生理呼吸（課堂PPT）

1、.1.2呼吸呼吸(respiration): 機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程，稱機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程，稱為為。.3(1)(1)肺通氣肺通氣 (2)(2)肺換氣肺換氣(3)(3)氣體運(yùn)輸氣體運(yùn)輸外呼吸外呼吸內(nèi)呼吸內(nèi)呼吸(4)(4)組織呼吸組織呼吸呼吸過程呼吸過程.4pulmonary ventilation) 指肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程指肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。.5一、實(shí)現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)及其功能一、實(shí)現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)及其功能（一）呼吸道（一）呼吸道（二）肺泡（二）肺泡表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)（三）胸廓和呼吸運(yùn)動（三）胸廓和呼吸運(yùn)動平靜呼吸平靜呼吸 / / 用力呼吸用力呼吸

2、（四）胸膜腔和胸內(nèi)壓（四）胸膜腔和胸內(nèi)壓 胸內(nèi)負(fù)壓胸內(nèi)負(fù)壓 .6二、肺通氣的過程及動力二、肺通氣的過程及動力 氣壓差是氣體流動的動力。氣壓差是氣體流動的動力。氣體由高氣壓向低氣壓流動。氣體由高氣壓向低氣壓流動。 肺通氣的直接動力是肺泡內(nèi)的壓力與大氣肺通氣的直接動力是肺泡內(nèi)的壓力與大氣壓之間的壓力差。壓之間的壓力差。.7二、肺通氣動力二、肺通氣動力Patm: 大氣壓大氣壓Palv: 肺泡內(nèi)壓肺泡內(nèi)壓Patm Palv 吸氣吸氣Patm 肺內(nèi)壓肺內(nèi)壓 inspiration .14expiration 吸氣肌吸氣肌 () ( (膈肌膈肌& &肋間外肌肋間外肌) ) 胸腔胸腔肺容積肺

3、容積 肺內(nèi)壓肺內(nèi)壓 大氣壓大氣壓 肺的自然容積（胸廓的發(fā)育肺的自然容積（胸廓的發(fā)育比肺快）。比肺快）。 即使胸廓因呼氣而縮小時，肺仍處于擴(kuò)張狀態(tài)而即使胸廓因呼氣而縮小時，肺仍處于擴(kuò)張狀態(tài)而具有回縮傾向，故為負(fù)值。具有回縮傾向，故為負(fù)值。.25 維持肺擴(kuò)張狀態(tài)，不至于因肺回縮力而萎縮。維持肺擴(kuò)張狀態(tài)，不至于因肺回縮力而萎縮。 促進(jìn)胸腔大靜脈和淋巴液的回流。促進(jìn)胸腔大靜脈和淋巴液的回流。氣胸氣胸(pneumothorax): (pneumothorax): 氣體氣體進(jìn)入胸膜腔，將胸膜腔分開。進(jìn)入胸膜腔，將胸膜腔分開。開放性氣胸時，胸內(nèi)負(fù)開放性氣胸時，胸內(nèi)負(fù)壓消失，肺塌陷，胸腔大靜壓消失，肺塌陷，胸

4、腔大靜脈內(nèi)血液和淋巴回流受阻，脈內(nèi)血液和淋巴回流受阻，嚴(yán)重者危及生命。嚴(yán)重者危及生命。.26（一）彈性阻力（一）彈性阻力（70%70%）肺的彈性阻力：肺的彈性阻力：肺組織成分肺組織成分(1/3)、表面張力表面張力(2/3)胸廓的彈性阻力胸廓的彈性阻力（二）非彈性阻力（二）非彈性阻力氣道阻力（氣道阻力（80-90%)慣性阻力慣性阻力組織的粘滯阻力組織的粘滯阻力.27降低肺泡表面張力降低肺泡表面張力生理意義：生理意義：維持肺泡的穩(wěn)定性維持肺泡的穩(wěn)定性防肺泡破裂或萎縮防肺泡破裂或萎縮保持肺保持肺“干燥干燥”防肺水腫的發(fā)生防肺水腫的發(fā)生降低吸氣阻力降低吸氣阻力降低吸氣阻力降低吸氣阻力小肺泡：小肺泡：D

