第七章呼吸系统结构与功能

第七章呼吸系统的结构与功能呼吸的三个环节外呼吸或肺呼吸肺通气肺换气气体在血液中的运输内呼吸或细胞呼吸第一节呼吸系统的组成和结构呼吸系统由呼吸道和肺组成。呼吸系统：上呼吸道—鼻、咽、喉下呼吸道—气管、支气管肺：肺实质—肺泡、支气管树肺间质—结缔组织、血管、淋巴管、神经（一）鼻（三）喉1．喉软骨有一块甲状软骨、一块环状软骨、一块会厌软骨、一对杓状软骨。2．喉肌喉肌均为骨骼肌，其主要作用是使声带紧张和松驰，声门开大和缩小。3．喉腔上通咽腔喉部，下通气管（四）气管和支气管气管长11-13cm。分为左、右主支气管。气管和支气管由“C”形软骨环和连于其间的环状韧带构成。气管软骨具有支架作用，具有弹性，使管腔保情开放状态，以维持呼吸功能的正常进行二、肺肺由各级支气管和无数肺泡组成，同时肺还具有分泌功能。1、位置：左右两肺位于胸腔内，纵隔两侧，隔的上方。左肺窄长；右肺宽短。形态：幼儿呈淡红色；吸入杂质沉积，颜色变深。肺密度小于1，可浮于水面；未呼吸过的胎儿肺不含空气，密度大于1，入水沉。肺内侧面中部的凹陷-肺门，是支气管、肺动脉、肺静脉出入肺的门户。左肺-上叶、下叶。右肺-上叶、中叶、下叶。2、肺内导管支气管树，共23级分叉。3、肺的血管肺动脉和肺静脉—小循环支气管动脉和支气管静脉—大循环三、胸膜及胸膜腔胸膜，分为胸膜脏层和胸膜壁层，之间的间隙称胸膜腔。根据附着部位分为肋胸膜、纵隔胸膜和隔胸膜。肋隔隐窝，在肋胸膜和隔胸膜返折处，是最低部位。贴在肺的表面贴在胸壁内面四、纵隔纵隔是位于两侧纵隔胸膜之间的器官及结缔组织的总称。上纵隔：胸腺、头臂静脉、上腔静脉、主动脉、迷走神经、气管、食管等；前纵隔：少数淋巴结和疏松结缔组织。中纵隔：心包、心及心血管。后纵隔：胸主动脉、奇静脉、半奇静脉、迷走N等。主要呼吸肌膈肌：为向上膨隆呈穹隆形的扁薄阔肌，位于胸腹腔之间，成为胸腔的底和腹腔的顶。肋间外肌肋间内肌肋间外肌收缩使胸廓扩大，肋间内肌收缩使胸廓缩小。第二节肺通气肺通气：肺与外界环境之间的气体交换。一、肺通气的动力和阻力（一）肺通气的动力1.呼吸运动1)吸气：肋间外肌、膈肌收缩→肋骨上移→胸廓前后径和左右径增大→肺内压下降大气压→气体入肺泡→吸气膈肌收缩→膈下移→胸廓上下径增大→肺内压下降大气压→气体入肺泡→吸气2)呼气肋间外肌、膈肌舒张→肋骨(膈)下(上)移→胸廓前后(上下)径减小→肺内压上升大气压→肺泡气体流出→呼气。*平静呼吸时,因膈肌收缩而增加的胸腔容积约占总通气量4/5。所以膈肌收缩在肺通气中起重要作用。因此，呼吸运动是肺通气的原动力,由此造成的肺内压与大气压的压差是推动气体进出肺的直接动力。3)呼吸运动的形式(1)平静呼吸:吸气主动,呼气被动;用力呼吸:吸气、呼气均为主动;呼吸困难临床的表现:呼吸深大，鼻翼扇动，胸部困压感等。(2)胸式和腹式呼吸：临床诊断中的意义2.肺内压肺内压：存在于肺泡内的压力。平静吸气的范围。人工呼吸原理：维持肺通气？大气压3.胸膜腔内压胸内压:存在于胸膜腔内的压力。测定方法:直接法；间接(测食管内压)法平静呼气末:-5--3mmHg;吸气末:-10--5mmHg意义:1)有利于维持肺的扩张状态;2)有利于静脉和淋巴回流。大气压不论吸气还是呼气，胸膜腔内压均低于大气压呈负压。胸膜腔负压的形成弹性回缩力胸膜内压=肺内压+（-肺回缩压）在呼气末或吸气末时，胸膜内压=大气压+（-肺回缩压）当大气压看为零时=-肺回缩力气胸胸膜破裂肺泡破裂(二)肺通气的阻力肺的弹性阻力占总弹性阻力阻力胸廓的弹性阻力70%气道阻力占总阻力非弹性阻力惯性阻力30%粘滞阻力1.弹性阻力和顺应性*弹性阻力:弹性物体对抗外力作用引起变形的力。*顺应性:指外力作用下弹性物体的可扩展性(即顺应外力引起变形的难易程度)。阻力小者易变形，顺应性大,故:C=1/R*顺应性以单位跨壁压(跨肺压、跨胸壁压)P所引起的容积V变化来表示：C=△V/△P=NL/cmH2O(1)肺的弹性阻力和顺应性肺的弹性阻力:肺扩张时产生的回缩力CLung=△V/△P=0.2L/cmH2O△P跨肺压(为肺内压与胸膜腔内压之差)1)肺静态顺应性曲线2)比顺应性①肺顺应性受肺总量的影响：肺总量大，顺应性大；肺总量小，顺应性小②肺比顺应性：单位肺容量下的肺顺应性。