呼吸-医学生理学-课件-05

,第五章 呼 吸 (Respiration) 概述(Introduction) 第一节 肺通气 (Pulmonary Ventilation) 第二节 呼吸气体的交换 (Respiratory Gases Exchange) 第三节 气体在血液中的运输 (Gas Transport in the Blood) 第四节 呼吸运动的调节 (Respiratory Regulation,第一节 肺通气（pulmonary ventilation） 肺通气的器官包括呼吸道、肺泡和胸廓等 呼吸道：具有加温湿润、过滤清洁等保护功能 肺泡：气体与血液气体进行交换的场所 胸廓：呼吸肌的运动是肺通气的动力 （一）肺通气原理 （直接动力取决于肺内压与大气压之间压力变化） 1. 肺通气的动力（原动力）,呼吸运动（胸廓运动） 吸气肌（隔肌、肋间外肌） 呼气肌（肋间内肌、腹肌及辅助肌） 呼吸方式、特点及过程 平静呼吸（eupnea) （吸气主动；呼气被动） 用力呼吸（forced breathing） （吸气主动；呼气主动） 呼吸类型 腹式呼吸（abdominal breathing ） 胸式呼吸（thoracic breathing）,平静呼吸基本过程：,吸气 肌 收 缩,肺 容积 增大,胸廓 容积 增大,肺 内压 下降,外界 气体 流入,吸气 肌 舒张,胸廓 容积 缩小,肺 容积 缩小,肺 内压 上升,肺内 气体 流出,用力呼吸基本过程：,吸 气肌 收缩 加强,肺 容积 明显 增大,胸廓 容积 明显 增大,肺 内压 明显 下降,外界 气体 流入 增加,呼 气肌 主动 收缩,胸廓 容积 进一步 缩小,肺 容积 进一步 缩小,肺 内压 明显 上升,肺内 气体 流出 加大,呼吸运动（胸廓运动） 吸气肌（隔肌、肋间外肌） 呼气肌（肋间内肌、腹肌及辅助肌） 呼吸方式、特点及过程 平静呼吸（eupnea) （吸气主动；呼气被动） 用力呼吸（forced breathing） （吸气主动；呼气主动） 呼吸类型及临床意义 腹式呼吸（abdominal breathing ） 胸式呼吸（thoracic breathing）,2. 肺内压在呼吸过程中周期性变化 平静吸气开始（肺内压低于大气压1-2mmHg，外界气体进入肺内），当外界气体进入肺泡内达平衡时，吸气终止，即吸气末=大气压）；呼气则相反。因此，气体进出肺泡的动力来自肺泡与大气压之间的压力差。 图示 人工呼吸的原理： 口对口； 节律性举臂压背或挤压胸廓,2. 肺内压在呼吸过程中周期性变化 平静吸气开始（肺内压低于大气压1-2mmHg，外界气体进入肺内），当外界气体进入肺泡内达平衡时，吸气终止，即吸气末=大气压）；呼气则相反。因此，气体进出肺泡的动力来自肺泡与大气压之间的压力差。 图示 人工呼吸（artificial respiration）的原理： 口对口； 节律性举臂压背或挤压胸廓,平静呼吸基本过程：,吸气 肌 收 缩,肺 容积 增大,胸廓 容积 增大,肺 内压 下降,外界 气体 流入,吸气 肌 舒张,胸廓 容积 缩小,肺 容积 缩小,肺 内压 上升,肺内 气体 流出,3. 胸膜腔和胸膜腔内压 胸膜腔结构（密闭潜在的腔隙，内有少量浆液） 胸膜腔内压（intrapleural pressure） 测量方法：直接法 ；间接法 通常胸膜腔内压为负压 平静吸气末（-1.33 -0.665kPa,-10-5mmHg） 平静呼气末（-0.665 -0.399kPa,-5-3mmHg） 形成原因：作用于胸膜腔存在两种力（肺内压，使肺泡扩张；肺的回缩力，使肺泡缩小） 胸膜腔内压=肺内压-肺回缩力,吸气末或呼气末，肺内压=大气压，若以大气压=0，则： 胸膜腔内压= -肺回缩力 胸膜腔内压意义: 1. 牵引肺扩张 2.