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1、呼,吸,生,理,1.,概念:机体与环境间气体交换,2.,意义:稳定,O,2,和,CO,2,,平衡酸碱,3.,两大系统,三个基本环节,血管网,粘液腺,湿、温、滤、洁,纤,毛,迷走,NACh+M,受体收缩气道阻力,平滑肌,(,哮喘病人夜间发作较多,),交感,NNE+,2,受体舒张气道阻力,(,拟交感药物治疗哮喘,),注,:,体液因素,(,组胺、,5-HT,、缓激肽等)收缩,传入神经末梢,-,机械、化学感受器,肺泡:平均直径,0.1mm,呼吸肌:肺通气动力,胸膜腔:负压,呼,吸,道,参,与,器,官,第一节,肺通气,(,Pulmonary Ventilation,),肺泡内压力,呼吸过程中肺内压变化,
2、A,:周期性;,B,:与呼吸频率、幅度及呼吸道是否通畅相关。,一、肺通气动力,1,、,直接动力:,肺内压与大气压的差,呼吸肌:,吸气肌,:,膈肌、肋间外肌,呼气肌,:,肋间内肌、腹肌,辅助呼吸肌,:,斜角肌、胸锁乳突,肌,平静、用力呼吸,胸式、腹式、混合式,12,18,次,/,分;小儿快,老人慢。,2,、,原动力,:呼吸运动,决定因素:,1.,密闭潜在腔隙:少,量浆液,-,润滑,内聚力。,2.,胸廓自然容积远大,于肺自然容积,3.,肺、胸廓有弹性,3,、胸膜腔内压:,将,原动力,转化为,直接动力,胸膜腔内压,=,肺内压,-,肺弹性回缩力,生理意义:,1.,维持肺的扩张状态;,2.,在胸廓和肺之
3、间起偶联作用;,3.,降低中心静脉压,有利于血液、淋巴液回流。,呼,气,肺内压,大气压,缩,小,肺,脏,吸,气,肺内压,大气压,胸,廓,吸气肌,缩,小,收,缩,舒,张,扩,张,扩,张,胸,膜,腔,负压增大,负压减小,小结:肺通气过程,二、肺通气阻力,弹,性,力,70,非,弹,性,阻,力,30,肺,通,气,阻,力,胸廓,肺,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,常态下可忽略不计,充当动力还是阻力视具体情况而,定:如吸气还是呼气,胸廓的位,置等,弹性阻力,:弹性组织在外力作用下变形时,,有对抗变形和弹性回位的倾向。,顺应性,:,外力作用下弹性组织的可扩张性。,顺应性,=1
4、/,弹性阻力=容积/压力,弹性阻力和顺应性(,Compliance,),1,、肺弹性回缩力,-,吸气阻力,呼气动力,肺顺应性=肺容积/跨肺压,比顺应性,:,顺应性,/,肺总容量,斜率大,顺应性大,弹,性阻力小。斜率小则反之。,如肺充血,-,吸气困难;,肺气肿,-,呼气困难,肺弹性阻力来源:,肺组织弹力、胶原纤维,:,1/3,肺泡气,-,液界面的表面张力,:,2/3,表面活性物质:,来源:肺泡型上皮细胞,成分:二棕榈酰卵磷脂,特性:排列于液,-,气界面,,随肺泡张缩而改变密度,作用:,降低表面张力,降低吸气阻力,减少肺组织液的生成,防肺泡破裂或萎缩,影响因素:肺炎、肺血栓、早产儿,2,、胸廓弹性
5、力,自然位置:肺容量为肺总量,67%,时(即平静吸气末)。,大于自然位置,-,弹性回缩,小于自然位置,-,弹性扩张,胸廓顺应性,=,胸腔容积变化,/,跨壁压变化,影响因素,:肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚等弹,性阻力,气道阻力,(,airway,resistance,,,80-90%,),推动气体流动的压力,/,单位时间内气体流量,影响因素:气流速度、形式、气道口径,非弹性阻力,A,:呼吸道内外的压力差,B,:肺实质对气道壁的外向放射状牵引,C,:自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节:,副交感,N,:收缩气管(,M,受体),交感,N,:舒张气管(,2,受体),D,:化学因素:,儿茶酚胺、前列腺素,E,
