生理学-第五章-呼吸

呼吸Respiration第五章本章要点：1.肺通气2.气体的交换3.气体在血液中的运输4.呼吸运动的调节概述掌握呼吸的概念及呼吸的基本过程。熟悉呼吸器官的结构特点及功能意义。本节学习目标一、呼吸的四个过程？二、内呼吸、外呼吸的概念？在新陈代谢过程中，机体需要消耗O2，并产生CO2，为维持内环境中O2和CO2含量的相对稳定，确保体内新陈代谢的正常进行，机体必须不断地从外界环境中摄取O2，并排出所产生的CO2。机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸。鼻、咽、喉→气管→主支气管→…….→呼吸性细支气管肺泡气体交换场所气体传送带下呼吸道上呼吸道呼吸全过程：呼吸包括三个相互衔接并同时进行的过程1.外呼吸：包括肺通气和肺换气2.气体在血液中的运输3.内呼吸：组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换以及组织细胞内的生物氧化过程。呼吸道黏膜：加温、加湿过滤、清洁防感染、保护黏膜的完整性1、呼吸是指________________________。2、呼吸的过程包括_______、_______、_______、_______。3、外呼吸是指_______和_______。4、内呼吸是指_______。5、呼吸道粘膜粘液的作用有_______、_______、_______。6、上呼吸道是指_______、_______、_______。7、气体传导区不能进行气体交换主要是因为管壁结构上没有_______。1、机体与外界环境之间的气体交换过程2、肺通气、肺换气、气血运输、组织换气3、肺通气、肺换气4、组织换气5、加温和加湿、过滤和清洁、防止感染和保护黏膜的完整性6、鼻、咽、喉7、肺泡三、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＜大气压胸廓呼吸肌缩小收缩舒张扩张原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。扩张呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩张与缩小。1.吸气肌：膈肌和肋间外肌吸气辅助肌：斜角肌、胸锁乳突肌等2.呼气肌:肋间内肌和腹肌1.呼吸运动(1)型式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按参与呼吸运动的主要肌群分:混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:婴幼儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠、肥胖。(2)频率:成人:12～18次/分(3)过程：①平静呼吸：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，肋骨和膈肌弹性回位，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，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构)膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径吸气呼气②用力呼吸：用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。③人工呼吸:基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差方法:负压吸气式(压胸法)正压吸气式(口对口呼吸法，呼吸机)(4)特点：①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。③平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。根据参与呼吸运动的肌群不同分为：腹式呼吸(abdominalbreathing):以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动。胸式呼吸(thoracicbreathing):以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动。★混合式呼吸呼吸暂停、声带开放、呼吸道通畅时：肺内压＝大气压呼吸运动过程中肺内压的周期性交替升降肺内压和大气压之间的压力差推动气体进出肺的直接动力1.肺内压(intrapulmonarypressure)肺泡内的压力（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化•吸气初：肺内压大气压吸气开始•吸气末：肺内压=大气压吸气停止•呼气初：肺内压大气压呼气开始•呼气末：肺内压=大气压呼气停止呼气末吸气末（1）胸膜腔：位于脏层胸膜与壁层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液2.胸膜腔内压(intrapleuralpressure)（2）胸膜腔内压：胸膜腔内的压力。测量：直接法间接法胸膜腔内压(intrapleuralpressure)•以胸膜腔密闭且含浆液为条件•胸廓生长肺生长•胸廓容积肺容积•胸廓将肺拉大•肺回缩胸内负压胸膜腔负压的形成胸膜腔内压=肺内压－肺回缩力在吸气末或呼气末胸膜腔内压=大气压－肺回缩力以大气压为0，胸膜腔内压=－肺回缩力（负压是指其低于大气压）呼气末：-3～-5mmHg；吸气末：-5～-10mmHg为什么平静呼气末胸膜腔内压仍然为负胸膜腔负压的生理意义：维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张有利于静脉血及淋巴液的回流气胸气胸二、肺通气的阻力呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。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（一）弹性阻力弹性阻力(R)：物体在外力作用下变形时所产生的对抗变形的力。包括肺弹性阻力（主）和胸廓弹性阻力。肺的弹性阻力肺组织的弹性回缩力(1/3)肺泡表面的表面张力(2/3)（1）肺泡表面张力和肺表面活性物质肺泡表面张力(surfacetension)肺泡的内表面覆盖一薄层液体，与肺泡内气体形成液-气界面，使液体表面积缩至最小的力。