1、第五章 呼 吸,第一节：肺 通 气 第二节：呼吸气体交换 第三节：气体在血液中的 运输 第四节：呼吸运动的调节,目的要求： 掌握内容：肺通气的动力；胸膜腔内压；肺泡表面活性物质；肺容积与肺容量；肺泡通气量；呼吸气体的交换原理和交换过程；呼吸中枢；肺牵张反射；呼吸运动的化学感受性调节。 熟悉内容：呼吸的三个环节；呼吸道口径的调节；肺通气的阻力；O2和CO2在血液中的运输；氧解离曲线；影响肺泡气体交换的因素。,了解内容：呼吸道的结构特征与功能；肺泡的结构和功能；二氧化碳解离曲线；呼吸肌本体感受性反射；防御性呼吸反射。 授课学时：5学时,第五章 呼吸概念：机体与外界环境之间的气体交换过程称为呼吸。机
2、体活动所需要的能量和维持体温的热量，最终都是来自体内营养物质的氧化。在氧化过程中，需要不断消耗氧并产生二氧化碳。因此，机体必须不断地从外界摄取氧气并将二氧化碳排除体外。它是维持机体新陈代谢和功能活动所必须的基本生理过程之一。过程：呼吸的全过程由三个环节组成：,外呼吸：指外界空气与肺泡之间的气体交换(肺通气)和肺泡与肺毛细血管之间的气体交换(肺换气)； 气体在血液中的运输； 内呼吸(组织换气)：指细胞通过组织液与血液间的气体交换过程，也称组织换气。,第一节 肺 通 气 概念：肺通气指肺与外界环境之间的气体交换过程。 结构：包括呼吸道、肺泡和胸廓等。呼吸道是气体进出肺泡的通道，肺泡是进行气体交换的
3、场所。 动力：胸廓的节律性的呼吸运动产生肺通气的原动力。,一、呼吸道的结构特征和功能 呼吸道的结构和功能 结构：呼吸道包括鼻、咽、喉、气管和支气管，是气体进出肺的管道。临床上将鼻、咽、喉称为上呼吸道，气管、支气管及其在肺内的分支称为下呼吸道。 功能：通气功能；加温、加湿作用；防御作用。 呼吸道口径的神经和体液调节：随着气管的逐级分支，以细支气管的平滑肌层最为丰富。平滑肌的舒缩对管腔口径的影响较大，从而成为影响气道阻力的主要部位。,（1）神经调节（影响细支气管）：呼吸道平滑肌受迷走神经和交感神经双重支配。当迷走神经兴奋时：递质：乙配胆碱受体： M受体效应：细支气管的平滑肌收缩，气道阻力增加。当交
4、感神经兴奋时：递质：去甲肾上腺素受体：2受体效应：使平滑肌舒张，减少呼吸道阻力。,（2）体液调节：一些体液因素，如组织胺、5-羟色胺、缓激肽等，可引起呼吸道平滑肌强烈收缩。临床上，常用拟交感药物，如2型受体激动剂异丙肾上腺素使支气管平滑肌舒张，缓解支气管哮喘。 二、肺泡的结构和功能 （一）肺泡的结构：肺泡是肺的基本结构和功能单位。 结构：肺泡上皮细胞由肺泡单层上皮细胞及基膜构成。,肺泡上皮细胞分为两型： I型细胞:扁平上皮细胞，相互连接成薄膜状覆盖95肺泡表面； 型细胞:为分泌上皮细胞,分散在I型细胞之间，具有分泌功能。,（二）呼吸膜 概念：肺泡气体与肺毛细血管之间进行气体交换的组织结构，称为
5、呼吸膜。 结构：呼吸膜自肺泡内表面向外依次为：液体分子层、肺泡上皮层、上皮基底膜层、间质层、毛细血管基膜层和毛细血管内皮层。,（三）肺泡表面活性物质(DPPC) 化学成分：二棕榈酰卵磷脂。 分布：以单分子层分布于肺泡内的液-气界面上，其密度随肺泡张缩而改变。 生理作用：降低肺泡表面张力。 生理意义：维持肺泡容积的相对稳定。根据Laplace定律:肺泡回缩力(P)与肺泡表面张力(T)成正比，而与肺泡的半径(r)成反比，即：P2T/r,防止液体在肺泡内积聚： 肺泡表面张力 使肺泡回缩 组织间隙内静水压毛细血管滤出的液体过多而引起肺水肿。 降低吸气阻力,减少吸气作功。,三、肺通气原理 （一）肺通气的
6、动力 1.呼吸运动概念：指呼吸肌收缩与舒张引起胸廓的扩大和缩小称为呼吸运动。呼吸运动是肺通气的原动力。,分类：吸气运动和呼气运动。主要的吸气肌有膈肌和肋间外肌；辅助吸气肌如斜角肌、胸锁乳突肌、胸肌及背肌等。主要的呼气肌有肋间内肌和腹肌。,过程: (1)平静呼吸: (2)用力呼吸： 用力吸气时，除膈肌、肋间外肌收缩外，辅助吸气肌也参加收缩，胸廓容积进一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加收缩，胸廓容积进一步缩小。 特点：,平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。,呼 吸 肌,形式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和
