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1、第五章 呼 吸,呼吸: 機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程,,呼吸過程的三個環(huán)節(jié)：,內(nèi)呼吸,（組織換氣）,,第一節(jié) 肺通氣,肺通氣： 肺與外界環(huán)境之間的氣體交換過程 實現(xiàn)肺通氣的器官： 呼吸道、肺泡和胸廓,終末細支氣管,呼吸性細支氣管,肺泡管,肺泡囊,肺泡,（一）肺通氣的動力,,吸氣,,呼氣,,一、肺通氣的原理,直接動力： 肺與外界大氣之間的壓力差,原動力： 呼吸肌的收縮舒張所引起的 呼吸運動,1. 呼吸運動,呼吸肌收縮舒張引起的胸廓擴大和縮小。, 呼吸運動過程,斜角肌,胸鎖乳突肌,肋間外肌,膈肌,肋間內(nèi)肌,腹部 肌群,呼吸肌的收縮或舒張 （原動力）,肺容積,胸廓,大氣壓氣體排出

2、肺呼氣（expiration）,肺內(nèi)壓,,（2）呼吸形式,腹式呼吸: 以膈肌舒縮活動為主的呼吸運動,胸式呼吸: 以肋間外肌舒縮活動為主的呼吸運動, 腹式呼吸和胸式呼吸, 平靜呼吸和用力呼吸, 平靜呼吸,呼氣運動, 呼吸過程,吸氣運動,頻率1218次/分,平靜呼吸運動過程： 吸氣運動 吸氣?。弘跫。唛g外肌等收縮 呼氣運動 吸氣?。弘跫。唛g外肌舒張，胸廓減小，肺依自身回縮力而回位, 用力呼吸,用力呼吸運動,吸氣?。? 膈肌，肋間外肌、 輔助吸氣肌收縮。 呼氣?。? 肋間內(nèi)肌收縮 腹肌收縮 、膈肌， 肋間外肌舒張,呼氣,吸氣,2. 肺內(nèi)壓 1-2mmHg,呼氣：肺內(nèi)壓大氣壓,吸氣

3、、呼氣末：肺內(nèi)壓大氣壓,吸氣：肺內(nèi)壓大氣壓,3. 胸膜腔內(nèi)壓(胸內(nèi)壓）,胸內(nèi)壓 < 大氣壓,,胸內(nèi)負壓,胸膜腔,大氣壓 胸內(nèi)壓 肺回縮力 平靜呼氣末：- 5-3 平靜吸氣末：-10-5,胸內(nèi)壓,,肺內(nèi)壓,,肺回縮力,, 形成,, 生理意義： 維持肺擴張 促進靜脈與淋 巴回流,小結(jié)： （1） 呼吸運動是肺通氣的原動力。 （2） 肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差推動 氣體進出肺,是肺通 氣的直接動力。 （3） 胸膜腔內(nèi)壓維持肺處于擴張狀態(tài)。,(二) 肺通氣的阻力,分為: 彈性阻力 ：肺、胸廓 （70%） 非彈性阻力 ：氣道、慣性、粘滯 （30%）,彈性阻力( R ) ： 物體對抗外力作用所

4、引起的變形的力,彈性阻力和順應(yīng)性,順應(yīng)性( C ) ： 在外力作用下彈性組織的可擴張性,,,3）肺彈性阻力,來源： 彈性纖維及 膠原纖維 1/3 表面張力2/3 （液氣界面）,表面張力（Surface tension）,在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，它垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。,,P : 肺泡內(nèi)壓力 T ：肺泡表面張力 r ：肺泡半徑,Laplace定律,肺泡表面張力,附加壓力總是指向球面的球心,* 脂蛋白 * 主要成分: 二軟脂酰卵磷脂 （ DPPC/DPL ） * 分泌部位: 肺泡II型細胞,肺泡表面活性物質(zhì),,,,,,,, 維持大小肺泡的穩(wěn)定

5、性 減少肺間質(zhì)與肺泡內(nèi)組織液生成 降低吸氣阻力，減少吸氣作功 正常成人兩肺總順應(yīng)性約為0.2L/cm H2O,肺泡表面活性物質(zhì)的作用:,降低肺泡表面張力,（2）胸廓的彈性阻力 胸廓也是雙向彈性體，其彈性回位力的方向， 隨胸廓所處的位置而改變（67%肺總?cè)萘繛榻纾?2. 非彈性阻力, 慣性阻力： 粘滯阻力: 氣道阻力：80% 90%,影響氣道阻力的因素：, 氣流速度 流速快阻力大 氣流的形式： 層流阻力小 湍流阻力大 氣道的口徑 R1/r4,二、肺通氣功能的指標,(一) 肺容積和肺容量 1.肺容積 （1）潮氣量（ TV ） 每次呼吸時吸入 或呼出的氣量,平靜吸氣末，再 盡力吸氣所

