1、第七章呼吸系統(tǒng)的功能,第一節(jié) 肺通氣 第二節(jié) 肺換氣和組織換氣 第三節(jié) 氣體在血液中的運輸 第四節(jié) 呼吸運動的調節(jié),呼吸（respiration）： 機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程 呼吸過程： . 外呼吸（肺呼吸）： 肺通氣、肺換氣 . 氣體的運輸：血液 . 內呼吸（細胞呼吸）：組織換氣、氧化,呼吸的過程,第一節(jié)肺通氣,肺通氣：肺與外界環(huán)境之間的氣體交換,肺 泡：肺換氣的主要場所 胸 廓：其節(jié)律性運動是肺通氣的原動力,肺通氣的結構,呼吸道：氣體進出肺的通道，加溫、加濕、 過濾、清潔、防御反射等,一、肺通氣的原理,（一）肺通氣的動力 動力克服阻力 肺通氣 直接動力：肺泡氣與大氣之間的壓力差 原

2、動力：呼吸肌收縮和舒張引起的節(jié)律性 呼吸運動,（1）呼吸運動的過程,平靜呼吸： 吸氣運動吸氣肌收縮 呼氣運動吸氣肌舒張 用力呼吸： 吸氣：胸鎖乳突肌、胸肌、背肌也參與 呼氣：吸氣肌舒張外，輔助呼氣肌主動收縮 （肋間內肌+腹壁肌）,.呼吸運動（respiratory movement),呼吸肌收縮和舒張引起的胸廓節(jié)律性擴大和縮小。 包括吸氣運動和呼氣運動。,膈肌收縮： 膈頂下移， 胸廓上下徑 肋間外肌收縮：肋、胸骨上提,肋下緣向外,胸廓前后、左右徑,胸廓擴大，肺容積,肺內壓大氣壓， 氣體經(jīng)呼吸道入肺,吸 氣,膈肌和肋間外肌舒張， 胸廓上下、前后、左右徑,肺回縮， 胸廓被牽引縮小, 胸腔、肺容積,

3、肺內壓大氣壓， 氣體經(jīng)呼吸道出肺,呼 氣,（2）呼吸運動的形式,平靜呼吸：安靜狀態(tài)下，吸主，呼被 肋間外肌膈肌 成人12-18 次/分，兒童 60-70 用力呼吸：加深加快，活動、呼吸困難時 腹式呼吸：嬰兒、胸膜炎、胸腔積液 胸式呼吸：妊娠、肥胖、嚴重腹水、 腹腔巨大腫塊、外傷等 混合呼吸：正常成人,按深度,按參與呼吸肌,.肺內壓 (intrapulmonary pressure),指肺泡內氣體的壓力。 隨呼吸運動呈周期性變化，造成肺內壓、 大氣壓之間的壓力差，推動氣體進出肺。,平靜吸氣初: 肺內壓 大氣壓氣出肺 平靜呼氣末: 肺內壓 = 大氣壓氣流停,人工呼吸基本原理： 人為改變肺內壓，建立

4、肺內壓與外界 大氣壓之間的壓力差，以維持肺通氣。 正壓通氣：呼吸機、口對口 負壓通氣：擠壓胸廓、節(jié)律性地舉臂等。 必須在保證呼吸道暢通的前提下進行。,心肺復蘇術 呼吸、心跳停頓時，合并使用人工呼吸 、 心外按摩的一種急救技術。 a.心前區(qū)捶擊（在心搏驟停1分30秒內） 右手松握空心拳，小魚際肌朝向病人胸壁， 以距胸壁2030cm高度，垂直向下捶擊心前 區(qū)，即胸骨下段。捶擊12次，每次12秒， 力量中等。,b.口對口吹氣和胸外心臟按壓1）胸外心臟按壓 使患者頭后仰。兩手平行重疊，按壓胸骨下13段，使胸廓下陷3.55cm，迅即放松，80100次分。2）同時進行口對口吹氣 拇、食指捏緊病人鼻孔，深吸