7、混合式呼吸。 腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、妊娠、肥胖、腹 腔有巨大肿块。混合呼吸:正常成人。 频率:成人:1218次/分婴儿:6070次/分,2.肺内压 概念：指气道和肺泡内气体的压力。呼吸过程肺内压的变化如图所示：其中吸气末和呼气末的肺内压等于大气压。,3.胸膜腔内压 概念：指胸膜腔内的压力，简称胸内压也称胸内 负压。用连有水检压计的针头刺入胸膜腔内直接 测定。,胸内压大气压肺回缩力胸内压肺回缩力,使肺回缩,使肺扩张,肺 回 缩 力 (肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力),肺 内 压(大 气 压),胸内压成因胸膜腔指脏层胸膜与壁层胸膜间密闭的潜在腔隙，腔内有少量浆液。,
8、生理意义:(1)维持肺与小气道处于扩张状态。不致因回缩力而使肺完全塌陷。 （2）有助于静脉血和淋巴液的回流。位于胸腔内的腔静脉、胸导管等由于管壁薄，胸内负压可使其被动扩张，管内压下降，有利于回流。,当胸膜腔的密闭性受到破坏时，空气立即进入胸膜腔形成气胸。,(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,才能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。,1.弹性阻力: 概念：外力作用于弹性物体使之变形时所遇到的阻力。 构成：肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力，是平静呼吸时的主要阻力，约占肺通气总阻力的70。 (1)肺的弹性阻力： 来源：肺弹性纤维回缩力:1/3肺泡表面张力:2/3
9、弹性阻力大不易变形肺不易扩张弹性阻力小易变形 肺容易扩张,(2)胸廓的弹性阻力：胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成。胸廓的弹性阻力的作用方向，则视胸廓扩大的程度而异:胸廓处于自然位置时(肺总容量67)，不表现有弹性回缩力；胸廓缩小时(肺总容量67)，胸廓的弹性回缩力向外=吸气的动力，呼气的阻力；胸廓扩大时(肺总容量67)，胸廓的弹性回缩力向内=吸气的阻力，呼气的动力。,（3）肺与胸廓的顺应性： 概念：是指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性与弹性阻力的关系：顺应性是弹性阻力的倒数。顺应性（C） =(1/弹性阻力)。顺应性大= 易扩张 =弹性阻力小顺应性小=不易扩张=弹性阻力大顺应性的
10、大小，通常用单位压力变化下所能引起的容积变化来表示。,肺的顺应性： 概念：指在一定跨肺压(即肺内压与胸内压之差)作用下所产生的容积变化。 正常值：0.2L/cmH2O 。 胸廓的顺应性： 概念：指在一定跨壁压(即大气压与胸内压之差)作用下胸廓的容积变化。 正常值：0.2L/cmH2O 。 肺和胸廓的总顺应性：0.1L/cmH2O,2.非弹性阻力 概念：指气流通过呼吸道时产生的气道阻力。 组成：气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力。约占总阻力的30。气道阻力：概念：指气流通过呼吸道时气体分子之间和气流与管壁间的摩擦力。正常情况下，气道阻力占80-90。影响因素：气道阻力受气流速度、气流形式、气道的口径等
