生理學課件：呼吸

1、 呼吸呼吸(respiration)： 機體與外界環(huán)境機體與外界環(huán)境 之間的氣體交換過程。之間的氣體交換過程。 第五章第五章 呼呼 吸吸 第五章第五章 呼呼 吸吸 第一節(jié)第一節(jié) 肺通氣肺通氣 第二節(jié)第二節(jié) 肺換氣和組織換氣肺換氣和組織換氣 第三節(jié)第三節(jié) 氣體在血液中的運輸氣體在血液中的運輸 第四節(jié)第四節(jié) 呼吸運動的調節(jié)呼吸運動的調節(jié) 第一節(jié)第一節(jié) 肺通氣肺通氣（pulmonary ventilation） （一）肺通氣的動力（一）肺通氣的動力 直接動力：直接動力：肺內壓與大氣壓之間的壓力差肺內壓與大氣壓之間的壓力差 原動力：原動力：呼吸運動呼吸運動 吸氣肌收縮吸氣肌收縮 胸廓擴大胸廓擴大 肺擴

2、張肺擴張 肺內壓肺內壓 大氣壓大氣壓 呼氣呼氣 吸氣?。何鼩饧。?膈肌膈肌 肋間外肌肋間外肌 呼氣肌：呼氣?。?肋間內肌肋間內肌 腹肌腹肌 輔助呼吸肌：輔助呼吸?。?斜角肌斜角肌 胸鎖乳突肌胸鎖乳突肌 胸肌胸肌 背肌背肌 1.1.呼吸運動呼吸運動(respiratory movement) 是指呼吸肌收縮、舒張造成的胸廓擴大和縮小。是指呼吸肌收縮、舒張造成的胸廓擴大和縮小。 呼吸肌呼吸肌 （1 1）呼吸運動的過程）呼吸運動的過程 1 1）平靜呼吸時）平靜呼吸時 吸氣運動吸氣運動（主動過程）（主動過程） 膈肌和肋間外肌收縮膈肌和肋間外肌收縮膈頂下降、肋骨和胸膈頂下降、肋骨和胸 骨上舉、肋骨下緣外

3、翻骨上舉、肋骨下緣外翻胸腔上下徑、前后徑、左胸腔上下徑、前后徑、左 右徑右徑胸腔容量胸腔容量肺被動擴張肺被動擴張肺容積肺容積肺肺 內壓內壓 大氣壓大氣壓外界氣體進入肺泡。外界氣體進入肺泡。 呼氣運動呼氣運動（被動過程）（被動過程） 膈肌、肋間外肌舒張膈肌、肋間外肌舒張膈頂上升、肋骨和胸骨膈頂上升、肋骨和胸骨 復位復位胸廓回位胸廓回位胸腔容積胸腔容積肺彈性回縮肺彈性回縮肺容肺容 積積肺內壓肺內壓并大于大氣壓并大于大氣壓氣體由肺排出。氣體由肺排出。 2 2）用力呼吸用力呼吸 用力吸氣時，用力吸氣時，輔助吸氣肌輔助吸氣肌也參加，胸廓容也參加，胸廓容 積進一步擴大。積進一步擴大。 用力呼氣時，用力呼氣

4、時，除吸氣肌舒張外，呼氣肌也除吸氣肌舒張外，呼氣肌也 參加（參加（肋間內肌肋間內肌+ +腹肌收縮腹肌收縮），胸廓容積進一步），胸廓容積進一步 縮小?？s小。 特點：吸氣和呼氣都是主動運動。特點：吸氣和呼氣都是主動運動。 腹式呼吸和胸式呼吸腹式呼吸和胸式呼吸 腹式呼吸：膈肌活動為主腹式呼吸：膈肌活動為主 胸式呼吸：肋間外肌活動為主胸式呼吸：肋間外肌活動為主 平靜呼吸和用力呼吸平靜呼吸和用力呼吸 (2)(2)呼吸呼吸運動的形式運動的形式 2.2.肺內壓肺內壓(intrapulmonary pressure) 是指肺泡內的壓力。是指肺泡內的壓力。 吸氣吸氣胸廓擴大胸廓擴大肺擴張肺擴張肺容積肺容積肺內壓

