呼吸系統(tǒng)解剖與生理

呼吸系統(tǒng)解剖與生理第一頁，共61頁。概述呼吸：機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。呼吸全過程：第二頁，共61頁。第二節(jié)呼吸系統(tǒng)的基本規(guī)律

原動(dòng)力:呼吸運(yùn)動(dòng)是肺通氣的原動(dòng)力。直接動(dòng)力:肺內(nèi)壓與外界大氣壓間的壓力差。呼氣肺內(nèi)壓＞大氣壓縮小肺臟吸氣肺內(nèi)壓＜大氣壓胸廓呼吸肌縮小收縮舒張擴(kuò)張擴(kuò)張一、肺通氣的原理（一）肺通氣的動(dòng)力第三頁，共61頁。1、呼吸運(yùn)動(dòng)

(1)型式:按呼吸深度分:平靜呼吸和用力呼吸；按動(dòng)作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸?；旌虾粑?正常成人。腹式呼吸:嬰兒、胸膜炎、胸腔積液。胸式呼吸:嚴(yán)重腹水、腹腔有巨大腫塊、(2)頻率:成人:12～18次/分嬰兒:60～70次/分妊娠、肥胖。第四頁，共61頁。(3)過程：①平靜呼吸：肺內(nèi)壓＞大氣壓，氣體經(jīng)呼吸道出肺胸廓容積縮小,肺被動(dòng)縮小膈肌和肋間外肌舒張，肋骨和膈肌彈性回位，縮小胸廓上下、前后、左右徑肺內(nèi)壓＜大氣壓，氣體經(jīng)呼吸道入肺胸廓容積擴(kuò)大，肺在胸膜腔負(fù)壓作用下被動(dòng)擴(kuò)張(因肺無主動(dòng)擴(kuò)縮的組織結(jié)構(gòu))膈肌收縮使膈頂下移，增大胸廓的上下徑肋間外肌收縮使肋骨上提,擴(kuò)大胸廓前后、左右徑吸氣呼氣第五頁，共61頁。②用力呼吸：用力吸氣時(shí)，輔助吸氣肌也參加，胸廓容積進(jìn)一步擴(kuò)大。用力呼氣時(shí)，除吸氣肌舒張外，呼氣肌也參加（肋間內(nèi)肌+腹壁肌收縮），胸廓容積進(jìn)一步縮小。③人工呼吸:原理:使肺內(nèi)與外界大氣壓間產(chǎn)生壓力差方法:負(fù)壓吸氣式(壓胸法)正壓吸氣式(口對(duì)口呼吸法，呼吸機(jī))(4)特點(diǎn)：①平靜呼吸時(shí)，吸氣是主動(dòng)的，呼氣是被動(dòng)的。②用力呼吸時(shí)，吸氣和呼氣都是主動(dòng)的。③平靜呼吸時(shí)，肋間外肌所起的作用＜膈肌。第六頁，共61頁。2、肺內(nèi)壓:肺內(nèi)壓是指肺內(nèi)氣道和肺泡內(nèi)氣體的壓力。平靜吸氣初:肺內(nèi)壓<大氣壓=0.3～0.4kPa→氣入肺平靜吸氣末:肺內(nèi)壓=大氣壓──────→氣流停平靜呼氣初:肺內(nèi)壓>大氣壓=0.3～0.4kPa→氣出肺平靜呼氣末:肺內(nèi)壓=大氣壓──────→氣流停第七頁，共61頁。3、胸內(nèi)壓胸內(nèi)壓是指胸膜腔內(nèi)的壓力。第八頁，共61頁。平靜吸氣時(shí):胸內(nèi)壓<大氣壓=0.7～1.3kPa平靜呼氣時(shí):胸內(nèi)壓<大氣壓=0.4～0.7kPa特點(diǎn):①平靜呼吸時(shí)胸內(nèi)壓始終為負(fù)壓；②用力呼吸時(shí)負(fù)壓變動(dòng)更大；③有時(shí)可為正壓(如緊閉聲門用力呼吸)。第九頁，共61頁。前提條件:①有少量漿液的密閉腔；②肺和胸廓是彈性組織；③胸廓自然容積>肺容積；④壁層胸膜緊貼于胸廓內(nèi)壁形成因素:兩種方向相反作用力的代數(shù)和

