1、第五章 呼 吸 Chapter 5 Respiration,大纲要求,掌握：肺通气的原理（肺通气的动力和阻力）；评价肺通气功能的指标（基本肺容积和肺容量；肺通气量与肺泡通气量）。肺换气和组织换气的过程及其影响因素。氧和二氧化碳的运输形式；血氧饱和度、氧解离曲线及其影响因素；化学因素对呼吸的调节。肺牵张反射及其作用。 了解：呼吸中枢与呼吸节律的形成、呼吸肌本体感受性反射、防御性呼吸反射。,呼吸:机体与外界环境之间的气体交换过程。,呼 吸 Respiration,第一节 肺通气,一、肺通气的原理,（一）肺通气的动力,直接动力 (direct force),原动力 (primary force) :
2、,平静呼吸,呼吸运动（respiratory movement）,呼吸运动的形式,型式: 按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。 按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；,2.肺内压,肺泡内的气体压力,人工呼吸,原理:使肺内与外界大气压间产生压力差,口对口呼吸,改变肺内压,制造压差,3.胸膜腔内压(intrapleural pressure),直接测量法,间接测量法,测量食管内压,胸膜腔负压,Pressures involved ： 肺内压 弹性回缩力 胸膜腔内压,胸膜腔内压=肺内压-肺回缩压,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。,受损时 气胸,气胸的治疗,第
3、一节 肺通气,一、肺通气的原理 （一）肺通气的动力,（二）肺通气的阻力,弹性阻力,非弹性阻力,(二) 肺通气的阻力,1. 弹性阻力和顺应性 弹性阻力,肺弹性阻力,胸廓弹性阻力,（静态阻力）,（与胸廓所处位置有关， 可因肥胖、畸形增大）,（1）顺应性（compliance) 顺应性 =(1/弹性阻力),肺的弹性阻力,比顺应性 平静呼吸时的顺应性 = 功能余气量,（2）肺的弹性阻力和肺顺应性,肺容积变化(V) 肺顺应性(CL)= = 0.2L/cmH2O 跨肺压变化(P),肺的弹性阻力,肺弹性成分:1/3,肺泡表面张力:2/3,肺弹性阻力的来源,Surface tension,Pierre Sim
4、on Laplace (1749 -1827),肺泡表面张力,Ta=Tb TaTb rarb rarb PaPb Pa=Pb,Laplaces law: P=2T/r,肺表面活性物质 (pulmonary surfactant),肺表面活性物质 (pulmonary surfactant),！,肺表面活性物质生理意义：,维持肺泡容积的相对稳定 。 减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿发生 。 降低吸气阻力。,新生儿呼吸窘迫综合征,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)：吸气的动力，呼气的阻力； 胸廓扩大时(肺容量67)：吸气的阻力，呼气的动力。,
5、（3）胸廓弹性阻力和胸廓顺应性,（4）肺和胸廓的总弹性阻力和总顺应性,非弹性阻力,2. 非弹性阻力（inelastic resistance),惯性阻力,粘滞阻力,气道阻力 8090%,（动态阻力）,气流在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的阻止肺通气的力。,来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦,来自气体流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦,气道阻力特点:与气道半径的4次方成反比： （R1r4）,非弹性阻力气道阻力,影响气道阻力的因素: 跨壁压 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 神经调节： 迷走N收缩气道阻力 交感N舒张气道阻力 化学物质,肺通气原理 小结,一、原理 （一
6、）动力 （二）阻力,原动力：呼吸运动,直接动力：肺内压与大气压压差,耦联动力：胸膜腔内负压,弹性阻力,非弹性阻力,肺,胸廓,肺表面张力 DPPC,肺泡弹性回缩力,惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力,二、肺通气功能的评价,肺容积： 潮气量(tidal volume, TV)：400-600ml 补吸气量(inspiratory reserve volume, IRV):1500-2000ml 补呼气量(expiratory reserve volume, ERV):900-1200ml 余气量(residual volume, RV):1000-1500ml,（一）肺容积和肺容量,潮气量,补吸气量,补
