1、生理教研室生理教研室1/1/20231/1/2023呼吸：机体与外界环境间的气体交换过程。呼吸：机体与外界环境间的气体交换过程。第一节肺第一节肺 通通 气气 缩小缩小肺肺 脏脏扩张扩张呼气呼气肺内压大气压肺内压大气压吸气吸气肺内压大气压肺内压大气压呼呼 吸吸 肌肌收收 缩缩舒舒 张张胸胸 廓廓缩小缩小扩张扩张吸气肌吸气肌膈肌膈肌膈肌收缩，胸腔上膈肌收缩，胸腔上下径增加；使肋骨下径增加；使肋骨外展，胸腔左右径外展，胸腔左右径增加。增加。胸腔容积增加相当胸腔容积增加相当于总通气量的于总通气量的4/5。腹式呼吸腹式呼吸(abdominal respiration)吸气肌吸气肌肋间外肌肋间外肌收缩时使
2、肋骨外展，肋骨、收缩时使肋骨外展，肋骨、胸骨上提，胸腔前、后径、胸骨上提，胸腔前、后径、左右径扩大。左右径扩大。胸式呼吸胸式呼吸(thoracic respiration).胸锁乳突肌、斜角肌、前锯肌胸锁乳突肌、斜角肌、前锯肌使第一肋、胸骨上提，扩展胸使第一肋、胸骨上提，扩展胸腔上部。腔上部。呼气肌呼气肌膈肌、肋间外肌的舒张膈肌、肋间外肌的舒张肋间内肌：胸腔前肋间内肌：胸腔前后左右径缩小后左右径缩小腹壁肌：收缩时使腹内压升高，膈肌上升，腹壁肌：收缩时使腹内压升高，膈肌上升，胸腔上下径缩小胸腔上下径缩小呼吸方式呼吸方式用力呼吸：用力呼吸：吸气，膈肌、肋间外肌用力收缩，辅助吸吸气，膈肌、肋间外肌用
3、力收缩，辅助吸气肌收缩。气肌收缩。呼气，吸气肌舒张，呼气肌收缩，主动过呼气，吸气肌舒张，呼气肌收缩，主动过程。程。平静呼吸：平静呼吸：吸气，膈肌、肋间外肌。吸气，膈肌、肋间外肌。呼气，膈肌和肋间外肌舒张，被动过程。呼气，膈肌和肋间外肌舒张，被动过程。2.2.肺内压肺内压:吸气初吸气初:肺内压肺内压 大气压大气压=0.3=0.30.4kPa0.4kPa呼气末呼气末:肺内压肺内压=大气压大气压3.3.胸内压胸内压胸内压是指胸膜腔内的压力。胸内压是指胸膜腔内的压力。平静吸气平静吸气:胸内压胸内压 大气压大气压=0.7=0.71.3kPa1.3kPa 呼气呼气:胸内压胸内压 肺，胸肺，胸廓自然容积廓自
4、然容积 肺容积肺容积壁层胸膜贴于胸廓内壁壁层胸膜贴于胸廓内壁,大气压对其影响极小。大气压对其影响极小。胸内压大气压胸内压大气压肺回缩力肺回缩力胸内压胸内压0 0肺肺回缩力回缩力负压机制负压机制:意义：意义：维持肺扩张维持肺扩张促血液和淋巴液回流促血液和淋巴液回流（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力弹性阻力弹性阻力 肺弹性阻力肺弹性阻力 胸廓弹性阻力胸廓弹性阻力非弹性阻力非弹性阻力 气道阻力气道阻力 惯性阻力惯性阻力 粘滞阻力粘滞阻力(1)(1)肺的弹性阻力肺的弹性阻力顺应性顺应性=(1/=(1/弹性阻力弹性阻力)弹性回缩力：弹性纤维和胶原纤维，弹性回缩力：弹性纤维和胶原纤维，1/31/3肺表面
5、张力：液气界面水分子间吸引力，肺表面张力：液气界面水分子间吸引力，2/32/3使肺泡缩小。使肺泡缩小。肺泡肺泡肺泡回缩肺泡回缩肺通气（吸气）阻力肺通气（吸气）阻力 肺泡内压不稳定肺泡内压不稳定肺泡破裂或萎缩肺泡破裂或萎缩 促肺泡内液生成促肺泡内液生成产生肺水肿产生肺水肿 P P 2T2Tr r表面活性物质表面活性物质:肺泡肺泡型细胞，分布于肺泡液型细胞，分布于肺泡液-气界面气界面上。上。二棕榈酰卵磷脂二棕榈酰卵磷脂(DPL(DPL或或DPPC)DPPC)。作用：降低肺泡表面张力作用：降低肺泡表面张力降低吸气阻力降低吸气阻力维持大小肺泡压力或容积的稳定维持大小肺泡压力或容积的稳定防止肺水肿发生防
