醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸

1

第五章呼吸1第五章呼吸2呼吸（Respiration):

機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換稱為呼吸。外呼吸(externalrespiration)氣體運(yùn)輸(transportofgas)內(nèi)呼吸(internalrespiration)概述2呼吸（Respiration):概述3呼吸的過程血液循環(huán)O2CO2組織細(xì)胞肺通氣肺換氣氣體在血液中的運(yùn)輸組織換氣細(xì)胞呼吸外呼吸內(nèi)呼吸O2肺泡CO2CO2O2呼吸道3呼吸的過程血液循環(huán)O2CO2組織肺通氣肺換氣氣體在血液組織4呼吸系統(tǒng)功能1.氣體交換,并輔助體內(nèi)酸堿平衡.2.防衛(wèi),排除異物,加溫濕,過濾清潔.3.內(nèi)分泌功能(AngIAngII).4.傳送氣體,說話,唱歌.4呼吸系統(tǒng)功能主要內(nèi)容5第一節(jié)呼吸器官的功能結(jié)構(gòu)第二節(jié)肺通氣原理第三節(jié)呼吸氣體的交換第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸?shù)谖骞?jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)主要內(nèi)容5第一節(jié)呼吸器官的功能結(jié)構(gòu)6呼吸器官功能結(jié)構(gòu)胸廓與肺

胸廓(thorax)

胸膜腔(pleuralcavity)：

密閉的腔，內(nèi)僅有少量漿液肺表面的臟層胸廓壁的壁層肺(lung)：支氣管、肺泡和毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)6呼吸器官功能結(jié)構(gòu)胸廓與肺7呼吸道(respiratorytracts)上呼吸道：鼻、咽、喉和氣管上部下呼吸道：支氣管肺內(nèi)支氣管細(xì)支氣管終末細(xì)支氣管7呼吸道上呼吸道：下呼吸道：8神經(jīng)調(diào)節(jié)迷走N→乙酰膽堿+M受體→收縮→氣道阻力↑

(故哮喘病人夜間發(fā)作較多)交感N→去甲腎上腺素+β2受體→舒張→氣道阻力↓

(擬交感藥物治療哮喘)體液調(diào)節(jié)舒張：腎上腺素、PGE2收縮：組胺、5-羥色胺、緩激肽、PGF2呼吸道口徑的控制8神經(jīng)調(diào)節(jié)呼吸道口徑的控制9肺泡

alveoli吸入氣體與血液進(jìn)行交換的場所雙肺共三億多個(gè)肺泡肺泡大小不一，平均0.25mm70m2氣體交換面積兩種肺泡上皮細(xì)胞I型肺泡上皮細(xì)胞扁平狀上皮細(xì)胞，覆蓋95%肺泡表層呼吸膜基本部分II型肺泡上皮細(xì)胞分泌上皮細(xì)胞，覆蓋5%肺泡表層分泌肺泡表面活性物質(zhì)9肺泡

alveoli吸入氣體與血液進(jìn)行交換的場所雙肺共三億10呼吸膜Respiratorymembrane表面活性物質(zhì)層肺泡上皮層上皮基底膜層組織間隙層毛細(xì)血管基底膜層毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層10呼吸膜表面活性物質(zhì)層11肺泡表面活性物質(zhì)（Pulmonarysurfactant）

DPPC，二棕櫚酰卵磷脂，由II型肺泡上皮細(xì)胞合成釋放

功能：1.維持肺泡穩(wěn)定性

2.減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液的生成，防止肺水腫和炎癥反應(yīng)的發(fā)生

3.降低吸氣阻力，減少吸氣做功新生兒呼吸窘迫綜合癥11肺泡表面活性物質(zhì)（Pulmonarysurfactan12第二節(jié)肺通氣原理

PrinciplesofPulmonaryVentilation12第二節(jié)肺通氣原理

PrinciplesofPul13肺通氣動(dòng)力(drivingforce)肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程實(shí)現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)：呼吸道肺泡胸廓肺通氣的動(dòng)力：呼吸運(yùn)動(dòng)(respiratorymovement)：原動(dòng)力肺內(nèi)壓(intrapulmonarypressure)：直接動(dòng)力胸膜腔內(nèi)壓(intrapleuralpressure)：負(fù)壓

13肺通氣動(dòng)力(drivingforce)肺與外界環(huán)境之間14呼吸運(yùn)動(dòng)的形式平靜呼吸：

吸氣inspiration:膈肌和/或肋間外肌完成,主動(dòng)過程呼氣expiration:膈肌和/或肋間外肌舒張完成,被動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)（或病理）時(shí)：用力吸氣：膈肌+肋間外肌+輔助吸氣肌用力呼氣：吸氣肌舒張+呼氣肌收縮主動(dòng),呼氣量增多腹式呼吸：以膈肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸形式。胸式呼吸：以肋間外肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸形式。14呼吸運(yùn)動(dòng)的形式平靜呼吸：15

肺內(nèi)壓(intrapulmonarypressure)

肺泡內(nèi)的壓力 初 末 吸氣 <大氣壓=大氣壓 呼氣 >大氣壓=大氣壓人工呼吸：造成肺內(nèi)壓和大氣壓的壓力差人工呼吸機(jī)：正壓肺內(nèi)壓15人工呼吸：造成肺內(nèi)壓和大氣壓的壓力差肺內(nèi)壓醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸17胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔的密閉性潛在腔，少量漿液,負(fù)壓(密閉)。意義：潤滑、吸附兩層胸膜、促血液和淋巴液回流。負(fù)壓平靜吸氣末為-10至-5mmHg

平靜呼氣末為-5至-3mmHg17胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔的密閉性18胸膜腔負(fù)壓的形成：出生后，胸廓生長速度>肺的發(fā)育速度

