生理学-第五章：-呼吸课件

第五章 呼 吸,第一节 肺 通 气,第三节 气 体 运 输,第四节 呼吸运动的调节,第二节 气 体 交 换,概 述,概 述 呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。,第一节 肺 通 气,呼吸道及分级,肺泡的组织结构,一、肺通气原理 （一）肺通气的动力,呼 气,肺内压大气压,缩 小,肺 脏,吸 气,肺内压大气压,胸 廓,吸 气 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,原动力:呼吸运动 直接动力:肺内压与大气压间的压力差。,扩 张,1.呼吸运动(respiratory movement),呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩 大和缩小,呼吸肌,吸气肌： 膈肌、肋间外肌,呼气肌： 肋间内肌、腹肌,(1)型式: 按呼吸深度分:平静呼吸 用力呼吸； 按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。 (2)频率: 成人:1218次/分 婴儿:6070次/分,(3)过程： 平静呼吸(eupnea)：,肺内压大气压， 气体经呼吸道出肺,胸廓容积缩小, 肺被动缩小,膈肌和肋间外肌舒张， 缩小胸廓 上下、前后、左右径,肺内压大气压， 气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大，肺被动扩张,膈肌收缩， 胸廓上下径 肋间外肌收缩使胸廓前后、左右径,吸 气,呼 气,用力呼吸(forced breathing)： 用力呼吸时，参与呼吸的肌肉增加，胸 廓容积进一步扩大。 (4)特点： 平静呼吸:吸气为主动，呼气为被动。 用力呼吸：吸气和呼气均为主动。,2.肺内压(intrapulmonary pressure) : 肺泡内的压力。 吸气初:肺内压 大气压气出肺 呼气末:肺内压 = 大气压气流停 用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。,人工呼吸(artificial respiration) 原理：使肺内与大气压间产生压力差 负压吸气式(压胸法) 正压吸气式 (口对口呼吸，呼吸机),平静呼吸时肺内压、 胸内压及呼吸气容 积的变化,3.胸内压(intrapleural pressure) （1）胸内压: 指胸膜腔内的压力。 （2）测定方法: 间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:,（3）压力: 平静吸气时:胸内压 大气压-10-5mmHg 呼气时:胸内压 大气压-5-3mmHg,特点: 平静呼吸时胸内压始终为负压； 用力呼吸时负压变动更大； 有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)。,形成因素:,两个方向相反的力代数和 胸内压大气压肺回缩力 胸内压0肺回缩力,迫使脏层胸膜回位,脏层胸膜外移使肺扩张,(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力),肺 回 缩 力,(大 气 压),肺 内 压,(5)生理意义: 维持肺处于扩张状态； 促进血液和淋巴液的回流。,结论： 胸膜腔内负压是肺回缩力引起的,气 胸,（二）肺通气的阻力,弹性阻力,非弹性阻力,肺通气阻力,胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关,肺弹性阻力,气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力: 1/3,肺泡表面张力：2/3,常态下可忽略不计,1.弹性阻力: (1)肺的弹性阻力 度量法：顺应性(compliance) =(1/弹性阻力) 指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性大= 易扩张 =弹性阻力小 顺应性小=不易扩张=弹性阻力大,肺容积变化(V) 肺顺应性(CL)= = 0.2L/cmH2O 跨肺压变化(P) 肺内压与胸膜腔内压之差,肺顺应性（L/cmH2O） 比顺应性= 肺总量（L）,肺的静态顺应性曲线,来源： 肺的弹性阻力,.肺泡表面张力 离体肺在充气和充水时，可见充气所需的压力充水。,肺弹性组织回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,根据Laplace定律: P(N/cm) 肺泡内压力(P): 与表面张力(T)成正比, 与肺泡半径(r)成反比。,肺泡表面张力的作用： a.肺泡回缩肺通气（吸气）阻力 b.肺泡内压不稳定肺泡破裂或萎缩 c.促肺泡内液生成产生肺水肿,2T(N/cm),r(cm),.表面活性物质: 来源：肺泡型细胞分泌 成分: 二软脂酰卵磷脂 (DPL或DPPC )。 作用： a.降低肺泡表面张力 b.减少肺泡内液的生成 c.维持肺泡内压的稳定性,吸 气,肺泡表面积,DPL分散,降表面张力的作用,肺泡表面张力,肺泡回缩,防肺泡破裂,(呼气),(),(密集),(),(),(扩张),(防萎陷),临床： 成人肺炎、肺血栓等表面活性物质肺不张。 67个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可发生呼吸窘迫综合征(NRDS)。,（2）胸廓的弹性阻力 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； 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。,肺容量变化(P) 胸廓顺应性 = 0.2L/cmH2O 跨壁压(P),（3）影响弹性阻力的因素: 肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化和感染等原因肺弹性阻力(肺顺应性)吸气困难。 肺气肿时肺弹性成分破坏肺回缩力肺弹性阻力(肺顺应性)呼气困难。 故肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。 肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹内占位病变等原因弹性阻力(顺应性)。,2.