6、止肺水肿发生吸气吸气肺泡表面积肺泡表面积DPLDPL分散分散降表面张力作用降表面张力作用肺泡表面张力肺泡表面张力肺泡回缩肺泡回缩防肺泡破裂防肺泡破裂呼气呼气肺泡表面积肺泡表面积DPLDPL聚集聚集降表面张力作用降表面张力作用肺泡表面张力肺泡表面张力肺泡回缩力肺泡回缩力肺泡DPPC气道阻力气道阻力 气流速度：气体流动时，流速快气流速度：气体流动时，流速快阻力大阻力大 气流形式：层流气流形式：层流阻力小，阻力小，湍流湍流阻力大阻力大 气阻口径：气阻口径：R1r4 跨壁压：呼气跨壁压：呼气吸气吸气 肺实质对气道壁外向牵引：呼气肺实质对气道壁外向牵引：呼气吸气吸气 气道管壁平滑肌舒缩活动：气道管壁平滑
7、肌舒缩活动：迷走迷走NAch+M受体受体收缩收缩阻力阻力 交感交感NNE+2受体受体舒张舒张阻力阻力 化学因素：化学因素：E、NE、氨茶碱等。、氨茶碱等。（2）胸廓的弹性阻力廓胸胸廓处于自然位置时(肺容量67)，不表现有弹性回缩力；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。二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价1/1/2023（一）肺容积和肺容量（一）肺容积和肺容量1、肺容积、肺容积(pulmonary volume)潮气量潮气量 (tidal volume TV)0.5L 补吸气量补吸气量(i
8、nspiratory reserve volume IRV)1.5-2.0L 补呼气量补呼气量(exspiratory reserve volume ERV)0.9-1.2L 余气量余气量(residual volume RV)1.0-1.5L1/1/20232、肺容量(pulmonary capacity)深吸气量(inspiratory capacity IC)功能余气量(functional residual capacity FRC)肺活量(vital capacity VC)用力呼气量(forced experatory volume FEV)肺总量(total lung capac
9、ity TLC)1/1/2023时间肺活量时间肺活量 最大吸气后以最快速度呼气，第最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒秒 末呼出气量占肺活量的百分数。末呼出气量占肺活量的百分数。（二）肺通气量（二）肺通气量1、每分通气量、每分通气量(minute pulmonary ventilation)每分通气量每分通气量 每分钟进或出肺的气体总量每分钟进或出肺的气体总量。6L-9L最大随意通气量最大随意通气量 尽力作深快呼吸时，每尽力作深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量。分钟所能吸入或呼出的最大气量。意义：估计一个人能进行多大运动量。意义：估计一个人能进行多大运动量。1/1/20232、无效
10、腔与肺泡通气量、无效腔与肺泡通气量解剖无效腔生理无效腔生理无效腔=解剖无效腔解剖无效腔+肺泡无效腔肺泡无效腔肺泡通气量肺泡通气量:每分钟吸入肺泡的新鲜气每分钟吸入肺泡的新鲜气量。量。=（潮气量（潮气量-无效腔气量）呼吸频率无效腔气量）呼吸频率肺通气量和肺泡通气量肺通气量和肺泡通气量呼吸频率呼吸频率 潮气量潮气量 肺通气量肺通气量 肺泡通气量肺泡通气量(次次/min)(ml)(ml/min)(ml/min)16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200第二节第二节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换1/1/2023 一、气体交换的基本原理一、气体交