促进腔静脉和胸导管内静脉与淋巴液的回流 气胸 (pneumothorax)临床意义 小结，呼吸过程中肺内压与胸内压的变化规律（图示）,（二）肺通气的阻力 包括弹性阻力（肺与胸廓的弹性阻力，占70%）和非弹性阻力（主要是气道阻力，占30%） 弹性阻力与顺应性(compliace)的概念及关系 C=1/R=（ V / P）L/cmH2O 1. 肺的弹性阻力和顺应性： 肺顺应性（CL） 肺容积的变化（ V） 跨肺压的变化（ P） 跨肺压=肺内压-胸膜腔内压,L/cmH2O,=,肺静态顺应性曲线 （图示）及意义 比顺应性（specific compliance ）概念 受肺总量的影响 = 测得的肺顺应性（L/ cmH2O）/肺总量（L） 肺弹性阻力的来源（肺组织的弹性回缩力，占1/3；表面张力，占2/3） Laplace 定律，P=2T/r 肺泡表面活性物质作用及临床意义 有助于维持肺泡的稳定性 减少肺间质和肺泡内组织液生成，防止肺水肿,肺静态顺应性曲线 （图示）及意义 比顺应性（specific compliance ）概念 受肺总量的影响（肺总量大，其顺应性亦大） = 测得的肺顺应性（L/ cmH2O）/肺总量（L） 肺弹性阻力的来源（肺组织的弹性回缩力，占1/3；表面张力，占2/3） Laplace 定律，P=2T/r 肺泡表面活性物质作用及临床意义 有助于维持肺泡的稳定性 减少肺间质和肺泡内组织液生成，防止肺水肿,降低吸气阻力，减少吸气作功 临床意义： 胸廓的弹性阻力和顺应性 自然位置（相当于肺总量的67%，胸廓不表现为弹性回缩力） 小于自然位置（胸廓回缩力表现为向外，有利于吸气，不利于呼气） 大于自然位置（胸廓回缩力表现为向内，有利于呼气，不利于吸气） 胸廓的顺应性（Cchw） = 胸腔容积的变化（ V）/ 跨胸壁压的变化 （ P）（L/cmH2O）,2、非弹性阻力主要来自： 气道阻力（airway resistance）；位于鼻、声门、气管及支气管等部位，仅10%发生于口径2mm的细支气管。正常平静呼吸总气道阻力为1-3cmH2O/L/s)。 影响因素及临床意义 受气流速度、形式（层流和湍流）和管径大小（1/r4）的影响；其中气道管径又受： 跨壁压（管内压-管外压） 肺实质对气道壁的外向放射状牵引（多种纤维牵引使没有软骨支持细支气管畅通）,神经调节（交感神经兴奋使之平滑肌舒张；副交感神经兴奋使之平滑肌收缩；以及其它共存的递质的调制） 体液因素调节 使支气管平滑肌收缩的因素（前列腺素F2、组胺、白三烯、内皮素以及等吸入气中CO2增加反射引起等） 使支气管平滑肌舒张的因素（儿茶酚胺、前列腺素E2等） 呼吸功：呼吸过程中 ，呼吸肌克服阻力（弹性阻力和非弹性阻力）实现肺通气所作的功。平静呼吸为0.30.6kg·m/分钟；运动时可增至 10kg·m/分钟；占总耗能的3%。,二. 肺容积和肺容量（图示） 潮气量 tidal volume 500ml 补吸气量（吸气储备量）1500-2000ml 补呼气量（呼气储备量） 900-1200ml 残气量 residual volume 1000-1500ml 深吸气量(inspiratory capacity) 潮气量+补吸气量 功能残气量(functional residual capacity) 补呼气量+残气量 其意义：缓冲肺泡内PO2和PCO2的过度变化，以利于气体交换。,肺活量（vital capacity）： 用力肺活量（forced vital capacity） 用力呼气量（forced expiratory volume） 三者间的区别、正常值及应用意义（图示） 肺总量 total lung capacity 成人 女：3500 ml 男：5000ml 三、肺通气量 每分通气量 minute ventilation volume =潮气量呼吸频率/分（测定条件及应用单位） 最大（随意）通气量（ maximal voluntary ventilation）,通气贮量百分比（正常值93%） 无效腔 肺泡通气量 =（潮气量-无效腔气量） 呼吸频率 为什么浅而快的呼吸对肺换气不利？