5、肺內壓 氣體入肺氣體入肺肺內壓漸增肺內壓漸增肺內壓肺內壓= =大氣大氣 壓壓吸氣停止吸氣停止 呼氣呼氣吸氣肌舒張吸氣肌舒張胸廓、肺回位胸廓、肺回位肺容積肺容積 肺內壓肺內壓氣體出肺氣體出肺肺內壓漸減肺內壓漸減肺肺 內壓內壓= =大氣壓大氣壓呼氣停止呼氣停止 吸氣初：肺內壓吸氣初：肺內壓 大氣壓大氣壓 呼氣開始呼氣開始 呼氣末：肺內壓呼氣末：肺內壓 = = 大氣壓大氣壓 呼氣停止呼氣停止 3.3.胸膜腔內壓胸膜腔內壓 (intrapleural pressure) 測量：直接法測量：直接法 間接法間接法 平靜呼吸時，胸膜平靜呼吸時，胸膜 腔內壓始終低于大氣腔內壓始終低于大氣 壓，即為負值。壓，即

6、為負值。 概念：概念：胸膜腔內的壓力。胸膜腔內的壓力。 胸膜腔內負壓的形成胸膜腔內負壓的形成 前提條件前提條件: : 有少量漿液的密閉腔；有少量漿液的密閉腔； 肺和胸廓是彈性組織；肺和胸廓是彈性組織； 胸廓自然容積胸廓自然容積 肺自然容積；肺自然容積； 壁層胸膜緊貼于胸廓內壁壁層胸膜緊貼于胸廓內壁, , 大氣壓對其影響極小。大氣壓對其影響極小。 胸內壓胸內壓= =肺內壓肺內壓 肺回縮壓肺回縮壓 =大氣壓大氣壓 肺回縮壓肺回縮壓 = 肺回縮壓肺回縮壓 呼氣末呼氣末:(-5-3mmHg) 吸氣末吸氣末:(-10-5mmHg) 胸內負壓的作用：胸內負壓的作用： 維持肺泡擴張維持肺泡擴張 狀態(tài)，使肺隨

7、狀態(tài)，使肺隨 胸廓運動而運胸廓運動而運 動。動。 利于靜脈血及利于靜脈血及 組織液回流組織液回流 呼吸運動（原動力）呼吸運動（原動力） 胸膜腔的存在胸膜腔的存在肺隨肺隨 胸廓張縮而張縮胸廓張縮而張縮 建立肺內壓與大氣壓之建立肺內壓與大氣壓之 間的壓力差（直接動力）間的壓力差（直接動力） 肺通氣肺通氣 小結：小結： 彈性阻力彈性阻力（70%，靜態(tài)阻力）：，靜態(tài)阻力）： 肺、胸廓肺、胸廓 非彈性阻力非彈性阻力（30%，動態(tài)阻力）：，動態(tài)阻力）： 氣道阻力、慣性阻力、粘滯阻力氣道阻力、慣性阻力、粘滯阻力 1.1.彈性阻力彈性阻力（R）和順應性（）和順應性（C） 彈性阻力：彈性阻力：物體對抗外力作用引

8、起變形的力。物體對抗外力作用引起變形的力。 順順 應應 性：性：彈性組織在外力作用下的可擴展性。彈性組織在外力作用下的可擴展性。 CV/P 順應性與彈性阻力成反變關系：順應性與彈性阻力成反變關系：C=1R 肺順應性（肺順應性（C CL L） 肺容積的變化（肺容積的變化（V V） 跨肺壓的變化（跨肺壓的變化（P P） （1 1）肺的）肺的彈性阻力和順應性彈性阻力和順應性 肺彈性阻力的來源肺彈性阻力的來源 肺本身的彈性回縮力肺本身的彈性回縮力 ( (彈性纖維及膠原纖維彈性纖維及膠原纖維) ) 占占1/31/3 肺擴張肺擴張肺彈性纖維，膠原纖維被牽肺彈性纖維，膠原纖維被牽 拉拉肺的彈性回縮力肺的彈性

