生理學(xué)呼吸的教案課件

1、第五章 呼吸系統(tǒng)【目的要求】 了解呼吸的意義及其各環(huán)節(jié)的基本過程和呼吸節(jié)律形成的局部神經(jīng)元回路反饋控制假說；熟悉肺通氣原理；掌握呼吸氣體交換，血液氣體運輸形式和呼吸運動的調(diào)節(jié)。組織換氣細(xì)胞內(nèi)氧化代謝肺換氣氣體運輸肺通氣O2CO2呼吸：機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。呼吸的全過程包括：外呼吸第一節(jié) 肺通氣定義: 肺與外界環(huán)境之間進行氣體交換的過程實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)：呼吸道、肺泡和胸廓呼吸道：氣體進出肺的通道肺泡：肺換氣的場所胸廓：節(jié)律性呼吸運動是肺通氣的 原動力一、肺通氣的原理肺通氣是在動力和阻力作用共同作用下發(fā)生的，動力克服阻力，建立了壓差，實現(xiàn)肺通氣。（一）肺通氣的動力直接動力：肺泡與外界之間的壓

2、力差 肺內(nèi)壓周期性/造成壓力差 （肺內(nèi)壓大氣壓） 是推動氣體進/出肺的直接動力原動力：呼吸肌收縮和舒張引起的節(jié)律性呼吸運動1.呼吸運動定義：呼吸肌收縮和舒張引起胸廓的節(jié)律性擴大和縮小稱為呼吸運動呼吸?。?吸氣肌 膈肌 肋間外肌 呼氣肌 肋間內(nèi)肌 腹壁肌 此外：還有一些輔助呼吸肌，斜角肌、胸鎖乳突肌等 吸氣運動（1）過程 呼氣運動 吸氣運動是由主要的吸氣肌即膈肌和肋間外肌的收縮完成的。 呼氣運動（平靜呼吸時）是由吸氣肌即膈肌和肋間外肌的舒張完成的，而不是呼氣肌的收縮完成的。平靜呼吸時呼吸運動（平靜呼吸）吸氣肌收縮 胸廓擴大 肺擴大吸氣肌舒張 吸氣 肺內(nèi)壓大氣壓 呼氣（平靜呼吸）（用力呼吸）（2）

3、呼吸運動的形式：1）按呼吸肌參與分類：腹式呼吸 膈肌活動為主，胸壁起伏明顯。胸式呼吸 肋間外肌活動為主，腹壁起伏明顯。混合式呼吸2）按用力程度分類：平靜呼吸 安靜時的呼吸。用力呼吸 運動時加深加快的呼吸。平靜呼吸用力呼吸參與肌肉 少 多吸氣過程吸氣肌的收縮完成主動過程吸氣肌的收縮完成，還伴有輔助吸氣肌的收縮 主動過程呼氣過程吸氣肌的舒張完成被動過程除了吸氣肌的舒張還有呼氣的收縮 主動過程平靜吸氣時，（ ）參與平靜呼氣時，（ ）參與用力吸氣時，（ ）參與用力呼吸時，（ ）參與平靜呼吸時，（ ）參與A、膈肌B、肋間內(nèi)肌C、胸鎖乳突肌和斜角肌D、肋間外肌E、腹壁肌2. 肺內(nèi)壓定義：肺泡內(nèi)氣體的壓力吸

4、氣初：肺內(nèi)壓 大氣壓 呼氣開始呼氣末：肺內(nèi)壓 = 大氣壓 呼氣停止肺內(nèi)壓胸內(nèi)壓呼吸氣量呼吸過程中肺內(nèi)壓的變化程度，取決于呼吸運動的緩急、深淺和呼吸道是否通暢：呼吸淺慢、通暢，肺內(nèi)壓變化小呼吸深快、不通暢，肺內(nèi)壓變化大總結(jié)：直接動力：肺泡與外界之間的壓力差原動力：呼吸運動臨床應(yīng)用：人工呼吸人為造成肺泡與外界之間的壓力差 呼吸運動（原動力） 肺內(nèi)壓與大氣壓差變化（直接動力） 肺通氣3.胸膜腔內(nèi)壓（胸內(nèi)壓 胸膜腔內(nèi)的壓力 ）胸膜腔的存在是肺能夠隨著胸廓運動的條件之一胸膜腔內(nèi)僅有少量漿液，沒有氣體漿液的作用：1、潤滑作用，減小摩擦2、內(nèi)聚力使兩層胸膜貼附一起，不宜分 開，肺能夠隨著胸廓運動胸內(nèi)壓=肺內(nèi)