11、因素影响。,气道口径是影响气道阻力的重要因素，气道口径主要受三方面因素影响：气道内外压力差，自主神经调节平滑肌的舒缩，体液中化学物质影响气管平滑肌的舒缩。 (三)呼吸功 概念：指在呼吸运动中，呼吸肌为克服弹性阻力和非弹性阻力实现肺通气时所作的功。,四、肺通气功能的评价 (一)肺容积：是指四种互不重叠的呼吸气量。,1.潮气量：每次平静呼吸时吸入或呼出的气量。平静呼吸时约400600ml,平均500ml。 2.补吸气量(吸气储备量)：平静吸气末，再尽力吸入的气量。正常成人约15002000ml。 3.补呼气量(呼气储备量)：平静呼气末，再尽力呼出的气量。正常成人约9001200ml。 4.残气量（
12、余气量）：指最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量。正常成人约10001500ml。,(二)肺容量是指肺容积中两项或两项以上的联合气量。 1.深吸气量：平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量为深吸气量，等于补吸气量加潮气量之和。2.功能残气量：指平静呼气末肺内存留的气量，即补呼气量与残气量之和。作用：对呼吸时肺泡内Po2和Pco2变化起着缓冲作用。意义：使肺泡气和动脉血中Po2和Pco2不会随呼吸发生大幅度的波动。,3.肺活量、用力肺活量和用力呼气量 肺活量：指在最大吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。它是补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和。正常成年男性平均约为3500ml，女性约为2500ml。
13、用力肺活量：指在最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气量。正常情况下用力肺活量略小于在没有时间限制下测得的肺活量。,用力呼气量(时间肺活量)：指在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，分别计算出第1s、2s、3s末呼出的气量。通常用所占用力肺活量的百分数表示。正常成年人分别为83、96、99。是评价的通气功能的较好指标，其中第一秒末呼出的气量称为一秒用力呼气量，为临床所常用。 4.肺总容量：肺所能容纳的最大气量，即为肺总容量，它等于肺活量与残气量之和。 正常成年男性平均约5000ml，女性约3500ml。,（三（肺通气量 概念：肺通气量指单位时间内进出肺的气量。 1.每分通
14、气量 概念：每分通气量指每分钟吸入或呼出的气量。每分通气量潮气量呼吸频率68L/min 2.肺泡通气量 概念：是指每分钟进入肺泡或由肺泡呼出的气体量。 肺泡通气量(潮气量-无效腔气量)呼吸频率= 4.2L/min,生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔 正常情况下肺泡无效腔容积不大，故生理无效腔与解剖无效腔几乎相等。关于呼吸频率与潮气量的关系：（500-150）12=4.2Lmin（250-150）24=2.4Lmin（1000-150）6=5.1Lmin 浅而快呼吸的比深而慢呼吸肺泡通气量明显减少。故从气体交换的效果看，适当深而慢的呼吸肺泡通气量加大，有利于气体交换。,第二节 呼吸气体的交换 概念：
15、 呼吸气体交换是指肺泡和血液之间、血液和组织之间的氧和二氧化碳的交换过程。 方式：扩散 动力：气体分压差是气体扩散的动力。 一、气体交换的原理（一）气体扩散的动力按照物理学原理，浓度较高一侧的气体可向浓度较低一侧扩散。故脂溶性的O2、CO2和N2等气体分子可自由扩散，扩散方向取决于各气体本身的浓度差。,（二）气体扩散速率及影响因素: 概念:单位时间内气体扩散的容积。 影响因素：1.气体分压差2.气体的分子量和溶解度3.扩散面积和距离4.温度,二、气体交换的过程 （一）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,（二）肺换气 1. 肺换气的过程:,（1）厚度：肺纤维化、尘肺、肺水肿呼吸膜厚度通透性气体交换