7、呼气量,残气量,二、肺通气功能的指标,肺容量： 深吸气量:2000-2500ml 功能余气量:2500ml 肺活量:2500,3500ml 用力肺活量: 用力呼气量 肺总量:3500,5000ml,用力呼气量 (forced expiratory volume,FEV)： 又称时间肺活量。指一次最大吸气后再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气体量，通常以它所占用肺活量的百分数表示。 第一秒 FEV1-80% 第二秒 FEV2-96% 第三秒 FEV3-99%,评价肺通气的指标时间肺活量,二、肺通气功能的指标,（一）肺容积和肺容量,（二）肺通气量和肺泡通气量,用力呼气量 （时间肺活量）,肺泡
8、通气量,（二）肺通气量和肺泡通气量,肺通气量(pulmonary ventilation)： 肺通气量=潮气量呼吸频率 肺泡通气量 肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量） 呼吸频率,评价肺通气的指标,解剖无效腔（anatomic dead space),自我测试,1支气管哮喘病人呼气比吸气更为困难，其原因是 A吸气是被动的，呼气是主动的 B吸气时肺弹性阻力减小，呼气时肺弹性阻力增大 C吸气时胸廓弹性阻力减小，呼气时胸廓弹性阻力增大 D吸气时气道阻力减小，呼气时气道阻力增大 E吸气时胸内负压减小，呼气时胸内负压增大,自我测试,2肺通气的原动力是 A肺的弹性回缩力 B吸气肌的主动收缩 C呼吸肌的舒缩活
9、动 D肺的主动舒缩 E大气压与肺内压之差,自我测试,3决定肺部气体交换方向的主要因素是 A气体的溶解度 B气体的分压差 C肺泡膜的通透性 D气体分子量的大小 E气体与血红蛋白的亲和力,自我测试,4肺总容量等于 A潮气量肺活量 B潮气量功能余气量 C余气量补吸气量 D余气量肺活量 E余气量功能余气量,自我测试,5胸膜腔内压等于 A大气压-非弹性阻力 B大气压跨肺压 C大气压跨胸壁压 D大气压-肺的回缩力 E大气压+肺弹性回缩力,自我测试,6. 呼吸频率加倍，潮气量减半时，将使 A每分通气量增加 B每分通气量减少 C肺泡通气量增加 D肺泡通气量减少 E肺泡通气量不变,第二节 肺换气和组织换气,一、
10、气体交换的基本原理 （一）气体的扩散,原理：扩散。 动力：气体分压差,扩散距离分子量,分压差温度气体溶解度扩散面积,=,扩散速率（D）,O2、CO2的比较 分子量 血浆溶解度 A血 V血 D O2 32 21.4 97-100 40 1 CO2 44 515.0 40 46 20 ,(ml/L) （mmHg） （mmHg）,（二） 呼吸气体和人体不同部位气体的分压,二、肺换气,（一）肺换气过程,（二）影响肺换气的因素,面积 厚度,呼吸膜,通气/血流比值 (ventilation/perfusion ratio),通气/血流比值,通气/血流比值=每分钟肺泡通气量/每分钟肺血流量 正常值= 0.8
11、4 0.84 通气过剩 肺泡无效腔增大 0.84 通气不足 功能性动-静脉短路,！,三、组织换气,Gas exchange,小结,1.影响肺气体扩散的因素有哪些？ 2.通气/血流比值偏离正常范围对肺气体交换有何不良影响？ 3.为什么CO2扩散速度高于O2？,复习思考题,第三节 气体在血液中的运输,氧和二氧化碳在血液中存在的形式,化学结合,动态平衡,物理溶解,（二）Hb与O2结合的特征,1、迅速而可逆,一、氧的运输,临床常见缺氧及紫绀,当表浅毛细血管床血液中去氧Hb达5g/100ml以上，呈蓝紫色称紫绀（一般是缺O2的标志）。,3、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
12、(oxygen capacity of Hb) 100ml血 Hb+O2结合的实际量氧含量 (oxygen content of Hb) 氧含量氧容量的%氧饱和度 (oxygen saturation of Hb),（二）Hb与O2结合的特征,2、是氧合，非氧化:Hb-Fe2+ + O2 Fe2+-HbO2,4、Hb+O2的结合或解离曲线呈S形,（Oxygen dissociation cerve）,The relationship between O2 saturation of Hb and PO2,(三) 氧解离曲线,氧解离曲线（氧合血红蛋白解离曲线）： 表示血液PO2与Hb氧饱和度关系
13、的曲线。 该曲线既表示: 在不同PO2下O2与Hb的解离情况； 在不同PO2时O2与Hb的结合情况。,1.上段:坡度较平坦。 表明：PO2变化大 时，血氧饱和度变化小。 意义:保证低氧分压时的高载氧能力。,(三) 氧解离曲线,2.中段: 坡度较陡。 PO2降低能促进大量氧离 意义:维持正常时组织氧供。,上,(三) 氧解离曲线,3.下段: 坡度更陡。 PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。 意义:维持活动时组织氧供。,小结： 氧离曲线特点及其生理意义,（四）影响氧解离曲线的因素,P50,P50,P50: 使 Hb氧饱和度达50%时的Po2。 正常值：26.5mmHg 意义：反应O2与Hb结合、分