胸內(nèi)壓＝大氣壓－肺回縮力胸內(nèi)壓＝0－肺回縮力迫使臟層胸膜回位迫使臟層胸膜外移使肺擴(kuò)張(肺彈性組織回縮力和肺泡表面張力)肺回縮力(大氣壓)肺內(nèi)壓第十頁，共61頁。生理意義:紐帶作用；維持肺處于擴(kuò)張狀態(tài)；促進(jìn)血液和淋巴液的回流。結(jié)論：胸膜腔內(nèi)負(fù)壓是臟層胸膜受到兩個(gè)相反作用力相互抵消的代數(shù)和,經(jīng)臟層胸膜間接反映在胸膜腔的壓力。第十一頁，共61頁。（二）肺通氣的阻力

彈性阻力非彈性阻力肺通氣阻力胸廓彈性阻力：與胸廓所處的位置有關(guān)肺彈性阻力氣道阻力：與氣體流動(dòng)形式+氣道半徑有關(guān)粘滯阻力慣性阻力肺彈性回縮力:1/3肺泡表面張力：2/3常態(tài)下可忽略不計(jì)第十二頁，共61頁。1、彈性阻力:順應(yīng)性：指在外力作用下彈性組織的可擴(kuò)張性。順應(yīng)性大=易擴(kuò)張=彈性阻力小

肺容積變化(△V)肺順應(yīng)性(CL)=───────=0.2L/cmH2O跨肺壓變化(△P)

‖

肺內(nèi)壓與胸膜腔內(nèi)壓之差測(cè)得的肺順應(yīng)性（L/cmH2O）比順應(yīng)性=————————————————————肺總量（L）第十三頁，共61頁。

1）肺的彈性阻力肺彈性組織回縮力:1/3肺泡表面張力:2/3第十四頁，共61頁。表面活性物質(zhì)：來源：肺泡Ⅱ型細(xì)胞分泌，單分子層分布于肺泡液-氣界面上，其密度隨肺泡的張縮而改變。成分:二棕櫚酰卵磷脂(DPL或DPPC)。

作用：降低肺泡表面張力→降低吸氣阻力；

第十五頁，共61頁。2）胸廓的彈性阻力由胸廓的彈性組織所形成，作用方向視胸廓擴(kuò)大的程度而異:①胸廓處于自然位置時(shí)(肺容量≈67％)，不表現(xiàn)有彈性回縮力；②胸廓縮小時(shí)(肺容量＜67％)，胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動(dòng)力，呼氣的阻力；③胸廓擴(kuò)大時(shí)(肺容量＞67％)，胸廓的彈性回縮力向內(nèi)=吸氣的阻力，呼氣的動(dòng)力。肺容量變化(△P)胸廓順應(yīng)性＝────────=0.2L/cmH2O跨壁壓(△P)第十六頁，共61頁。2、非彈性阻力——?dú)獾雷枇?/p>

氣道阻力特點(diǎn):①只在呼吸運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生；流速快→阻力大②與氣體流動(dòng)形式有關(guān)：層流→阻力小湍流→阻力大③與氣道半徑的4次方成反比：（R∝1／r4）第十七頁，共61頁。（三）肺容量和肺通氣量

1、肺容量第十八頁，共61頁。

機(jī)能余氣量＝余氣量＋補(bǔ)呼氣量

肺總?cè)萘浚椒位盍浚鄽饬?/p>

肺活量＝補(bǔ)吸氣量＋潮氣量＋補(bǔ)呼氣量

時(shí)間肺活量=用力吸氣后再用力并快速呼出的氣體量占肺活量的百分?jǐn)?shù)。正常值：t1末=83％，t2末=96％,t3末=99％。意義：反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的變化，是評(píng)價(jià)肺通氣功能較好指標(biāo)，阻塞性肺疾患的時(shí)間肺活量↓。第十九頁，共61頁。2、肺通氣量：1）每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率(次/分)最大通氣量=最大限度潮氣量×最快呼吸頻率(次/分)

通氣貯存量百分比=———————————————————

2）肺泡通氣量＝(潮氣量-無效腔量)×呼吸頻率

解剖無效腔：無氣體交換能力的腔（從上呼吸道→呼吸性細(xì)支氣管）。肺泡無效腔：因無血流通過而不能進(jìn)行氣體交換的肺泡腔。

生理無效腔＝解剖無效腔＋肺泡無效腔

最大通氣量最大通氣量-每分通氣量×100%≥93%(反映通氣貯備能力)=6～8L/min=70～120L/min=4.2～6.3L/min第二十頁，共61頁。

二、氣體交換和運(yùn)輸

（一）氣體交換

動(dòng)力：膜兩側(cè)的氣體分壓差。

條件：氣體的理化特性、膜通透性和面積、分壓差。速率：=擴(kuò)散速率（D）

氣體的溶解度/分子量的平方根之比為擴(kuò)散系數(shù)。擴(kuò)散系數(shù)大，擴(kuò)散速率快。擴(kuò)散距離×√分子量分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積=第二十一頁，共61頁。1、氣體交換過程

