（优质医学）机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸

定义： 机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸(respiration),呼吸的三个环节：,外呼吸,气体在血液中的运输,内呼吸：血液与组织细胞之间的气体交换过程,肺通气外界空气与肺之间的气体交换 肺换气肺泡与肺毛细血管之间的气体交换,呼吸,1,第一节 肺通气,一、肺通气动力 原动力呼吸运动 直接动力肺内压与大气压之间的压差 肺内压大气压：气体出肺 （一）呼吸运动,呼吸肌的舒缩引起胸廓节律地扩大和缩小的运动，称为呼吸运动。,1平静呼吸和用力呼吸,2,平静呼吸：,吸气： 主动,呼气： 被动,膈肌、肋间外肌收缩胸廓上下,前后,左右径扩大胸廓、肺容积扩大肺内压<大气压（12mmHg）气体入肺,膈肌、肋间外肌舒张胸廓上下,前后,左右径缩小 胸廓、肺容积缩小肺内压大气压（12mmHg）气体出肺,用力呼吸（深呼吸）：主动,吸气：除膈肌、肋间外肌收缩外，胸锁乳突肌等也收缩 呼气：除膈肌、肋间外肌舒张外，肋间内肌和腹肌等也收缩,3,2胸式呼吸和腹式呼吸 肋间外肌为主的呼吸运动胸式呼吸。 膈肌舒缩为主的呼吸运动腹式呼吸。 正常人为混合式。 3呼吸频率 正常成人安静时呼吸频率为1218次/min。,4,（二）肺内压和胸膜腔内压,吸气初肺内压大气压，气体出肺。 吸气末或呼气末，肺内压大气压。 在用力呼吸时，肺内压升降幅度增大。,1、肺内压,5,2、胸膜腔内压(胸内负压),胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压。 胸膜腔负压的形成 肺的自然容积小于胸廓； 胸膜腔是密闭潜在的腔隙， 内有少量浆液； 胸廓、肺均有弹性。 胸内压=肺内压-肺回缩力 胸内压= 0 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 可见，胸膜腔负压是由肺回缩力造成的。,6,平静吸气末，胸内压为105mmHg 平静呼气末，胸内压为53mmHg 紧闭声门用力呼吸时，胸内压大气压60110mmHg 胸膜腔负压的生理意义 维持肺的扩张状态，不致因肺的回缩力而萎缩； 降低心房、腔静脉和胸导管内的压力，有利于静脉 血和淋巴液的回流。,7,二、肺通气阻力,8,（一）弹性阻力 占70% 弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形和回位 的力弹性阻力。 肺弹性纤维回缩力（占1/3） 肺泡表面张力（占2/3）,肺泡表面张力 概念:肺泡表面张力是肺泡内表面液体层,与肺泡气体形成 液气界面。 作用:使肺泡回缩，构成吸气阻力。 肺泡表面活性物质:是肺泡型上皮细胞合成和释放的一种 脂蛋白(二棕榈酰卵磷脂) 作用： 降低肺泡表面张力,减小吸气阻力，利于肺的扩张。 防止肺水肿: (肺泡表面张力有吸引肺毛细血管中液体渗入肺泡)。 维持大小肺泡容积稳定性：(通过肺泡张缩调节密度大小),病理：肺表面活性物质不足可造成肺不张、肺水肿等新生儿透明膜病。,1肺弹性阻力 （肺回缩力）,9,案例四： 某产妇，孕31周顺产一活胎，新生儿出生后出现口唇发绀，呼吸困难。 请你用所学的呼吸生理学知识分析该患儿出现呼吸困难可能的原因。,10,2胸廓弹性阻力,肺弹性回缩力,是肺组织内弹性纤维被拉长而回缩的作用力,吸气阻力.,双向性变化，胸廓自然位置肺容量约为肺总容量的67%：,11,3肺和胸廓的顺应性 胸廓和肺的弹性阻力通常用顺应性来表示。 顺应性在外力作用下，弹性体的扩张性。 与弹性阻力成反比关系。 C = 1/R,通常以单位压力引起的容积变化来表示:,12,(二)非弹性阻力 占30%,非弹性阻力包括： 1）气道阻力；2）惯性阻力；3）粘滞阻力。,影响气道阻力因素,1）气道口径：(主要) R=1/r4 (反比),气道阻力占非弹性阻力的80-90%，是气流通过呼吸道时产生的摩擦力。