,最大通气量,最大通气量-每分平静通气量,=,100%,生理无效腔,解剖无效腔,肺泡无效腔,=,或接近正常人 生理无效腔,不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 （次/分） （ml） （ml/min） （ml/min） 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200,第二节 肺换气和组织换气 一气体交换的原理 气体的扩散（取决于分压差） 气体扩散速率（单位时间时间内气体扩散的容积），它受以下因素影响： 分压差；分子量和溶解度（扩散系数）；扩散面积和距离；温度等 扩散系数 CO2 O2 20 倍 呼吸气体和人体不同部位的气体的分压 呼吸气和肺泡的成分和分压（图表） 血液气体和组织气体的分压（张力）图表,二肺换气（静脉血变为动脉血） 交换过程（图示） 0.3 秒达平衡；血液流经1/3毛细血管长度可基本完成。（图示） 影响因素： 与呼吸膜厚度呈反比（膜结构图示） 与扩散面积呈正比（总扩散面积达70m2;安静为40m2） 通气/血流比值：=0.84； 0.84(意味着肺泡无效腔增大）； 0.84(意味着动静脉短路） 比值异常易造成血液缺O2和CO2潴留发生，尤其缺O2更明显，其原因：1、2、3,通气/血流比值分布并不均匀 肺扩散容量 （pulmonary diffusion capacity) 静息正常值平均为20ml/min0.133kPa DL=V/（PA-PC） 是衡量呼吸气体通过膜的能力的一种指标 三组织换气 （动脉血变成静脉血）,第三节 气体在血液中的运输 一、2和2在血液中存在的形式 物理溶解：量虽少，但是进行化学结合必需的中间步骤。 化学结合：运输的主要形式，量多，效率高 体内血液和的含量（见表）,表5-4 血液O2和CO2的含量(ml/100ml) 物理溶解 动脉血化学结合 合计 O2 0.31 20.0 20.31 CO2 2.53 46.4 48.93 物理溶解 静脉血化学结合 合计 O2 0.11 15.20 15.31 CO2 2.91 50.0 52.91,二、氧的运输 （物理溶解占1.5%；化学结合占98.5%) Hb与O2结合特征 1、（反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响） 2、Fe 2+与O2结合呈氧合反应(oxygenation) 3、 Hb氧饱和度（oxygen saturation ） = Hb氧含量（oxygen content）/ Hb氧 容量（ oxygen capacity）的百分比 发绀（cyanosis）,4、“S”形解离或结合曲线 氧离曲线 (oxygen dissociation curve) 含义及特点（图示） 上段 （60mmHg；曲线平坦，提示氧分压变化对氧饱和度影响不大，具有缓冲能力） 中段（4060mmHg，相当于体内静脉血的PO2环境；曲线较陡，提示氧分压变化对氧饱和度影响较大，以满足组织供养需要。O2的利用系数的概念） 下段（1540mmHg；曲线更陡，提示氧分压进一步下降时，Hb释放O2的能力进一步增强； O2的利用系数可提高安静时的3倍）,影响氧解离曲线的因素 P50的概念（正常为26.5mmHg； P50 增大，提示Hb与O2的亲和力下降，曲线右移，反之则相反）图示 pH和PCO2的影响（波尔效应机制及意义） 温度 2，3-DPG（2,3-diphosp