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呼吸-医学生理学-课件-05

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    • 1、,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(thorac

      2、ic 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

      3、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;

      4、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

      5、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

      6、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0.30.6kgm/分钟;运动时可增至 10kgm/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

      7、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

      8、 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

      9、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

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