非弹性阻力气道阻力 气道阻力特点: 只在呼吸运动时产生； 流速快阻力大 与气体流动形式有关： 层流阻力小 湍流阻力大 与气道半径的4次方成反比： （R1r4）,影响气道阻力的因素： 跨壁压：呼吸道内压力高跨壁压大管 径被动扩大阻力 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 气道管壁平滑肌舒缩活动： 迷走NAch + M受体收缩气道阻力 交感NNE +2受体舒张气道阻力 高气压：如深潜水环境下,由于气体密度 增大,气道阻力增大,呼吸减慢加深,增加了 呼吸肌作功和能量消耗,化学因素的影响： 儿茶酚胺气道平滑肌舒张。 PGF2气道平滑肌收缩；PGE2气道平滑肌舒张。 过敏反应时肥大细胞释放的组胺气道平滑肌收缩。 吸入气CO2反射性支气管收缩。 哮喘病人的气道上皮合成、释放内皮素 气道平滑肌收缩。,四、肺通气功能的评价,(一)肺容积和肺容量,1.肺容积(Pulmonary volume) 潮气量(tidal volume,TV) 每次呼吸时吸入或呼出的气体量 400600ml 补吸气量(inspiratory reserve volume，IRV) 平静吸气末，再尽力吸气所能 吸入的气体量 15002000ml,补呼气量(expiratory reserve volume，ERV) 平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气体量 900-1200 ml 余气量(residual volume,RV) 最大呼气末尚存留于肺内不能呼出的气体量 1000-1500 ml,2 肺容量：肺容积中两项或两项以上的联合气体量 深吸气量（IC）=潮气量+补吸气量 功能余气量（FRC）余气量补呼气量 2500ml 肺活量（VC）补吸气量潮气量补呼气量 男：3500ml 女：2500ml,意义：反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的变化，是评价肺通气功能较好指标，阻塞性肺疾患的时间肺活量。,3 用力肺活量(forced vital capacity,FVC) 用力呼气量(forced expiratory volume,FEV) FEV1/FVC 80%,4 肺总量（TLC）肺活量余气量 男:5000ml 女:3500ml,(二) 肺通气量和肺泡通气量 肺通气量潮气量×呼吸频率(次/分) 最大随意通气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分) 2.肺泡通气量(alveolar ventilation) (潮气量-无效腔量)×呼吸频率 解剖无效腔：从上呼吸道呼吸性细支气管。 肺泡无效腔： 不能进行气体交换的肺泡腔。 生理无效腔: 解剖无效腔肺泡无效腔,= 69 L/min,= 70120 L/min,浅而快的呼吸与深而慢的呼吸，哪一种呼吸效率高？,复习思考题 1.胸膜腔内负压是如何形成的？有什么生理意义？ 2.什么叫肺泡表面张力？肺泡表面活性物质有什么生 理意义？ 3.无效腔对肺泡通气量有何影响？ 4.为什么说时间肺活量更能反映肺通气功能？,第二节 气体交换 一、气体交换的原理 原理：扩散。 动力：膜两侧的气体分压差。 条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。 速率： 气体的溶解度/分子量的平方根之比为扩散系数。,扩散距离×分子量,分压差×温度×气体溶解度×扩散面积,=,二、肺换气与组织换气,换气动力：分压差 换气方向： 分压高分压低 换气结果： 肺血 组织血 血 血,CO2,O2,肺换气过程,组织换气过程,三、影响气体交换的因素 (一)气体扩散速率,O2、CO2扩散速率（D）的比较 分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血 D O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 ,CO2的扩散系数是O2的20倍,在同等条件下，CO2的扩散速率是O2的20倍；但在肺中，由于肺泡气和V血间分压差的不同，CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。 肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。,分压差×温度×气体溶解度×扩散面积,扩散距离×分子量,=,(ml/L) （KPa） （KPa） （KPa）,液、气表面接触时，气体分子溶于液体的现象。在37血浆中，同一浓度的CO2溶解度要较O2大24倍,溶解度,(二)呼吸膜 血液流经肺Cap全长约需0.7s，完成气体交换仅需 0.3s(前1/3段)（时间储备0.4s） 安静状态时有40m2参与气体交换（面积储备40m2 ）,CO2,O2,1.厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿呼吸膜厚度通透性气体交换；特别在运动时，耗氧量肺血流速（=气体交换时间），呼吸膜厚度气体交换 。 2.面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,6层1m厚,CO2,O2,(三)通气/血流比值 每分肺通气量（VA）/每分肺血流量（Q） 1.VA/Q肺通气或肺血流增大生理无效腔换气效率(如心衰、肺动脉栓塞) 2.VA/Q肺通气增大功能性A-V短路换气效率（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）,(5L/min 0.84),(4.2L/min),几点说明： VA/Qor换气效率缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主，原因： A-V血间PO2PCO2 功能性A-V短路时，A血PO2的程度V血PCO2； CO2 的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散速O2，不易出现CO2潴留的症状； A血PO2和PCO2时，可刺激呼吸，增加肺泡通气量，有助于CO2的排出，而几乎无助于O2的摄取（O2和CO2解离曲线的特点所决定的）。,整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标。,人体直立时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区 VA/Q 0.24 0.82 VA/Q 0.07 1.