,2）气流方式 3）气流速度 ( 正比),13,气道口径大小受神经,体液调节:,交感神经 儿茶酚胺,气道平滑肌舒张 (口径大),迷走神经 组织胺 慢反应物质,气道平滑肌收缩 (口径小),14,三、肺容量与肺通气量,（一）肺容量 肺容量是指肺容纳气体的量。 肺总容量是指肺所能容纳的最大气量。 正常成人男性为50006000ml，女性为35004500 ml。,15,基本肺容积和肺容量,16,1.潮气量:每次吸入或呼出的气量,平均500ml。 2.肺活量:作一次最大吸气,尽力呼气所能呼出的最大气量。 肺活量=潮气量+补吸气量+补呼气量 肺活量反映一次呼吸的最大通气能力。 正常成年男性约为3500 ml，女性约为2500 ml。 3.时间肺活量（用力呼气量）: 概念：深吸气后，用力尽快呼气，计算第1、2、3秒末呼出 的气量占肺活量的百分数。 正常：第1秒末呼出的气量占肺活量83%。60%为异常 第2秒末呼出的气量占肺活量96% 第3秒末呼出的气量占肺活量99%。 呼吸道狭窄或肺弹性时间肺活量（肺活量正常） 是评价肺通气功能的较好的指标。,17,（二）肺通气量,1每分肺通气量 单位时间内吸入或呼出肺的气体总量每分通气量。 每分通气量=潮气量呼吸频率 =50012=6L 正常成人安静时，每分通气量为69升/min。 作深而快的呼吸，每分钟吸入或呼出的气量最大随意通气量。 健康成人一般可达70120升/min。 最大随意通气量作为估计一个人进行多大运动量的指标。,18,2肺泡通气量 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量肺泡通气量 它是与血液进行气体交换的有效通气量。 肺泡通气量 =（潮气量无效腔气量） 呼吸频率 =（ 500 150 ） 124.2 L 从鼻部到终末细支气管的管腔解剖无效腔（150ml） 解剖无效腔+肺泡无效腔=生理无效腔,19,每分肺泡通气量 = (潮气量-无效腔量)呼吸频率 （500150）12 4200mL 表51,深慢呼吸比浅快呼吸的气体交换效率高。每次呼吸 肺泡内气体的更新率为1/7。,20,一 、气体交换的原理,气体交换方式：扩散 气体交换动力：气体分压差，决定气体的扩散方向、速率。 1、气体分压与张力 分压：指混合气体中，某种气体的压力。 分压总压力该气体的容积百分比 气体可以溶解于液体中，气体从液体中逸出的力张力（分压张力） 见表52,第二节 气体的交换,21,2、气体的分子量和溶解度,扩散速率（D）与分压差（P）、温度（T）、扩散面积 （A）、溶解度（S）成正比； 与扩散距离（d）、分子量（MW）的平方根成反比。,溶解度:CO2 / O2 （51.5ml/2.14ml1)（100ml)=24倍 分压差:PO2 PCO2 10倍,肺泡内CO2扩散速度为O2 的2倍,故临床先缺O2比CO2潴留更明显.,22,二 、气体交换过程,1.肺换气 肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换肺换气 肺换气的结果：静脉血变成动脉血,23,2.组织换气 血液与组织细胞之间的气体交换组织换气。 组织换气的结果：动脉血变为静脉血。,24,三. 影响肺换气的因素,1气体扩散速度,2呼吸膜的厚度和面积,25,3通气/血流比值（V/Q） 定义：每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。,正常=0.84时，肺换气效率最高 0.84肺泡无效腔增大 <0.84动-静脉短路,V/Q比值,肺换气效率,26,第三 节 气体在血液中的运输,气体在血液中有两种运输形式：物理溶解和化学结合 一.氧的运输 1物理溶解 0.3ml/100ml血中。约占O2运输总量的1.5% 2化学结合 O2与Hb的Fe2+形成氧合血红蛋白,是O2在血液中运输的主要形式，占98.5% P02(肺) Hb+O2 HbO2 (去氧Hb) P02(组织) (氧合Hb),当cap血液中去氧Hb50g/L时，粘膜、甲床或口唇等部位呈蓝紫色紫绀。