靜止時(shí)：

胸膜腔內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓－肺回縮力吸氣末/呼氣末:肺內(nèi)壓=大氣壓,

因此,胸膜腔內(nèi)壓＝大氣壓－肺回縮力 ＝0-肺回縮力＝-4mmHg生理意義：使肺處于擴(kuò)張狀態(tài)利于靜脈血和淋巴液的回流胸膜腔負(fù)壓形成機(jī)制18胸膜腔負(fù)壓的形成：出生后，胸廓生長速度>肺的發(fā)育速度胸膜19如果胸膜腔破裂，胸膜腔與大氣相通，空氣將立即進(jìn)入胸膜腔內(nèi)形成氣胸。此時(shí)兩層胸膜彼此分開，肺將因其本身的回縮而塌陷，同時(shí)血液和淋巴液回流受阻。氣胸（Pneumothorax）19如果胸膜腔破裂，胸膜腔與大氣相通，空氣將立即進(jìn)入胸膜腔內(nèi)20動(dòng)力克服阻力，決定肺通氣量在平靜呼吸(Eupnea)時(shí)的阻力：1、彈性阻力

(elasticresistances)：胸廓和肺彈性阻力，占70%2、非彈性阻力

(non-elasticresistances)：氣道阻力,慣性阻力，組織粘滯阻力,占30%肺通氣阻力20動(dòng)力克服阻力，決定肺通氣量肺通氣阻力21可擴(kuò)張性=順應(yīng)性(compliance)1

彈性阻力(R)=

順應(yīng)性(C)

肺容積變化（V） 1

肺順應(yīng)性(C肺）= =

跨肺壓力變化（p） R順應(yīng)性:單位壓力的變化能引起容積的變化.彈性阻力：物體對抗外力作用引起變形的力。幾個(gè)概念21幾個(gè)概念呼氣末*彈性阻力大(R),順應(yīng)性小.彈性阻力是順應(yīng)性的倒數(shù),C=1/R.呼氣末*彈性阻力大(R),順應(yīng)性小.彈性阻力是順應(yīng)性的倒23來自肺組織本身的彈性回縮力和肺泡內(nèi)側(cè)的液體層同肺泡氣體之間的氣—液界面的表面張力（surfacetension）所產(chǎn)生的回縮力。

肺總是處于被動(dòng)擴(kuò)張的狀態(tài)總是吸氣的阻力和呼氣的動(dòng)力

2/3肺泡表面張力P=2T/r

（由液氣界面產(chǎn)生）

1/3肺的彈性回縮力肺彈性阻力23來自肺組織本身的彈性回縮力和肺泡內(nèi)側(cè)的液體層同肺泡氣體之24肺泡表面活性物質(zhì)surfactant來源：肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌成分:二棕櫚酰卵磷脂作用：維持肺泡穩(wěn)定性→防肺泡破裂或萎縮減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液的生成→防止肺水腫和炎癥反應(yīng)的發(fā)生降低肺泡表面張力→降低吸氣阻力，減少吸氣做功新生兒呼吸窘迫綜合癥24肺泡表面活性物質(zhì)surfactant來源：25幾種慢性病時(shí)順應(yīng)性的變化肺氣腫肺纖維化哮喘25幾種慢性病時(shí)順應(yīng)性的變化肺氣腫肺纖維化哮喘26肺泡表面張力的作用表面活性物質(zhì)不足26肺泡表面張力的作用表面活性物質(zhì)不足27胸廓彈性阻力指胸廓的彈性回縮力，其方向隨胸廓的位置而改變。當(dāng)胸廓處于自然位置時(shí)（67%肺總量），其彈性阻力為零。當(dāng)胸廓小于自然位置時(shí)，其彈性阻力向外。當(dāng)胸廓大于自然位置時(shí)，其彈性阻力向內(nèi)。27胸廓彈性阻力指胸廓的彈性回縮力，其方向隨胸廓的位置而改變28慣性阻力粘滯阻力氣道阻力:占80%-90%

氣體流速、氣流形式、氣體密度、管徑

非彈性阻力28慣性阻力非彈性阻力29氣道阻力airwayresistanceR(呼吸道阻力)=推動(dòng)力(cmH2O)流量(L/s)呼吸道阻力影響因素氣流流速氣流形式管徑大小交感神經(jīng)使平滑肌舒張，管徑變大，阻力降低；呼氣時(shí)相反，氣道口徑變小，通氣阻力增大。支氣管哮喘病人：呼氣困難29氣道阻力airwayresistanceR(呼吸道阻30呼吸功workofbreathing在一次呼吸過程中呼吸肌為實(shí)現(xiàn)肺通氣所做的功?？朔魏托乩膹椥院头菑椥宰枇?。用一次呼吸過程中的跨壁壓變化×肺容積變化。30呼吸功workofbreathing在一次呼吸過程31肺容納氣體的量

潮氣量(TV,tidalvolume)

平靜呼吸時(shí)每次吸入或呼出的氣量補(bǔ)吸氣量(IRV,inspiratoryreservevolume)

平靜吸氣末再盡力吸氣，所能增加的吸入氣量補(bǔ)呼氣量(ERV,expiratoryreservevolume)

平靜呼氣末再盡力呼氣，能增加的呼出氣量殘氣量(RV,residualvolume)

最大呼氣后，肺內(nèi)仍殘留不能呼出的氣量肺容積pulmonaryvolume31肺容納氣體的量肺容積pulmonaryvolume32是肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣量.1深吸氣量(inspiratorycapacity,IC)：從平靜呼氣末做最大吸氣使所能吸入的氣體量。

=潮氣量+補(bǔ)吸氣量2功能殘氣量(functionalresidualcapacity,FRC)：平靜呼氣末尚存留于肺內(nèi)的氣體量。

=補(bǔ)呼氣量+殘氣量緩沖呼吸過程中肺泡氣氧和二氧化碳分壓的變化幅度。肺容量pulmonarycapacity32是肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣量.肺容量pulmon33在最深吸氣后，盡力呼氣，所呼出的最大氣量

肺活量=補(bǔ)吸氣量+潮氣量+補(bǔ)呼氣量 反映每次通氣最大能力,個(gè)體差異大.