=——————————————用于比较不同大小个体的肺组织弹性阻力测得的肺顺应性(L/cmH2O)肺总量(L)3)肺弹性阻力来源a肺组织弹性纤维回缩力(占1/3)b液-气界面表面张力(占2/3)根据实验确定的4)表面张力：在液-气界面由于水分子之间的引力作用而产生的使界面的表面积趋于缩小力。根据Laplace公式：P=2T/r(P为肺泡的回缩压；T为表面张力；r为肺泡半径),将发生：r=0.01cmr=0.005cm气流方向大肺泡趋于胀破，小肺泡趋于萎陷5)肺表面活性物质表面活性物质：是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。分泌部位:肺泡Ⅱ型细胞主要成分:二软脂酰卵磷脂(DPPC)表面活性物质结合蛋白(SP)生理作用:降低肺泡液-气界面表面张力，降低7倍-14倍小肺泡或呼气：表面活性物质密度增大，降低表面张力，放置肺泡塌陷；大肺泡或吸气：表面活性物质密度降低，增加表面张力，放置肺泡过度膨胀这种作用的生理意义:①有助于维持大小肺泡的稳定性②增大顺应性，维持肺扩张，降低吸气阻力，减少吸气作功。③防止肺水肿（口吐粉红色泡沫）有效滤过压改变：新生儿呼吸窘迫综合征或左心衰(2)胸廓的弹性阻力和顺应性1)肺容量/肺总量=67%(平静吸气末)胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力；2)肺容量/肺总量67%(平静呼气或深呼气)胸廓缩小，弹力向外，吸气动力，呼气阻力；3)肺容量/肺总量67%(深吸气)胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力；4)Cchestwall=△V/△P=0.2L/cmH2O△V:胸腔容积的变化△P:跨胸壁压(为胸膜腔内压与大气压之差)(1)惯性阻力:气流在发动、变速、换向时，因气流和组织的惯性所产生的阻力.(2)粘滞阻力:来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦;(3)气道阻力:来自气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦;占非弹性阻力的80%~90%。气道阻力的表示：维持单位时间内气体流量所需的压力差。即:大气压与肺内压之差(cmH2O)气道阻力=单位时间内气体流量(L/s)2、非弹性阻力(4)影响气道阻力的因素:①气流速度正比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。二、肺通气功能指标(一)肺容积和肺容量第二节肺通气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肺通气功能的测定及意义深吸气量:是衡量最大通气潜力的指标之一。胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。功能残气量:缓冲呼吸过程中肺泡气PO2和PCO2变化幅度，维持肺换气的稳定。肺活量:尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。反映了肺一次通气的最大能力。用力肺活量:一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。正常肺活量。用力呼气量(时间肺活量):一次最大吸气后再尽力尽快呼气时,在一定时间内所能呼出的气量。以它占用力肺活量的百分数表示:1s=80%,2s=96%,3s=99%。是衡量肺通气功能的最佳指标。(二)肺通气量和肺泡通气量1.每分肺通气量定义:每分钟吸入或呼出的气体总量(基础状态下测定)。每分通气量=潮气量×呼吸频率=500ml×12次/min=6L/min2.最大随意通气量定义:尽力作深、快呼吸时，每分钟吸入或呼出的最大气体量。约为150L/min最大通气量(150L)—每分通气量(6L)3.