5、PPC濃度大濃度大表面張力下降多表面張力下降多大肺泡大肺泡DPPC濃度低濃度低表面張力下降少表面張力下降少妊娠妊娠3030周左右才有肺泡表面活性物質(zhì)的分泌，故早產(chǎn)兒易患周左右才有肺泡表面活性物質(zhì)的分泌，故早產(chǎn)兒易患呼呼吸窘迫綜合癥。吸窘迫綜合癥。.28肺容量肺容量 (指肺內(nèi)容納的氣量指肺內(nèi)容納的氣量)補(bǔ)吸氣量補(bǔ)呼補(bǔ)呼氣量.29肺活量計(jì)肺活量計(jì).30.31.32（二）肺通氣量（二）肺通氣量 指每分鐘吸入或呼出的氣量。指每分鐘吸入或呼出的氣量。肺通氣量肺通氣量 潮氣量呼吸頻率潮氣量呼吸頻率 最大通氣量最大通氣量：單位時間內(nèi)，最快速度、最大用力所能達(dá)到的的通氣量。：單位時間內(nèi)，最快速度、最大用力所能

6、達(dá)到的的通氣量。 通氣貯量百分比通氣貯量百分比最大通氣量肺通氣量最大通氣量肺通氣量/ /最大通氣量最大通氣量肺通氣效率肺通氣效率（一）呼吸頻率（一）呼吸頻率.33（三）無效腔和肺泡通氣量（三）無效腔和肺泡通氣量肺泡通氣量（潮氣量肺泡通氣量（潮氣量無效腔容積無效腔容積）呼吸頻率）呼吸頻率（解剖無效腔肺泡無效腔）（解剖無效腔肺泡無效腔）.34Frequency(breaths/min)Tidal volume(ml/breath)pulmonary ventilation(ml/min)Alveolar ventilation(ml/min)8100080006800165008000560032

7、25080003200Effect of breathing patterns on alveolar ventilation.35一、氣體交換的原理一、氣體交換的原理.36血液和組織中氣體的分壓血液和組織中氣體的分壓(mmHg)(mmHg).37.38二、氣體物理特征對氣體擴(kuò)散的影響二、氣體物理特征對氣體擴(kuò)散的影響（一）氣體溶解度（一）氣體溶解度CO2：51.5ml% ,O2：2.14ml%（ ）（二）氣體分子量（二）氣體分子量CO2：44；O2 ：32 MWdSATPD氣體擴(kuò)散速率DCO2DO2.3984.052.4LLQVA（一）呼吸膜的厚度（一）呼吸膜的厚度擴(kuò)散距離擴(kuò)散距離：肺纖維化、

8、肺水腫等：肺纖維化、肺水腫等（二）呼吸膜的面積（二）呼吸膜的面積正常成人有正常成人有3億個肺泡，呼吸膜總面積有億個肺泡，呼吸膜總面積有60100m2，安靜時，安靜時，呼吸膜擴(kuò)散面積為呼吸膜擴(kuò)散面積為40m2. 肺不張、肺氣腫、毛細(xì)血管阻塞時擴(kuò)散面肺不張、肺氣腫、毛細(xì)血管阻塞時擴(kuò)散面積減少。積減少。（三）（三）通氣通氣/血流比值血流比值 指每分肺泡通氣量（指每分肺泡通氣量（ V ）和每分肺血流量（）和每分肺血流量（Q）之間的比值）之間的比值（V/Q） (ventilation / perfusion ratio) 。.40一、一、 氣體在血液中的存在形式氣體在血液中的存在形式物理溶解：物理溶解：