換氣動(dòng)力：分壓差換氣方向：分壓高→分壓低換氣結(jié)果：肺Ｖ血組織Ａ血↓↓Ａ血Ｖ血CO2O2第二十二頁，共61頁。肺換氣過程第二十三頁，共61頁。組織換氣過程第二十四頁，共61頁。2、影響氣體交換的因素

1）氣體擴(kuò)散速率

O2、CO2擴(kuò)散速率（D）的比較——————————————————————————————————————

分子量血漿溶解度肺泡氣A血V血D

——————————————————————————————————————O23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12———————————————————————————————————————分壓差×溫度×氣體溶解度×擴(kuò)散面積擴(kuò)散距離×√分子量=(ml/L)（KPa）（KPa）

（KPa）第二十五頁，共61頁。（1）厚度：肺纖維化、塵肺、肺水腫→呼吸膜厚度↑→通透性↓→氣體交換↓；（2）面積：肺氣腫、肺不張、肺葉切除→呼吸膜面積↓→氣體交換↓。2）呼吸膜①血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管全長約需0.7s，而完成氣體交換的時(shí)間僅需0.3s(≈前1/3段)=氣體交換的時(shí)間儲(chǔ)備；②安靜狀態(tài)時(shí)僅有40m2參與氣體交換=氣體交換的面積儲(chǔ)備。第二十六頁，共61頁。3）通氣/血流比值

（1）VA/Q↑≈肺通氣↑或肺血流↓→增大生理無效腔→換氣效率↓(如心衰、肺動(dòng)脈栓塞)（2）VA/Q↓≈肺通氣↓→增大功能性A-V短路→換氣效率↓（如支哮、肺氣腫、支氣管栓塞）第二十七頁，共61頁。整個(gè)肺臟的VA/Q=0.84,是衡量肺換氣功能的指標(biāo)；但因肺臟各局部的肺泡通氣量和血流量的不均性，故臨床上更應(yīng)測(cè)肺臟各局部的VA/Q：人體直立時(shí)肺局部的VA/Q肺上區(qū)肺下區(qū)VA（L/min）0.240.82Q（L/min）0.071.29VA/Q3.40.64第二十八頁，共61頁。第二十九頁，共61頁。（二）氣體在血液中的運(yùn)輸

1、物理溶解:氣體直接溶解于血漿中。特征：①量小,起橋梁作用；②溶解量與分壓呈正比：

2、化學(xué)結(jié)合:與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。特征:量大,主要運(yùn)輸形式。

1atm：O2物理溶解量=0.3ml％3atm：O2物理溶解量=6.3ml％第三十頁，共61頁。在肺臟氧與二氧化碳運(yùn)輸形式第三十一頁，共61頁。第三十二頁，共61頁。在組織氧與二氧化碳運(yùn)輸形式第三十三頁，共61頁。第三十四頁，共61頁。1、氧的運(yùn)輸1）物理溶解：(1.5%)2）化學(xué)結(jié)合:(98.5%)（1）O2與Hb的可逆性結(jié)合:Hb+O2

PO2↑(氧合)PO2↓(氧離)HbO2第三十五頁，共61頁。③1分子Hb可與4分子O2可逆結(jié)合Hb+O2結(jié)合的最大量——氧容量100ml血Hb+O2結(jié)合的實(shí)際量——氧含量氧含量?氧容量的%——氧飽和度（2）O2與Hb結(jié)合的特征:①反應(yīng)快、可逆、受PO2的影響、不需酶的催化；②是氧合，非氧化；

PO2↑(氧合)PO2↓(氧離)第三十六頁，共61頁。2、CO2的運(yùn)輸1）物理溶解：5％2）化學(xué)結(jié)合：95％（88％HCO3-的形式）

第三十七頁，共61頁。CO2的運(yùn)輸碳酸酐酶第三十八頁，共61頁。

氨基甲酸血紅蛋白的形式：7％

(1)反應(yīng)過程：HbNH2O2+H++CO2

(2)反應(yīng)特征:在組織在肺臟HHbNHCOOH＋O2①反應(yīng)迅速且可逆，無需酶催化；②CO2與Hb的結(jié)合較為松散；③反應(yīng)方向主要受氧合作用的調(diào)節(jié):