用力肺活量（forcedvitalcapacity)：一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣縮呼出的最大氣體量用力呼氣量（forcedexpiratoryvolume)盡力吸氣后，再用力并以最快的速度呼出，頭三秒鐘內(nèi)所呼出的氣量占肺活量的百分?jǐn)?shù)。83%、96%、99%反映肺活量和通氣速度,是評價(jià)肺通氣功能的好指標(biāo)

肺總量(totallungcapacity)：肺所能容納的最大氣體量肺活量vitalcapacity33在最深吸氣后，盡力呼氣，所呼出的最大氣量肺活量vita3434353536每分通氣量(pulmonaryventilation)

每分鐘內(nèi)吸入或呼出肺的氣體總量每分通氣量=潮氣量呼吸頻率成人：6-9L最大隨意通氣量（maximalvoluntaryventilation)盡力作深、快呼吸時(shí)，每分鐘所能吸入或呼出的作大氣體量。反映單位時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮全部通氣能力所能達(dá)到的通氣量，是評估一個(gè)人能進(jìn)行多大運(yùn)動(dòng)量的生理指標(biāo)150升通氣貯量百分比：(最大通氣量－每分平靜通氣量)×100％最大通氣量肺通氣量ventilationvolume36每分通氣量(pulmonaryventilation)37無效腔(deadspace)從鼻到肺泡無氣體交換功能的管腔

解剖無效腔

(anatomicaldeadspace)

鼻到終末細(xì)支氣管這部分的呼吸道的容積。

肺泡無效腔(deadspace)

未能發(fā)生氣體交換的肺泡容積。

生理無效腔（physiologicaldeadspace)

肺泡無效腔+解剖無效腔37無效腔(deadspace)38肺泡通氣量(Alveolarventilation)

每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量

（潮氣量－無效腔氣量）x呼吸頻率為真正有效的通氣量每分肺泡通氣量=(潮氣量—解剖無效腔容量)呼吸頻率問題：深而慢的呼吸比淺而快的呼吸效率高38肺泡通氣量(Alveolarventilation)39第三節(jié)氣體交換39第三節(jié)氣體交換40氣體交換原理

氣體交換（Gasexchange）肺換氣（Pulmonaryexchange）肺泡與血液間氣體交換組織換氣（Tissueexchange）血液與組織細(xì)胞之間氣體交換40氣體交換原理氣體交換（Gasexchange醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸42D∝p?T?A?Sd?√MWD:氣體擴(kuò)散速率p:分壓差T:溫度A:氣體擴(kuò)散的截面積S:氣體分子溶解度d:氣體擴(kuò)散的距離MW:氣體分子量分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積擴(kuò)散距離×√分子量擴(kuò)散速率=CO2O251.42.144432擴(kuò)散系數(shù)20氣體擴(kuò)散diffusion42D∝p?T?A?Sd?√MWD:氣體擴(kuò)散速率分43環(huán)境和人體不同部位氣體分壓1呼吸氣和肺泡氣的成分和分壓2血液和組織氣體的分壓43環(huán)境和人體不同部位氣體分壓1呼吸氣和肺泡氣的成分和分壓44肺換氣靜脈血流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)：Po2：血

40mmHg<肺泡氣104mmHgPco2：血46mmHg>肺泡氣40mmHg血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)間約為0.7sO2和CO2僅需0.3s即可達(dá)到平衡呼吸商（respiratoryquotient,RQ)：

機(jī)體排出CO2量與攝取O2的關(guān)系比值。0.844肺換氣靜脈血流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)：醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸46氣體擴(kuò)散速度，肺泡氣體分壓

CO2

O2呼吸膜的狀態(tài)呼吸膜：肺泡腔與毛細(xì)血管腔之間的膜呼吸膜的厚度厚度擴(kuò)散量如：肺纖維化、肺水腫呼吸膜的面積面積擴(kuò)散量如：肺氣腫，肺不張等影響肺換氣的因素46影響肺換氣的因素47VA/Q= =4.2/5.0=0.84V/Q比值>0.84，肺通氣過度或肺血流量不足V/Q比值<0.84，肺通氣不足或肺血流量過多V/Q比值=0.84,換氣效率最高由于重力作用，VA/Q在肺內(nèi)的分布不是很均勻，肺尖部可高達(dá)2.5，而肺底部可低至0.6。肺通氣/血流比值每分肺泡通氣量VA

每分肺血流量Q47肺通氣/血流比值每分肺泡通氣量VA支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫、肺纖維化、肺萎縮和肺水腫等，均可引起病變部位肺泡通氣不足，但流經(jīng)該部位的毛細(xì)血管血流并未減少，甚至還可由于炎癥充血等原因而使血流增加，導(dǎo)致V/Q比例降低。流經(jīng)這部分肺泡的靜脈血未經(jīng)充分動(dòng)脈化便摻入動(dòng)脈血內(nèi)，這種情況類似動(dòng)-靜脈短路故稱功能性分流（functionalshunt），又稱靜脈血摻雜（venousadmixture）。支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫、肺纖維化、肺萎縮和肺肺動(dòng)脈栓塞、彌漫性血管內(nèi)凝血、肺血管收縮等均可使部分肺泡血流減少，而肺泡通氣量無變化，導(dǎo)致V/Q比例增高。由于病變部位肺泡血流少而通氣多，肺泡通氣不能充分利用，稱為死腔樣通氣（deadspaceventilation）。肺動(dòng)脈栓塞、彌漫性血管內(nèi)凝血、肺血管收縮等均可使部分肺泡血流50組織換氣動(dòng)脈血流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)：