14、离的难易程度 P50: 表明 Hb 对o2的亲和力， 即曲线右移 P50: 表明 Hb 对o2的亲和力,即曲线左移,！,1. Pco2和 PH的影响 Pco2PH氧离曲线右移； Pco2PH氧离曲线左移,这种酸度对Hb与o2亲和力的影响，称为波尔效应(Bohr effect)，其意义：在肺脏促进氧合在组织促进氧离。,（四）影响氧离曲线的因素,2、温度 T氧离曲线右移 T氧离曲线左移 3、2,3-DPG DpG 氧离曲线右移 DpG 氧离曲线左移 4、CO 5、其他因素 Hb的性质和量，如异常Hb：Hb的运o2能力（如地中海贫血）,（四）影响氧离曲线的因素,CO中毒,二、二氧化碳的运输,（一）C
15、O2的运输形式 物理溶解： 5 化学结合：95 HCO3-：88 氨基甲酰血红蛋白：7,二、二氧化碳的运输,（一）CO2的运输形式 物理溶解： 5 化学结合：95 HCO3-：88 氨基甲酰血红蛋白：7,(二)CO2解离曲线,血液中CO2含量随PCO2的而，几乎成线性关系(非S形曲线)，且无饱和点。,HbNH2O2+H+CO2,在肺脏,在组织,HHbNHCOOHO2,（三）影响CO2运输的因素,当血PO2时， CO2解离曲线下移。 何尔登效应 小结： 波尔效应 何尔登效应,1.Hb氧解离曲线特征如何？其生理意义如何？ 2.影响氧解离曲线的因素有哪些？为什么？ 3.波尔效应有何生理意义？ 4.C
16、O2运输的形式有哪些？各有何特征？ 5.影响CO2运输的因素有哪些？ 6.何尔登效应有何生理意义？ 7.为什么血PO2，CO2解离曲线会下移？ 8.为什么V血CO2的含量A血？,复习思考题,神经调节neural regulation 体液调节chemal regulation,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,（一）呼吸中枢,脊髓-初级中枢。 低位脑干- 高位脑-大脑皮层、边缘系统、下丘脑等,脑桥,延髓,产生原始节律性 呼吸活动的部位,呼吸调节中枢,正常的呼吸节律,高位脑是随意呼吸调节系统， 低位脑干是自主呼吸调节系统,（二）呼吸节律形成机制,起步细胞学说
17、神经元网络学说,了解,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 颈动脉体和主动脉体 适宜刺激：对PO2、PCO2、H+高度敏感,重点,2)中枢化学感受器 延髓腹外侧浅表部位 适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。,2. CO2、H+和低O2对呼吸运动的调节 (1)CO2：,呼吸加深加快,延髓呼吸中枢+,外周化学感受器+,中枢化学感受器+,CO2透过血脑屏障进入脑脊液: CO2H2OH2CO3H+HCO3-,CO2,(2)H+: H+呼吸加强 H+呼吸抑制 机制:类似CO2。,(3)低氧： 轻度缺氧时 表现为呼吸增强
18、。 严重缺氧时 呼吸减弱，甚至停止。 缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,Pco2 兴奋中枢和外周，以兴奋中枢为主 Po2 兴奋外周化学感受器 H+ 兴奋中枢和外周，以外周为主,3.CO2、H+和低O2在呼吸调节中的相互作用,当一种因素改变而另两种因素不加控制时，作用强度PCO2H+PO2。,（二）肺牵张反射（黑-伯反射）,Pulmonary stretch reflex (Hering-Breuer reflex) 1.肺扩张反射(pulmonary inflation reflex) 2.肺萎陷反射(pulmonary deflation reflex),（其他反射）,呼吸肌本体感受性反射 防
19、御性呼吸反射 咳嗽反射 和 喷嚏反射。,了解,自我测试,1血中PaCO2 升高引起呼吸加深加快是因为 A直接刺激中枢的呼吸神经元 B刺激中枢化学感受器 C刺激颈动脉体和主动脉体感受器 D刺激心肺感受器,自我测试,2缺氧引起呼吸加深加快的原因是 A直接刺激呼吸中枢 B刺激中枢化学感受器 C刺激外周化学感受器 D刺激呼吸肌 E通过肺牵张反射,自我测试,3体内CO2 分压最高的部位是 A静脉血液 B毛细血管血液 C动脉血液 D组织液 E细胞内液,自我测试,4. 在动物实验中，暴露家兔颈部的双侧迷走神经并进行切断，则家兔的呼吸将发生什么变化 A呼吸频率加快 B呼吸幅度减小 C吸气时相缩短 D呼吸变深变慢 E呼吸节律不变,1、切除外周化学感受器后，低氧对呼吸运动有何影响？ 2、如果将无效腔增加1倍，呼吸运动会有什么变化？其机制如何？ 3、为什么慢性阻塞性肺病患者不能吸高浓度氧？ 4、试述缺氧和CO2增多时对呼吸影响的主要机制。 5、试述长管呼吸时呼吸运动加深加快的机制。,复习思考题,