HbO2的酸性高,難與CO2結(jié)合,反應(yīng)向左進(jìn)行HHb的酸性低,易與CO2結(jié)合,反應(yīng)向右進(jìn)行④雖不是主要運(yùn)輸形式,卻是高效率運(yùn)輸形式，因肺部排出的CO2有20％是此釋放的。⑤帶滿O2的Hb仍可帶CO2。第三十九頁，共61頁。第三節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)基本呼吸中樞●調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的中樞？●呼吸為什么有節(jié)律？●調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的環(huán)節(jié)？第四十頁，共61頁。一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律

（一）呼吸中樞分布在大腦皮層、間腦、腦橋、延髓、脊髓等部位。延髓是呼吸基本中樞，腦橋是呼吸調(diào)整中樞。

第四十一頁，共61頁。

微電極等技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)：CNS內(nèi)有些N元呈節(jié)律性放電，并且放電節(jié)律與呼吸周期有關(guān)，其類型有:吸氣N元(I-N元)：在吸氣相放電呼氣N元(E-N元):在呼氣相放電跨時(shí)相N元I-EN元:吸氣相放電并延續(xù)到呼氣相

E-IN元:呼氣相放電并延續(xù)到吸氣相呼吸N元放電類型模式第四十二頁，共61頁。腦橋呼吸中樞

主要集中于旁臂內(nèi)側(cè)核和Kolliker-Fuse核，前者存在E-N元和跨時(shí)相N元；后者存在I-N元。腦橋呼吸中樞與延髓有雙向聯(lián)系。腦橋呼吸N元的作用為限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換。相當(dāng)于早先研究發(fā)現(xiàn)的呼吸調(diào)整中樞。第四十三頁，共61頁。延髓背側(cè)呼吸神經(jīng)元組：孤束核的腹外側(cè)部，大多數(shù)屬I-N元，E-N元僅占5～6％，軸突投射到膈肌和肋間外肌運(yùn)動(dòng)N元，引起吸氣。延髓腹側(cè)呼吸神經(jīng)元組：凝核、后凝核、Botinger復(fù)合體

第四十四頁，共61頁。(二)節(jié)律呼吸的形成

(1)起步細(xì)胞學(xué)說：新生動(dòng)物離體腦片的研究表明，前包欽格復(fù)合體中存在著類似的電壓依賴性起步N元，被認(rèn)為是呼吸節(jié)律發(fā)源部位。(2)N元網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：節(jié)律性呼吸依賴于延髓內(nèi)呼吸N元之間復(fù)雜的相互聯(lián)系和相互作用。在此基礎(chǔ)上提出了多種模型，如吸氣切斷機(jī)制模型。第四十五頁，共61頁。

吸氣活動(dòng)發(fā)生器和吸氣切斷機(jī)制模型

吸氣活動(dòng)發(fā)生器：當(dāng)H+CO2等作用下興奮并引起:①向下興奮延髓I-N元→脊髓吸氣肌運(yùn)動(dòng)N元→吸氣；②向上興奮腦橋呼吸調(diào)整中樞;③興奮吸氣切斷機(jī)制N元。吸氣切斷機(jī)制：當(dāng)接受到吸氣活動(dòng)發(fā)生器、延髓I-N元、腦橋呼吸調(diào)整中樞和肺牽張感受器的沖動(dòng)，興奮總和達(dá)到某一閾值，反饋抑制延髓I-N元,切斷吸氣，從而使吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣。H+CO2第四十六頁，共61頁。二、呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié)（一）肺及胸廓感受器反射1、肺牽張反射（黑-伯反射，Hering-BreuerReflex）:由肺的擴(kuò)張或縮小引起的反射性呼吸變化。（1）肺萎陷反射（肺縮小反射）：肺萎陷較明顯時(shí)引起吸氣的反射。在平靜呼吸調(diào)節(jié)中的意義不大，但對(duì)阻止呼氣過深和肺不張等可能起一定作用。第四十七頁，共61頁。（2）肺擴(kuò)張反射過程：肺擴(kuò)張→肺牽感器興奮→迷走N→延髓→興奮吸氣切斷機(jī)制N元→吸氣轉(zhuǎn)化為呼氣。意義:①加速吸氣和呼氣的交替，使呼吸頻率增加。②與呼吸調(diào)整中樞共同調(diào)節(jié)呼吸頻率和深度。