5、壓 - 肺回縮力 =大氣壓 - 肺回縮力 = - 肺回縮力呼氣末：-3 -5 mmHg吸氣末：-5 -10 mmHg以胸膜腔密閉且含漿液為條件胸廓生長肺生長胸廓容積肺容積 胸廓將肺拉大肺回縮 胸內(nèi)負(fù)壓胸內(nèi)壓形成胸內(nèi)壓作用：利于肺的擴張利于靜脈血、 組織液回流當(dāng)外傷造成氣體進入胸膜腔，稱為氣胸(pneumothorax) 氣胸時，胸內(nèi)負(fù)壓消失，從而肺回縮萎陷，血液和淋巴液回流受阻，呼吸循環(huán)障礙，甚至危及生命。（二）肺通氣的阻力：非彈性阻力（30%）彈性阻力（70%）胸廓彈性阻力通氣阻力肺組織本身回縮力表面張力肺彈性阻力彈性阻力：指彈性體具有對抗變形和彈性回位的傾向。 順應(yīng)性(compliance

6、):指在外力下，彈性組織的可擴張性。易擴張的，順應(yīng)性大；不易擴張的，順應(yīng)性小。兩者成反變關(guān)系。 順應(yīng)性(C)=1/彈性阻力(R) 肺和胸廓這樣的中空彈性結(jié)構(gòu)，受外力作用時，其變形表現(xiàn)為容積的改變。因此，中空彈性體的順應(yīng)性為單位壓力(P)變化所引起的容積(V)變化，單位是L/cm H2O。 順應(yīng)性(C)= 容積變化(V) /壓力變化(P)1、肺彈性阻力和順應(yīng)性（1）肺的彈性阻力的來源： 肺的彈性回縮力(1/3) 肺泡液-氣界面的表面張力(2/3)1)肺彈性回縮力：結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：彈性纖維 膠原纖維在一定范圍內(nèi)，肺被擴張愈大肺彈性回縮力愈大肺彈性阻力愈大肺回縮2）肺表面張力： 組成物質(zhì)的分子之間存在著吸

7、引力和排斥力。在液體和氣體的界面上，液體分子之間沿表面方向的引力大于斥力，這種引力引起液體表面收縮，稱為表面張力(surface tension, T)。表面張力為表面的單位長度上產(chǎn)生的回縮力，單位是牛頓/米(N/m)。肺表面張力：肺泡表面張力：肺泡擴張的阻力 指向肺泡中心，使肺泡趨向縮小表面張力的負(fù)面作用：1、使肺泡縮小，引起肺塌陷2、有助于肺泡內(nèi)組織液生成，易肺水腫3、大小肺泡不穩(wěn)定R2R1P1P2TT注: P 肺內(nèi)壓 R 半徑 R2=2R1 T 表面張力Laplace 定律 P=2T/R肺表面活性物質(zhì)：脂蛋白混合物特點：DPPC以單分子層垂直排列于肺泡 液-氣界面，密度隨肺泡的張縮而改變

8、DPPC+SP二棕櫚酰卵磷脂(DPPC)DPPC具有一個親水端和兩個疏水端，親水端與肺泡的液體相吸，疏水端朝向肺泡內(nèi)的氣體。因此，DPPC分子垂直排列于液-氣界面，親水端插入水中，疏水端伸入肺泡氣中，形成單分子層分布在液-氣界面上，并隨肺泡的張縮而改變其密度。表面活性物質(zhì)分子之間以及其所在的液體分子間的吸引力很小，因此能降低肺泡表面張力。 （2）胸廓彈性阻力和順應(yīng)性作用：肺容量 = 67%肺總量時 無回縮力 肺容量 67%肺總量時 呼氣動力 吸氣阻力肺和胸廓的總順應(yīng)性 因為肺和胸廓呈串聯(lián)關(guān)系，肺通氣的總彈性阻力為兩者彈性阻力之和。如以順應(yīng)性來表示，即： 1/CLT=1/CL+1/CT= 1/0

9、.2+1/0.2 所以總順應(yīng)性為0.1L/cmH20。肺的彈性阻力永遠(yuǎn)是吸氣阻力，呼氣的動力胸廓的彈性阻力：可能是吸氣阻力、呼氣的動力也有可能是呼氣的阻力，吸氣的動力2 非彈性阻力慣性阻力粘滯阻力氣道阻力影響因素：氣流速度、形式和氣道口徑1.氣流速度：呈正變2.氣流形式：層流阻力小，湍流阻力大3.氣道管徑：最主要的影響因素 R = 1/r4氣道阻力流速快、湍流、管徑小 氣道阻力大流速慢、層流、管徑大 氣道阻力小影響氣道管徑的因素：1）跨壁壓：2）肺實質(zhì)對氣道壁的牽引：3）自主神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)：交感N()氣道平滑肌舒張氣道阻力副交感N()氣道平滑肌收縮氣道阻力 4）化學(xué)因素的影響： 兒茶酚胺、 P

