生理課程之呼吸系統(tǒng)-課件

1、生理課程之呼吸系統(tǒng)-課件生理課程之呼吸系統(tǒng)-課件本章主要內容1.肺通氣: 呼吸過程中胸內壓、肺內壓的變化,肺泡表面活性物質的作用2.肺換氣和組織換氣: 原理,影響肺換氣的因素3.氣體在血液中的運輸: O2運輸形式,特點,氧解離曲線的意義及影響因素; CO2的運輸形式4.呼吸運動的調節(jié): CO2、H+和低O2對呼吸運動的調節(jié)本章主要內容第一節(jié) 肺通氣一、肺通氣的原理呼吸肌收縮/舒張胸廓容積擴大/縮小肺容積擴大/縮小肺內壓與大氣壓的壓力差氣體進出肺原動力直接動力 肺通氣的動力：呼吸運動 肺通氣的阻力：彈性阻力（肺、胸廓） 非彈性阻力（氣道阻力、慣性阻力、組 織粘滯阻力）第一節(jié) 肺通氣呼吸肌收縮/舒

2、張胸廓容積擴大/縮小肺容積擴大1.呼吸運動的形式（1）平靜呼吸和用力呼吸 平靜呼吸：吸氣主動，呼氣被動 用力呼吸：吸氣主動，呼氣主動（2）胸式呼吸和腹式呼吸2.肺內壓 呼吸過程中肺內壓的變化初中末吸氣（大氣壓）最高大氣壓1.呼吸運動的形式初中末吸氣（大氣壓）最低大氣壓呼氣3.胸膜腔內壓（胸內壓、胸膜腔負壓）（1）胸膜腔的結構特點 密閉性 臟層和壁層之間有少量漿液 作用：潤滑作用 使兩層胸膜貼附在一起,不易分開 肺容積隨胸廓運動而改變（2）胸膜腔內壓的測量方法 直接法 間接法食道內壓23.胸膜腔內壓（胸內壓、胸膜腔負壓）2（3）呼吸過程中胸膜腔內壓的變化 吸氣:胸膜腔內負壓,吸氣末胸膜腔內負壓

3、達最大值 呼氣:胸膜腔內負壓（4）胸膜腔內壓的形成 胎兒發(fā)育過程中,胸廓生長速度大于肺生長速度胸廓自然容積肺自然容積。出生后,胸廓由于彈性而向外擴，肺被動擴張肺容積肺自然容積肺彈性回縮，產生向內的回縮壓。 因此，胸膜腔內壓是作用在胸膜腔內的兩種3（3）呼吸過程中胸膜腔內壓的變化3 方向相反的力（肺內壓和肺彈性回縮壓）的代 數(shù)和。 胸膜腔內壓肺內壓肺彈性回縮壓 肺彈性回縮壓 吸氣時肺擴張程度回縮力胸膜腔內負 壓；呼氣時肺擴張程度回縮力胸膜 腔內負壓 胸膜腔的密閉性是形成和維持胸膜腔內負壓 的必要前提 氣胸 2 方向相反的力（肺內壓和肺彈性回縮壓）的代2（二）肺通氣的阻力1.彈性阻力和順應性 彈性

4、阻力: 物體在外力作用下變形時,對抗變形和自動回位的能力（5）胸內負壓的生理意義 使肺保持擴張狀態(tài),并隨胸廓運動而張縮 促進血液和淋巴液回流 （二）肺通氣的阻力（5）胸內負壓的生理意義 順應性: 在外力作用下,彈性組織的可擴張性 C C容積變化(V)壓力變化(P)（1）肺的彈性阻力和順應性肺順應性（CL）肺容積變化（V）跨肺壓變化(P) 正常值 0.2L/cmH2O 1)肺的靜態(tài)順應性曲線 肺壓力-容積曲線1 順應性: 在外力作用下,彈性組織的可擴張性肺順應性比順應性平靜呼吸時測得的肺順應性肺的功能殘氣量 2）比順應性 3）肺彈性阻力的來源 肺組織本身的彈性纖維和膠原纖維所產生 的彈性回縮力(