9、1.5%，溶解量取決于，溶解量取決于PO2的大小。的大小?；瘜W(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合: 98.5%.41 一種是紅色的血紅蛋白（一種是紅色的血紅蛋白（hemoglobin），它是靠），它是靠亞鐵分子（亞鐵分子（Fe2+）來抓氧；）來抓氧； 在某些節(jié)肢動物（如螃蟹）及軟體動物利用血在某些節(jié)肢動物（如螃蟹）及軟體動物利用血藍(lán)蛋白（藍(lán)蛋白（hemocyanin），它是靠亞銅分子（），它是靠亞銅分子（Cu 2+）來吸引氧，這種蛋白的顏色是青綠色。來吸引氧，這種蛋白的顏色是青綠色。動物依靠兩種蛋白來捕捉水中的氧氣動物依靠兩種蛋白來捕捉水中的氧氣.42每個血紅素又由每個血紅素又由4個吡咯基組成一個環(huán)，中心為一個吡咯

10、基組成一個環(huán)，中心為一Fe 2+。1分子Hb1 1個珠蛋白（含個珠蛋白（含4 4條多肽鏈）條多肽鏈）4 4個血紅素（又稱亞鐵原卟啉）個血紅素（又稱亞鐵原卟啉）.43Hb + O2 HbO2PO2高的肺部高的肺部PO2低的組織低的組織1.1.顏色顏色2. 2. 3. 3. 是氧合是氧合( (oxygenation)oxygenation)而不是氧化而不是氧化( (oxidation)oxidation)變構(gòu)效應(yīng)變構(gòu)效應(yīng)定比關(guān)系定比關(guān)系.441gHb可以結(jié)合可以結(jié)合1.341.36mlO2； 每每100ml血液中含血液中含Hb15g；Hb的氧容量（的氧容量（oxygen capacity） Hb的

11、氧含量（的氧含量（oxygen content） Hb的氧飽和度（的氧飽和度（oxygen saturation） Hb的 氧飽和度 100Hb氧含量Hb氧容量.45(三）氧離曲線（三）氧離曲線（oxygen dissociation curve）反映反映Po2與與Hb氧結(jié)合量或氧結(jié)合量或Hb氧飽和度關(guān)系的曲線。氧飽和度關(guān)系的曲線。 1 1. . 氧離曲線各段的特點(diǎn)及生理意義氧離曲線各段的特點(diǎn)及生理意義.46上段較平坦上段較平坦（6060100mmHg100mmHg）即使外界或肺泡氣中即使外界或肺泡氣中POPO2 2有所下降，只要有所下降，只要POPO2 26060mmHg,mmHg,氧氧飽和

12、度仍能保持飽和度仍能保持90%90%以上以上, ,血液仍可攝取足夠量的血液仍可攝取足夠量的O O2 2。意義意義: :保證低氧分壓時的高保證低氧分壓時的高載氧能力載氧能力。如如: :高原和輕度呼衰病人。高原和輕度呼衰病人。.47中段較陡中段較陡（404060mmHg60mmHg）PO2略有降低，即可促使較多略有降低，即可促使較多O2解離有利于供應(yīng)組織解離有利于供應(yīng)組織活動所需要的氧。活動所需要的氧。意義意義: :維持正常時組織氧供。維持正常時組織氧供。.48下段最陡下段最陡（151540mmHg40mmHg）意義意義: :維持活動時組織氧供維持活動時組織氧供( (儲備能力儲備能力) ).492

13、.2.影響氧離曲線的因素影響氧離曲線的因素血液的血液的pH降低或降低或Pco2的增加均使氧離曲線右移的增加均使氧離曲線右移(Bohr effect),使血紅蛋白與氧的親使血紅蛋白與氧的親和力降低，有利于和力降低，有利于02的釋放。這一影響的釋放。這一影響有利于活動組織（酸性代謝產(chǎn)物與有利于活動組織（酸性代謝產(chǎn)物與C02增多）增多）從血液中獲取更多的從血液中獲取更多的02 ； 反之左移，有利于血紅蛋白在肺組織與反之左移，有利于血紅蛋白在肺組織與02的結(jié)合。的結(jié)合。.502.2.溫度溫度溫度升高時，溫度升高時，Hb對對O2的親和力下降，曲線右移，可解離更多的的親和力下降，曲線右移，可解離更多的O2

