大学生理学-呼吸系统课件

1,Chapter 10. 呼 吸,respiration,2,呼吸（respiration）,呼吸是机体与外界环境之间的气体交换过程 意义：呼吸运动必须不停地进行，才能保证新陈代谢的正常进行和内环境稳定,3,呼吸过程由三环节构成,外呼吸 external respiration 肺通气 pulmonary ventilation 肺换气 gas exchange in lung 气体在血液中的运输 transport of gas in the blood 内呼吸 internal respiration 组织换气 tissue respiration 细胞呼吸 cellular respiration,4,第一节. 呼吸的功能结构 functional structure of respiration,呼吸道是气体出入肺的通道 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 胸膜腔位于肺与胸廓之间起偶联作用,5,呼吸道（respiratory tracts）,上呼吸道：鼻、咽、喉 下呼吸道：包括气管、支气管及分支直至呼吸性细支气管。共分支23级，管壁的软骨组织逐渐减少，平滑肌细胞渐增，管壁内有粘膜和黏液腺 平滑肌受神经和体液因素的调节改变气道口径和阻力，调整通气量,6,7,Lungs Anatomy,8,肺泡（alveoli）,肺的功能单位，单层上皮细胞构成，上皮外是丰富的毛细血管网，3亿多肺泡，气体交换面积达70m2 呼吸膜 肺泡表面活性物质,9,呼吸膜（respiratory membrane）,肺部气体交换所经历的肺泡毛细血管膜，电镜下有六层结构，总厚度不到1微米，通透性大 肺泡表面活性物质液体层肺泡上皮层间质毛细血管基膜层内皮层,10,肺泡表面活性物质具有降低表面张力的作用，防止肺泡塌陷,11,胸廓（thorax）,胸廓由肋骨、胸骨、胸椎构成骨架，附着的软组织构成其四壁，底部由膈肌封闭的弹性的中空结构,吸气肌,呼气肌,12,胸廓（thorax）,肺的节律性扩张是由胸廓的节律性舒缩活动引起的,13,第二节. 肺通气 pulmonary ventilation,肺通气是肺与外界环境之间的气体交换过程，维持肺泡内高浓度O2和低浓度CO2环境 肺通气的原理 肺通气能力评价,14,肺通气的原理 principles of pulmonary ventilation,肺通气的动力 肺内压与胸内压的变化 肺通气的阻力,15,肺通气的动力 driving force of pulmonary ventilation,直接动力是肺内压与大气压之差 原动力则是呼吸肌的舒缩 呼吸肌的收缩和舒张造成的胸廓的扩大与缩小称为呼吸运动（respiratory movement）,Inspiration expiration,16,吸气为主动过程，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 thoracic respiration 腹式呼吸 abdominal respiration,17,膈肌是主要的吸气肌,18,2. 肺内压与胸内压的变化 intrapulmonary pressure and intrapleural pressure,19,2. 肺内压与胸内压的变化 intrapulmonary pressure and intrapleural pressure,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 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，胸内负压由肺的回缩力造成 胸内负压的生理意义： 维持肺泡的扩张状态，有利于肺通气； 降低CVP，有利于静脉回流。,20,3. 肺通气的阻力 resistances in pulmonary ventilation,胸壁和肺的弹性阻力，70 气道阻力（非弹性阻力）,30 呼吸功（respiratory work）：呼吸运动中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,21,二. 肺通气能力评价 evaluation of pulmonary ventilation,22,二. 肺通气能力评价 evaluation of pulmonary ventilation,肺容量（lung capacity）,潮气量0.40.5 补吸气量1.52.0 补呼气量0.91.2 余气量1.01.5 肺活量3.5/2.5 时间肺活量 肺总容量5.0/3.5,23,24,肺通气量（ventilation volume） 每分通气量潮气量×呼吸频率（6.0-7.5L/min） 每分最大通气量可达100L/min 每分肺泡通气量 解剖无效腔（anatomic dead space）与肺泡无效腔合称生理无效腔（physiological dead space） 每分肺泡通气量=（潮气量解剖无效腔）×呼吸频率，约为肺通气量的70，深慢呼吸时增加,二. 肺通气能力评价 evaluation of pulmonary ventilation,25,26,第三节. 呼吸气体的交换 gas exchange,气体交换包括肺换气（肺泡与血液之间）和组织换气（血液与组织细胞之间），都通过扩散方式实现 气体交换的原理 影响肺换气的因素,27,一. 气体交换的原理 principles of gas exchange,气体的分压 各种气体扩散的方向取决于该气体的分压差，而某气体的分压与它所占的容积百分比成正比,28,肺换气（pulmonary exchange） 组织换气（tissue exchange）,一. 气体交换的原理 principles of gas exchange,29,二. 