呼吸醫(yī)學(xué)生理學(xué)教研室.pptVIP

第五章 呼吸,醫(yī)學(xué)生理學(xué)教研室,胡志蘋,呼吸環(huán)節(jié)：,1 外呼吸（肺通氣+ 肺換氣）,1,2,3,2 氣體在血液中的運輸,3 內(nèi)呼吸（組織換氣）,第一節(jié) 肺通氣,肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。,二、肺通氣原理,氣體進(jìn)出肺取決兩方面因素： 動力：大氣壓與肺內(nèi)壓之間的壓力差； 阻力：彈性阻力和非彈性阻力。,二、肺通氣原理 （一）肺通氣的動力,吸氣肌收縮 胸廓擴大 肺擴張 吸氣肌舒張 吸氣 肺內(nèi)壓大氣壓 呼氣,二、肺通氣原理 （一）肺通氣的動力,直接動力：肺泡內(nèi)壓力與大氣壓力 之差。 原動力： 呼吸運動。,1.呼吸運動,呼吸肌收縮、舒張所造成的胸廓擴大和縮小。 膈肌,呼吸肌,1 吸氣肌 膈肌 肋間外肌,2 呼氣肌 肋間內(nèi)肌 腹壁肌,3 輔助呼吸肌 斜角肌 胸鎖乳突肌 胸肌 背肌,呼吸過程：平靜呼吸 （1）吸氣運動（主動過程）,膈肌和肋間外肌收縮 膈頂下降、肋骨和胸骨上舉、肋骨下緣外翻胸腔上下徑、前后徑、左右徑 胸腔容量 肺被動擴張肺容積肺內(nèi)壓大氣壓外界氣體進(jìn)入肺泡（主動吸氣）,呼吸過程：平靜呼吸 （2）呼氣運動（被動過程）,膈肌、肋間外肌舒張膈頂上升、肋骨和胸骨復(fù)位 胸廓回位 胸腔容積 肺彈性回縮肺容積 肺內(nèi)壓力升高并大于大氣壓氣體由肺排出（被動呼氣）,呼吸過程：用力呼吸,機體活動時或異常情況下（缺氧或二氧化碳分壓升高）引起深而快的呼吸，也稱深呼吸。,特點：吸氣和呼氣都是主動運動。,呼吸的表現(xiàn)形式：,用力程度：平靜呼吸 安靜時的呼吸 用力呼吸 加深加快的呼吸 呼吸困難,呼吸肌參與： 腹式呼吸 膈肌活動為主 胸式呼吸 肋間外肌活動為主 混合式呼吸,2.肺內(nèi)壓 肺泡內(nèi)的壓力。,吸氣胸廓擴大肺擴張肺容積增大肺內(nèi)壓下降小于大氣壓12mmHg 氣體入肺肺內(nèi)壓漸增肺內(nèi)壓=大氣壓吸氣肌舒張胸廓、肺回位肺容積減小肺內(nèi)壓增大大于大氣壓12mmHg 氣體出肺外流進(jìn)入大氣呼氣,2.肺內(nèi)壓 肺泡內(nèi)的壓力。,吸氣初：肺內(nèi)壓 大氣壓 呼氣開始 呼氣末：肺內(nèi)壓 = 大氣壓 呼氣停止,負(fù)壓人工呼吸 正壓人工呼吸,3.胸內(nèi)壓 胸膜腔內(nèi)的壓力。,測量：直接法 間接法,胸內(nèi)壓形成,以胸膜腔密閉且含漿液為條件 胸廓生長肺生長 胸廓容積肺容積 胸廓將肺拉大 肺回縮 胸內(nèi)負(fù)壓,肺回縮,肺內(nèi)壓,胸內(nèi)壓=肺內(nèi)壓 - 肺回縮力 =大氣壓 - 肺回縮力 = - 肺回縮力 呼氣末：-3 -5 mmHg 吸氣末：-5 -10 mmHg,胸內(nèi)壓作用：,維持肺泡擴張狀態(tài)，使 肺隨胸廓運動而運動。 利于靜脈血及組織液回流,呼吸運動（原動力） 胸內(nèi)壓變化（間接動力） 肺內(nèi)壓與大氣壓差變化（直接動力） 肺通氣,（二）肺通氣的阻力 1.彈性阻力（ R ）和順應(yīng)性（C ）,彈性阻力：彈性組織對抗外力引起的變 形而產(chǎn)生的回位力。 順 應(yīng) 性：彈性組織在外力作用下的可 擴展性。 CV/P 順應(yīng)性與彈性阻力成反變關(guān)系：C=1R,（二）肺通氣的阻力 1.