16、； （2）面积：肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,2.影响肺泡气体交换的因素,CO2,O2,（3）通气（VA）/血流比值（Q） 概念：指每分肺泡通气量（VA）与每分肺血流量（Q）的比值。 正常值：（VA）/（Q）0.84 意义:VA/Q肺通气或肺血流增大生理无效腔。VA/Q肺通气或肺血流部分静脉血未经气体交换。,（三）组织换气,第三节 气体在血液中的运输 一、O2和CO2在血液中存在的形式:物理溶解:气体直接溶解于血浆中。特征:量小,起桥梁作用；溶解量与分压呈正比：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,物理溶解,二、氧的运输: 物理溶
17、解 (1.5%)和化学结合(98.5%)。 氧容量：每升血液中血红蛋白所能结合O2的最大量（正常值为210ml）。 氧含量：每升血液中血红蛋白实际结合O2的量（正常值：动脉血为210ml，静脉血为150ml）。 氧饱和度：氧含量与氧容量的百分比。（氧含量/氧容量%）。正常值：动脉血：100%静脉血：75%,特点：可逆、受PO2的影响；反应迅速、不需酶的催化。当表浅毛细血管床血液中去氧Hb达50g/L以上，呈青紫色称紫绀(一般是缺O2的标志)。,（一）血红蛋白与氧的可逆结合,临床常见缺氧及紫绀,1.氧解离曲线：表示Hb氧饱和度与PO2关系的曲线。以PO2为横座标， Hb氧饱和度为纵座标，绘制出的
18、曲线，即氧解离曲线。,（二）氧解离曲线及其影响因素：,(1)上段：PO2（60100mmHg）。特点：曲线较平坦。表明PO2的变化对Hb氧饱和度影响小。意义：表示人对低氧或呼吸性缺氧有很大的耐受力。,如高原、高空或患呼吸系统疾病时,PO2下降（不低于60mmHg ）而Hb结合O2量变化不大。,(2)中段：PO2(4060mmHg)。特点：曲线较陡。表明在这一范围内PO2降低时，O2与Hb的解离加速，Hb氧饱和度下降显著。意义：维持正常时组织的氧供。,上,中,下,上,中,下,(3)下段：PO2(1540mmHg)表明：曲线坡度更陡。 表明PO2稍有下降, HbO2解离，血氧饱和度就急剧下降，放出
19、大量的O2。意义：维持活动时组织的氧供。,Pco2、pH、温度升高、2,3-二磷酸甘油酸（ 2,3-DPG ）氧解离曲线右移表明对O2的亲和力降低。Pco2、pH、温度降低、2,3-二磷酸甘油酸（ 2,3-DPG ）氧解离曲线左移表明对O2的亲和力增加。,2.影响氧离解曲线的因素,三、二氧化碳的运输 (一)物理溶解： 从组织进入血液的C02，以物理溶解的形式仅占总量5。 (二)化学结合：95 绝大部分仍是化学结合的形式。化学结合的C02可分为两种：碳酸氢盐:约占总量的87；氨基甲酸血红蛋白:约占总量的7。 1碳酸氢盐: 当血液流经组织时,C02扩散入血液,先溶解于血浆,使血浆中的PC02 升高
20、。碳酸酐酶CO2H2O H2CO3 HCO3-H+,由组织进入血液的大部分C02，最后是以KHCO3的形式存在与红细胞内，以NaHCO3的形式存在与血浆中。即以碳酸氢盐的形式由血液运输至肺部。 在肺部上述反应反向进行：H+HCO3- H2C03 C02H20,氨基甲酰血红蛋白的形式：,这一反应迅速、可逆，不需酶催化，主要受氧合作用调节。在静脉血中该形式运输C02量仅占总量的7，但在肺排出的C02总量中，该形式释放的C02占总量的17.5。,第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的意义：在于保证肺与外界的气体交换。正常机体的节律性呼吸运动是在各级呼吸中枢相互配合共同调节下进行的，调节呼吸运动的基本中枢在
21、低位脑干即延髓及脑桥。呼吸的深度和频率能随机体活动的水平而改变。从而改变肺的通气量以适应机体代谢的需要。,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成 概念：呼吸中枢是指在中枢神经元内产生呼吸 节律和调节呼吸运动的神经细胞群。 分布：呼吸中枢分布在脊髓、延髓、脑桥、间 脑及大脑皮层。其中以延髓最为重要，是呼吸 节律起源的关键部位。 (一)呼吸中枢 1.脊髓：支配呼吸肌的运动神经元均来自脊髓 前角，但如果在脊髓与延髓间横断，则呼吸停 止。说明脊髓只是联系上位脑与呼吸肌的中继 站及整合某些呼吸反射的初级中枢。,2.低位脑干低位脑干是指脑桥、延髓。实验中：通过分段横切脑干等研究发现：延髓和脑桥是呼吸 节律产生的主要