表面张力的方向指向肺泡的中心，可使肺泡回缩，构成了肺的回缩力吸气肺泡表面积↑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)(萎陷)肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant)由肺泡Ⅱ型细胞产生的二棕榈酰卵磷脂作用：降低肺泡的表面张力生理意义：①降低肺的弹性阻力、减小吸气阻力，增加肺的顺应性②避免肺毛细血管中的液体渗入肺泡，防止肺水肿发生③有助于维持肺泡的稳定性肺表面活性物质减少肺不张早产儿成人肺炎、肺血栓（2）肺的弹性回缩力肺组织含弹性纤维，肺扩张时弹性纤维会产生回缩力。在一定范围内，肺被动扩张的越大，弹性回缩力越大，肺弹性阻力也越大。反之，越小。肺弹性阻力增加，顺应性降低吸气困难肺弹性阻力减小，顺应性增大呼气困难肺弹性阻力的大小难以测定，因此通常用顺应性来表示。顺应性：在外力作用下，弹性物体扩张的难易程度。顺应性=1/弹性阻力（二）非弹性阻力包括：惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力（主）惯性阻力：气体在发动、变速、换向时因气体和组织的惯性所产生的阻力粘滞阻力：来自呼吸时组织相对位移发生摩擦时所产生的阻力气道阻力：非弹性阻力的80%~90%，由气道管径、气流速度和气流形式决定。为什么支气管哮喘病人呼气比吸气困难气道阻力特点:①只在呼吸运动时产生；流速快→阻力大②与气体流动形式有关：层流→阻力小湍流→阻力大③与气道半径的4次方成反比：（R∝1／r4）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：与气体流动速度+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、潮气量400~600ml2、补吸气量1500~2000ml3、补呼气量900~1200ml4、残气量1000~1500ml二、肺通气功能的评价(evaluationoffunctionofpulmonaryventilation)（一）肺容量—指四种互不重叠的呼吸气量功能残气量2500ml、2000ml5、肺活量3500ml、2500ml用力呼气量6、肺总量5000~6000ml3500~4500ml用力呼气量（forcedexpiratoryvolume，FEV）：最大吸气后以最快速度用力呼气，在一定（单位）时间内所能呼出的最大气量。第1秒末:83%第2秒末:96%第3秒末:99%。测定方法：作一次深吸气后，以最快的速度用力呼气，同时分别记录第1，2，3秒末所呼出的气量，计算其所占肺活量的百分比。用力呼气量示意图生理情况下气道狭窄时（二）肺通气量——指单位时间内进出肺的气体量。（一）每分通气量（二）肺泡通气量1、每分通气量——每分钟吸入或呼出肺的气体量每分通气量＝潮气量×呼吸频率正常人呼吸频率为12～18次/min，每分通气量约6－9L/min，每分最大通气量约70～120L/min解剖无效腔：指从上呼吸道至终末细支气管部分的气道，该部分不参与气体交换过程，称为～，正常成年人约150ml。肺泡无效腔：指进入肺泡的气体有部分未能与肺毛细血管血液之间进行气体交换，这部分气体所占的肺泡容量称为～。生理无效腔＝解剖无效腔＋肺泡无效腔。一般肺泡无效腔很小，生理无效腔≈解剖无效腔。2、肺泡通气量肺泡通气量：指每分钟吸入或呼出肺泡的气量，是衡量肺部气体交换有效率的指标。肺泡通气量＝（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率支气管扩张解剖无效腔↑肺A部分梗塞肺泡无效腔↑呼吸形式肺泡通气量(毫升/分)呼吸频率(次/分)肺通气量(毫升/分)潮气量(毫升)正常安静168000500浅快呼吸2503280003200深慢呼吸10008800068005600不同呼吸频率、潮气量时的肺通气量及肺泡通气量在一定的呼吸频率范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。结论：第二节气体的交换肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换从高分压点流向低分压点组织换气：组织细胞与组织毛细血管血液之间的气体交换（一）气体交换的原理形式：单纯扩散动力：气体分压（张力）差动脉血混合静脉血组织PO213.3(100)5.3(40)4.0(30)PCO25.3(40)6.1(46)6.6(50)一、决定气体交换的因素（二）气体的扩散速率———单位时间内气体扩散的容积。分压差×扩散面积×溶解度×温度扩散距离×分子量的平方根D=MWdSATPDCO2溶解度：51.5/100mlO2溶解度：2.14/100ml溶解度(solubility)：在1个大气压下，37℃时，每100ml液体中所溶解的气体ml数。CO2的扩散速率约为O2的2倍结构基础：呼吸膜动力：气体的分压差（一）肺换气过程O2CO2二、肺换气和组织换气6层＜1μm厚CO2和O2的扩散仅需0.3秒即达到平衡血液流经肺毛细血管耗时0.7秒换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低换气结果：肺Ｖ血组织Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血CO2O2（二）影响肺换气的因素1.呼吸膜的厚度：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↓↓。气体扩散率与膜面积呈正相关毛细血管开放数量及开放程度与扩散面积有关双侧肺呼吸膜的总面积≈70m2平静呼吸=40m2贮备面积≈30m2肺实变、肺气肿及肺不张呼吸膜面积2.呼吸膜的面积3.通气/血流比值(Ventilation/perfusionratio)每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。0.84组织中气体交换的原理与在肺中交换相似，但该处交换在液相中进行，且扩散膜两侧的O2、CO2分压差随细胞内氧化代谢强度和组织血流量而异。三、组织换气血液与组织细胞之间的气体交换过程。结构基础：毛细血管壁、细胞膜动力：气体的分压差静脉血动脉血第三节气体在血液中的运输学习目标：1、掌握O2和CO2的主要运输方式2、熟悉O2和CO2在血液中的化学结合运输过程运输形式:（一）物理溶解:气体直接溶解于血浆中。特征:①量小,起桥梁作用；②溶解量与分压呈正比：（二）化学结合:气体与某些物质进行化学结合。特征:量大,主要运输形式。化学结合动态平衡1atm：O2物理溶解量=0.3ml％3atm：O2物理溶解量=6.3ml％（即↑20倍，是高压氧治疗的理论基础)物理溶解（一）物理溶解1.5%100ml血液只溶解0.3ml的O2，占血液运输O2总量的1.5%一、氧的运输（二）化学结合98.5%1.O2与Hb