5、口氣，雙唇緊貼包嚴患者口部，吹畢，立即離開，松開鼻孔，胸部下降后重吹。吹氣量不宜過大，量8001000ml，胸廓稍起伏即可。頻率1216次/分。吹氣時間11.5秒，過長會引起急性胃擴張、胃脹氣和嘔吐。3）吹氣和按壓比例 一人時吹2按15；二人時吹1次按5次，吹氣須在按壓間歇。,*.胸膜腔內壓 (intrapleural pressure),胸腔內壓測定方法：,間接法: 氣囊測定食管內壓 直接法: 檢壓計相連的針頭刺入胸腔,胸膜腔：肺和胸廓間 密閉的腔隙 漿液的作用： 潤滑作用 兩層胸膜貼附 肺隨胸廓運動,成 因,平靜呼吸過程中，胸膜腔內壓始終是負壓。,肺內壓 (使肺泡擴張),肺回縮壓 (肺回縮

6、產(chǎn)生的壓力,使肺泡縮小),胸內壓是兩種方向相反的力的代數(shù)和，即 胸內壓肺內壓肺回縮壓大氣壓肺回縮壓 胸內壓0肺回縮壓,平吸末：10 5 mmHg ，平呼末：5 3 mmHg； 用力吸氣：可降至90 mmHg，呼氣：可升至110mmHg。,*胸腔負壓的意義,1. 維持肺泡擴張狀態(tài)，并隨胸廓運動而張縮，保證 肺通氣和肺換氣 2. 降低中心靜脈壓，促進胸腔淋巴液和靜脈血回流 氣胸 (pneumothorax)： 胸膜腔與大氣相通，肺塌陷- 肺通氣功能受限 血液、淋巴回流受阻,（二）肺通氣的阻力,肺通氣的阻力,彈性阻力70%,非彈性阻力30%,肺彈性阻力：肺彈性回縮力1/3 肺泡表面張力2/3 胸廓彈

7、性阻力：胸廓所處位置有關,氣道阻力：8090%。氣體分子間及氣 體分子與氣道壁摩擦產(chǎn)生 慣性阻力 組織粘滯阻力,可忽略不計,肺彈性阻力 彈性阻力：是指彈性組織受外力作用變形時對抗 變形的力。用順應性度量。 順應性（compliance）： 是指外力作用下彈性組 織可擴張性, 容易擴張順應性大, 不易 擴張順應性小。 C= 1/R ，順應性越大，彈性阻力越小,1. 肺彈性阻力： 肺擴張時產(chǎn)生彈性回縮力，方向 與肺擴張方向相反，是吸氣的阻力 肺順應性肺容積的變化V / 跨肺壓的變化P 正常成人 0.2L/cmH2O 與肺總量有關，肺總量大，順應性大。 比順應性：單位肺容量的順應性 = 肺順應性 /

8、 肺總量 肺組織本身的彈性回縮力（彈性f、膠原f) 肺泡內液體分子層氣-液平面產(chǎn)生的表面張力,阻力來源,P2 = 2T/ r,Laplace定律：P = 2T / R P是肺泡內壓力 T是表面張力 R是肺泡半徑,P1 = 2T/R,肺泡表面張力：肺泡內壁表面 液體分子的內聚力, 指向球心。,*肺表面活性物質 (pulmonary surfactant),肺泡型細胞合成、釋放，復雜的脂蛋白混合物，主要成分是二軟脂酰卵磷脂、表面活性物質結合蛋白。 作用：降低肺泡液-氣界面 的表面張力，使肺泡回縮力 變小。,意義. 維持大小肺泡的穩(wěn)定性； . 減少肺間質和肺泡內的組織液生成，防止肺水腫 . 降低彈性