5、占肺總彈性回縮力的1/3) 肺泡表面張力(占肺總彈性回縮力的2/3)比順應性平靜呼吸時測得的肺順應性肺的功能殘氣量 2）比順 肺泡表面張力 表面張力:在液-氣界面液體分子之間的吸引 力使液體表面縮小的力, 稱為表面張力 肺泡表面張力形成向肺泡中心的回縮力（回 縮壓），使肺泡趨于縮小，是吸氣的阻力， 呼氣的動力。 肺泡表面張力對呼吸的影響 肺泡內壓不穩(wěn)定 根據(jù)Laplace定律 PTr，將引起 肺泡表面張力 吸氣時肺泡r回縮力肺泡較大時有破 裂的可能，呼氣時肺泡r回縮力肺泡 不斷縮小直至萎陷；以及大小肺泡之間不穩(wěn)定。 易產生肺水腫 肺泡表面活性物質 肺泡型上皮細胞分泌的二棕櫚酰卵磷脂 (DPL)

6、和表面活性物質結合蛋白（SP） 作用: 降低肺泡表面張力 生理意義： 吸氣時肺泡r回縮力肺泡較大時有破調節(jié)肺泡表面張力, 維持肺泡的穩(wěn)定性減少肺間質和肺泡內組織液生成, 防止肺水 腫發(fā)生 吸氣阻力 新生兒呼吸窘迫綜合征 肺彈性阻力（肺充血、肺泡表面活性物質等）肺順應性吸氣困難 肺彈性阻力（肺氣腫等）肺順應性呼氣困難調節(jié)肺泡表面張力, 維持肺泡的穩(wěn)定性（2） 胸廓彈性阻力和順應性 1)胸廓彈性阻力的來源：胸廓的彈性成分 2)胸廓彈性阻力的特點胸廓的位置彈性阻力的方向作用胸廓處于自然位置無彈性阻力胸廓自然位置彈性阻力向內吸氣的阻力,呼氣的動力胸廓自然位置彈性阻力向外吸氣的動力,呼氣的阻力（2） 胸

7、廓彈性阻力和順應性胸廓的位置彈性阻力的方向作用胸廓 3)胸廓的順應性胸廓順應性(Cchw)胸廓容積變化（V）跨胸壁壓變化(P)正常值 0.2 L/cmH2O(4) 肺和胸廓的總順應性 1CL+chw1CL+ 1Cchw0.20.2+0.1 L/cmH2O 3)胸廓的順應性胸廓順應性(Cchw)胸廓容積變化（2.非彈性阻力（1）慣性阻力:氣體在發(fā)動、變速、轉向時的氣 流慣性和組織慣性阻止呼吸運動的力（2）黏滯阻力:呼吸時器官組織相對位移產生的 摩檫力（3）氣道阻力(約占非彈性阻力的8090%):氣體 在呼吸道內流動時,氣體分子之間及氣體與 氣道壁之間的摩檫力 2.非彈性阻力 影響氣道阻力的因素

8、氣流的形式:層流阻力湍流阻力 氣流的速度 氣道的管徑: R1/r4 影響氣道管徑的因素: 跨壁壓：氣道內壓力管徑擴大阻 力 肺泡壁彈性纖維對小氣道壁的牽引作用 影響氣道阻力的因素 自主神經的調節(jié)作用: 交感神經氣道平滑肌舒張管徑阻 力；副交感神經作用相反 化學因素: 氣道平滑肌舒張: CA，PGE2 氣道平滑肌收縮:PGF2,組胺,白三烯,CO2, 內皮素等 自主神經的調節(jié)作用: 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(tidal volume) （2）補吸氣量 （3）補呼氣量 （4）殘氣量 2.肺容量 （1）深吸氣量 （2）功能殘氣量 （3）肺活量、用力肺活量和用

9、力呼氣量二、肺通氣功能的指標 肺活量（vital capacity） 用力肺活量（FVC） 用力呼氣量（FEV）:在測定用力肺活量的基礎 上,分別測定呼氣最初1s、2s、3s內呼出的氣 體量（FEV1、FEV2、FEV3），并以它們分別占 FVC的百分數(shù)表示。 正常值：FEV1約83%、FEV2約96%、FEV3約99%（4）肺總量 肺活量（vital capacity）（二） 肺通氣量和肺泡通氣量 1.肺通氣量 肺通氣量潮氣量呼吸頻率 500ml(1218)次/min69 L/min 最大(隨意)通氣量：70120 L/min 通氣儲量百分比：最大通氣量平靜時每分通氣量最大通氣量100%正常

10、值93%（二） 肺通氣量和肺泡通氣量最大通氣量平靜時每分通氣量最大2.肺泡通氣量 解剖無效腔(150 ml) 肺泡無效腔 肺泡通氣量(潮氣量無效腔氣量)呼吸頻率 肺泡氣體更新率= 肺泡氣體更新率約1/7生理無效腔100%(潮氣量無效腔氣量)功能殘氣量2.肺泡通氣量生理無效腔100%(潮氣量無效腔氣量)功能潮氣量(ml)無效腔氣量(ml)呼吸頻率(次/min)肺通氣量(ml/min)肺泡通氣量(ml/min)對照5001501680005600淺快呼吸2501503280003200深慢呼吸1000150880006800呼吸頻率和幅度對肺通氣量和肺泡通氣量的影響潮氣量無效腔氣量呼吸頻率(次/m