Po2：血

104mmHg>組織液40～60mmHgPco2：血40mmHg<組織液50mmHg

影響組織換氣的因素細(xì)胞和毛細(xì)血管的距離組織代謝毛細(xì)血管內(nèi)血流速度氣體在組織的交換50組織換氣氣體在組織的交換51第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸51第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸53氣體存在的形式CO2O2物理溶解化學(xué)結(jié)合0.3ml/100ml血漿1.5％碳酸氫鹽：88％氨基甲酸血紅蛋白：7％2.5ml/100ml血漿5％血紅蛋白19.5ml/100ml血漿98.5％53氣體存在的形式CO2O2物理溶解化學(xué)結(jié)合0.3ml/1054O2

的運(yùn)輸O2主要以形成氧合血紅蛋白的形式運(yùn)輸氧合：血紅蛋白與O2

結(jié)合的過程，沒有電荷轉(zhuǎn)移HbO2HbO2+PO2低（組織）PO2高（肺部）54O2的運(yùn)輸O2主要以形成氧合血紅蛋白的形式運(yùn)輸HbO255紫紺cyanosis：毛細(xì)血管床血液中含去氧血紅蛋白達(dá)50g/L時(shí)，皮膚、甲床及粘膜呈紫藍(lán)色血氧容量：1L血液中血紅蛋白能結(jié)合O2的最大量，200ml血氧含量：1L血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合O2的量血氧飽和度：血氧含量占血氧容量的百分?jǐn)?shù)幾個(gè)定義特例：嚴(yán)重貧血高原性紅細(xì)胞增多癥

CO中毒55紫紺cyanosis：毛細(xì)血管床血液中含去氧血紅蛋白達(dá)556反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響Fe2+與O2結(jié)合后仍是二價(jià)鐵，所以該反應(yīng)是氧合（oxygenation），不是氧化（oxidation）1分子Hb可以結(jié)合4分子O2

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)

O2與血紅蛋白結(jié)合的特征56反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響O2與血紅蛋57氧解離曲線oxygendissociationcurve表示PO2與Hb氧結(jié)合量（Hb氧飽和度）的關(guān)系表示隨PO2不同，O2與Hb的分離或結(jié)合情況理論基礎(chǔ)：Hb的變構(gòu)—緊密型&疏松型表示PO2與血氧飽和度之間關(guān)系的曲線，不同PO2下Hb和O2結(jié)合情況或HbO2的解離情況57氧解離曲線oxygendissociationcu58下段：PO2（40-15mmHg）最陡部分，O2儲(chǔ)備部分PO2稍下降，HbO2明顯下降組織活動(dòng)加強(qiáng)，血液釋放O2可達(dá)安靜時(shí)的3倍上段：PO2（60-100mmHg）比較平坦，Hb和O2結(jié)合部分PO2變化對Hb氧飽和度影響不大動(dòng)脈血PO2不低于60mmHg可結(jié)合足夠O2供機(jī)體需要。不發(fā)生明顯的低氧血癥中段：PO2（60-40mmHg）比較陡，HbO2釋放O2部分（1L血釋放50mlO2）組織利用氧（利用系數(shù)）釋放250mlO2，恰好滿足機(jī)體安靜狀態(tài)下每分鐘耗氧量氧離曲線特點(diǎn)及意義58下段：PO2（40-15mmHg）上段：PO2（60-159影響氧離曲線的因素P50：使Hb氧飽和度達(dá)50％時(shí)的PO2（26.5mmHg）59影響氧離曲線的因素P50：使Hb氧飽和度達(dá)50％時(shí)的PO60波爾效應(yīng)Bohreffect0020608020406080100PO2Hb氧飽和度（％）40100O2含量PCO2PHPCO2PH生理意義血液流經(jīng)肺：促進(jìn)肺毛細(xì)血管血液氧合血液流經(jīng)組織：促進(jìn)毛細(xì)血管血液釋放O2入組織血CO2擴(kuò)散入肺泡→血PCO2↓，H+↓→Hb對O2親力↑→血結(jié)合O2↑組織CO2擴(kuò)散入血→血PCO2↑，H+↑→

Hb對O2親和力↓→促HbO2向組織釋放氧60波爾效應(yīng)0020608020406080100PO2H61溫度的影響T氧解離曲線右移P50Hb對O2親和力促O2釋放局部組織CO2、酸性代謝產(chǎn)物（H+

）61溫度的影響T氧解離曲線P50Hb對O2親和力促O2釋放局622，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）2，3-DPG2，3-DPG與Hb（β）形成鹽鍵H+波爾效應(yīng)R型HbT型HbHb對O2親和力釋放氧2，3-DPG是RBC無糖酵解產(chǎn)物高山缺氧：糖酵解2，3-DPGHbO2釋氧庫存血：糖酵解停止2，3-DPGHb與O2親和力HbO2不易釋氧622，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）2，3-DPG63其它因素Hb（Fe2+）Hb（Fe3+），F(xiàn)e無運(yùn)氧功能胎兒Hb對O2親和力大，利于攝取母體O2CO與Hb的結(jié)合（煤氣中毒）1、親和力高，輕易取代HbO2中的O22、CO與Hb結(jié)合，使Hb與O2結(jié)合能力加強(qiáng)63其它因素Hb（Fe2+）Hb（Fe3+），F(xiàn)e無醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸65不論血液本身或外界O2濃度有較大幅度變動(dòng)，而組織PO2仍可保持在穩(wěn)定的正常范圍內(nèi)血紅蛋白氧緩沖功能65血紅蛋白氧緩沖功能66CO2的運(yùn)輸CO2運(yùn)輸形式物理溶解5％氨基甲酰血紅蛋白7％化學(xué)結(jié)合95％碳酸氫鹽88％66CO2的運(yùn)輸CO2運(yùn)輸形式物理溶解5％氨基甲酰血紅蛋白7醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸68氨基甲酰Hb氨基甲酰Hb：CO2與Hb的氨基結(jié)合HbNH2O2+H++CO2HHbNHCOOH+O2在組織在肺特點(diǎn)：1、不需酶催化