特征:①敏感性有種屬差異；②正常成人平靜呼吸時(shí)這種反射不明顯，深呼吸時(shí)可能起作用；③病理情況下(肺充血、肺水腫等)肺順應(yīng)性降低時(shí)起重要作用。第四十八頁，共61頁。2、呼吸肌本體感受性反射：肌梭和腱器官受到牽張刺激而引起的反射稱為本體感受性反射。肌梭和腱器官是呼吸肌的本體感受器。當(dāng)吸氣阻力升高時(shí)→呼吸肌本體感受器興奮→傳入沖動(dòng)頻率↑→反射性增強(qiáng)吸氣肌收縮力，以克服阻力保證肺通氣量。平靜呼吸時(shí)作用不明顯，當(dāng)運(yùn)動(dòng)或氣道阻力升高(如支氣管痙攣)時(shí)作用明顯。第四十九頁，共61頁。3、其他反射（1）咳嗽反射咳嗽時(shí)可將呼吸道內(nèi)異物或分泌物排出，但劇烈咳嗽時(shí)，因胸膜腔內(nèi)壓↑，阻礙V血回流，使V壓和腦脊液壓↑。（2）噴嚏反射噴嚏時(shí)清除鼻腔內(nèi)的刺激物。（3）刺激某些穴位引起的呼吸效應(yīng)針刺“人中”可以急救全麻手術(shù)等情況下出現(xiàn)的呼吸停止。在麻醉以外發(fā)生呼吸暫停時(shí)，刺激“素廖”可以興奮呼吸。（4）血壓對(duì)呼吸的影響血壓大幅度變化時(shí)，可反射性影響呼吸運(yùn)動(dòng)：BP↑→呼吸↓；BP↓→呼吸↑。第五十頁，共61頁。1、外周化學(xué)感受器存在于頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體，前者主要參與呼吸調(diào)節(jié)，后者則在循環(huán)調(diào)節(jié)方面較為重要。頸動(dòng)脈體內(nèi)含Ⅰ型細(xì)胞和Ⅱ型細(xì)胞，功能上Ⅰ型細(xì)胞起著感受器的作用，Ⅱ型細(xì)胞類似神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。

適宜刺激：對(duì)PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(對(duì)PO2↓敏感，對(duì)O2含量↓不敏感)，且三者對(duì)化學(xué)感受器的刺激有相互增強(qiáng)的現(xiàn)象。當(dāng)Ⅰ型細(xì)胞受到上述三者刺激時(shí)，細(xì)胞漿內(nèi)[Ca2+]↑,觸發(fā)內(nèi)含的Ach等遞質(zhì)釋放，引起傳入神經(jīng)纖維興奮。(二)化學(xué)感受器反射：動(dòng)脈血或腦脊液的O2、CO2和H+的變化，能反射性的調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)。第五十一頁，共61頁。頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體化學(xué)感受性反射PO2↓[H+]↑PCO2↑等↓

頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體外周化學(xué)感受器（+）竇、弓N孤束核心血管中樞興奮性改變呼吸中樞（+）心率↓、冠脈舒心輸出量↓皮膚、內(nèi)臟骨骼肌血管縮

心率、心輸出量、外周阻力↑外周阻力↑＞心輸出量↓血壓↑↓↓↓↓↓↓呼吸加深加快↓↓間接第五十二頁，共61頁。2、中樞化學(xué)感受器

位于延髓腹側(cè)表面下0.2mm的區(qū)域。適宜刺激：對(duì)H+高度敏感，不感受缺O(jiān)2的刺激。第五十三頁，共61頁。第五十四頁，共61頁。3、CO2、H+和低O2對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)

(1)CO2：↑1％時(shí)→呼吸開始加深；ＰCO2↑↑4％時(shí)→呼吸加深加快,肺通氣量↑1倍以上;↑6％時(shí)→肺通氣量可增大6-7倍;↑7％以上→呼吸減弱=CO2麻醉。ＰCO2↓→呼吸減慢（過度通氣后可發(fā)生呼吸暫停）。

第五十五頁，共61頁。特點(diǎn)：①CO2興奮呼吸的作用,以中樞途徑為主；但因腦脊液中碳酸酐酶含量很少，故潛伏期較長；

②CO2興奮呼吸的中樞途徑是通過H+的間接作用(∵血液中的H+不易透過血-腦屏障)；

③CO2興奮呼吸的外周途徑雖然為次，但當(dāng)動(dòng)脈血PCO2突然增高或中樞化學(xué)感受器對(duì)CO2的敏感性降低（C