9、回縮力彈性阻力彈性阻力肺順肺順 應性應性 液氣界面表面張力液氣界面表面張力 占占2/32/3 根據(jù)根據(jù)LaplaceLaplace定律定律: P(N/m: P(N/m2 2) ) 肺泡液肺泡液- -氣界面的壓強氣界面的壓強(P):(P):與表面張力系數(shù)與表面張力系數(shù)(T)(T)成成 正比與肺泡半徑正比與肺泡半徑(r)(r)成反比。成反比。 2T(N/m)2T(N/m) r(mr(m) ) 液氣界面表面張力的作用液氣界面表面張力的作用 表面活性物質表面活性物質(pulmonary surfactant) 由肺泡由肺泡型細胞產生，主要成分是型細胞產生，主要成分是二棕櫚酰卵二棕櫚酰卵 磷脂（磷脂（D

10、PPC）和和表面活性物質結合蛋白（表面活性物質結合蛋白（SP）。 作用作用降低表面張力。降低表面張力。 肺泡表面活性物質作用：肺泡表面活性物質作用： 降低肺泡液氣界面表面張力降低肺泡液氣界面表面張力 生理意義生理意義: : 維持大小肺泡容積穩(wěn)定維持大小肺泡容積穩(wěn)定 ( (小肺泡小肺泡DPPC密密度大，度大，降降T較較大大) ) 減小肺間質和肺內的組織液生成，減小肺間質和肺內的組織液生成， 防止肺水腫的發(fā)生。防止肺水腫的發(fā)生。 降低吸氣阻力，減少吸氣做功。降低吸氣阻力，減少吸氣做功。 （吸）（吸） 氣氣 肺泡表面積肺泡表面積 DPPCDPPC（分散）（分散） 降表面張力的作用降表面張力的作用 肺

11、泡表面張力肺泡表面張力 肺泡（回縮）肺泡（回縮） 防肺泡（破裂）防肺泡（破裂）( (萎陷萎陷) ) ( (呼呼) ) ( () ) ( (密集密集) ) ( () ) ( () ) ( (擴張擴張) ) 臨床臨床： 成人肺炎、肺血成人肺炎、肺血 栓等栓等表面活性物質表面活性物質 肺不張。肺不張。 6 67 7個月胎兒才個月胎兒才 開始分泌表面活性物質，開始分泌表面活性物質， 故早產兒可因缺乏表面故早產兒可因缺乏表面 活性物質而發(fā)生肺不張活性物質而發(fā)生肺不張 和新生兒肺透明膜病和新生兒肺透明膜病 呼吸窘迫綜合征。呼吸窘迫綜合征。 （2 2）胸廓的彈性阻力和順應性）胸廓的彈性阻力和順應性 肺容量肺

12、容量 = 67%= 67%肺總量時肺總量時 不表現(xiàn)出彈性阻力不表現(xiàn)出彈性阻力 肺容量肺容量 67% 67% 67%肺總量時肺總量時 彈性阻力向內彈性阻力向內呼氣動呼氣動 力；吸氣阻力力；吸氣阻力 肥胖、胸廓畸形肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚胸膜增厚 胸廓順應性胸廓順應性 腹內占位病變腹內占位病變 2 2）胸廓順應性）胸廓順應性 Cchw V V（胸腔容積）（胸腔容積） P P（跨胸壁壓）（跨胸壁壓） （3）肺和胸廓的總彈性阻力和順應性）肺和胸廓的總彈性阻力和順應性 1 CL chw =+ 11 CL Cchw 2.2.非彈性阻力非彈性阻力 慣性阻力慣性阻力 粘滯阻力粘滯阻力 氣道阻力氣道阻力（809

13、0%） 氣道阻力氣道阻力 流速快、湍流、管徑小流速快、湍流、管徑小 氣道阻力大氣道阻力大 流速慢、層流、管徑大流速慢、層流、管徑大 氣道阻力氣道阻力小小 影響氣道管徑的主要因素影響氣道管徑的主要因素 （1 1）跨壁壓）跨壁壓 （2 2）肺實質對氣道壁的外向放射狀牽引作用）肺實質對氣道壁的外向放射狀牽引作用 （3 3）自主神經對氣道平滑肌舒縮活動的調節(jié)）自主神經對氣道平滑肌舒縮活動的調節(jié) （4 4）化學因素的影響）化學因素的影響 二、肺通氣功能的評價二、肺通氣功能的評價 （一）肺容積和肺容量（一）肺容積和肺容量 （1 1）潮氣量潮氣量 （tidal volume， TV） 400600ml （2