22、部位。,（1）延髓：延髓是产生节律性呼吸的基本中枢。若在脑桥和延髓间横断，动物能产生节律性呼吸，但呼吸形式与正常不同，呼吸不规则，常呈喘息样呼吸，说明延髓是产生原始节律性呼吸活动的基本部位。 （2）脑桥：在脑桥上、中部之间横切，呼吸变慢变深，称为长吸式呼吸。说明脑桥上部有抑制吸气的中枢结构，称为脑桥呼吸调整中枢。,（3）大脑皮层 呼吸运动在一定范围内可以随意进行，并按主观意志在一定限度内停止呼吸或用力加快呼吸。（二）呼吸节律形成的假说基本呼吸节律起源于延髓。关于呼吸节律的形成，目前有起步细胞学说和神经元网络学说。,二、呼吸的机械反射性调节节律性呼吸运动还受到来自各种感受器传入信息的反射性调节，
23、使呼吸运动的频率、深度和形式发生相应的改变。这些反射包括肺牵张反射、呼吸肌本体感受性反射、化学感受性反射和防御性呼吸反射等。 (一)肺牵张反射(黑-伯反射) 1概念：肺牵张反射是指由肺扩张或肺缩小萎缩引起的呼吸抑制或兴奋的反射。 2组成：包括肺扩张反射和肺萎缩反射。 3反射：感受器：位于气管至细支气管的平滑肌中。适宜刺激：牵张刺激。传入神经：迷走神经。,过程：吸气（肺扩张）肺牵张感受器传入冲动 迷走神经 延髓 传出神经 促使吸气转为呼气 呼气（肺缩小）肺牵张感受器传入冲动 迷走神经 延髓 传出神经 促进吸气 4.意义：该反射在平静呼吸时并不明显，在明显扩张或缩小时才发挥作用。加强吸气和呼气的交
24、替，使呼吸频率加快。,血液化学成分的改变，特别是低氧、二氧化碳和氢离子浓度增加，可刺激化学感受器，引起呼吸中枢活动的改变，从而调节呼吸运动，保证动脉血PO2、PCO2及pH值的相对恒定。 1.化学感受器 （1）外周化学感受器 部位：颈动脉体和主动脉体。 适宜刺激：对动脉血中PO2、PCO2、H+敏感。,（二）化学感受性呼吸反射,（2）中枢化学感受器 部位：延髓腹外侧浅表部位。与延髓呼吸中枢截然分开，称为中枢化学感受器。 适宜刺激：对H+浓度敏感。,延髓腹外侧浅表部位的 三个化学敏感区,1.CO2 、PO2和pH对呼吸运动的调节(1)CO2对呼吸运动的调节：C02是呼吸中最重要的生理性刺激因素，
25、一定水平的CO2对维持呼吸中枢的兴奋性甚为必要。,吸入气中C02含量增加，对呼吸有很强的刺激作用，肺泡气和动脉血中PCO2也随之升高，可使呼吸加深加快，肺通气量增加。 当吸入气中C02浓度为2时，潮气量即有增加。吸入气中C02浓度增加至4时，呼吸频率也增大。但当吸入气中C02浓度超过7时，通气已不能相应增加，但动脉血中PCO2陡然升高，会抑制中枢神经系统包括呼吸中枢的活动，引起呼吸困难，甚至昏迷。如果C02浓度达15%以上就会丧失意识，出现肌肉强直和震颤，称为C02麻醉。,(2)低氧对呼吸运动的调节 P02外周化学感受器传入冲动 呼吸中枢 传出神经 呼吸加深加快 缺02刺激外周化学感受器使呼吸
26、加强，但缺02对呼吸中枢的直接作用是抑制作用。在外周化学感受器不起作用的情况下，逐步提高缺02的程度，呼吸中枢逐渐被抑制，最后使呼吸停止。,传入神经（窦神经、主动脉神经）,(3)pH对呼吸运动的调节 当动脉血中pH升高时，可引起呼吸加深加快，肺通气量增加，当动脉血中pH下降，则引起呼吸抑制。pH对呼吸的影响，是通过外周化学感受器和中枢化学感受器两条途径，以外周化学感受器的途径为主。因为H+不易透过血-脑屏障，因而它对中枢化学感受器的刺激较小。H+外周化学感受器传入冲动传入神经（窦神经、主动脉神经）呼吸中枢 传出神经 呼吸加深加快,（三）呼吸肌本体感受性反射1.过程： 运动或呼吸阻力肌梭（本体感受器）传入冲动传入神经 脊髓传出神经 呼吸肌收缩加强 2.意义：随着呼吸负荷的增加而相应地加强呼吸运动。,（四）防御性呼吸反射1.咳嗽反射咳嗽时可将呼吸道内异物或分泌物排出，但剧烈咳嗽时，因胸膜腔内压，阻碍V血回流，使V压和脑脊液压。2.喷嚏反射喷嚏时清除鼻腔内的刺激物。,