6、能吸的 氣量,（2）補吸氣量( IRV ),平靜呼氣末，再盡 力呼氣所能呼出的 氣量,（3）補呼氣量( ERV ),（4）殘氣量（ RV ） 最大呼氣末尚存留于肺內(nèi)不能再呼 出的氣量 10001500 ml,(1) 功能殘氣量殘氣量+補呼氣量 2500ml,2. 肺容量,（2） 肺活量（ VC ） 盡力吸氣后，從肺內(nèi)所能呼出的最大氣量 潮氣量+補吸氣量+補呼氣量 男性：3500ml 女性：2500ml,*評價肺靜態(tài)通氣功能 較好的指標,單位時間內(nèi)呼出的氣量占肺活量的百分數(shù) FEV1 / FCV = 80%,用力呼氣量（FCV） （時間肺活量）,*評價肺通氣功能較好的指標,

7、(三) 肺通氣量和肺泡通氣量,1.每分通氣量 每分鐘進或出肺的氣體總量 潮氣量呼吸頻率 ( 69L /min),最大隨意通氣量（150 L/ min） 通氣儲備百分比（93%）,2. 無效腔和肺泡通氣量：,解剖無效腔（150 ml）,生理無效腔,肺泡無效腔（0 ml）,,肺泡通氣量 =（潮氣量-無效腔） 呼吸頻率,潮氣量為500ml, 無效腔氣量為150ml, 呼吸頻率為12次/min, 則肺泡通氣量為:,( 500150 )12 350 12 4200 ml,呼吸形式 呼吸頻率 潮氣量 肺通氣量 肺泡通氣量 （次/min） (ml) (ml/min) (ml/min) 平靜呼

8、吸 16 500 8000 5600 深慢呼吸 8 1000 8000 6800 淺快呼吸 32 250 8000 3200,不同呼吸頻率、潮氣量對肺通氣量和肺泡通氣量的影響,,,,適當?shù)纳疃暮粑商岣叻瓮夤δ?肺換氣 與組織換氣,第二節(jié),一、氣體交換的原理,(一) 氣體的擴散 擴散的動力：氣體的分壓差 氣體擴散速率（ D ) 單位時間內(nèi)氣體擴散的容積 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 S MW DC O2：2.14 ml/L 32 3.78 CO2: 51.5 ml/L 44 77.64

9、 CO2 的擴散系數(shù)是氧的20.52 倍 3. 擴散面積( A ）和距離( d ) 4. 溫度( T ）,擴散系數(shù)( DC ),,(二)呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓,二、肺換氣,(一) 肺換氣過程,,Respiratory Gases Exchange,(二) 影響肺換氣的因素,1.呼吸膜的厚度 ( 肺泡-Cap膜 )六層結(jié)構(gòu),2.呼吸膜的面積 3億個肺泡， 總擴散面積70m2,3. 通氣/血流比值（V/Q）,每分鐘肺泡通氣量與肺血流量的比值 V/Q = 4.2/5 = 0.84 流經(jīng)肺的混合V血 全部變?yōu)锳血,V/Q比值0.84 肺血管栓塞 通氣過度，血流不足 肺泡無效腔增

10、大,V/Q比值0.84支氣管痙攣 通氣不足，血流過多 功能性A-V短路,V/Q比值0.84 V/Q比值0.84,,肺換氣效率,,缺O(jiān)2明顯， CO2潴留不明顯,原因： PO2下降程度PCO2升高程度 CO2擴散比O2快，不易潴留 PO2 ，PCO2 (+) 呼吸 利于CO2排出,說明：0.84是平均值，不是指肺的每部分都是 整個肺： V/Q0.84 肺尖部： V/Q比值 2.5 肺底部： V/Q比值 0.6,第三節(jié),氣體在血液中的運輸,一、氣體在血液中的存在形式,氣體溶解化學結(jié)合溶解,動脈血 混合靜脈血 溶解 結(jié)合 合計 溶解

11、 結(jié)合 合計 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91,血液氧和二氧化碳的含量（ml/100ml血液）,二、氧的運輸,物理溶解：1.5% 化學結(jié)合：98.5% 與血紅蛋白(Hb)結(jié)合,(一) Hb 分子結(jié)構(gòu),珠蛋白:一個 血紅素:四個,(二) Hb 與 O2結(jié)合的特征,1. 快速、可逆，不需酶，受 PO2影響,去氧Hb5g/100ml，皮膚淺藍色發(fā)紺 中毒：櫻桃紅色,2. 是氧合（ Fe2+ )，不是氧化,3. 1分子 Hb 結(jié)合4分子 O2 1g Hb 1.341.39 m