14、 2） 補吸氣量補吸氣量 （inspiratory reserve volume， IRV） 15002000ml （3 3） 補呼氣量補呼氣量（ expiratory reserve volume ，ERV） 9001200ml （4 4） 余氣量余氣量（residual volume， RV） 10001500ml 1.1.肺容積肺容積pulmonary volume 2.2.肺容量肺容量(pulmonary capacity) 盡力吸氣后，從肺內所能呼出的最大氣體量。盡力吸氣后，從肺內所能呼出的最大氣體量。 男性均約男性均約3500ml，女性均約，女性均約2500ml 意義：意義：反映肺

15、一次通氣的最大能力反映肺一次通氣的最大能力 (1)(1)深吸氣量深吸氣量（inspiratory capacity ， IC） (2)(2)功能余氣量功能余氣量（functional residual capacity， FRC） (3)(3)肺活量肺活量（vital capacity ， VC） 用力肺活量用力肺活量（forced vital capacity ， FVC） 一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣所能呼出的最大 氣體量。氣體量。 用力呼氣量（用力呼氣量（forced expiratory volume，F(xiàn)EV） 一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣，第

16、一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣，第1、 2、3秒末呼出氣量。秒末呼出氣量。 FEV/FVC 100% (4)(4)肺總量（肺總量（total lung capacity，TLC） 肺所能容納的最大氣體量。肺所能容納的最大氣體量。 （二）肺通氣量和肺泡通氣量（二）肺通氣量和肺泡通氣量 1.1.肺通氣量肺通氣量(pulmonary ventilation) 每分鐘吸入或呼出的氣體總量，每分鐘吸入或呼出的氣體總量，69L 。 最大隨意通氣量最大隨意通氣量 ：在盡力作深、快呼吸時，每分：在盡力作深、快呼吸時，每分 鐘所能吸入或呼出的最大氣體量。鐘所能吸入或呼出的最大氣體量。150L 反映通氣的貯備能力，

17、正常值應反映通氣的貯備能力，正常值應93% 。 通氣儲量通氣儲量 百分比百分比 最大通氣量每分平靜通氣量最大通氣量每分平靜通氣量 最大通氣量最大通氣量 100 2 2、無效腔和肺泡通氣量、無效腔和肺泡通氣量 解剖無效腔解剖無效腔 肺泡無效腔生理無效腔肺泡無效腔生理無效腔 (150ml) 肺泡通氣量肺泡通氣量 ：每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量。：每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量。 =（潮氣量（潮氣量 無效腔氣量）無效腔氣量） 呼吸頻率呼吸頻率 呼吸頻率呼吸頻率 潮氣量潮氣量 肺通氣量肺通氣量 肺泡通氣量肺泡通氣量 （次（次/min） （ml） （ml/min）（）（ml/min） 16 500 8000

18、5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200 不同呼吸頻率和潮氣量時的肺通氣量和肺泡通氣量不同呼吸頻率和潮氣量時的肺通氣量和肺泡通氣量 深慢呼吸利于氣體交換深慢呼吸利于氣體交換 正常人和小氣道阻塞患者的最大呼氣流速正常人和小氣道阻塞患者的最大呼氣流速 - 容積曲線容積曲線 一、肺換氣和組織換氣的基本原理一、肺換氣和組織換氣的基本原理 第二節(jié)第二節(jié) 肺換氣和組織換氣肺換氣和組織換氣 擴散距離擴散距離分子量平方根分子量平方根 分壓差分壓差溫度溫度擴散面積擴散面積溶解度溶解度 D = （一）氣體的擴散（一）氣體的擴散 形式：氣體單純擴散形式：氣體單純擴散 動力：氣體分

19、壓（張力）差動力：氣體分壓（張力）差 O O2 2、COCO2 2擴散速率（擴散速率（D D）的比較）的比較 分子量分子量 血漿溶解度血漿溶解度 肺泡氣肺泡氣 A A血血 V V血血 D D O O2 2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 COCO2 2 44 515.0 5.3 44 515.0 5.3 5.35.3 6.1 2 6.1 2 (ml/L) (ml/L) （KPaKPa） （KPaKPa） （KPaKPa） 擴散系數(shù)擴散系數(shù)：溶解度與分子量平方根之比：溶解度與分子量平方根之比; 擴散系數(shù)：擴散系數(shù)：CO2 20 O2