14、供組織利用。供組織利用。溫度下降則相反。溫度下降則相反。肌肉運(yùn)動時，肌肉溫度升高可促使肌肉運(yùn)動時，肌肉溫度升高可促使HbO2釋放更多的釋放更多的O2。 低溫麻醉時，低溫有利于降低組低溫麻醉時，低溫有利于降低組織耗氧量，但織耗氧量，但HbO2釋放釋放O2也顯也顯著減少。著減少。.513. 2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-DPG)2,3-DPG與與Hb鏈形成鹽鍵，促使鏈形成鹽鍵，促使Hb構(gòu)型改變。構(gòu)型改變。 在慢性缺在慢性缺02、貧血、貧血、高山缺高山缺02等情況下，等情況下，2,3-DPG增加，有利于釋放增加，有利于釋放更多的氧氣供組織利用。更多的氧氣供組織利用。 大量輸長期貯存的大量

15、輸長期貯存的血液，氧離曲線左移，血液，氧離曲線左移，02不易解離。不易解離。.52.53形式形式物理溶解物理溶解 5化學(xué)結(jié)合化學(xué)結(jié)合95碳酸氫鹽碳酸氫鹽88氨基甲酸血紅蛋白氨基甲酸血紅蛋白7CO2+HbNH2 HbNHCOOH HbNHCOOH+H+CO2+H2O H2CO3 HCO3+H+.54紅細(xì)胞內(nèi)含有較高濃度的碳酸酐酶，在其催化下，使反應(yīng)加速紅細(xì)胞內(nèi)含有較高濃度的碳酸酐酶，在其催化下，使反應(yīng)加速5000倍，倍，不到不到1s即達(dá)平衡。即達(dá)平衡。.55第四節(jié)第四節(jié) 呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動的調(diào)節(jié)呼吸為什么能有節(jié)律地進(jìn)行？呼吸為什么能有節(jié)律地進(jìn)行？為何肺通氣量隨著內(nèi)外環(huán)境的改變而改變？為何肺通

16、氣量隨著內(nèi)外環(huán)境的改變而改變？.56一、呼吸中樞一、呼吸中樞脊髓頸、胸段前角有支配呼吸肌的運(yùn)動神經(jīng)元。脊髓頸、胸段前角有支配呼吸肌的運(yùn)動神經(jīng)元。(1)(1)延髓延髓 可產(chǎn)生可產(chǎn)生基本的呼吸節(jié)律基本的呼吸節(jié)律。呼。呼背側(cè)呼吸背側(cè)呼吸組組(dorsal respiratory group, DRG)(dorsal respiratory group, DRG)和腹側(cè)呼吸組和腹側(cè)呼吸組(ventral (ventral respiratory group, VRG)respiratory group, VRG)，每個區(qū)域均含有吸氣神經(jīng)元和呼氣，每個區(qū)域均含有吸氣神經(jīng)元和呼氣神經(jīng)元。神經(jīng)元。(2)腦橋

17、腦橋 上部有呼吸調(diào)整中樞（抑制吸氣），其神經(jīng)元主要集中上部有呼吸調(diào)整中樞（抑制吸氣），其神經(jīng)元主要集中于臂旁內(nèi)側(cè)核（于臂旁內(nèi)側(cè)核（NPBM)和相鄰的和相鄰的Klliker-Fuse(KF)核核 。大腦皮層（控制隨意呼吸）、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等。大腦皮層（控制隨意呼吸）、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等。.57在中腦和腦橋間橫斷腦干，呼在中腦和腦橋間橫斷腦干，呼吸節(jié)律無明顯變化。吸節(jié)律無明顯變化。在腦橋上、中部之間橫斷腦干，在腦橋上、中部之間橫斷腦干，呼吸變慢變深。切斷雙側(cè)迷走呼吸變慢變深。切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)，吸氣大大延長神經(jīng)，吸氣大大延長長吸長吸式呼吸式呼吸(apneusis)，提示腦橋上，提示腦橋上部有抑制吸