彈性阻力（ R ）和順應(yīng)性（C ）,肺容積變化（V） 肺順應(yīng)性（CL） 跨肺壓的變化（P）,1)肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線,吸氣,呼氣,1)肺靜態(tài)順應(yīng)性曲線,a曲線的斜率大，表示順應(yīng)性大，彈性阻力?。磺€中段斜率最大. b曲線的斜率小，表示順應(yīng)性小，彈性阻力大。,肺充血、肺不張、肺纖維化 肺順 表面活性物質(zhì)減少 應(yīng)性 肺氣腫 肺順應(yīng)性,2）比順應(yīng)性,=實測肺順應(yīng)性肺總量,3）肺彈性阻力,來源： 彈性纖維及膠原纖維 1/3 肺擴張 肺彈性纖維，膠原纖維被牽拉 肺的彈性回縮力 彈性阻力 肺性順應(yīng)性 表面張力 2/3 （液氣界面）,表面張力的作用：,使液體表面積縮小。 （肺塌陷）,表面張力對肺泡的作用,表面活性物質(zhì)產(chǎn)生：,肺泡型細(xì)胞分泌的二棕櫚酰卵磷脂(DPPC),表面活性物質(zhì)作用,降低表面張力: 維持大小肺泡容積穩(wěn)定 小肺泡DPPC密度大，T較小 減小肺間質(zhì)和肺內(nèi)的組織液生成， 防止肺水腫的發(fā)生；防止肺不張。 降低吸氣阻力，減少吸氣作功。,4）胸廓彈性阻力,作用：肺容量 = 67%肺總量時 無回縮力 肺容量 67%肺總量時 呼氣動力 吸氣阻力,肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 胸廓順應(yīng)性 腹內(nèi)占位病變,5）胸廓順應(yīng)性,V（胸腔容積） 胸廓的順應(yīng)性 P（跨胸壁壓）,2.非彈性阻力,慣性阻力 粘滯阻力 氣道阻力,流速快、湍流、管徑小 氣道阻力大 流速慢、層流、管徑大 氣道阻力小,影響氣道管徑的主要因素,（1）跨壁壓 （2）肺實質(zhì)對氣道壁的外向放射狀牽引作用 （3）自主神經(jīng)對氣道平滑肌舒縮活動的調(diào)節(jié) （4）化學(xué)因素的影響,呼吸功,在呼吸過程中，呼吸肌為克服彈性阻力 和非彈性阻力而實現(xiàn)肺通氣所作的功稱為呼 吸功。 平靜呼吸時，每分鐘約為0.30.6kgm，其中2/3用來克服彈性阻力，1/3用來克服非 彈性阻力。,三、基本肺容積、肺容量 （一）基本肺容積,1. 潮氣量 （TV） 每次呼吸時吸入或呼出的氣量為潮氣量。 2. 補吸氣量 （IRV） 平靜吸氣末，再做最大吸氣所能吸入的氣量。 3. 補呼氣量（EVR） 平靜呼氣末，再做最大呼氣所能呼出的氣體量 4. 余氣量（RV） 最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能再呼出的氣量。,三、基本肺容積、肺容量 （二）肺容量,1. 深吸氣量（IC） 從平靜呼氣末作最大吸氣時所能吸入的氣量，它是潮氣量與補吸氣量之和，衡量最大通氣潛能。 2. 肺活量（VC） 盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量，是潮氣量、補吸氣量和補呼氣量之和。,三、基本肺容積、肺容量 （二）肺容量,3. 用力肺活量（FVC） 指盡最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大氣量。 4. 功能殘氣量（FRC） 平靜呼氣末尚存留于肺內(nèi)的氣量，等于殘氣量與補呼氣量之和，有緩沖作用。 5. 肺總量（TLC） 肺所能容納的最大氣量，等于肺活量與殘氣量之和。,肺活量,最大吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量。 