9、阻力，降低吸氣阻力，減少吸氣做功,早產(chǎn)兒、肺炎、肺血栓等,二、肺通氣功能的評價指標,（一）肺容積、肺容量、肺活量,肺活量（VC）：盡力吸氣后，呼出的最大氣體量， 潮氣量+補吸氣量+補呼氣量。3500、2500ml 用力肺活量（FVC）：最大吸氣后，盡力盡快呼氣 所能呼出的最大氣體量。 一次通氣最大能力 用力呼氣量（FEV)： 盡力最大吸氣后盡快呼氣時， 一定時間內能呼出氣體量，也稱時間肺活量。 通常以占用力肺活量的百分數(shù)表示。 一秒用力呼氣量（FEV1）：第一秒呼出的氣體量 1，2，3秒用力呼氣量： 83%、 96%、 99%,（二）肺通氣量、肺泡通氣量,1.肺通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體總

10、量，等于 潮氣量乘以呼吸頻率。平靜時6-9L 2.最大隨意通氣量：在盡力做深快呼吸時，每分鐘 所能吸入或呼出的最大氣體量。 70120L -運動量的重要指標,通氣貯量百分比,最大通氣量每分平靜通氣量,最大通氣量,100%,正常值93%,解剖無效腔： 每次吸入的氣體中留在鼻或口與 終末細支氣管之間的呼吸道內，不參與肺泡 與血液之間的氣體交換的空腔。 150ml 肺泡通氣量：潮氣量解剖無效腔。 每分肺泡通氣量：每分鐘吸入肺泡新鮮空氣量 （潮氣量無效腔氣量）呼吸頻率,3.無效腔、肺通氣量,不同呼吸頻率和潮氣量時的通氣量,肺泡無效腔：每次進入肺泡的氣體中未能發(fā)生交 換的肺泡容量。 生理無效腔：肺泡無效

11、腔解剖無效腔 正常時， 肺泡無效腔=解剖無效腔,（三）呼吸功 一次呼吸中呼吸肌為實現(xiàn)肺通氣所做的功。用于克服肺和胸廓的彈性阻力和非彈性阻力。 平靜呼吸：占總耗能的35%。0.25 J / 次 劇烈運動：2550倍,第二節(jié)肺換氣和組織換氣一、肺換氣、組織換氣的基本原理,（一）氣體擴散： 氣體分子從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉移。 擴散方向取決于兩個區(qū)域該氣體的分壓差，不受其它氣體及其分壓的影響。,CO2的運輸,組織換氣中CO2的擴散,肺換氣中 O2的擴散,擴散速率（D） 擴散系數(shù) 擴散系數(shù)大，擴散速率快。 血漿中 CO2 ：O2 = 7.8 ：0.38 20 ：1,擴散距離分子量,分壓差溫度氣體溶

12、解度擴散面積,=,（二）氣體擴散速率及影響因素： 單位時間內氣體擴散的容積稱 。,二、肺換氣與組織換氣 （一）氣體交換過程,換氣動力： 分壓差 換氣方向： 分壓高分壓低 換氣結果： 肺血 組織血 血 血,（二）影響肺換氣的因素 1. 呼吸膜的厚度 2.呼吸膜的面積 3.通氣/血流比值,1）厚度: 薄，6層1m。 肺纖維化，肺水腫等厚度 氣體交換量 2）面積：大， 70m2 。 儲備大，安靜時40m2, 運動時 肺不張，肺實變，肺氣腫，血管阻塞等，面積,1. 呼吸膜,CO2,O2,2. 通氣/血流比值： 成人0.84 每分肺通氣量（VA）/每分肺血流量（Q） 1）VA/Q：通氣不足，血流過剩（功

13、能性A-V短路) 換氣效率（支哮、肺氣腫、支氣管栓塞、窒息） 2）VA/Q：肺通氣或肺血流生理無效腔 換氣效率(心衰、肺動脈栓塞),（二） 肺擴散容量（DL） 概 念：氣體在1mmHg單位分壓差作用下，每分鐘 通過呼吸膜擴散的體積。 意 義：測定呼吸氣通過呼吸膜能力的一種指標。 正常值：O2的DL = 21 ml / minmmHg,CO2的DL = 400450 ml / minmmHg,運動時DL，因為參與肺換氣的呼吸膜面積 和肺毛細血管血流量的增加，以及通氣、血流的 分布得到改善。,第三節(jié)氣體在血液中的運輸 一、O2 和CO2 在血液中的存在形式 （一）物理溶解: 氣體直接溶解于血漿中