2、反應(yīng)迅速、可逆

3、氧合反應(yīng)

4、HbO2與CO2的結(jié)合能力比去氧Hb小生理意義：肺排出的CO2有17.5％是由氨基甲酰血紅蛋白釋放的68氨基甲酰Hb氨基甲酰Hb：CO2與Hb的氨基結(jié)合HbN69CO2解離曲線特點(diǎn)：1、線形關(guān)系

2、無飽和點(diǎn)（不用飽和度表示）PCO2（mmHg）35504045455055V:PO240mmHgA:PO2100mmHg血中CO2含量％485269CO2解離曲線特點(diǎn)：1、線形關(guān)系PCO2（mmHg）370O2與Hb結(jié)合對CO2運(yùn)輸?shù)挠绊懞螤柕切?yīng)：O2與Hb結(jié)合促進(jìn)CO2釋放解釋：去氧Hb易與CO2結(jié)合，生成氨基甲酰Hb

去氧Hb易與H+結(jié)合，利于反應(yīng)向右進(jìn)行A:PO2100mmHgPCO2（mmHg）35504045455055V:PO240mmHg血中CO2含量％70O2與Hb結(jié)合對CO2運(yùn)輸?shù)挠绊懞螤柕切?yīng)：解釋：去氧H71小結(jié)組織中：何爾登效應(yīng)促使血液攝取結(jié)合CO2肺中：Hb與O2結(jié)合，促使CO2釋放HbNH2O2+H++CO2HHbNHCOOH+O2在組織在肺CO2通過波爾效應(yīng)影響O2的結(jié)合、釋放O2通過何爾登效應(yīng)影響CO2的結(jié)合、釋放71小結(jié)組織中：何爾登效應(yīng)促使血液攝取結(jié)合CO2肺中：Hb72

第五章呼吸1第五章呼吸73呼吸（Respiration):

機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換稱為呼吸。外呼吸(externalrespiration)氣體運(yùn)輸(transportofgas)內(nèi)呼吸(internalrespiration)概述2呼吸（Respiration):概述74呼吸的過程血液循環(huán)O2CO2組織細(xì)胞肺通氣肺換氣氣體在血液中的運(yùn)輸組織換氣細(xì)胞呼吸外呼吸內(nèi)呼吸O2肺泡CO2CO2O2呼吸道3呼吸的過程血液循環(huán)O2CO2組織肺通氣肺換氣氣體在血液組織75呼吸系統(tǒng)功能1.氣體交換,并輔助體內(nèi)酸堿平衡.2.防衛(wèi),排除異物,加溫濕,過濾清潔.3.內(nèi)分泌功能(AngIAngII).4.傳送氣體,說話,唱歌.4呼吸系統(tǒng)功能主要內(nèi)容76第一節(jié)呼吸器官的功能結(jié)構(gòu)第二節(jié)肺通氣原理第三節(jié)呼吸氣體的交換第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸?shù)谖骞?jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)主要內(nèi)容5第一節(jié)呼吸器官的功能結(jié)構(gòu)77呼吸器官功能結(jié)構(gòu)胸廓與肺

胸廓(thorax)

胸膜腔(pleuralcavity)：

密閉的腔，內(nèi)僅有少量漿液肺表面的臟層胸廓壁的壁層肺(lung)：支氣管、肺泡和毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)6呼吸器官功能結(jié)構(gòu)胸廓與肺78呼吸道(respiratorytracts)上呼吸道：鼻、咽、喉和氣管上部下呼吸道：支氣管肺內(nèi)支氣管細(xì)支氣管終末細(xì)支氣管7呼吸道上呼吸道：下呼吸道：79神經(jīng)調(diào)節(jié)迷走N→乙酰膽堿+M受體→收縮→氣道阻力↑

(故哮喘病人夜間發(fā)作較多)交感N→去甲腎上腺素+β2受體→舒張→氣道阻力↓

(擬交感藥物治療哮喘)體液調(diào)節(jié)舒張：腎上腺素、PGE2收縮：組胺、5-羥色胺、緩激肽、PGF2呼吸道口徑的控制8神經(jīng)調(diào)節(jié)呼吸道口徑的控制80肺泡

alveoli吸入氣體與血液進(jìn)行交換的場所雙肺共三億多個(gè)肺泡肺泡大小不一，平均0.25mm70m2氣體交換面積兩種肺泡上皮細(xì)胞I型肺泡上皮細(xì)胞扁平狀上皮細(xì)胞，覆蓋95%肺泡表層呼吸膜基本部分II型肺泡上皮細(xì)胞分泌上皮細(xì)胞，覆蓋5%肺泡表層分泌肺泡表面活性物質(zhì)9肺泡

alveoli吸入氣體與血液進(jìn)行交換的場所雙肺共三億81呼吸膜Respiratorymembrane表面活性物質(zhì)層肺泡上皮層上皮基底膜層組織間隙層毛細(xì)血管基底膜層毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層10呼吸膜表面活性物質(zhì)層82肺泡表面活性物質(zhì)（Pulmonarysurfactant）