意義：反映肺一次通氣的最大能力,時間肺活量,最大吸氣后以最快速度呼氣，第1、2、3秒末呼出氣量占肺活量的百分?jǐn)?shù)。,時間肺活量的意義：,反映一次呼吸的最大通氣量及肺通氣的動態(tài)功能,四、肺通氣量 （一）每分通氣量,每分通氣量 每分鐘進(jìn)或出肺的氣體總量。 最大通氣量 盡力作深快呼吸時，每分鐘 所能吸入或呼出的最大氣量。 最大 每分平靜 通 氣 通氣量 通氣量 貯 量 100% 百分比 最大通氣量 正常值等于或大于93%，反映通氣的貯備能力。,（二） 無效腔,解剖無效腔,500,無效腔,生理無效腔解剖無效腔肺泡無效腔 肺泡通氣量 每分鐘吸入肺泡的新鮮氣量。 =（潮氣量 無效腔氣量） 呼吸頻率,肺通氣量和肺泡通氣量,呼吸頻率 潮氣量 肺通氣量 肺泡通氣 （次/min） （ml） （ml/min）（ml/min） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,無效腔與肺泡通氣量,每次呼吸使肺泡內(nèi)氣體更新?lián)Q氣1/7 深慢呼吸利于氣體交換,第二節(jié) 氣體交換 一、氣體交換的原理,形式：氣體單純擴散 動力：氣體分壓（張力）差,擴散距離分子量平方根,分壓差擴散面積溶解度溫度,D,=,肺泡與肺血,二、肺換氣 （一）過 程,肺泡與毛細(xì)血管之間的氣體交換過程。,（二）影響因素,1. 呼吸膜厚度 呈反變關(guān)系 肺纖維化 肺水腫 增厚,2.呼吸膜面積 呈正變關(guān)系 運動時面積增大； 肺不張、肺實變、 肺Cap閉塞時面積減小,（二）影響因素,氣多或血少 氣少或血多 V/Q V/Q 肺泡無效腔 A-V短路 換氣效率低,（二）影響因素,3.通氣/血流比值（V/Q=0.84）,每分肺泡通氣量和每分肺血流量的比值。,通氣血流比值,正常,V/Q減小,V/Q增大,V/Q減小,三、組織換氣,血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換過程。,肺換氣與組織換氣示意圖,第三節(jié) 氣體在血液中的運輸,肺泡 血 液 組織,CO2 溶解的CO2 結(jié)合的CO2 溶解的CO2 CO2,O2 溶解的O2 結(jié)合的O2 溶解的O2 O2,一、O2、CO2在血中存在的形式,形式：物理溶解、化學(xué)結(jié)合 氣體分壓溶解度 溶解度 溫度,血液O2和CO2的含量,（ml/100ml血液） 動脈血 靜脈血 物理 化學(xué) 合 物理 化學(xué) 合 溶解 結(jié)合 計 溶解 結(jié)合 計 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91,二、O2的運輸,形式：物理溶解（1.5%） 化學(xué)結(jié)合（98.5%）,T型： 緊密型 去氧Hb R型： 疏松型 氧合Hb,Hb與O2結(jié)合的特征：, 反應(yīng)快、可逆、不需酶催化，主要受 PO2影響 屬氧合反應(yīng) 血紅素Fe 2+與珠蛋白組氨酸結(jié)合后， 作用點才起作用 1分子Hb可結(jié)合4分子O2 氧離曲線呈S形,Hb氧容量 100ml血的Hb所能結(jié)合的最 大氧量。 Hb氧含量 100血的Hb實際結(jié)合的氧量。 Hb氧飽和度 Hb氧含量和Hb氧容量的 百分比。,氧解離曲線,氧解離曲線是反映O2與Hb氧結(jié)合量或氧飽和度關(guān)系的曲線。 表明在一定范圍內(nèi)，血紅蛋白氧飽和度與氧分壓正相關(guān)。,1氧離曲線上段 Hb與O2結(jié)合部分，曲線平坦，PO2的變化對Hb氧飽和度影響不大。