14、特征: 量??； 與分壓和溶解度呈正比，溫度成反比 （二）化學結合: 氣體分子轉化為其它化合物 特征: 量大,主要運輸形式,化學結合,動態(tài)平衡,物理溶解,物理溶解：1.5 % 化學結合: 98.5 %， 主要運輸工具是血紅蛋白(Hb) 結合形式是氧合血紅蛋白(HbO2 ),紫紺：當表淺毛細血管床血液中去氧Hb達5g/100ml 以上，皮膚、粘膜呈淺藍色（缺O(jiān)2的標志）,PO2(氧合),PO2(氧離),鮮紅色HbO2,Hb+O2暗紅色,二、氧的運輸,O2與Hb可逆性結合:,Hb+O2結合的最大量Hb的氧容量 Hb+O2結合的實際量Hb的氧含量 氧含量氧容量的%Hb的氧飽和度,(一) O2與Hb結合

15、的特征: 反應快、可逆、受PO2的影響、不需酶 是氧合，非氧化：Fe2+與O2結合后仍為二價 1分子Hb可與4分子O2結合,PO2 (氧合),PO2 (氧離),100ml血, Hb與O2的結合時的變構效應,氧合Hb為疏松型（R型） 去氧Hb為緊密型（T型） R型的親O2力為T型的500倍,當Hb一個亞單位與O2結合或解離后Hb變構其它亞單位的親O2力orHb4個亞單位的協(xié)同效應-呈S形,1.上段: PO2 60-100mmHg Hb與O2結合的部分 比較平坦 表明PO2的變化對血氧飽和度影響不大,低氧分壓時（不低于60）仍有高載氧能力（90%以上）,（二）氧解離曲線特征及生理意義,表示血液PO

16、2與Hb氧飽和度關系的曲線,2. 中段: PO2 40-60mmHg HbO2 釋放O2的部分 坡度較陡 PO2 能促進大量氧離 100ml血釋放5mlO2 保證安靜時組織需氧量,3.下段: PO2 15-40mmHg，反映HbO2與O2解離的部分 坡度更陡, PO2下降,血氧飽和度可降至更低水平 100ml血釋放15mlO2 代表血中氧的儲備，組織活動加強時釋放更多氧,上,中,下,（三）影響氧解離曲線的因素,Hb對氧的親和力通常用P50表示。 P50 ：Hb氧飽和度達50%時PO2 。正常為26.5mmHg P50，表明Hb對O2的親和力,1. pH、PCO2的影響 pH或 PCO2 時，P

17、50增大，曲線右移 意義：有利于在肺毛細血管血液的氧合， 也有利于在組織毛細血管血液釋放氧 波爾效應：酸度對Hb氧親和力的影響,2. 溫 度,溫度H+的活度 Hb與O2親和力 促進氧的釋放 低溫麻醉時,不利于氧的釋放,應防組織缺O(jiān)2 組織代謝局部 溫度 + CO2、H+ 曲線右移氧離易供代謝所需 冬天，溫度低，氧離難+末梢循環(huán)局部紅 易凍傷,二磷酸甘油酸（2, 3-DPG） 2, 3-DPG與Hb鏈形成鹽鍵Hb向T型轉變,(1)高原缺氧：RBC無氧代謝 DPG氧離曲線 右移有利于氧釋放 但DPG 妨礙Hb與O2結合 (2)大量輸入3周后的血：糖孝解停止，DPG氧離 曲線左移氧離難運氧能力,4.