10、GE2 氣道平滑肌舒張氣道阻力 組胺、5HT、緩激肽、白三烯、PGF2氣道 平滑肌收縮氣道阻力總結(jié)：肺通氣 直接動力：肺內(nèi)壓與大氣壓的壓差 原動力：呼吸運動 平靜呼吸：吸氣 主動 呼氣 被動 用力呼吸：吸氣 主動 呼氣 主動 胸膜內(nèi)負(fù)壓：由肺的回縮力造成肺的彈性阻力：永遠(yuǎn)是吸氣的阻力、呼氣的動力 胸廓的彈性阻力：可能是吸氣動力,也可能是呼氣動力 ，視其所處的位置決定。二、肺通氣功能的指標(biāo)（一）肺容積和肺容量 1肺容積 潮氣量 (tidal volume，TV) 補吸氣量 (inspiratory reserve volume，IRV) 補呼氣量 (expiratory reserve volu

11、me，ERV) 殘氣量 (residual volume，RV) 2肺容量 深吸氣量 (inspiratory capacity，IC) ( 潮氣量+補吸氣量）功能余氣量 (functional residual capacity, FRC)定義：平靜吸氣末存留于肺內(nèi)的氣體量殘氣量+補呼氣量意義：緩沖呼吸過程中肺泡氣中 氧和二氧化碳分壓的變化幅度 3肺活量、用力肺活量和用力呼氣量 肺活量VC：盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣體量 潮氣量+補吸氣量+補呼氣量用力肺活量 FVC：一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣 所能呼出的最大氣體量（略小于肺活量）用力呼氣量 FEV：一次最大吸氣后再盡力盡快呼氣時，

12、 在一定時間內(nèi)呼出的氣體量，通常以它所占用 力肺活量的百分?jǐn)?shù)表示 FEV1/ FVC 80 FEV2/ FVC 96 FEV3/ FVC 99肺總量(TLC)( 二）肺通氣量和肺泡通氣量1、肺通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體量 潮氣量X 呼吸頻率 安靜時：500ml X (12-18) = 6-9 L最大通氣量 盡力作深快呼吸時，每分鐘 所能吸入或呼出的最大氣量。 （120-150L) 最大通氣量每分平靜通氣量通氣儲量= X 100百分比 最大通氣量 正常值：大于或等于931、無效腔和肺泡通氣量：每分鐘吸入或呼出的 解剖無效腔：指由鼻或口腔直至終末細(xì)支氣管內(nèi)存留的氣體，不能進入肺泡，不能參與肺換

13、氣。（150ml)肺泡無效腔：進入了肺泡，但是并未進行肺換氣的氣體。生理無效腔= 解剖無效腔+ 肺泡無效腔 ( 接近解剖無效腔)每次呼吸使肺泡內(nèi)氣體更新?lián)Q氣1/7肺泡通氣量:是指每分鐘進入肺泡與血液進行氣體交換的氣體總量，為每分肺通氣量的有效部分。 =（潮氣量-無效腔氣量）x 呼吸頻率 (500-150) x 12 = 4200ml=4.2L呼吸頻率 潮氣量 肺通氣量 肺泡通氣量 (次/min) (ml) (ml/min) (ml/min) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200三種呼吸的比較: 平靜呼吸、深而慢的呼吸 和淺而快的呼

14、吸第二節(jié) 肺換氣和組織換氣 一、肺換氣和組織換氣的基本原理(一）氣體的擴散擴散動力：分壓差換氣方式：擴散擴散速率：單位時間內(nèi)氣體擴散的容積。擴散速率：單位時間內(nèi)氣體擴散的容積(D)。影響因素：1、氣體的分壓差 氣體分壓: 總壓力 該氣體的容積百分比2、氣體的分子量和溶解度 分子量小，擴散快。與分子量（MW)平方根成反比 溶解度（S）：一個大氣壓，38，100ml液體中 溶解的氣體的毫升數(shù)。3、擴散面積（A)和厚度(d)4、溫度(T) PTASMWdD（二）呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓 (mmHg)大氣組織肺泡氣靜脈血動脈血PO2PCO215940401021040.340503097100