6、2,-,舒张,前列腺素,F,2,、组胺、白三烯、吸入,CO,2,含量增加、,内皮素,-,收缩,影响气道口径因素:,功能余气量,:,余气量,+,补呼气量,2000-2500ml,,稳定肺泡内气体比例,,缓冲作用。,肺活量,:,潮气量,+,补吸气量,+,补呼气量,受体位、身材、胸廓,/,肺弹性、年,龄、性别等因素影响,如男:,3500ml,;,女:,2500ml,意义:反映一次呼吸最大通气能,力。严重降低提示限制性肺病。,三、肺通气功能评价,时间(用力)肺活量,:,正常值:,1s,:,83%,;,2s,:,96%,;,3s,:,99%,。,可反映呼气阻力,降低时,提示阻塞性肺病。,肺总量,肺容纳气
7、体的最大量,与性别(男,-,5000ml,;女,-,3500ml,)、年,龄、身材、锻炼情况和体位改变有关,限制性通气不足时降低,肺通气量,概念:每分钟进,/,出肺的气体量,计算:每分通气量,=,潮气量呼吸频率,正常值:,6-8L/min,最大随意通气量,:最大深度、最快速度呼吸时的每,分通气量,,70-120L/min,。,通气贮量百分比,=,(最大通气量,-,平静通气量),/,最,大通气量,100%,,正常不小于,93,,反映通气功,能贮备。,无效腔,解剖无效腔,:鼻或口至终末细支气管无气体交换,功能的呼吸道腔隙,约,150ml,。,肺泡无效腔,:因血流分布不均匀而未能发生气体,交换的肺泡
8、容量。,生理无效腔,=,解剖无效腔,+,肺泡无效腔,肺泡通气量,=,(潮气量,-,解剖无效腔)呼吸频率,意义:浅快呼吸对气体交换不利,肺泡通气量,1,、呼吸过程中,呼吸肌克服弹性及非弹性阻,力而实现肺通气所作的功。,2,、计算:单位时间内的压力变化,X,容积变化,3,、呼吸耗能占全身总耗能的,35%,呼吸功,1,、原理:单纯扩散,2,、动力:气体分压差,3,、扩散速率,气体分压差,温度,扩散面积,溶解度,D,距离,分子量,第二节,肺、组织换气,O,2,、,CO,2,扩散速率(,D,)比较,分子量,血浆溶解度,肺泡,A,血,V,血,D,O,2,32 21.4 13.9 13.3 5.3 1,CO
9、,2,44,515.0,5.3 5.3 6.1 2,(ml/L),(,KPa,),(,KPa,),(,KPa,),?,扩散系数,:溶解度与分子量平方根之比,?,CO,2,扩散系数约为,O,2,20,倍;,A,V,血,O,2,分压差是,CO,2,10,倍;扩散速率,CO,2,是,O,2,2,倍。,气体在肺的交换,平静呼吸时,用时,0.3s,,相当于血液流经肺毛细血,管全长约,1/3,。,1,、,呼吸膜厚度,(,1m,),肺纤维化、尘肺、肺水肿,呼吸膜厚度通透性气,体交换,2,、,呼吸膜面积,总面积,70m,2,,安静时约,40m,2,减少因素:肺不张、肺实变、,肺气肿或肺毛细管关闭或阻塞,影响肺
10、换气因素,3,、,通气,/,血流比值(,V,A,/Q,),每分肺泡通气,量和每分肺血流量,的比值。正常值:,4.2/5=0.84,V,A,/Q,肺通气或肺血流,生理无效腔,换,气效率,(,如心衰、肺动脉栓塞,),V,A,/Q,肺通气,功能性,A-V,短路,换气效率,(如支哮、肺气肿、支气管栓塞),小结,肺扩散容量,概念:单位分压差作用下,每分钟通过呼吸,膜扩散的气体量,D,L,=V/,(,P,A,-P,C,),V,是每分钟通过呼吸膜的气体容积(,ml/min,),P,A,是肺泡气平均压(,mmHg,),P,C,是肺毛细血管血液内平均压(,mmHg,),意义:反映肺换气能力;运动时增加,疾病,时