DPPC，二棕櫚酰卵磷脂，由II型肺泡上皮細(xì)胞合成釋放

功能：1.維持肺泡穩(wěn)定性

2.減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液的生成，防止肺水腫和炎癥反應(yīng)的發(fā)生

3.降低吸氣阻力，減少吸氣做功新生兒呼吸窘迫綜合癥11肺泡表面活性物質(zhì)（Pulmonarysurfactan83第二節(jié)肺通氣原理

PrinciplesofPulmonaryVentilation12第二節(jié)肺通氣原理

PrinciplesofPul84肺通氣動(dòng)力(drivingforce)肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程實(shí)現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)：呼吸道肺泡胸廓肺通氣的動(dòng)力：呼吸運(yùn)動(dòng)(respiratorymovement)：原動(dòng)力肺內(nèi)壓(intrapulmonarypressure)：直接動(dòng)力胸膜腔內(nèi)壓(intrapleuralpressure)：負(fù)壓

13肺通氣動(dòng)力(drivingforce)肺與外界環(huán)境之間85呼吸運(yùn)動(dòng)的形式平靜呼吸：

吸氣inspiration:膈肌和/或肋間外肌完成,主動(dòng)過程呼氣expiration:膈肌和/或肋間外肌舒張完成,被動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)（或病理）時(shí)：用力吸氣：膈肌+肋間外肌+輔助吸氣肌用力呼氣：吸氣肌舒張+呼氣肌收縮主動(dòng),呼氣量增多腹式呼吸：以膈肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸形式。胸式呼吸：以肋間外肌舒縮活動(dòng)為主的呼吸形式。14呼吸運(yùn)動(dòng)的形式平靜呼吸：86

肺內(nèi)壓(intrapulmonarypressure)

肺泡內(nèi)的壓力 初 末 吸氣 <大氣壓=大氣壓 呼氣 >大氣壓=大氣壓人工呼吸：造成肺內(nèi)壓和大氣壓的壓力差人工呼吸機(jī)：正壓肺內(nèi)壓15人工呼吸：造成肺內(nèi)壓和大氣壓的壓力差肺內(nèi)壓醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸88胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔的密閉性潛在腔，少量漿液,負(fù)壓(密閉)。意義：潤滑、吸附兩層胸膜、促血液和淋巴液回流。負(fù)壓平靜吸氣末為-10至-5mmHg

平靜呼氣末為-5至-3mmHg17胸膜腔內(nèi)壓胸膜腔的密閉性89胸膜腔負(fù)壓的形成：出生后，胸廓生長速度>肺的發(fā)育速度

靜止時(shí)：

胸膜腔內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓－肺回縮力吸氣末/呼氣末:肺內(nèi)壓=大氣壓,

因此,胸膜腔內(nèi)壓＝大氣壓－肺回縮力 ＝0-肺回縮力＝-4mmHg生理意義：使肺處于擴(kuò)張狀態(tài)利于靜脈血和淋巴液的回流胸膜腔負(fù)壓形成機(jī)制18胸膜腔負(fù)壓的形成：出生后，胸廓生長速度>肺的發(fā)育速度胸膜90如果胸膜腔破裂，胸膜腔與大氣相通，空氣將立即進(jìn)入胸膜腔內(nèi)形成氣胸。此時(shí)兩層胸膜彼此分開，肺將因其本身的回縮而塌陷，同時(shí)血液和淋巴液回流受阻。氣胸（Pneumothorax）19如果胸膜腔破裂，胸膜腔與大氣相通，空氣將立即進(jìn)入胸膜腔內(nèi)91動(dòng)力克服阻力，決定肺通氣量在平靜呼吸(Eupnea)時(shí)的阻力：1、彈性阻力

(elasticresistances)：胸廓和肺彈性阻力，占70%2、非彈性阻力

(non-elasticresistances)：氣道阻力,慣性阻力，組織粘滯阻力,占30%肺通氣阻力20動(dòng)力克服阻力，決定肺通氣量肺通氣阻力92可擴(kuò)張性=順應(yīng)性(compliance)1

彈性阻力(R)=

順應(yīng)性(C)

肺容積變化（V） 1

肺順應(yīng)性(C肺）= =

跨肺壓力變化（p） R順應(yīng)性:單位壓力的變化能引起容積的變化.彈性阻力：物體對抗外力作用引起變形的力。幾個(gè)概念21幾個(gè)概念呼氣末*彈性阻力大(R),順應(yīng)性小.彈性阻力是順應(yīng)性的倒數(shù),C=1/R.呼氣末*彈性阻力大(R),順應(yīng)性小.彈性阻力是順應(yīng)性的倒94來自肺組織本身的彈性回縮力和肺泡內(nèi)側(cè)的液體層同肺泡氣體之間的氣—液界面的表面張力（surfacetension）所產(chǎn)生的回縮力。

肺總是處于被動(dòng)擴(kuò)張的狀態(tài)總是吸氣的阻力和呼氣的動(dòng)力

2/3肺泡表面張力P=2T/r

（由液氣界面產(chǎn)生）

1/3肺的彈性回縮力肺彈性阻力23來自肺組織本身的彈性回縮力和肺泡內(nèi)側(cè)的液體層同肺泡氣體之95肺泡表面活性物質(zhì)surfactant來源：肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌成分:二棕櫚酰卵磷脂作用：維持肺泡穩(wěn)定性→防肺泡破裂或萎縮減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液的生成→防止肺水腫和炎癥反應(yīng)的發(fā)生降低肺泡表面張力→降低吸氣阻力，減少吸氣做功新生兒呼吸窘迫綜合癥24肺泡表面活性物質(zhì)surfactant來源：96幾種慢性病時(shí)順應(yīng)性的變化肺氣腫肺纖維化哮喘25幾種慢性病時(shí)順應(yīng)性的變化肺氣腫肺纖維化哮喘97肺泡表面張力的作用表面活性物質(zhì)不足26肺泡表面張力的作用表面活性物質(zhì)不足98胸廓彈性阻力指胸廓的彈性回縮力，其方向隨胸廓的位置而改變。當(dāng)胸廓處于自然位置時(shí)（67%肺總量），其彈性阻力為零。當(dāng)胸廓小于自然位置時(shí)，其彈性阻力向外。當(dāng)胸廓大于自然位置時(shí)，其彈性阻力向內(nèi)。27胸廓彈性阻力指胸廓的彈性回縮力，其方向隨胸廓的位置而改變99慣性阻力粘滯阻力氣道阻力:占80%-90%

