肺通气与肺换气原理

肺通气与肺换气原理徐潜引言（Introduction）呼吸:机体与外界环境之间的气体交换意义:维持机体内环境中O2和CO2分压的相对稳定呼吸全过程组织换气细胞内氧化代谢肺换气气体运输肺通气O2CO2外呼吸气体在血液中运输内呼吸肺通气Pulmonaryventilation概念：肺与外界之间的气体交换过程，包括吸气和呼气结构：呼吸道、胸廓、呼吸肌、肺泡气体进出肺的通道肺的容器、之间有胸膜腔附着于胸廓，提供动力第一节肺通气原理动力克服阻力胸廓扩大导致吸气,还是吸气后导致胸廓扩大?一、肺通气的动力直接动力：大气与肺泡之间的压力差原动力：呼吸运动呼气肺内压＞大气压缩小肺脏吸气肺内压＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张扩张呼吸运动肺内压胸廓运动1.用手按在胸部两侧肋骨，深吸气，再深呼气，感觉胸廓有什么变化？深呼吸2.用手按住胸骨部位，深吸气，再深呼气，感觉胸廓有什么变化？1.呼吸运动：呼吸肌舒缩引起胸廓缩扩肺通气原动力吸气肌——膈肌、肋间外肌(1)呼吸肌呼气肌——腹肌、肋间内肌辅助吸气肌吸气肌呼气肌肋间外肌膈肌腹直肌肋间内肌斜角肌胸锁乳突肌（2）呼吸的类型平静呼吸用力呼吸吸气吸气肌收缩（主动）辅助吸气肌也收缩（主动）呼气吸气肌舒张（被动）呼气肌收缩（主动）腹式胸式混合式呼吸肌膈肌肋间外肌膈肌、肋间外肌2.肺内压：肺泡内的压力（1）周期性变化直接动力肺内压（mmHg）吸气呼气（2）变化程度平静：吸气浅慢，呼吸道通畅，肺内压变化小用力：吸气深快，呼吸道不通畅，肺内压变化大（3）意义肺通气的直接动力人工呼吸：通过提供高于肺内压的正压气流，建立人工通气3.胸廓运动胸廓主动扩大缩小特点肺脏被动扩大缩小4.胸膜腔内压（1）测量直接测量间接测量（2）负压平静吸气末：－10～－5mmHg平静呼气末：－5～－3mmHg肋间外肌肺组织肋间肌肋骨脏层胸膜壁层胸膜肺组织胸膜腔①负压原因胸膜腔密闭且含浆液单方受压出生后肺充气胸廓生长速度肺肺扩张状态a胸膜腔内压形成(一腔二力）一腔：有一个密闭的胸膜腔，腔内有些浆液起润滑壁层和脏层胸膜并使之紧贴在一起的作用。二力：肺内压→肺泡扩张肺弹性回缩力→肺泡缩小方向相反胸内压=肺内压＋（—肺回缩力）吸气、呼气末：肺内压=大气压若以大气压（760mmHg）=0胸内压＝－肺回缩力②胸膜腔负压的形成及意义b生理意义诊疗计划：1.吸氧，卧床，制动2.必要时胸腔穿刺测压及闭式引流c临床意义气胸（胸膜破裂）→肺萎缩→肺通气患者是一个19岁的男性，身高1.85米，体重70公斤不到。主诉：突发左侧胸痛半月，加重2天现病史（略）：患者半月前连续上网15小时后伸展上肢，突发左侧胸痛，为持续性，咳嗽及吸气时加重。入院前两天加剧伴气促。查体（注意有无心脏受累及马坊综合症体征）急诊胸片示：左侧气胸（左肺压缩40％）。诊断：左侧自发性气胸维持肺处于扩张状态，利于肺通气、肺换气促进血液和淋巴液的回流二、肺通气的阻力肺通气阻力弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力粘滞阻力惯性阻力肺泡表面张力2/3肺弹性回缩力1/3顺应性：外力作用下弹性组织的可扩张性顺应性＝1/弹性阻力容积变化（△V）顺应性（C）=—————————————L/cmH2O压力变化（△P）1.弹性阻力：弹性组织在外力作用下变形时，具有对抗变形和弹性回位的力跨壁压二、肺通气的阻力肺通气阻力弹性阻力非弹性阻力肺弹性阻力胸廓弹性阻力气道阻力粘滞阻力惯性阻力肺泡表面张力2/3肺弹性回缩力1/3跨肺压cmH2O（1）肺的弹性阻力肺组织弹性回缩力1／3肺弹性阻力肺容积斜率＝肺顺应性肺泡表面张力2／3回缩力吸气阻力呼气动力a.肺泡表面张力Laplace定律:肺泡回缩压=2×表面张力/肺泡半径根据公式:肺泡半径小,肺泡回缩压大b.肺泡表面活性物质来源：肺泡Ⅱ型细胞分泌成分:二棕榈酰卵磷脂作用：a.降低肺泡表面张力→降低吸气阻力；b.减少肺泡内液的生成→防肺水肿的发生;c.维持肺泡内压的稳定性→防肺泡破裂或萎缩临床：成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→肺不张。6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病→呼吸窘迫综合征。（2）胸廓的弹性阻力弹性阻力作用肺弹性阻力：吸气的阻力胸廓弹性阻力：吸气的动力／阻力2.