11、降低,组织换气,1,、气体交换原理、影响因素与肺换气相似;,2,、不同:发生于液相之间;,3,、扩散两侧的,O,2,和,CO,2,的分压差随细胞内氧,化代谢的强度和组织血流量而异。,存在形式:,物理溶解:量小,与分压、溶解度成正比,与温,度成反比。,化学结合:量大,物,理,溶,解,化学,结合,物,理,溶,解,肺,组织,第三节,气体在血液中运输,O,2,运输,氧合,氧离,血红蛋白(,hemoglobin,Hb,),1,、,1,分,子,Hb,可,结,合,4,分,子,O,2,-1gHb,可,结,合,1.34-,1.39ml,O,2,。,氧容量,:最大结合量。,氧含量,:实际结合量。,氧饱和度,:,H
12、b,的氧含量与氧容量比值。,2,、反应快、可逆、不需酶催化、受,PO,2,影响。,3,、与,O,2,结合后,,Hb,中仍是,Fe,2+,,所以是氧合,(,oxygenation,),不是氧化(,oxidation,)。,Hb,与,O,2,结合特征,4,、氧合血红蛋白,-,鲜红色,脱氧血红蛋白,-,紫蓝色。,?,紫绀,:当,动脉血,中脱氧血红蛋白含量超过,5%,时,粘,膜或甲床呈现兰色。,氧离曲线(氧合血红蛋白解离曲线),呈,S,形,与,Hb,的变构效应有关:去氧,Hb,为紧密型(,T,型),氧合,Hb,为疏松型,(,R,型);一个亚单位与,O,2,结合后,其它,亚单位更易与,O,2,结合。,上
13、段:,PO,2,:,60-100mmHg,特,点,:,较,平,坦,,,氧,饱合度,90%,以上。,意义:只要大气,PO,2,不低于,60mmHg,,血液,可携带相对充足,O,2,。,氧离曲线各段特点及生理意义,中段:,PO,2,:,40-60mmHg,;,特点:较陡,血氧饱和度,75-90%,。,意义:,(,1,)流经组织,,HbO,2,释放,O,2,;,(,2,),O,2,利用系数,:血液流经组织,时释放出的,O,2,容积所占动脉血,O,2,含,量,的,百,分,数,。安,静,时,约,25%,。,下段:,PO,2,:,15-40mmHg,特点:曲线最陡,血氧饱,和度,22-75%,。,意义:,
14、(,1,)运动时,,HbO,2,解离,O,2,的部分;,(,2,)代表,O,2,的贮备。,氧离曲线位置偏移,表示,Hb,对氧的亲和力改变。,亲和力常用,P,50,表示,即,Hb,氧饱和度达,50%,时的,PO,2,。,曲线右移:,P,50,,,Hb,对,O,2,的亲和力降低,曲线左移:,P,50,,,Hb,对,O,2,的亲和力升高,1,、,pH,和,PCO,2,pH,降低或,PCO,2,升高,,Hb,对,O,2,的亲和力降低,,P,50,增,大,曲线右移,反之左移(,波尔效应,)。,机制:,酸度增加,促使,Hb,分子构型变为,T,型,。,意义:,肺部促进,O,2,的结合,组织中促进,O,2,的
15、释放。,影响亲和力因素,2,、温度,温度曲线右移,O,2,释放,机制:温度,H,+,活度,意义:低温手术时,要考虑影响。,局部组织温度升高,有利于氧的利用。,3,、,2,3-,二磷酸甘油酸(,2,3-DPG,),来源:红细胞无氧糖酵解;,影响:升高亲和力曲线右移;,机制:促使,Hb,变成,T,型;提高,H,+,;,意义:在一定程度上促进组织利用氧。,4,、,Hb,自身性质,(,1,),Fe,2+,Fe,3+,后,失去结合氧的能力;,(,2,)胎儿,Hb,对氧亲和力大;,(,3,)异常,Hb,:运,O,2,能力,(地中海贫血),5,、,PCO,曲线左移,氧离难,CO,与,Hb,亲和力,O,2,与
16、,Hb,亲和力,250,倍;,CO,与,Hb,的结合位点与,O,2,相同;,CO,与,Hb,的一个亚基结合后,将增加其余三个亚基对,O,2,的,亲和力。,CO,2,运输,物理溶解:,5%,化学结合:,95%,(,HCO,3,-,:,88%,,氨基甲酰血,红蛋白,:,7%,),化学反应主要在红细胞内完成。,1,、碳酸氢盐,(,1,)过程:细胞内,碳酸酐酶,CO,2,+H,2,O,H,2,CO,3,HCO,3,-,+H,+,(,2,),Cl,-,-HCO,3,-,交换(转运体)、,Cl,-,转移,2,、氨基甲酰血红蛋白,过程,组织,HbNH,2,O,2,+H,+,+,CO,2,HHbNHCOOH+
