酐酶Hb-NH2+CO2PCO2低低PCO2高高Hb-NHCOOH41二二. CO2的运输的运输 transport of carbodioxideCl-HCO3-最终以主要的血浆最终以主要的血浆中中NaHCO3和和少量的红细少量的红细胞内胞内KHCO3形式运输形式运输42 CO2解离曲线解离曲线（carbodioxide dissociation curve）二二. CO2的运输的运输 transport of carbodioxide表示血液中表示血液中CO2含量与含量与CO2
20、分压之间关系的曲线分压之间关系的曲线1) 受血氧含量的影响较大，呈受血氧含量的影响较大，呈两条曲线两条曲线2) 基本呈线性关系，无饱和点基本呈线性关系，无饱和点3) PCO2生理变动范围较生理变动范围较PO2明明显狭窄显狭窄43 Haldane effect: 相同的相同的PCO2下，静脉血比动脉血携带的下，静脉血比动脉血携带的CO2多得多，说明多得多，说明PO2是影响血中是影响血中CO2含量的重要因素含量的重要因素二二. CO2的运输的运输 transport of carbodioxide44第五节第五节. 呼吸的调控呼吸的调控regulation of respiration 中枢神经性
21、调节中枢神经性调节 机械性反射调节机械性反射调节 化学性反射调节化学性反射调节45自主性调节自主性调节 脑干呼吸中枢形成的呼脑干呼吸中枢形成的呼吸节律受外周血液各化吸节律受外周血液各化学因素的反馈调节学因素的反馈调节随意性调节随意性调节 以大脑皮层为最高呼吸以大脑皮层为最高呼吸中枢的前馈性调节中枢的前馈性调节一一.中枢神经性调节中枢神经性调节 regulation of central nerve system中枢神经性调节包括二机制：中枢神经性调节包括二机制：46v延髓延髓：呼吸运：呼吸运动基本中枢动基本中枢v脑桥脑桥：呼吸调：呼吸调整中枢整中枢1. 呼吸中枢呼吸中枢respiratory
22、center47482. 呼吸节律的形成呼吸节律的形成rhythmic breathing49局部神经元回路反馈控制假说：局部神经元回路反馈控制假说： 延髓存在中枢吸气发生器和吸气切断机制两种神经网络，延髓存在中枢吸气发生器和吸气切断机制两种神经网络，吸气发生器能自发兴奋，引发吸气，接着通过多条通路反吸气发生器能自发兴奋，引发吸气，接着通过多条通路反馈兴奋吸气切断机制，使吸气转为呼气馈兴奋吸气切断机制，使吸气转为呼气呼吸调整中枢呼吸调整中枢吸气切断机制吸气切断机制中枢吸气发生器中枢吸气发生器吸气运动神经元吸气运动神经元 吸气运动吸气运动吸气肺扩张肺牵张感受器吸气肺扩张肺牵张感受器脑桥脑桥脊髓脊
23、髓延髓延髓503. 大脑皮层的调节大脑皮层的调节regulation of cerebral cortex一定程度的一定程度的随意性调节，随意性调节，途径有二：途径有二：1)影响脑桥和延髓呼吸中枢，调节呼吸节律影响脑桥和延髓呼吸中枢，调节呼吸节律2)通过随意呼吸调节系统（皮质脊髓束和通过随意呼吸调节系统（皮质脊髓束和皮质红核脊髓束）直接作用于呼吸肌皮质红核脊髓束）直接作用于呼吸肌运动神经元运动神经元51二二. 机械性反射调节机械性反射调节 regulation of mechanical reflexes肺牵张反射肺牵张反射（pulmonary stretch reflex） 由肺扩张或缩小引
24、起的吸气抑制或兴奋的反射为肺由肺扩张或缩小引起的吸气抑制或兴奋的反射为肺牵张反射，其感受器位于支气管和细支气管壁的平牵张反射，其感受器位于支气管和细支气管壁的平滑肌滑肌1)肺扩张反射肺扩张反射：肺充气或扩张时反射性地抑制吸气。：肺充气或扩张时反射性地抑制吸气。肺扩张时牵拉呼吸道扩张，肺牵张感受器兴奋，冲肺扩张时牵拉呼吸道扩张，肺牵张感受器兴奋，冲动经迷走神经上传至延髓，兴奋吸气切断机制。生动经迷走神经上传至延髓，兴奋吸气切断机制。生理意义在于加速吸气与呼气的交替，使吸气不至于理意义在于加速吸气与呼气的交替，使吸气不至于过长过深过长过深2)肺缩小反射肺缩小反射：肺缩小时反射性地引起吸气，在平和：