11、换的基本原理方式：扩散方式：扩散动力：气体分压差动力：气体分压差 方向：高向低方向：高向低 扩散速率受溶解度、分子量、温度、分压扩散速率受溶解度、分子量、温度、分压差、面积、距离影响差、面积、距离影响 1/1/2023二、气体交换的过程二、气体交换的过程肺换气和组织换气肺换气和组织换气1/1/2023三、影响气体交换的因素三、影响气体交换的因素（一）影响肺换气（一）影响肺换气因素因素呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 肺纤维化、水肿肺纤维化、水肿时增厚时增厚1/1/2023 呼吸膜面积呼吸膜面积 3 3亿个肺泡，亿个肺泡，70m270m2，40m240m2。运动时面积增大；运动时面积增大；肺不张、肺实变
12、、肺不张、肺实变、肺炎、肺气肿、闭肺炎、肺气肿、闭塞时面积减小塞时面积减小 2、通气通气/血流比值：血流比值：0.84 每分肺泡通气量和每分肺血流量的比值。每分肺泡通气量和每分肺血流量的比值。气多或血少气多或血少 气少或血多气少或血多 比值升高比值升高 比值降低比值降低 肺泡无效腔肺泡无效腔 A-V短路短路 换气效率低换气效率低通气/血流比值变化时对气体交换的影响V减小Q减小1/1/2023第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输O2、CO2在血中存在的形式在血中存在的形式形式：物理溶解、化学结合形式：物理溶解、化学结合 一、一、O2的运输的运输形式：物理溶解（形式：物理溶解（1.5
13、%）化学结合（化学结合（98.5%）Hb与与O2结合的特征：结合的特征：Hb+O2 HbO2反应快、可逆、不需酶催化，主要受反应快、可逆、不需酶催化，主要受 PO2影响影响血红素血红素Fe 2+1分子分子Hb可结合可结合4分子分子O2氧离曲线呈氧离曲线呈S形形 Hb氧容量：氧容量：100ml血的血的Hb所能结合的最所能结合的最 大氧量。大氧量。Hb氧含量：氧含量：100ml血的血的Hb实际结合的氧量。实际结合的氧量。Hb氧饱和度：氧饱和度：Hb氧含量和氧含量和Hb氧容量的氧容量的 百分比。百分比。氧解离曲线及影响因素氧解离曲线及影响因素氧解离曲线：氧分氧解离曲线：氧分压与血氧饱和度关压与血氧饱
14、和度关系曲线。系曲线。曲线呈曲线呈S形，氧分压形，氧分压高时血氧饱和度高高时血氧饱和度高，氧分压低时血氧，氧分压低时血氧饱和度低。饱和度低。1/1/2023氧解离曲线的意义氧解离曲线的意义 上段：上段：100mmHg，97.4%;80mmHg，96%，150mmHg，100%。血氧。血氧饱和度变化小。饱和度变化小。意义：当外环境或吸入气意义：当外环境或吸入气中的中的O2分压下降，造成血分压下降，造成血PO2降低时，仍能为机体降低时，仍能为机体摄取和携带足够的摄取和携带足够的O2。中段中段:PO2 6040mmHg:PO2 6040mmHg 是是HbO2HbO2释放释放O2O2的部分。的部分。意
15、义：可释放出适量的意义：可释放出适量的O2 O2，满足机体安静状态下对满足机体安静状态下对O2 O2 的的需求。需求。下段：PO2 4015mmHgHb与O2的解离阶段。意义：可释放足够的O2，满足活动增强组织对O2需求。代表O2的贮备影响氧离曲线的因素影响氧离曲线的因素 1.PH和和PCO2Pco2PH氧离曲线右移氧离曲线右移趋解离趋解离Pco2PH氧离曲线左移氧离曲线左移趋结合趋结合 这种酸度对这种酸度对Hb与与o2亲和力的影响，称亲和力的影响，称为波尔效应为波尔效应(Bohr effect)意义：在肺脏促进氧合意义：在肺脏促进氧合 在组织促进氧离。在组织促进氧离。1/1/2023 2.温
16、度 T升高，曲线右移,促使O2的释放；T降低，左移,不利于O2释放。组织代谢局部 T+CO2H+曲线右移氧离易 低温麻醉时，应防组织缺O2 冬天，末梢循环+氧离难局部红、易冻伤1/1/20233.其他因素其他因素Hb本身的性质本身的性质 Hb的的Fe2+Fe3+:Hb失去结合失去结合O2的能的能力（如亚硝酸盐）力（如亚硝酸盐）异常异常Hb：Hb的运的运O2能力能力（如地中海贫（如地中海贫血）血）1/1/20232，3-二磷酸甘油酸升高，氧离曲线右移CO与Hb的亲和力是O2的250倍CO与Hb中的一个血红素结合后，将增加其余3个血红素对O2的亲和力，曲线左移。二、二、CO2的运输的运输 运输形式