18、 CO ： CO與Hb親和力 O2與Hb親和力，210倍； 在極低的PCO下就可以從HbO2中取代O2 CO與Hb的結合位點與O2相同，使血液中 HbO2的含量減少 CO與Hb的某亞基結合后，將增加其余三個 亞基對O2的親和力,使曲線左移,妨礙氧解離 CO中毒既妨礙Hb與O2的結合，又妨礙O2的解離,pH,PCO2 ,溫度 ,2,3-DPG -氧離曲線右移,三、CO2的運輸 (一)物理溶解： 5% (二)化學結合：95% HCO3-的形式 88% 氨基甲酰血紅蛋白 7%,組織中的CO2進入血液后的變化,H2CO3,HCO3- H + H+（緩沖）,CO2H2O,CO2血漿蛋白 氨基甲酰血漿蛋白

19、 CO2擴散入紅細胞 碳酸氫鹽 氨基甲酰血紅蛋白,CO2溶解,碳酸酐酶,1. 碳酸氫鹽的形式： （1）組織細胞：組織 血液 RBC （2）RBC： HCO3- 血漿 NaHCO3 H+ Hb結合（緩沖） Cl-進入紅細胞，維持離子平衡 （3）肺部：上述反應，向反方向進行,碳酸酐酶,H2CO3,HCO3-H+,CO2H2O,PCO2差,反應特征: 極快且可逆，反應方向取決PCO2差 RBC 膜上有 Cl- 和 HCO3- 特異載體， Cl-轉移維持電平衡 需酶催化 在RBC內反應, 在血漿內運輸,2. 氨基甲酰血紅蛋白形式： (1) 反應過程： HbNH2O2+H+CO2 (2) 反應特征: 反

20、應迅速且可逆，無需酶催化 CO2與Hb的結合較為松散 反應方向主要受氧合作用的調節(jié) 雖不是主要運輸形式,卻是高效率運輸形式 帶滿O2的Hb仍可帶CO2,在組織,在肺臟,HHbNHCOOHO2,（三）CO2解離曲線 血液中CO2含量與PCO2關系的曲線,曲線的特點： 血液中CO2含量隨PCO2的而，幾乎成線 性關系(非S形)，且無飽和點 血液流經(jīng)肺臟時，每100ml血液釋放出4mlCO2 當血PO2時， CO2解離曲線下移,(四) O2與Hb結合的氧合作用對CO2運輸?shù)挠绊?何爾登效應： O2與Hb結合促進CO2的釋放 去氧Hb則容易與CO2結合 意義： 肺部O2與Hb結合，利于CO2的釋放 組

21、織Hb去氧后容易攜帶CO2 O2與CO2的運輸不是孤立的，彼此互相影響,第四節(jié)呼吸運動的調節(jié),自主性調節(jié)：血液中化學成分等變化為主的外周因素，經(jīng)反饋調節(jié)機制，通過腦干影響自發(fā)的節(jié)律性呼吸，經(jīng)常維持血液中PO2、PCO2等穩(wěn)定，保證整體代謝基本需求。 隨意性調節(jié)：以大腦皮層為最高級調節(jié)中樞的前饋調節(jié)機制對呼吸進行有意識的行為性調節(jié)，使呼吸及時適應機體特定功能需求。,一、呼吸中樞,概念：中樞神經(jīng)系統(tǒng)，產(chǎn)生和調節(jié)呼吸 運動的神經(jīng)細胞群。 分布：大腦皮層、間腦、腦橋、延髓和 脊髓等。,1脊髓： 實驗：切斷腦和脊髓的連接，呼吸運動停止 結構：支配呼吸肌的運動神經(jīng)元（膈肌第3-5 頸段；肋間肌和腹直肌-胸