,氧解離曲線,2氧離曲線中段 曲線坡度較陡，PO2 稍有降低，氧飽和度就明顯減小 。,3氧離曲線下段 HbO2解離出O2，曲線坡度最陡，PO2稍降低，HbO2就大大下降。代表了O2的儲備。,影響氧解離曲線的因素,1pH（H+）和PCO2的影響,2溫度的影響,32，3二磷酸甘油酸（2，3DPG）,4Hb的自身性質(zhì)的影響,（1）pH的影響, 波爾效應(yīng) 酸度對Hb氧親和力的這種影響稱為波爾效應(yīng)。 波爾效應(yīng)的機制： pH降低（H+升高）與Hb多肽鏈氨基酸殘基結(jié)合鹽鍵形成Hb分子變構(gòu)為T型Hb對O2親和力降低 P50增大曲線右移 pH升高（H+降低） 鹽鍵斷裂釋放出H+ Hb分子變構(gòu)為R型Hb對O2親和力增加 P50降低曲線左移,（2）PCO2的影響, PCO2改變時，可通過改變pH發(fā)生 間接效應(yīng)； 通過CO2與Hb結(jié)合影響Hb與O2的親和力，這一效應(yīng)對氧解離曲線的影響較小。,2溫度的影響, 溫度升高，氧解離曲線左移，促進(jìn)O2 的釋放； 溫度降低，曲線左移，不利于O2的釋 放。 溫度對氧解離曲線的影響，可能與溫度影響了H+的活度有關(guān)：溫度升高，H+活度增加，降低了Hb對O2的親和力。,32,3-二磷酸甘油酸(2,3DPG),升高 降低 右移 2,3-DPG濃度 Hb對O2親和力 氧解離曲線 降低 增加 左移 機制： 2,3-DPG與Hb鏈形成鹽鍵，促使Hb變成T型； 2,3-DPG可提高H+濃度，通過波爾效應(yīng)影響Hb對O2的親和力。,4Hb的自身性質(zhì)的影響, Hb的Fe2+氧化成Fe3+，即失去運O2 能力； 胎兒Hb對O2的親和力大，有助于 胎兒血液流經(jīng)胎盤時從母體攝取O2； 異常的Hb運O2功能降低； CO的影響：妨礙Hb與O2的結(jié)合， 同時妨礙對O2的解離。,影響氧解離曲線的因素,二、CO2的運輸,運輸形式： 物理溶解（5%） 化學(xué)結(jié)合 碳酸氫鹽 （88%） 氨基甲酸Hb（ 7% ）,1碳酸氫鹽（88%）,CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+,CA,組織： 肺：,Cl- （氯轉(zhuǎn)移）,RBC,2氨基甲酸血紅蛋白（7%）,HbNH2O2H+CO2 HbNHCOOHO2 無需酶的催化， 反應(yīng)迅速、可逆， 主要調(diào)節(jié)因素是Hb氧合作用。,（二）CO2解離曲線,血液中CO2含量與PCO2的關(guān)系曲線叫做CO2解離曲線。,血液CO2含量隨PCO2上升而增加，幾乎成線性關(guān)系，且無飽和點。 在相同PCO2條件下，靜脈血的CO2量比動脈血含量高。,（三）O2與Hb的結(jié)合對CO2運輸?shù)挠绊?何爾登效應(yīng)：O2與Hb的結(jié)合可促使CO2釋放的現(xiàn)象稱為何爾登效應(yīng)。 HbO2的酸性高，難以與CO2直接結(jié)合；還原Hb的酸性低，容易與CO2直接結(jié)合。 組織：HbO2O2Hb Hb與CO2結(jié)合力 結(jié)合CO2 肺：O2HbHbOHb與CO2的結(jié)合力 CO2釋放擴散入肺泡呼出。,一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成 （一）呼吸中樞 指中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)細(xì)胞群。