氣體流速、氣流形式、氣體密度、管徑

非彈性阻力28慣性阻力非彈性阻力100氣道阻力airwayresistanceR(呼吸道阻力)=推動(dòng)力(cmH2O)流量(L/s)呼吸道阻力影響因素氣流流速氣流形式管徑大小交感神經(jīng)使平滑肌舒張，管徑變大，阻力降低；呼氣時(shí)相反，氣道口徑變小，通氣阻力增大。支氣管哮喘病人：呼氣困難29氣道阻力airwayresistanceR(呼吸道阻101呼吸功workofbreathing在一次呼吸過程中呼吸肌為實(shí)現(xiàn)肺通氣所做的功?？朔魏托乩膹椥院头菑椥宰枇?。用一次呼吸過程中的跨壁壓變化×肺容積變化。30呼吸功workofbreathing在一次呼吸過程102肺容納氣體的量

潮氣量(TV,tidalvolume)

平靜呼吸時(shí)每次吸入或呼出的氣量補(bǔ)吸氣量(IRV,inspiratoryreservevolume)

平靜吸氣末再盡力吸氣，所能增加的吸入氣量補(bǔ)呼氣量(ERV,expiratoryreservevolume)

平靜呼氣末再盡力呼氣，能增加的呼出氣量殘氣量(RV,residualvolume)

最大呼氣后，肺內(nèi)仍殘留不能呼出的氣量肺容積pulmonaryvolume31肺容納氣體的量肺容積pulmonaryvolume103是肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣量.1深吸氣量(inspiratorycapacity,IC)：從平靜呼氣末做最大吸氣使所能吸入的氣體量。

=潮氣量+補(bǔ)吸氣量2功能殘氣量(functionalresidualcapacity,FRC)：平靜呼氣末尚存留于肺內(nèi)的氣體量。

=補(bǔ)呼氣量+殘氣量緩沖呼吸過程中肺泡氣氧和二氧化碳分壓的變化幅度。肺容量pulmonarycapacity32是肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣量.肺容量pulmon104在最深吸氣后，盡力呼氣，所呼出的最大氣量

肺活量=補(bǔ)吸氣量+潮氣量+補(bǔ)呼氣量 反映每次通氣最大能力,個(gè)體差異大.

用力肺活量（forcedvitalcapacity)：一次最大吸氣后，盡力盡快呼氣縮呼出的最大氣體量用力呼氣量（forcedexpiratoryvolume)盡力吸氣后，再用力并以最快的速度呼出，頭三秒鐘內(nèi)所呼出的氣量占肺活量的百分?jǐn)?shù)。83%、96%、99%反映肺活量和通氣速度,是評價(jià)肺通氣功能的好指標(biāo)

肺總量(totallungcapacity)：肺所能容納的最大氣體量肺活量vitalcapacity33在最深吸氣后，盡力呼氣，所呼出的最大氣量肺活量vita1053410635107每分通氣量(pulmonaryventilation)

每分鐘內(nèi)吸入或呼出肺的氣體總量每分通氣量=潮氣量呼吸頻率成人：6-9L最大隨意通氣量（maximalvoluntaryventilation)盡力作深、快呼吸時(shí)，每分鐘所能吸入或呼出的作大氣體量。反映單位時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮全部通氣能力所能達(dá)到的通氣量，是評估一個(gè)人能進(jìn)行多大運(yùn)動(dòng)量的生理指標(biāo)150升通氣貯量百分比：(最大通氣量－每分平靜通氣量)×100％最大通氣量肺通氣量ventilationvolume36每分通氣量(pulmonaryventilation)108無效腔(deadspace)從鼻到肺泡無氣體交換功能的管腔

解剖無效腔

(anatomicaldeadspace)

鼻到終末細(xì)支氣管這部分的呼吸道的容積。

肺泡無效腔(deadspace)

未能發(fā)生氣體交換的肺泡容積。

生理無效腔（physiologicaldeadspace)

肺泡無效腔+解剖無效腔37無效腔(deadspace)109肺泡通氣量(Alveolarventilation)

每分鐘吸入肺泡的新鮮空氣量

（潮氣量－無效腔氣量）x呼吸頻率為真正有效的通氣量每分肺泡通氣量=(潮氣量—解剖無效腔容量)呼吸頻率問題：深而慢的呼吸比淺而快的呼吸效率高38肺泡通氣量(Alveolarventilation)110第三節(jié)氣體交換39第三節(jié)氣體交換111氣體交換原理

氣體交換（Gasexchange）肺換氣（Pulmonaryexchange）肺泡與血液間氣體交換組織換氣（Tissueexchange）血液與組織細(xì)胞之間氣體交換40氣體交換原理氣體交換（Gasexchange醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸113D∝p?T?A?Sd?√MWD:氣體擴(kuò)散速率p:分壓差T:溫度A:氣體擴(kuò)散的截面積S:氣體分子溶解度d:氣體擴(kuò)散的距離MW:氣體分子量分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積擴(kuò)散距離×√分子量擴(kuò)散速率=CO2O251.42.144432擴(kuò)散系數(shù)20氣體擴(kuò)散diffusion42D∝p?T?A?Sd?√MWD:氣體擴(kuò)散速率分114環(huán)境和人體不同部位氣體分壓1呼吸氣和肺泡氣的成分和分壓2血液和組織氣體的分壓43環(huán)境和人體不同部位氣體分壓1呼吸氣和肺泡氣的成分和分壓115肺換氣靜脈血流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)：Po2：血