非弹性阻力惯性阻力粘滞阻力气道阻力（90％）：气体流经呼吸道时气体分子间及分子与气道壁的摩擦力（10％）气道阻力=大气压与肺内压之差(cmH2O)单位时间内气体流量(L/s)影响气道阻力的因素:①气流速度②气流形式层流阻力小，涡流阻力大③气道管径阻力与半径4次方成反比:a.跨壁压:气道内压高,跨壁压↑→管径↑,R↓b.肺组织对气道外向放射状牵引；c.副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反；d.化学因素:PGF2α、组胺、白三烯等使气道平滑肌收缩；CA、PGE2使之舒张。三、肺通气功能评价1.基本肺容积2.基本肺容量潮气量深吸气量补吸气量肺活量补呼气量＊用力肺活量余气量＊功能余气量肺总容量＊用力呼气量（一）肺容积和肺容量潮气量补呼气量补吸气量残气量深吸气量功能残气量肺活量肺总量肺容积和肺容量图解肺总量肺活量功能残气量残气量补吸气量深吸气量补呼气量潮气量吸呼呼吸（二）评价肺通气功能的指标深吸气量不稳定功能余气量无法测定肺总容量可变肺活量可变用力肺活量（FVC）用力呼气量（FEV）：FEVt／FVC％1s用力呼气量：FEVt／FVC％≌80％（1）每分通气量：每分钟进出肺的气体总量＝潮气量×呼吸频率(次/分)（2）最大通气量：每分钟尽力、快速吸入或呼出的气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分)意义:反应呼吸机能的最大潜力和所能耐受的体力强度2.肺通气量：＊（3）肺泡通气量每分钟吸入肺泡的新鲜气量。=（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率生理无效腔=解剖无效腔(150mL）+肺泡无效腔（0）第二节肺换气和组织换气肺换气：肺泡血液组织换气：血液组织第二节肺换气和组织换气（一）、气体交换原理1.形式：2.动力：3.扩散速率：扩散系数一、气体交换原理和结构基础单纯扩散分压差分压差×扩散面积×溶解度×温度D＝—————————————————扩散距离×分子量平方根4.影响气体扩散的因素1.交换膜两侧气体分压差气体分压差减小,气体交换减少气体分压差增大,气体交换增加2.气体扩散系数CO2的扩散系数是O2的20倍呼吸衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。分压差×扩散面积×溶解度×温度D＝———————————————扩散距离×分子量平方根高原缺氧吸氧北京市平均海拔40米，氧分压约158毫米汞柱，拉萨市平均海拔3649米，不是西藏海拔最高的地方，其大气中氧分压约只有100毫米汞柱，拉萨市空气中的氧含量只相当于北京的63.3%。缺氧的主要表现为头痛、头昏、心慌、气短、胸闷、胸痛、食欲不振、恶心呕吐、腹胀、疲乏无力、红细胞数增多;呼吸频率加快;心率加快。严重的情况下可出现抽搐、昏迷和肺水肿，如得不到及时救治可危及生命。（二）、气体分压差的差异1.高原与平原2.外界与肺泡内3.血液与组织（三）、气体交换屏障肺泡－毛细血管膜（呼吸膜）二、肺换气（一）肺换气过程换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺组织Ｖ血Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血102（二）影响肺换气的因素呼吸膜含表面活性物质的液体层肺泡上皮细胞上皮基底膜组织间隙毛细血管基底膜毛细血管上皮细胞影响肺换气的因素1.呼吸膜厚度:反比肺纤维化、肺水肿时增厚影响肺换气的因素2.呼吸膜面积:正比运动时面积增大肺不张、肺实变、肺Cap闭塞时面积减小3.通气/血流比值＝肺泡通气量（VA）/肺血流量（Q）＝0.84VA/Q↑≈肺血流↓→增大生理无效腔→换气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞)VA/Q↓≈肺通气↓→增大功能性A-V短路→换气效率↓（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞）●整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：人体直立时肺局部的VA/Q肺上区肺下区VA（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.40.64血液与组织细胞之间的气体交换过程。三、组织换气1.动力：分压差2.影响组织换气的因素扩散距离血供情况组织细胞代谢水平