通气贮量百分比=━━━━━━━━━━━━×100%最大通气量(150L)≥93%解剖无效腔：鼻→终末细支气管（150ml）肺泡无效腔：血流在肺分布不均引起4.生理无效腔肺泡通气量定义:每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液进行真正有效气体交换的气量。=(潮气量－无效腔气量)×呼吸频率=(500-150)×12=350×12=4.2L/min浅而快呼吸:(250-150)×24=100×24=2.4L/min深而慢呼吸:(1000-150)×6=850×6=5.1L/min第三节肺换气和组织换气肺换气：肺泡和血液之间所进行的气体交换组织换气：血液与组织之间的气体交换一、气体交换的原理（一）气体的扩散气体分子不停的进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处发生净转移，这一过程称为气体扩散。肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。气体扩散遵循着以下物理原则1.气体从分压高的一侧向低的一侧扩散。2.各气体的扩散方向和量，决定于该气体的分压差气体的扩散速度和气体在液体中的溶解度。3.在液体或气－液交界面，气体的扩散速度与它在液体中的溶解度密切相关。溶解度高的扩散快。4.分子量大的扩散速度慢。影响气体扩散的因素1.气体的分压差：分压差大－扩散快2.气体分子量和溶解度：溶解度高，扩散快分子量大，扩散慢3.肺泡膜的扩散面积：扩散面积大，扩散快安静状态下，肺泡扩散面积40m2；运动时肺泡扩散面积70m2；疾病状态时下降4.扩散距离－肺泡膜的厚度（反比关系）肺纤维化，厚度增加；肺水肿，扩散下降5.温度：液体温度上升，溶解度上升－扩散快二、肺换气过程混合静脉血PO2是5.32kPa（40mmHg），比肺泡气的13.82kPa（104mmHg）低，肺泡气中O2向血液中扩散，血液的PO2逐渐上升，最后接近肺泡气的PO2。混合静脉血PCO2是6.12kPa（46mmHg），比肺泡气的5.32kPa（40mmHg）高，血液中CO2向肺泡中扩散，血液的PCO2逐渐下降，最后接近肺泡气的PCO2。影响因素1、呼吸膜的厚度呼吸膜很薄；表面积大；交换迅速2、呼吸膜的面积气体扩散速率与扩散面积成正比。运动时，呼吸膜面积增加；肺不张、肺实变、肺气肿或肺毛细管关闭和阻塞，交换表面积减少。3、肺通气/血流比值通气/血流比值＝4.2升/5升＝0.84（VA/Q）（安静时正常值）通气/血流比值升高：表示有部分肺泡气不能与血液中的气体充分交换=肺泡无效腔增大。通气/血流比值下降：表示有部分血液经通气不良的肺泡，得不到充分气体交换，相当于功能性动－静脉短路。动静脉短路：动脉血液不经毛细血管直接流入静脉的过程。肺扩散容量指各种气体在单位分压差（1mmHg）下，每分钟能通过呼吸膜的气体量（ml）。它是测定呼吸膜扩散功能的生理指标。因为CO2扩散速度大于O2，20：1，所以临床上不存在CO2扩散障碍。一般以O2的扩散容量作为测定指标。正常成人20ml/min/mmHg男大于女；成人大于老幼第四节气体在血液中的运输（一）氧在血液中存在的形式两种形式，物理溶解和化学结合。1、血红蛋白一个血红蛋白，结合4个氧。氧容量：指每100ml血中，血红蛋白结合氧的最大量。正常Hb在15g/100ml血液中，1gHb结合1.34ml氧。氧含量：100ml血中，血红蛋白实际结合的氧量。氧饱和度：血红蛋白氧含量和氧容量的百分比。HbO2鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色，体表表浅毛细血管床血液中去氧Hb含量达5g/100ml时，皮肤、粘膜呈紫蓝色，称为发绀。CO与Hb的结合能力比O2高250倍。皮肤、粘膜呈樱桃红色。特点1.可逆性结合，非酶促过程，反应快，受PO2影响。2.O2与血红蛋白的亚铁离子结合，结合后亚铁离子的离子价不变，故称氧合，不是氧化。3.血红蛋白的珠蛋白由两条α肽链和两条β肽链构成，每条肽链上结合一个含亚铁离子的血红素分子，，每个亚铁离子结合一个O2分子。故每个血红蛋白分子可结合4个O2分（Hb4O