影响肺换气的因素 factors influencing gas exchange,扩散速率 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O2的2倍 呼吸膜的厚度与面积 肺泡总扩散面积70m2，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面积下降 通气/血流比值（VA/Q）,30,肺换气的效率依赖于肺泡通气量与肺血流量之间的协调。正常VA/Q 0.84，意味着静脉血在通过肺毛细血管时全部变成动脉血；比值增大说明肺泡无效腔增大；比值下降相当于发生功能性动静脉短路。两种情况都可能造成机体缺氧,通气/血流比值（VA/Q）,31,第四节. 气体在血液中的运输 gas transport in the blood,O2和CO2均以物理溶解态和化学结合态两种形式运输，后者为主,O2的运输 CO2的运输,32,一. O2的运输 transport of oxygen,O2的化学结合 血红蛋白（hemoglobin, Hb）是运氧工具，反应有以下特点： 氧合作用 无酶反应 饱和现象 别构效应,Hb+O2 HbO2,PO2高,PO2低,1g Hb可结合1.34ml O2,33,O2的化学结合 血（红蛋白）氧容量（oxygen capacity） 血（红蛋白）氧含量（oxygen content） 血（红蛋白）氧饱和度（oxygen saturation） 当毛细血管中脱氧Hb达到50g/L时，出现发绀（cyanosis） CO与O2竞争性结合Fe2+，其亲和力为后者的210倍,一. O2的运输 transport of oxygen,34,氧解离曲线（oxygen dissociation curve） 表示血氧饱和度与氧分压关系的曲线,一. O2的运输 transport of oxygen,35,氧解离曲线（oxygen dissociation curve）,一. O2的运输 transport of oxygen,上段（60-100mmHg）：即使氧分压有所下降，只要不低于8KPa，血氧饱和度仍维持较高水平，不致发生缺氧 下段（60mmHg）： 氧分压稍有下降，就促使较多的氧解离，保证组织活动加强时足够的氧供应,36,氧解离曲线的影响因素,一. O2的运输 transport of oxygen,PH和PCO2 温度 2,3-DPG,37,血液流经组织时，高PCO2、低PH促使HbO2解离，曲线右移，有利于向组织供氧,玻尔效应（Bohr effect）: PCO2或H+浓度对Hb与O2亲和力的影响,38,体温升高，曲线右移，促进氧解离，适应机体活动加强时组织供氧的需要,39,红细胞无氧糖酵解时产生DPG，能降低Hb与O2的亲和力，曲线右移，有利于氧释放，是对缺氧的适应性反应,胎儿Hb不易与DPG结合，因此与O2的亲和力高于成人,40,二. CO2的运输 transport of carbodioxide,化学结合 两种形式：HCO3-和氨基甲酸血红蛋白,CO2+H2O,H2CO3,HCO3 - +H +,碳酸酐酶,Hb-NH2+CO2,PCO2低,PCO2高,Hb-NHCOOH,41,二. CO2的运输 transport of carbodioxide,Cl-,HCO3-最终以主要的血浆中NaHCO3和少量的红细胞内KHCO3形式运输,42,CO2解离曲线（carbodioxide dissociation curve）,二. CO2的运输 transport of carbodioxide,表示血液中CO2含量与CO2分压之间关系的曲线 受血氧含量的影响较大，呈两条曲线 基本呈线性关系，无饱和点 PCO2生理变动范围较PO2明显狭窄,43,Haldane effect: 相同的PCO2下，静脉血比动脉血携带的CO2多得多，说明PO2是影响血中CO2含量的重要因素,二. CO2的运输 transport of carbodioxide,44,第五节. 呼吸的调控 regulation of respiration,中枢神经性调节 机械性反射调节 化学性反射调节,45,自主性调节 脑干呼吸中枢形成的呼吸节律受外周血液各化学因素的反馈调节 随意性调节 以大脑皮层为最高呼吸中枢的前馈性调节,一.中枢神经性调节 regulation of central nerve system,中枢神经性调节包括二机制：,46,延髓：呼吸运动基本中枢 脑桥：呼吸调整中枢,1. 呼吸中枢 respiratory center,47,48,2. 呼吸节律的形成 rhythmic breathing,49,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，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,脑桥,脊髓,延髓,50,3. 大脑皮层的调节 regulation of cerebral cortex,一定程度的随意性调节，途径有二： 影响脑桥和延髓呼吸中枢，调节呼吸节律 通过随意呼吸调节系统（皮质脊髓束和皮质红核脊髓束）直接作用于呼吸肌运动神经元,51,二. 机械性反射调节 regulation of mechanical reflexes,肺牵张反射（pulmonary stretch reflex） 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滑肌 肺扩张反射：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，使吸气不至于过长过深 肺缩小反射：肺缩小时反射性地引起吸气，在平和呼吸调节中意义不大,52,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强。意义在于