15、46肺換氣 O2 肺泡 肺泡毛細(xì)血管 CO2 V血 A血組織換氣 O2 組織毛細(xì)血管 組織 CO2 A血 V血 肺換氣 組織換氣 二、肺換氣 (一) . 肺換氣的過程 O2和CO2的擴散都極為迅速，僅需0.3s即可達(dá)到平衡。通常情況下，血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管的時間約0.7秒，所以當(dāng)血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長約 1/3時，肺換氣已基本完成。(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、呼吸膜的厚度 呈反變關(guān)系，如肺纖維化、肺水腫會使其厚度增加，使擴散量下降?？偤穸?.6um肺氣腫、肺不張、肺實變、肺葉切除、肺毛細(xì)血管關(guān)閉和阻塞呼吸膜面積 D 肺炎、肺纖維化、肺水腫 呼吸膜

16、厚度 D 2.通氣-血流比值（VA/Q）： ,此時比例適當(dāng),氣體交換效率高（“氣多或血少”）（“氣少或血多”）肺血管栓塞支氣管痙攣氣體泵，血液泵均防礙有效氣體交換，以缺氧為主通氣/血流比值增加：意味著肺泡無效腔通氣/血流比值降低：意味著功能性動靜脈短路通氣-血流比值的區(qū)域性差異: 健康成人就整個肺而言VA/Q是0.84。直立時， VA/Q：肺尖肺底VA， Q VA， Q 組織換氣血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換過程。第三節(jié) 氣體在血液中的運輸形式物理溶解：少，前提化學(xué)結(jié)合：多，為主一、O2的運輸： 物理溶解：1.5化學(xué)結(jié)合：98.5，HbO2（一）O2與血紅蛋白的結(jié)合：氧合血紅蛋白，占98.5左右

17、50g/L是缺氧的一般表現(xiàn)。（煤氣中毒）無需酶催化紫藍(lán)色鮮紅色紫 紺注意發(fā)紺不一定缺氧缺氧不一定發(fā)紺！e.g.嚴(yán)重貧血或CO中毒，雖缺氧，但Hb 5g/100ml 缺氧，但不發(fā)紺(血氧容量和血氧含量下降，動脈血PO2、PCO2正常)高原性RBC增多癥，無缺氧 , 但Hb 5g/100ml發(fā)紺，但不缺氧2、 Hb氧容量、 Hb氧含量、 Hb氧飽和度：受RBC數(shù)量、Hb濃度影響受PO2的影響受PO2的影響3. Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形： 與Hb 的變構(gòu)效應(yīng)有關(guān)：結(jié)合時更易結(jié)合 釋放時更易釋放協(xié)同效應(yīng)（二）氧解離曲線： 1）氧解離曲線：呈S形，分三段 (三）影響氧解離曲線的因素：血液中的PC

18、O2、 pH、T、2，3DPG、Hb自身的性質(zhì) P50:使Hb氧飽和度達(dá)50%時的PO2,正常為26.5mmHg。 P50需更高的PO2才能達(dá)到50%的Hb氧飽和度曲線右移Hb對O2的親和力 P50達(dá)50%Hb氧飽和度所需的PO2降低曲線左移Hb對O2的親和力 “右高左低”二、CO2的運輸 （一）物理溶解：5% （二）化學(xué)結(jié)合：95碳酸氫鹽（88%） 氨基甲酰血紅蛋白（7%） 1.碳酸氫鹽：（88%） 反應(yīng)特點：1）反應(yīng)在RBC內(nèi)進行，伴有Cl 轉(zhuǎn)移2）反應(yīng)極為迅速且可逆，但需要酶的催化，反應(yīng)的方向取決于 PCO2的高低 +H2OPCO2高(組織)PCO2低(肺) CACO2H2CO3H+ +

19、 HCO3-HHbHb+HbNH2O2 + CO2在組織 在肺HbNHCOOH O2 2.氨基甲酰血紅蛋白的形式：（7%） 特點：反應(yīng)迅速可逆，無需酶催化，受Hb氧合作用的影響。對肺排出的CO2有重要意義（四）O2與Hb結(jié)合對CO2運輸?shù)挠绊?了解何爾登效應(yīng)：O2與Hb結(jié)合促使CO2釋放去氧Hb則容易與CO2結(jié)合PCO2（mmHg）HbNH2O2 + H+ + CO2HHbNHCOOH + O2在組織在肺第四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié)呼吸運動是一種節(jié)律性的活動，其深度和頻率隨機體內(nèi)外環(huán)境的改變而改變。一、呼吸中樞呼吸中樞：中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)細(xì)胞群所在的部位。呼吸中樞： 脊髓 低位腦