17、：运输形式：物理溶解（物理溶解（5%）化学结合化学结合 碳酸氢盐碳酸氢盐 （88%）氨基甲酸氨基甲酸Hb（7%）HbNH2O2+H+CO2=HHbNHOOH+O2 占肺排出占肺排出CO218%（一）（一）HCO3-形式：形式：88反应过程：反应过程：1/1/2023 反应特征反应特征:极快且可逆，反应方向取决极快且可逆，反应方向取决PCO2差差；RBC膜上有膜上有Cl-和和HCO3-特异转运载特异转运载体，体，Cl-转移维持电平衡转移维持电平衡,促进促进CO2化学化学结合的运输；结合的运输；需酶催化；需酶催化；在在RBC内反应内反应,在血浆内运输。在血浆内运输。1/1/2023（二）氨基甲酸血
18、红蛋白的形式：（二）氨基甲酸血红蛋白的形式：7反应过程：反应过程：HbNH2O2+H+CO2肺肺 HHbNHCOOHO2组织组织 反应特征反应特征:反应迅速且可逆，无需酶催化；反应迅速且可逆，无需酶催化；CO2与与Hb的结合较为松散；的结合较为松散；反应方向主要受氧合作用的调节，比较被反应方向主要受氧合作用的调节，比较被动，以氧合氧离为主；动，以氧合氧离为主；虽不是主要运输形式虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式却是高效率运输形式；带满带满O2的的Hb仍可带仍可带CO2。1/1/2023第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、呼吸中枢一、呼吸中枢与呼吸运动有关的神经元集中的部位。与呼吸
19、运动有关的神经元集中的部位。（一）脊髓颈3-5段和胸段前角1.中继站2.某些呼吸反射的初级中枢X完整切断X横切脑干后呼吸运动的变化（二）低位脑干（二）低位脑干延髓：呼吸节律基本中枢延髓：呼吸节律基本中枢 作用：产生呼吸节律作用：产生呼吸节律背侧吸气组，腹侧呼气组背侧吸气组，腹侧呼气组兴奋传至支配膈肌和肋间肌的脊髓前角运动兴奋传至支配膈肌和肋间肌的脊髓前角运动N。脑桥：脑桥：呼吸调整中枢呼吸调整中枢:与延髓的呼吸神经元形成双向联系与延髓的呼吸神经元形成双向联系。作用：限制吸气，促吸气向呼气转化作用：限制吸气，促吸气向呼气转化长吸中枢长吸中枢:易化吸气易化吸气（三）上位脑（三）上位脑调节内脏活动和
20、心理活动来影响调调节内脏活动和心理活动来影响调节呼吸运动节呼吸运动 呼吸节律的形成1/1/2023二、呼吸的反射性调节二、呼吸的反射性调节（一）化学感受性（一）化学感受性反射反射1.外周化学感受器外周化学感受器：颈颈A体，主体，主A体体适宜刺激：适宜刺激：血血PO2 PCO2 H+1/1/20232 中枢中枢 化学化学R延髓腹外侧浅表部位延髓腹外侧浅表部位适宜刺激：脑脊液及局部细胞外液H+中枢化学感受器的特点、作用中枢化学感受器的特点、作用特点：特点：不感受缺氧的刺激不感受缺氧的刺激 对对CO2的敏感性比外周化学感的敏感性比外周化学感受器高，反应潜伏期较长受器高，反应潜伏期较长 作用：主要调节
21、脑脊液的作用：主要调节脑脊液的H+（pH稳态稳态）CO2对呼吸的调节对呼吸的调节血血PCO2升高，呼吸深快。升高，呼吸深快。超过某程度，抑制呼吸。超过某程度，抑制呼吸。1.刺激外周化学感受器。刺激外周化学感受器。2.CO2通过血脑屏障，与细胞外液中水结合通过血脑屏障，与细胞外液中水结合（H2O+CO2=H2CO3H+HCO3+），），H+刺激中枢化学感受器引起。刺激中枢化学感受器引起。CO2透过血-脑屏障1/1/2023H+对呼吸的调节对呼吸的调节效应：效应：H+，引起呼吸深快。，引起呼吸深快。通过外周化学感受器和中枢化学感受通过外周化学感受器和中枢化学感受器引起的。器引起的。H+不易于穿过血