25、肺缩小时反射性地引起吸气，在平和呼吸调节中意义不大呼吸调节中意义不大52 呼吸肌本体感受性反射呼吸肌本体感受性反射 指呼吸肌本体感受器（肌梭）传入冲动引起的反射性指呼吸肌本体感受器（肌梭）传入冲动引起的反射性呼吸变化。感受器接受肌肉牵张的刺激，传入冲动经呼吸变化。感受器接受肌肉牵张的刺激，传入冲动经脊神经到达脊髓，反射性引起感受器所在肌肉收缩加脊神经到达脊髓，反射性引起感受器所在肌肉收缩加强。意义在于随着呼吸肌负荷的增加，呼吸运动也增强。意义在于随着呼吸肌负荷的增加，呼吸运动也增强强 其它呼吸反射其它呼吸反射 咳嗽反射、喷嚏反射咳嗽反射、喷嚏反射二二. 机械性反射调节机械性反射调节 regul
26、ation of mechanical reflexes53三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemical reflexes54 化学感受器：化学感受器：v外周化学感受器外周化学感受器：主要是颈动脉体和主要是颈动脉体和主动脉体，对缺氧、主动脉体，对缺氧、PCO2和和H+的升高的升高很敏感很敏感v中枢化学感受器中枢化学感受器：位于延髓，对位于延髓，对PCO2和和H+升高敏升高敏感、对缺氧不敏感感、对缺氧不敏感三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemical reflexes55 CO2 的影响的影响v PCO2兴奋呼吸中枢，呼
27、吸加深加快，中枢化学感受器对兴奋呼吸中枢，呼吸加深加快，中枢化学感受器对PCO2的敏感性大于外周，为主要调节途径的敏感性大于外周，为主要调节途径三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemical reflexes对对CO2的反应有个体差异，且的反应有个体差异，且CO2对呼吸的刺激作用有一定对呼吸的刺激作用有一定范围，过高则抑制范围，过高则抑制CNS活动。活动。临床吸氧时通常是含临床吸氧时通常是含5%CO2的混合气的混合气56三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemical reflexes H+的影响的影响 H+ ，兴奋呼吸中枢
28、，呼吸加深加快兴奋呼吸中枢，呼吸加深加快通过外周和中枢化学感受通过外周和中枢化学感受器两条途径实现，后者的器两条途径实现，后者的敏感性远高于前者，但血敏感性远高于前者，但血液液H +透过血脑屏障的速透过血脑屏障的速度慢，限制了对中枢感受度慢，限制了对中枢感受器的刺激作用，所以主要器的刺激作用，所以主要通过外周感受器调节通过外周感受器调节57 缺氧的影响缺氧的影响 缺氧主要刺激外周化学感受器，反射性地引起呼吸加缺氧主要刺激外周化学感受器，反射性地引起呼吸加深加快。切断窦神经则缺氧效应消失深加快。切断窦神经则缺氧效应消失三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemic
29、al reflexes缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制，但通过刺激外周感受器兴奋制，但通过刺激外周感受器兴奋呼吸中枢，是机体重要保护机制。呼吸中枢，是机体重要保护机制。正常情况下缺氧对呼吸的加强作正常情况下缺氧对呼吸的加强作用不大，动脉用不大，动脉PO2低于低于80mmHg时肺通气才有明显增加时肺通气才有明显增加58 PCO2、H+、PO2对呼吸调节的相互影响对呼吸调节的相互影响三三. 化学性反射调节化学性反射调节 regulation of chemical reflexes59PCO2是影响肺通气的主要因素是影响肺通气的主要因素60呼吸运动、解剖无效腔和生理无效腔、通气呼吸运动、解剖无效腔和生理无效腔、通气/血流比值血流比值1)呼吸时呼吸肌的运动、肺内压与胸内压的变化呼吸时呼吸肌的运动、肺内压与胸内压的变化2)呼吸膜的组成呼吸膜的组成3)胸内负压的生理意义胸内负压的生理意义4)肺换气与组织换气的原理肺换气与组织换气的原理5)影响肺换气的因素影响肺换气的因素6)氧离曲线的意义与影响因素氧离曲线的意义与影响因素7)O2与与CO2运输的形式运输的形式8)呼吸节律的形成机制呼吸节律的形成机制9)肺牵张反射及其意义肺牵张反射及其意义10)PO2、PCO2和和H+对呼吸的调节对呼吸的调节61 nervous control of breathing