12、l O2,Hb的氧容量（血氧容量） 100ml血液中，Hb所能結(jié)合的最大O2量 1.341520.1 ml/100ml,Hb的氧含量（血氧含量） 100ml血液中，Hb實際結(jié)合的O2量,Hb的氧飽合度（血氧飽合度） Hb氧含量和氧容量的百分比 ( Hb氧含量/ Hb氧容量 )100%,4. Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈S形 Hb的兩種構(gòu)型 去氧Hb ：緊密型(T型) 氧合Hb ：疏松型(R型),(三) 氧解離曲線,1.定義：表示PO2與Hb氧飽合度關(guān)系的曲線,2.特點：呈 S 形,,3. 特點及生理意義, 上段平坦 ( 60 100 mmHg),Hb與O2結(jié)合的部分 PO2的變化對Hb

13、氧飽和度影響不大,不發(fā)生明顯的低氧血癥,PO2在60-lOOmmHg時， 即使PO2從1OOmmHg降至8OmmHg時，血氧飽和度僅從98%降至96%。 高原(2.0KM的低氣壓),PO2明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大； 輕度呼衰病人肺泡氣PO2明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大。 對高原適應(yīng)或有輕度呼吸機能不全的人均有好處。,有利人體的肺換氣。, 中段較陡 ( 40 60 mmHg）,HbO2釋放O2的部分, 下段最陡 ( 1540 mmHg),,HbO2與O2解離的部分 PO2稍有下降，Hb氧飽和度即明顯下降,利于組織細胞攝取氧,PO2在6OmmHg以下時， 曲線逐漸變陡，意味著PO2下降，使血氧

14、飽和度明顯下降 PO2為40-lOmmHg時， 曲線更陡，此時PO2稍有下降，血氧飽和度就大幅度下降。釋放出大量的O2保證組織換氣。 對人體組織換氣大為有利,H+ Pco2 溫度 2,3-二磷酸甘油酸 （ 2,3-DPG ）,,Hb與O2的親和力 （ P50）,,氧離曲線右移,,反之，氧離曲線左移,其它： CO， Fe2+,(四) 影響氧解離曲線的因素,波爾效應(yīng)： 當血中pH或PCO2時，Hb對O2的親和力； 當血中pH或PCO2時，Hb對O2的親和力； 酸度對Hb與O2親和力的這種影響稱為波爾效應(yīng),三、二氧化碳的運輸,物理溶解: 5% 化學結(jié)合: 95%,(一) 運輸形式,碳酸

15、氫鹽(88%) 2. 氨基甲酰血紅蛋白(7%),,（二）CO2 解離曲線,血中CO2 含量與Pco2關(guān)系的曲線,何爾登效應(yīng) Hb與O2結(jié)合可促使CO2 釋放，去氧的Hb容易與CO2 結(jié)合,第四節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié),(一) 呼吸中樞,一、呼吸的中樞調(diào)控,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)細胞群 根據(jù)呼吸神經(jīng)元放電與呼吸節(jié)律的關(guān)系,吸氣神經(jīng)元 呼氣神經(jīng)元 吸氣呼氣神經(jīng)元 呼氣吸氣神經(jīng)元,,中腦-腦橋橫斷,延髓-脊髓橫斷,腦橋上-中部橫斷,腦橋-延髓橫斷,1. 脊髓：初級中樞,2. 低位腦干：,(1)延髓:呼吸基本中樞,(2)腦橋:呼吸調(diào)整中樞 ( PBKF核群 ),抑制吸氣， 使吸氣向呼氣轉(zhuǎn)

16、換。,,背側(cè)呼吸組 ( DRG ),腹側(cè)呼吸組 ( VRG ),腦橋呼吸神經(jīng)元群（PRG）： 腦橋背外側(cè)臂旁內(nèi)側(cè)核 （NPBM） PBKF核群 Klliker-Fuse（KF）核 臂旁內(nèi)側(cè)核中存在 呼氣神經(jīng)元 跨時相神經(jīng)元 延髓核團 KF核- 吸氣神經(jīng)元 形成調(diào)控呼吸的神經(jīng)元回路 切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)，損毀PBKF核群長吸 作用：限制吸氣，吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換,,,,吸氣神經(jīng)元,呼氣神經(jīng)元,,吸氣神經(jīng)元,,呼氣神經(jīng)元,,pre-Btzinger Complex,,3. 高位腦： 隨意呼吸調(diào)節(jié)系統(tǒng) 大腦皮層、 邊緣系統(tǒng)、 下丘腦,,(二) 呼吸節(jié)律的形成,1.起步