,第四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié),2低位腦干,1脊髓,3高位腦,（二）呼吸節(jié)律的形成,呼吸調(diào)整中樞,中樞吸氣活動發(fā)生器、吸氣神經(jīng)元,吸氣切斷機制,吸氣肌運動神經(jīng)元,吸氣運動 吸氣擴肺刺激肺牽張感受器,（）,（）,（）,（）,（）,（）,（）,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) （一）肺牽張反射,由肺擴張或肺縮小引起的吸氣抑制或興奮的反射叫肺牽張反射，也叫黑伯反射。,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) （一）肺牽張反射,1肺擴張反射 肺擴張支氣管、細(xì)支氣管牽張感受器 興奮 迷走神經(jīng)傳入沖動 呼吸中樞（興奮吸氣切斷機制） 傳出神經(jīng)吸氣停止轉(zhuǎn)為呼氣。 意義：阻止吸氣過長，加速吸氣和呼氣交替。,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) （一）肺牽張反射,2肺萎縮反射 肺縮小支氣管、細(xì)支氣管牽張感受器興奮 迷走神經(jīng)傳入沖動呼 吸中樞傳出神經(jīng)由呼氣轉(zhuǎn)入吸氣,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) （二）化學(xué)感受性呼吸反射,1化學(xué)感覺器 （1）外周化學(xué)感受器,（2）中樞化學(xué)受器,（二）化學(xué)感受性呼吸反射 2CO2、H+、O2對呼吸的調(diào)節(jié),（2）H+濃度對呼吸的影響,（3）低O2對呼吸的影響,（1）CO2對呼吸的影響,（二）化學(xué)感受性呼吸反射 3CO2、H+、O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用,動脈血中PCO2、H+和PO2均能刺激呼吸，其中以PCO2、H+的作用較大，PO2的作用較慢、較弱。三者間存在著相互影響，可以因總和而作用加大，也可因相互抵消而作用削弱。,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),（三）呼吸肌本體感受性反射 （四）防御呼吸反射 1咳嗽反射 2噴嚏反射,思考題,1.為什么氣體交換不足時,往往缺氧顯著而二氧化碳潴留不明顯? 2.當(dāng)肺泡氣降至PO260mmHg時,機體是否會發(fā)生明顯的低氧血癥?為什么? 3.給呼吸衰竭的病人吸入純氧可使呼吸停止,為什么?如何給氧?,重 點,胸內(nèi)負(fù)壓的形成及意義。 肺表面活性物質(zhì)的作用。 肺容量：潮氣量、補吸氣量、余氣量、肺活量、 時間肺活量、 肺泡通氣量和無效腔。 肺換氣和組織換氣過程及影響氣體交換的因素。 通氣/血流比值的概念及生理意義。 氧解離曲線的影響因素。 CO2的運輸：碳酸氫鹽及氨基甲酸血紅蛋白形式。 呼吸的神經(jīng)反射性調(diào)節(jié)：肺牽張反射。 呼吸的化學(xué)感受性調(diào)節(jié)。,（一）呼吸中樞 低位腦干,低位腦干指腦橋和延髓。 橫斷腦干的實驗表明，呼吸節(jié)律產(chǎn) 生于低位腦干，在不同的水平橫斷腦干，可使呼吸節(jié)律發(fā)生不同的改變。,三級呼吸中樞的假說：,腦橋上部有呼吸調(diào)整中樞，中下部有長吸中樞，延髓有呼吸節(jié)律基本中樞。,（一）呼吸中樞 低位腦干,（1）呼吸相關(guān)神經(jīng)元或呼吸神經(jīng)元 （2）