17、,O,2,肺,去氧,Hb,与,CO,2,结合力强,且酸度弱,易结合,H,+,占运输量的,7%,,却占释放量的,17.5%,CO,2,解离曲线,血液中,CO,2,含量与,PCO,2,关系的曲线。,呈线性关系,没有饱和,点。,何尔登,(Haldane),效应,:,氧与,Hb,的结合促使,CO,2,释放。,原因:,HbO,2,酸性较强,?,脊髓:联系上位脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸,反射的初级中枢。,?,下位脑干,脑桥上部:呼吸调整中枢;,延髓:呼吸节律的基本中枢。,呼吸中枢,第四节,呼吸运动的调节,呼吸节律形成机制,1.,起源部位:前包,钦格复合体,2.,学说:,(1),起步细胞学说:,(2)
18、N,元网络学说:,如吸气活动发生,器和吸气切断机,制模型。,起源:大脑皮层、边缘系统和下丘脑,通路:皮质脊髓束、皮质,-,红核,-,脊髓束,特点:,1,、随意调节在脊髓背,内,侧索下行;,自主控制在脊髓背,外,侧索下行;,2,、控制是有一定限度的。,呼吸运动随意调节,化,学,感,受,性,反,射,调,节,呼吸运动反射性调节,外周化学感受器,组成:,颈动脉体,、主,动脉体。,主动脉体侧重调节循,环系统,颈动脉体,主要调节呼吸。,血,流,丰,富,,,A-V,血,PO2,差几乎为,0,,有,利于感受动脉血。,舌咽,(窦,N,),迷走,N,窦神经末梢:,传入:单向突触、,交互突触、缝隙连,接等,传出:调
19、节血流和,化学感受器,I,型细胞感受所处环境的,PO,2,、,PCO,2,、,H,+,.,PCO,2,、,H,+,、,PO,2,:,兴奋,.,有相互增强的作用。,颈动脉体结构,中枢化学感受器,部位:延髓腹外侧浅表部位,左右对称,分头中尾三,区,头、尾有化学感受器。,适宜刺激:脑脊液和局部细胞外液的,H,+,。但,H,+,不易,透过血脑屏障,因此主要感受血液中的,CO,2,。,作用:调节脑脊液的,H,+,。,CO,2,影响,兴奋呼吸的生理性体,液因子;,轻度增高,刺激呼吸;,超过一定水平后,,压抑和麻醉中枢神,经活动。,作用途径,中枢化学感受器,:占,80%,;灵敏度,2mmHg,外周化学感受器
20、,:占,20%,;灵敏度,10mmHg,H,+,的影响,通过,外周,与,中枢,两条,途径发挥作用,但,中枢敏感性为外周,25,倍。,通过血脑屏障较难,,由,CO2,产生。,低,O,2,对呼吸的刺,激作用完全是通过,外周化学感受器,实,现的。对中枢的直,接作用是抑制。,低,O,2,影响,PO,2,低,于,80mmHg,以,下时,肺通气才有,明显变化。,外周化学感受器对低,O,2,适应较慢。,慢性病的给氧原则:,低流量,持续给氧。,?,PCO,2,、,H,+,、,PO,2,在影响呼吸中的相互作用,CO,2,作用提高,,H,+,作用下降,,O,2,作用下降,肺牵张反射,(又称黑,-,伯反射),牵张感
21、受器:气管到细支气管的平滑肌中,阈,值低,适应慢。,传入神经:迷走,N,中枢:延髓,适宜刺激:呼吸道受牵拉,作用:切断吸气,转入呼气。人潮气量,1500ml,以上时起作用。,防御性呼吸反射,咳嗽反射,:,大支气管以上部位的感受器对机械刺激敏感,,二级支气管以下部位对化学刺激敏感。传入神经是,迷走神,经,。,喷嚏反射,:,鼻粘膜感受器,由,三叉神经,传入。,肺萎陷反射:,机制不明。,C,类纤维:,化学敏感性感受器,导致窒息和浅快呼吸,可能,与疾病状态时病理过程加速有关。,胸廓感受器反射,关节感受器:,肋骨运动幅度和速度;,肌腱感受器:,呼吸肌收缩强度,抑制吸气;,肌梭感受器:,引起骨骼肌牵张反射。肌梭主要存,在于肋间肌。使人感觉到呼吸运动。,