22、段）。 功能：聯(lián)系高位中樞和呼吸肌的中繼站 整合某些呼吸反射（初級中樞),.低位腦干：腦橋和延髓 實驗：橫斷中腦和腦橋呼吸節(jié)律無明顯變化 在腦橋的上中部橫斷呼吸變深變慢 橫斷腦橋和延髓呼吸節(jié)律不規(guī)則 橫斷延髓和脊髓呼吸運動停止,結果表明： （1）呼吸節(jié)律產(chǎn)生于低位腦干，即高位腦對節(jié) 律性呼吸運動的產(chǎn)生不是必需的 （2）腦橋上部有抑制吸氣活動的中樞，即呼吸 調整中樞 （3）腦橋中下部可能存在著能興奮吸氣活動的 長吸中樞 （4）延髓可獨立的產(chǎn)生呼吸節(jié)律，有呼吸節(jié)律 基本中樞,延髓是呼吸基本中樞，腦橋是呼吸調整中樞,3.高位腦：大腦皮層、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等部位 -呼吸的隨意控制有關,(二) 呼吸節(jié)律

23、的形成,呼吸節(jié)律形成學說： 起步細胞學說：延髓內存在起步樣活動的神經(jīng)元 節(jié)律性興奮引起呼吸節(jié)律 -呼吸節(jié)律發(fā)生器作用 神經(jīng)網(wǎng)絡學說：呼吸節(jié)律的產(chǎn)生依賴于延髓內呼吸 神經(jīng)元之間復雜的功能聯(lián)系神經(jīng)元網(wǎng)絡， 神經(jīng)元之間相互興奮和抑制產(chǎn)生呼吸節(jié)律 中樞吸氣活動發(fā)生器和吸氣切斷機制模型,中樞吸氣活動發(fā)生器和吸氣切斷機制模型,吸氣活動發(fā)生器： 延髓吸氣N元興奮脊髓吸氣肌運動N元吸氣 向上興奮腦橋呼吸調整中樞抑制延髓吸氣N元 興奮吸氣切斷機制N元 吸氣切斷機制： 吸氣活動發(fā)生器、延髓I-N元、腦橋呼吸調整 中樞和肺牽張感受器的沖動興奮總和達到某一 閾值反饋抑制延髓吸氣N元的活動切斷吸氣， 從而使吸氣轉化為呼

24、氣,二、呼吸的反射性調節(jié) （一）化學感受性呼吸反射,.化學感受器 外周化學感受器 頸動脈體調節(jié)呼吸 主動脈體調節(jié)循環(huán) 動脈血PO2; PCO2; H+ 竇神經(jīng)和迷走神經(jīng)傳入延髓 呼吸加深加快,血液循環(huán)變化,中樞化學感受器 位于延髓腹外側部的淺表部位，左右對稱，分為頭、中、尾三個區(qū) 腦脊液和局部細胞外H+刺激中樞化學感受器呼吸中樞興奮,特點：單純的CO2和缺O(jiān)2無反應； 但CO2通過變成 碳酸增強呼吸(血液中H+不易透過血-腦屏障) 中樞化學感受器的生理功能： 可能通過調節(jié) 腦脊液的H+濃度-中樞神經(jīng)系統(tǒng)PH穩(wěn)定 外周化學感受器的生理功能： 主要是在低氧時，驅動呼吸,2CO2 、H+和O2對呼吸功能的調節(jié) CO2：調節(jié)呼吸運動的最重要的生理性化學因素 （但必需是在一定的范圍內） 吸入氣CO2肺泡氣PCO2,動脈血PCO2 呼吸加深加快，肺通氣量增加 CO2麻醉：吸入氣中CO2過多，可抑制中樞神經(jīng), 引起呼吸困難、頭暈、頭痛、昏迷等 CO2刺激呼吸的途徑： 刺激中樞化學感受器興奮呼吸中樞（主導） 刺激外周化學感受器反射性呼吸加深加快, H+： 動脈血H+呼吸加深加快，肺通氣量增加 H+刺激呼吸的途徑： 刺激中樞化學感受器興奮呼吸中樞(主導， 是外周感受器的25倍） 刺激外周化學感受器 O2 ： 吸入氣PO2肺泡氣和動脈血PO2呼 吸加深加快，肺通氣量增加（低