20、干(腦橋、延髓) 高位腦(大腦皮層、邊緣系統(tǒng)、下丘腦)三級呼吸中樞假說腦橋上部有呼吸調(diào)整中樞()腦橋中下部有長吸中樞()延髓是呼吸節(jié)律產(chǎn)生的基本中樞()脊髓：聯(lián)系高位腦和呼吸肌的中繼站和整 合某些呼吸反射的初級中樞延髓：呼吸基本中樞腦橋：呼吸調(diào)整中樞 限制吸氣，促進吸氣向呼氣轉(zhuǎn)化大腦皮層：隨意的呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng) 使呼吸調(diào)節(jié)更具有適應(yīng)性不隨意的自主呼吸節(jié)律調(diào)節(jié)系統(tǒng)呼吸相關(guān)N元吸氣N元呼氣N元吸氣呼氣跨時相N元DRG:吸氣N元VRG:多種類型呼吸N元PBKF核群:呼氣N元呼吸調(diào)整中樞限制吸氣，促進吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換。二、呼吸節(jié)律的形成:了解，不需掌握起步細(xì)胞學(xué)說，神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說二、呼吸的反射性調(diào)節(jié) 機械感

21、受 性反射 呼吸 反射性調(diào)節(jié) 肺牽張反射（黑伯反射） 呼吸肌的本體感受性反射 化學(xué)感受 性反射PCO2缺O(jiān)2H+肺擴張反射肺萎陷反射 防御性 反射咳嗽反射噴嚏反射屏氣反射（一）化學(xué)感受性反射： 1.化學(xué)感受器： 外周化學(xué)感受器中樞化學(xué)感受器部位頸A體（調(diào)節(jié)呼吸）主A體（調(diào)節(jié)血壓）延髓腹外側(cè)淺表部位適宜刺激血液中的PCO2、 PO2、H腦脊液、局部細(xì)胞外 液的H意義低O2時維持呼吸 的驅(qū)動維持CNS穩(wěn)定的 pH值環(huán)境(PO2PCO2H+頸動脈體受刺激（型細(xì)胞）細(xì)胞內(nèi)Ca2+竇N傳入沖動迷走N傳入沖動延髓呼吸 中樞()呼吸加深加快囊泡遞質(zhì)釋放中樞化學(xué)感受器（血）CO2血腦屏障生成H2CO3H +中

22、樞化學(xué)感受器 （）（慢、無酶）頭區(qū)：化學(xué)感受性中間區(qū)：將傳入沖動投射到呼吸中樞的中繼站尾區(qū)：化學(xué)感受性呼吸中樞肺通氣（血） H + 不易通過血腦屏障，血pH作用小1.不感受缺O(jiān)2的刺激2.對CO2的敏感性比外周的高，反應(yīng)潛伏 期較長。且有效刺激物不是CO2本身， 而是CO2 引起的H+升高。3.血液pH變化的直接作用不大。因為血 中H+不易通過血腦屏障(但不意味著一 點也不能通過)。中樞化學(xué)感受器特點： 動脈血當(dāng)中一定水平的CO2對維持呼吸的基本活動是必要的，它是調(diào)節(jié)呼吸運動最重要的生理性化學(xué)因素。 一定水平內(nèi)CO2升高，可以使呼吸加深加快，肺通氣量增加。對呼吸的調(diào)節(jié)2.CO24%CO27%C

23、O2對呼吸的調(diào)節(jié)CO21%CO2呼吸明顯增強PCO22.CO2對呼吸的影響：兩條途徑 最調(diào)節(jié)呼吸運動最重要的生理性化學(xué)因素間接刺激中樞化學(xué)感受器（主，慢，敏感）直接刺激外周化學(xué)感受器（次，快速呼吸）注意CO2對呼吸的調(diào)節(jié)：PCO2過低，呼吸暫停PCO2輕度升高，興奮呼吸PCO2重度升高，呼吸抑制或麻痹3.低O2對呼吸的影響:一條途徑 頸動脈體+ 竇神經(jīng) 主動脈體+ 迷走神經(jīng) 延髓呼吸中樞 呼吸加深加快（呼吸增強） O2 直接抑制呼吸中樞 呼吸減弱特點：完全通過外周途徑增強呼吸，中樞途徑抑制呼吸。輕度缺氧時，外周的興奮呼吸大于中樞抑制作用，呼吸增強。重度缺氧時，中樞抑制作用過強，呼吸減弱。 O2低O2興奮外周化學(xué)感受器是提高PO2的一個重要途徑：長期低O2和CO2潴留的嚴(yán)重肺氣腫、肺心病患者要持續(xù)低流量低濃度給混合氧。不能吸純氧，否則會導(dǎo)致呼吸抑制。效應(yīng)：動脈血H+呼吸加深加快