22、脑屏障，外周化学感不易于穿过血脑屏障，外周化学感受器作用为主。受器作用为主。低低O2对呼吸的调节对呼吸的调节效应：一定范围内动脉血的效应：一定范围内动脉血的PO2 ，引起呼，引起呼吸深快吸深快 肺（泡）通气量肺（泡）通气量 ；机理：兴奋外周化学感受器，引起呼吸深快机理：兴奋外周化学感受器，引起呼吸深快。PO2降低对呼吸中枢有直接的抑制作用，使降低对呼吸中枢有直接的抑制作用，使呼吸浅慢。呼吸浅慢。兴奋兴奋抑制抑制但严重低但严重低O2 可致呼吸障碍：抑制可致呼吸障碍：抑制兴奋。兴奋。严重肺通气和肺换气功能障碍，导严重肺通气和肺换气功能障碍，导致血低致血低O2和和CO2潴留，长时间的潴留，长时间的C
23、O2潴留使中枢化学感受器对潴留使中枢化学感受器对CO2的刺激作用发生适应，外周化学感的刺激作用发生适应，外周化学感受器对低受器对低O2的刺激适应慢，低的刺激适应慢，低O2成成为驱动呼吸的主要刺激，应给予低为驱动呼吸的主要刺激，应给予低流量的流量的O2进行进行O2疗。疗。（二）机械感受性反射（二）机械感受性反射1.肺牵张反射肺牵张反射 指肺扩张或缩小而指肺扩张或缩小而引起吸气抑制引起吸气抑制或兴奋的反射或兴奋的反射。包括肺扩张反射、包括肺扩张反射、肺萎缩反射。肺萎缩反射。1/1/2023肺扩张反射：肺扩张反射：过程：吸气时，肺扩张过程：吸气时，肺扩张肺牵张感受器兴肺牵张感受器兴奋奋迷走迷走N兴奋
24、兴奋延髓延髓兴奋吸气切兴奋吸气切断机制断机制N元元吸气停止转化为呼气吸气停止转化为呼气。平静呼吸时反射不明显，深呼吸时起作平静呼吸时反射不明显，深呼吸时起作用；用；病理情况下病理情况下(肺充血、肺水肿等肺充血、肺水肿等)肺顺应性肺顺应性降低时起重要作用。降低时起重要作用。1/1/2023本章小结 呼吸时重要的生命体征，包括外呼吸，气体在呼吸时重要的生命体征，包括外呼吸，气体在血液中的运输，内呼吸三个环节。血液中的运输，内呼吸三个环节。肺通气的原动力是呼吸运动，直接动力是肺内肺通气的原动力是呼吸运动，直接动力是肺内压于大气压之差。肺通气过程中，胸膜腔内压压于大气压之差。肺通气过程中，胸膜腔内压起
25、着重要作用。起着重要作用。肺的通气必须克服弹性阻力和非弹性阻力。弹肺的通气必须克服弹性阻力和非弹性阻力。弹性阻力以肺泡表面张力为主。表面活性物质可性阻力以肺泡表面张力为主。表面活性物质可增加肺的顺应性。非弹性阻力最主要是呼吸道增加肺的顺应性。非弹性阻力最主要是呼吸道阻力，多种因素可使气道口径变小，呼吸道阻阻力，多种因素可使气道口径变小，呼吸道阻力增大。力增大。肺通气功能的评价指标中，反映肺通气功能较肺通气功能的评价指标中，反映肺通气功能较好的是用力肺活量，反映肺通气效率较好的是好的是用力肺活量，反映肺通气效率较好的是肺泡通气量。肺泡通气量。1/1/2023 肺换气的交换速率与气体分压差、温度、
26、溶解度肺换气的交换速率与气体分压差、温度、溶解度、肺泡膜面积成正比，与肺泡膜的厚度、气体分、肺泡膜面积成正比，与肺泡膜的厚度、气体分子量的平方根成反比。肺泡通气量还必须与每分子量的平方根成反比。肺泡通气量还必须与每分肺血流量相匹配才能保证肺换气的正常。肺血流量相匹配才能保证肺换气的正常。气体在血液中以物理溶解和化学结合两种方式运气体在血液中以物理溶解和化学结合两种方式运输。输。延髓是基本的呼吸中枢。延髓是基本的呼吸中枢。呼吸运动受机械和化学感受性反射的调节。前者呼吸运动受机械和化学感受性反射的调节。前者以肺牵张反射为主，后者通过中枢及外周化学感以肺牵张反射为主，后者通过中枢及外周化学感受器，感受受器，感受PO2PCO2H+的变化，维持稳态，的变化，维持稳态，保证生命活动的正常进行。保证生命活动的正常进行。1/1/2023