18、氣的中樞部有抑制吸氣的中樞呼吸呼吸調(diào)整中樞調(diào)整中樞 (pneumotaxic center).在腦橋和延髓之間橫斷腦干，在腦橋和延髓之間橫斷腦干，出現(xiàn)喘息樣呼吸出現(xiàn)喘息樣呼吸(gasping)，且，且呼吸節(jié)律不規(guī)則。呼吸節(jié)律不規(guī)則。在延髓和脊髓之間橫切，呼吸在延髓和脊髓之間橫切，呼吸就停止。提示呼吸節(jié)律不是由就停止。提示呼吸節(jié)律不是由脊髓產(chǎn)生的。脊髓產(chǎn)生的。 .58 綜合上述結(jié)果，延髓是產(chǎn)生呼吸節(jié)律的基綜合上述結(jié)果，延髓是產(chǎn)生呼吸節(jié)律的基本中樞，腦橋上部有呼吸調(diào)整中樞。呼吸中樞本中樞，腦橋上部有呼吸調(diào)整中樞。呼吸中樞主要位于主要位于延髓和腦橋延髓和腦橋。.59( (二二) )基本呼吸節(jié)律的形成

19、基本呼吸節(jié)律的形成局部神經(jīng)元回路反饋控制假說局部神經(jīng)元回路反饋控制假說臂旁內(nèi)側(cè)核，臂旁內(nèi)側(cè)核，KF核核中樞吸氣活動發(fā)生器中樞吸氣活動發(fā)生器(CIAG) ，吸氣神經(jīng)元，吸氣神經(jīng)元吸氣切斷機(jī)制吸氣切斷機(jī)制(IOS)吸氣肌運(yùn)吸氣肌運(yùn)動神經(jīng)元動神經(jīng)元吸氣運(yùn)動吸氣運(yùn)動吸氣吸氣 擴(kuò)肺擴(kuò)肺 刺激肺牽張感受器刺激肺牽張感受器+-+腦橋腦橋延髓延髓脊髓脊髓.60（一）化學(xué)感受性呼吸反射（一）化學(xué)感受性呼吸反射 體液中的化學(xué)物質(zhì)（體液中的化學(xué)物質(zhì)（O2、CO2、H+）通過刺激化學(xué)感通過刺激化學(xué)感受器調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動（加深、加快）的反射受器調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動（加深、加快）的反射1 1、化學(xué)感受器、化學(xué)感受器（1）外周化學(xué)感受

20、器：）外周化學(xué)感受器：頸動脈體、主動脈體頸動脈體、主動脈體二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)二、呼吸的反射性調(diào)節(jié)（2 2）中樞化學(xué)感受器：）中樞化學(xué)感受器：延髓腹外側(cè)的淺表部位延髓腹外側(cè)的淺表部位.61（1 1）外周化學(xué)感受器：頸動脈體、主動脈體）外周化學(xué)感受器：頸動脈體、主動脈體：呼吸加深加快。：呼吸加深加快。 ：竇：竇N N、主動脈、主動脈N N 是動脈是動脈.62 ：腦脊液和局部細(xì)胞外液的：腦脊液和局部細(xì)胞外液的H H+ +血血CO2CO2 血腦屏障血腦屏障CO2+HCO2+H2 2OOHH2 2COCO3 3HH+ + + HCO+ HCO3 3H H+ +來源來源（2)2)中樞化學(xué)感受器：中樞化學(xué)

21、感受器：.63（1） CO2 1 1時時呼吸開始加深；呼吸開始加深； 4 4時時呼吸加深加快呼吸加深加快, ,肺通氣量肺通氣量11倍以上倍以上; ; 6 6時時肺通氣量可增大肺通氣量可增大6-76-7倍倍; ; 7 7以上以上呼吸減弱呼吸減弱= =COCO2 2麻醉。麻醉。COCO2 2呼吸減慢（過度通氣后可發(fā)生呼吸暫停）。呼吸減慢（過度通氣后可發(fā)生呼吸暫停）。COCO2 2.64刺激中樞化學(xué)感受器（刺激中樞化學(xué)感受器（80%80%）刺激外周化學(xué)感受器刺激外周化學(xué)感受器.65（2） H+血液血液H H+ +改變改變pH0.05pH0.050.10.1，即可影響肺通氣量即可影響肺通氣量H H+