17、細胞學說,延髓內(nèi)具有起步樣節(jié)律興奮的神經(jīng)元,2.神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學說,延髓神經(jīng)元之間的相互聯(lián)系和相互作用,起步細胞學說：20世紀80年代 延髓內(nèi)有起步樣神經(jīng)元的節(jié)律性興奮 新生大鼠離體腦干脊髓制備的研究： pre-Btzinger Complex有類似電壓依賴性神經(jīng)元（是否存在成年整體動物？方法學的限制）,神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)學說 呼吸節(jié)律的產(chǎn)生是延髓內(nèi)呼吸神經(jīng)元間復(fù)雜的相互聯(lián)系、相互作用。 多種模型： 最有影響 20世紀70年代呼吸模型 中樞吸氣活動發(fā)生器 吸氣切斷機制,中樞吸氣活動發(fā)生器,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),,（一）化學感受性反射,化學感受器,(1) 外周化學感受器,頸動脈體 主動脈體,,

18、呼吸加深加快,結(jié)論： 化學感受器 適宜刺激是血液中O2分壓 血液中H+濃度 血液中CO2濃度,交互突觸的反饋環(huán)路釋放遞質(zhì) 調(diào)節(jié)化學感受器敏感性。 機制： I型球細胞受刺激 胞漿Ca2+ 遞質(zhì)釋放（ACh、NE、神經(jīng)活性肽） 傳入神經(jīng)興奮 傳入沖動,,,,,,,,,(2)中樞化學感受器,延髓腹外側(cè)淺表區(qū),腦脊液和局部組織間液中的H+ ,適宜刺激 ：,頭,中間,尾,生理刺激腦脊液、局部細胞外液H+ 頭（R）、尾（C）：化學感受性 中間（I）：中繼站 呼吸中樞,,,,,2. CO2 對呼吸的調(diào)節(jié),CO2是調(diào)節(jié)呼吸最重要的生理性化學因素 一定水平的PCO2維持

19、呼吸中樞興奮性； PCO2 動脈血PCO2 呼吸加深加快 PCO2 肺泡氣.動脈血PCO2 呼吸中樞抑制 （呼吸困難、頭痛、頭昏、甚昏迷，出現(xiàn)CO2麻醉）,,,,,,,,,,,動脈血中H+,,+ 外周化學感受器,+ 呼吸中樞,呼吸加深加快,,,3. H+ 對呼吸的調(diào)節(jié),動脈血中PO2 ,,外周化學感受器,呼吸中樞,呼吸加深加快,,,4. O2 對呼吸的調(diào)節(jié),,,,（）,（+）,（+）,（二）肺牽張反射（Hering-Breuer反射）,,pulmonary stretch reflex或Hering-Breuer反射由肺擴張或肺萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射,1. 肺擴張反射（肺擴張時

20、抑制吸氣的反射）,肺擴張肺牽張感受器傳入沖動 迷走N 延髓 興奮吸氣切斷機制 切斷吸氣，轉(zhuǎn)為呼氣,2. 肺萎陷反射（肺萎陷時引起吸氣的反射）,肺萎陷肺牽張感受器傳入沖動 迷走N 延髓 興奮吸氣神經(jīng)元 產(chǎn)生吸氣,3. 生理意義,調(diào)節(jié)呼吸頻率，阻止吸氣過深過長，促使吸氣轉(zhuǎn)為呼氣（不參與人類平靜呼吸的調(diào)節(jié)）,切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)，呼吸有何變化？,呼吸變得深而慢,Conception 1.Pulmonary

21、ventilation（肺通氣） 2.Intrapleural pressure（胸膜腔內(nèi)壓） 3.Pulmonary surfactant（肺表面活性物質(zhì)） 4.Tidal volume（潮氣量） 5.Residual volume（余氣量） 6.Functional residual capacity（功能余氣量） 7.Forced vital capacity（肺活量） 8.Pulmonary ventilation（肺通氣量） 9.Anatomical dead space（無效腔） 10.Alveolar ventilation（肺泡通氣量）,Conception 11.Ventil

22、ation/perfusion ratio（V/Q） 12.Oxygen capacity（氧容量） 13.Oxygen content（氧含量） 14.Oxygen saturation（氧飽和度） 15.Oxygen dissociation curve（氧解離曲線） 16.Bohr effect（波爾效應(yīng)） 17.Haldane effect（何爾登效應(yīng)） 18.Central chemoreceptor（中樞化學感受器） 19.Pulmomary stretch reflex（肺牽張反射） or Hering-Breuer reflex （黑-伯反射）,問題 1、呼吸的過程及形式 2、胸膜腔內(nèi)壓的作用及意義 3、肺表面活性物質(zhì)的作用 4、血紅蛋白和氧結(jié)合的特點 5、呼吸節(jié)律的形成機制 6、二氧化碳、氧、氫離子對呼吸的影響,