40mmHg<肺泡氣104mmHgPco2：血46mmHg>肺泡氣40mmHg血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)間約為0.7sO2和CO2僅需0.3s即可達(dá)到平衡呼吸商（respiratoryquotient,RQ)：

機(jī)體排出CO2量與攝取O2的關(guān)系比值。0.844肺換氣靜脈血流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)：醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸117氣體擴(kuò)散速度，肺泡氣體分壓

CO2

O2呼吸膜的狀態(tài)呼吸膜：肺泡腔與毛細(xì)血管腔之間的膜呼吸膜的厚度厚度擴(kuò)散量如：肺纖維化、肺水腫呼吸膜的面積面積擴(kuò)散量如：肺氣腫，肺不張等影響肺換氣的因素46影響肺換氣的因素118VA/Q= =4.2/5.0=0.84V/Q比值>0.84，肺通氣過度或肺血流量不足V/Q比值<0.84，肺通氣不足或肺血流量過多V/Q比值=0.84,換氣效率最高由于重力作用，VA/Q在肺內(nèi)的分布不是很均勻，肺尖部可高達(dá)2.5，而肺底部可低至0.6。肺通氣/血流比值每分肺泡通氣量VA

每分肺血流量Q47肺通氣/血流比值每分肺泡通氣量VA支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫、肺纖維化、肺萎縮和肺水腫等，均可引起病變部位肺泡通氣不足，但流經(jīng)該部位的毛細(xì)血管血流并未減少，甚至還可由于炎癥充血等原因而使血流增加，導(dǎo)致V/Q比例降低。流經(jīng)這部分肺泡的靜脈血未經(jīng)充分動(dòng)脈化便摻入動(dòng)脈血內(nèi)，這種情況類似動(dòng)-靜脈短路故稱功能性分流（functionalshunt），又稱靜脈血摻雜（venousadmixture）。支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫、肺纖維化、肺萎縮和肺肺動(dòng)脈栓塞、彌漫性血管內(nèi)凝血、肺血管收縮等均可使部分肺泡血流減少，而肺泡通氣量無變化，導(dǎo)致V/Q比例增高。由于病變部位肺泡血流少而通氣多，肺泡通氣不能充分利用，稱為死腔樣通氣（deadspaceventilation）。肺動(dòng)脈栓塞、彌漫性血管內(nèi)凝血、肺血管收縮等均可使部分肺泡血流121組織換氣動(dòng)脈血流經(jīng)組織毛細(xì)血管時(shí)：

Po2：血

104mmHg>組織液40～60mmHgPco2：血40mmHg<組織液50mmHg

影響組織換氣的因素細(xì)胞和毛細(xì)血管的距離組織代謝毛細(xì)血管內(nèi)血流速度氣體在組織的交換50組織換氣氣體在組織的交換122第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸51第四節(jié)氣體在血液中的運(yùn)輸醫(yī)學(xué)生理學(xué)課件-呼吸124氣體存在的形式CO2O2物理溶解化學(xué)結(jié)合0.3ml/100ml血漿1.5％碳酸氫鹽：88％氨基甲酸血紅蛋白：7％2.5ml/100ml血漿5％血紅蛋白19.5ml/100ml血漿98.5％53氣體存在的形式CO2O2物理溶解化學(xué)結(jié)合0.3ml/10125O2

的運(yùn)輸O2主要以形成氧合血紅蛋白的形式運(yùn)輸氧合：血紅蛋白與O2

結(jié)合的過程，沒有電荷轉(zhuǎn)移HbO2HbO2+PO2低（組織）PO2高（肺部）54O2的運(yùn)輸O2主要以形成氧合血紅蛋白的形式運(yùn)輸HbO2126紫紺cyanosis：毛細(xì)血管床血液中含去氧血紅蛋白達(dá)50g/L時(shí)，皮膚、甲床及粘膜呈紫藍(lán)色血氧容量：1L血液中血紅蛋白能結(jié)合O2的最大量，200ml血氧含量：1L血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合O2的量血氧飽和度：血氧含量占血氧容量的百分?jǐn)?shù)幾個(gè)定義特例：嚴(yán)重貧血高原性紅細(xì)胞增多癥

CO中毒55紫紺cyanosis：毛細(xì)血管床血液中含去氧血紅蛋白達(dá)5127反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響Fe2+與O2結(jié)合后仍是二價(jià)鐵，所以該反應(yīng)是氧合（oxygenation），不是氧化（oxidation）1分子Hb可以結(jié)合4分子O2

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)

O2與血紅蛋白結(jié)合的特征56反應(yīng)快、可逆、不需酶的催化、受PO2的影響O2與血紅蛋128氧解離曲線oxygendissociationcurve表示PO2與Hb氧結(jié)合量（Hb氧飽和度）的關(guān)系表示隨PO2不同，O2與Hb的分離或結(jié)合情況理論基礎(chǔ)：Hb的變構(gòu)—緊密型&疏松型表示PO2與血氧飽和度之間關(guān)系的曲線，不同PO2下Hb和O2結(jié)合情況或HbO2的解離情況57氧解離曲線oxygendissociationcu129下段：PO2（40-15mmHg）最陡部分，O2儲(chǔ)備部分PO2稍下降，HbO2明顯下降組織活動(dòng)加強(qiáng)，血液釋放O2可達(dá)安靜時(shí)的3倍上段：PO2（60-10