22、+，pHpH：呼吸加深加快呼吸加深加快H H+ +，pH pH ：呼吸減弱呼吸減弱H H+ + 呼吸呼吸COCO2 2排出過多排出過多PCOPCO2 2 限制了對呼吸的加強(qiáng)作用限制了對呼吸的加強(qiáng)作用呼吸抑制甚至停止。呼吸抑制甚至停止。外周化學(xué)感受器：作用為主外周化學(xué)感受器：作用為主（難以通過血腦屏障）（難以通過血腦屏障）中樞化學(xué)感受器：對中樞化學(xué)感受器：對HH+ + ( (腦脊液中腦脊液中) )敏感性高敏感性高，是外周的，是外周的2525倍倍.66（3） O2思考：嚴(yán)重肺氣腫、肺心病患者能否吸純思考：嚴(yán)重肺氣腫、肺心病患者能否吸純O2？吸入氣吸入氣P POO2 2肺泡氣、動脈肺泡氣、動脈呼吸加

23、深加快呼吸加深加快對正常呼吸調(diào)節(jié)作用不大：對正常呼吸調(diào)節(jié)作用不大： 當(dāng)動脈當(dāng)動脈當(dāng)動脈當(dāng)動脈完全由外周化學(xué)感受器引起完全由外周化學(xué)感受器引起（低氧對呼吸中樞的直接作用是抑制）（低氧對呼吸中樞的直接作用是抑制）當(dāng)當(dāng).67 在嚴(yán)重缺氧時，缺氧對呼吸中樞的直接抑制作用將在嚴(yán)重缺氧時，缺氧對呼吸中樞的直接抑制作用將大大加強(qiáng)，引起呼吸中樞抑制。大大加強(qiáng)，引起呼吸中樞抑制。 在嚴(yán)重肺氣腫、肺心病患者，肺換氣障礙導(dǎo)致血在嚴(yán)重肺氣腫、肺心病患者，肺換氣障礙導(dǎo)致血PoPo2 2和和PcoPco2 2，長時間，長時間COCO2 2潴留使中樞化學(xué)感受器對潴留使中樞化學(xué)感受器對COCO2 2刺激作用發(fā)生適應(yīng)，而外周化

24、學(xué)感受器對低氧刺激適應(yīng)刺激作用發(fā)生適應(yīng)，而外周化學(xué)感受器對低氧刺激適應(yīng)很慢，這時低很慢，這時低PoPo2 2對外周化學(xué)感受器的刺激成為驅(qū)動呼對外周化學(xué)感受器的刺激成為驅(qū)動呼吸的主要刺激，此時吸入純氧會引起呼吸暫停，需引起吸的主要刺激，此時吸入純氧會引起呼吸暫停，需引起注意。注意。.68小結(jié)小結(jié).69動脈血中動脈血中CO2、 H+和低和低O2在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用在呼吸調(diào)節(jié)中的相互作用.701. 1. 肺牽張反射肺牽張反射 由肺擴(kuò)張或萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射稱由肺擴(kuò)張或萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射稱為肺牽張反射為肺牽張反射(pulmonary stretch reflex)或黑或黑-伯反射伯反射(Hering-Breuer reflex)。感受器：位于從氣管到細(xì)支氣管的平滑肌內(nèi)。感受器：位于從氣管到細(xì)支氣管的平滑肌內(nèi)。傳入神經(jīng)：迷走神經(jīng)。傳入神經(jīng)：迷走神經(jīng)。包括肺擴(kuò)張反射包括肺擴(kuò)張反射(pulmonary inflation reflex)和肺萎陷和肺萎陷反射反射(pulmonary deflation reflex)。（二）（二） 機(jī)械感受性反射機(jī)械感受性反射.71.72吸氣入肺吸氣入肺肺擴(kuò)張肺擴(kuò)張支氣管、細(xì)支氣支氣管、細(xì)支氣管平滑肌內(nèi)肺牽管平滑肌內(nèi)肺牽張感受器張感受器迷走神經(jīng)迷走神經(jīng)延髓呼吸延髓呼吸中樞中樞中止吸氣中止吸氣引起呼氣引起呼氣過程過程(1) (1) 肺