紫绀是机体缺氧的指征。 严重贫血患者缺O2时不出现紫绀 COHb CO中毒（是O2的210倍）缺O2时也不出现紫绀,呈樱桃红。,27,结合的特征: 疏松的,可逆的,反应快,不需酶催化; 受PO2的影响;,1分子Hb可以结合4分子O2,1gHb结合1.34ml的O2; Hb结合或解离呈S形.,28,几个概念:,氧容量 oxygen capacity,氧含量 oxygen content,氧饱和度 oxygen saturation,每100ml血中血红蛋白所能结合的最大氧量(受Hb浓度的影响)。,每100ml血中血红蛋白实际结合的氧量(受PO2的影响) 。,动脉血氧饱和度约为98%，静脉血氧饱和度约为75%,氧饱和度 = 氧含量/氧容量100%,29,3.氧离曲线 (oxygen dissociation curve) 表示氧分压与血氧饱和度关系的曲线氧解离曲 线,呈S 形曲线, 各段特点及功能意义,上段,中段,下段 （氧储备）,30,(3) 影响氧解离曲线的因素 PH PCO2 曲线右移(Hb与O2的),氧解离 T 2-3DPG,31,二、二氧化碳的运输,1物理溶解 3ml/100ml血中。约占CO2运输总量的5。 2化学结合 两种形式。 碳酸氢盐：占CO2运输总量的88 CO2+H2O H2CO3 H+HCO3 在组织细胞，反应向右进行，生成 HCO3-； 在肺部，反应向左进行，分解出CO2，呼出体外。,碳酸苷酶,32,CO2,CO2,H2O,碳酸苷酶,H2CO3,HCO3 -,H+,K+,KHCO3,HbO2,HHb,O2,O2,HCO3 -,Na+,NaHCO3,NaCl,Cl-,氯转移,碱储备,血浆中的氯离子扩散入红细胞的过程。,血浆中调节酸碱平衡的重要物质。,33,氨基甲酸血红蛋白：占CO2运输总量的7 PCO2(组织) CO2+HbNH2 HbNHCOOH PCO2(肺) 在肺部反应向相反方向进行.,34,呼吸是一个自动节律性过程,又受到大脑皮层有意识的控制.,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 (一)呼吸中枢 中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神 经细胞群呼吸中枢。,第四节 呼吸运动的调节,35,1.脊髓初级中枢 脊髓前角运动神经元发出的膈神经和肋间神经分别支配膈 肌和肋间肌的活动。 2.延髓呼吸节律的基本中枢 背侧组 位于延髓孤束核的腹外侧有(吸气,呼气N元) 下行f支配膈肌. 腹侧组 疑核支配同侧咽喉呼吸辅助肌 后疑核支配肋间内外肌,膈肌,腹肌. 保留延髓和脊髓的动物能产生节律性呼吸运动，但不规律。,3.脑桥 呼吸调整中枢位于臂房内侧核和外侧(KF核) 主要作用 :抑制吸气，促进吸气转为呼气。 延髓,脑桥呼吸节律基本中枢 4.大脑皮层高级中枢 机体在一定范围内有意识地控制呼吸的深度与频率，如唱歌, 屏气完成随意呼吸运动。,36,（二）呼吸节律形成假说,延髓吸气神经元,脊髓吸气肌运动神经元,吸气肌收缩,肺扩张,肺牵张感受器兴奋,吸气切断机制,迷 走 N,37,二、呼吸的反射性调节,（一）肺牵张反射 定义:肺扩张或缩小引起呼吸的反射性变化. 感受器: 支气管和细支气管平滑肌里 过程:,延髓吸气神经元,脊髓吸气肌运动神经元,吸气肌收缩,肺扩张,肺牵张感受器兴奋,吸气切断机制,(气管、细支气管),迷走神经,（+）,（-）,38,意义：防止吸气过长过深,促进吸气转呼气调节呼吸频 率和深度.例如,切断迷走N。 特点:,3）平静呼吸时，不参与呼吸调节.病理情况下，潮气 量800ml时,肺顺应性下降，呼吸道牵张较大，引 起肺扩张反射,1）外周负反馈调节。 2）动物差异,39,（二）化学感受器反射,40,1CO2对呼吸的影响 CO2是维持呼吸中枢正常兴奋性的生理性刺激。 CO24，呼吸加深加快。 CO2 7，头昏、头痛。 CO2 1520，惊厥、昏迷，呼吸麻痹。,PCO2 S,呼吸加深加快,为主 中枢化学感受器,外周