20、 分分 壓壓 差：差： 10 （二）呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓（二）呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓 各種氣體分壓差各種氣體分壓差 (單位：單位：mmHg） 空氣空氣 肺泡氣肺泡氣 動脈血動脈血 靜脈血靜脈血 組織組織 Po2 158.4 103.4 100 40 30 PCO2 0.3 40.3 40 46 50 肺換氣肺換氣組織換氣組織換氣 ( (一一) ) 肺換氣過程肺換氣過程 單位單位: mmHg 氣體交換氣體交換 肺部肺部: :肺泡氣中肺泡氣中O O2 2的分壓大于肺的分壓大于肺 毛細血管毛細血管O O2 2 的分壓的分壓,O,O2 2進入血管進入血管. . 肺泡氣中肺泡氣中C

21、OCO2 2 的分壓小于肺毛的分壓小于肺毛 細血管細血管COCO2 2 的分壓的分壓,CO,CO2 2進入肺泡進入肺泡. . 組織組織: :組織中組織中O O2 2的分壓小于毛細的分壓小于毛細 血管血管O O2 2 的分壓的分壓, O, O2 2進入組織進入組織. .組組 織中織中COCO2 2 的分壓大于毛細血管的分壓大于毛細血管 COCO2 2 的分壓的分壓, CO, CO2 2進入血管進入血管. . 0.3s60mmHg呼吸減弱呼吸減弱=CO2麻醉。麻醉。 在一定范圍內，在一定范圍內，co2呼吸加深加快呼吸加深加快 機制機制: : 呼吸加深加快呼吸加深加快 延髓呼吸中樞延髓呼吸中樞+ +

22、 外周化學感受器外周化學感受器+ +中樞化學感受器中樞化學感受器+ + CO2透過血腦屏障進入腦脊液透過血腦屏障進入腦脊液: CO2H2OH2CO3H+HCO3- co2 特點：特點： CO2以中樞途徑為主以中樞途徑為主(80%)興奮呼吸；興奮呼吸； CO2通過通過H+間接興奮呼吸中樞；間接興奮呼吸中樞； 當當Pco2突然增高或中樞化學感受器對突然增高或中樞化學感受器對CO2 的敏感性降低時， 的敏感性降低時， 則主要通過外周途徑興則主要通過外周途徑興 奮呼吸。奮呼吸。 H+呼吸加深加快呼吸加深加快 H+呼吸運動受抑制呼吸運動受抑制 機制：機制： 特點特點: 主要通過刺激外周化主要通過刺激外周

23、化 學感受器而引起的；學感受器而引起的； H+對呼吸的調節(jié)作對呼吸的調節(jié)作 用用Pco2。 （2 2）H+對呼吸運動的調節(jié)對呼吸運動的調節(jié) (3)(3) 低氧對呼吸運動的調節(jié)低氧對呼吸運動的調節(jié) o280mmHg 呼吸加深加快呼吸加深加快 機制：機制： 呼吸加深加快呼吸加深加快 延髓呼吸中樞延髓呼吸中樞+ + 外周化學感受器外周化學感受器+ + o o2 2 特點特點: : Po2 對正常呼吸運動的調節(jié)作用不大。對正常呼吸運動的調節(jié)作用不大。 低氧對中樞的直接作用是抑制性的。低氧對中樞的直接作用是抑制性的。 低氧對呼吸運動的刺激作用完全是通過低氧對呼吸運動的刺激作用完全是通過 外周化學感受器實現(xiàn)的。外周化學感受器實現(xiàn)的。 當長期高當長期高CO2和低氧狀態(tài)時，中樞化學和低氧狀態(tài)時，中樞化學 感受器對高感受器對高CO2發(fā)生適應發(fā)生適應低氧對外周化學感低氧對外周化學感 受器的刺激成為驅動呼吸的主要刺激。受器的刺激成為驅動呼吸的主要刺激。 3 3CO2、H+、低氧在呼吸調節(jié)中的相互作