11、in)肺通氣量(ml/min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）肺換氣和組織換氣以氣體擴散形式進行 影響氣體擴散速率的因素： 1.氣體的分壓差 氣體的分壓差(P)是氣體擴散的動力,決定 擴散的方向和速率 第二節(jié) 肺換氣和組織換氣 2.氣體的分子量和溶解度（擴散系數(shù)） 擴散速率與氣體分子量的平方根(MW)成反 比，與溶解度(S)成正比 擴散系數(shù)S/MW 3.擴散面積和距離 擴散速率與擴散面積(A)成正比,與擴散距離 (d)成反比 4.溫度 擴散速率與溫度(T)成正比 擴散速率(D)P.T.A.Sd.MW 2.氣體的分子量和溶解度（擴散系數(shù)）P.T.A.Sd.二、肺換氣（一

12、）肺換氣的過程（二）影響肺換氣的因素 1.呼吸膜的面積和厚度 肺不張、肺實變、肺氣腫、肺毛細血管阻塞 等呼吸膜的面積（擴散面積）肺換氣 效率肺纖維化、肺水腫等呼吸膜厚度（擴散距 離）肺換氣效率二、肺換氣 2.通氣/血流比值 (1)每分肺泡通氣量(VA)/每分肺血流量(Q) VA/Q 正常值 4.2/50.84 VA/Q表示肺泡無效腔 VA/Q表示存在功能性動-靜脈短路 VA/Q不匹配肺換氣效率機體缺O(jiān)2和CO2 潴留,主要是缺O(jiān)2 (2)VA/Q 的區(qū)域性差異 2.通氣/血流比值（三）肺擴散容量 定義：某氣體在1mmHg的分壓差下,每分鐘通過呼吸膜的量(ml) DLVPAPCCO2的DL為O2

13、的20倍（三）肺擴散容量DLVPAPCCO2的DL為O2的20倍三、組織換氣（一）組織換氣的過程（二）影響組織換氣的因素 1.細胞與毛細血管之間的距離 組織水腫氣體擴散距離組織換氣量 2.組織代謝水平 代謝水平局部PO2、PCO2組織換氣量 3.毛細血管的血流速度 血流速度過快或過慢組織換氣量2三、組織換氣2第三節(jié) 氣體在血液中的運輸一、氣體在血液中存在的形式O2、CO2血液 物理溶解 化學結合氣體的物理溶解是化學結合和釋放的必需步驟，溶解的氣體量取決于該氣體的分壓和溶解系數(shù)二、氧的運輸 物理溶解 1.5% 化學結合（HbO2） 98.5%第三節(jié) 氣體在血液中的運輸O2、CO2血液氣體的物理溶

14、解是（一） O2與血紅蛋白(Hemoglobin,Hb)結合的特征 1.反應迅速、可逆，不需酶催化，反應方向取 決于PO2的高低 2.該反應是氧合反應,不是氧化反應 3.1分子Hb可結合4分子O2(1gHb可結合最大O2量 為1.34 ml)O2+ HbPO2高（肺）PO2低（組織）HbO2（一） O2與血紅蛋白(Hemoglobin,Hb)結合的特 Hb的氧容量（血氧容量）：100ml血液中的Hb 能結合的最大O2量 Hb的氧含量（血氧含量）：100ml血液中的Hb 實際結合的O2量 Hb的氧飽和度（血氧飽和度）：（Hb的氧含量 /Hb的氧容量）100% 血液中去氧Hb5g/100 ml血液

15、發(fā)紺 4.Hb 1個亞單位與O2結合或解離發(fā)生變構效應， 引起Hb與O2親和力改變，促進其他亞單位與O2 結合或解離 Hb的氧容量（血氧容量）：100ml血液中的Hb Hb HbO2 （緊密型，T型） （疏松型，R型）（二）氧解離曲線 反映PO2與Hb氧飽和度的關系 1.曲線的特點: S型 2.曲線各段的特點和功能意義 (1)曲線上段(PO2 60100mmHg) 特點：平坦。在此范圍內，PO2變化對Hb的氧 飽和度影響不大。 Hb HbO2 意義：反映Hb與O2結合情況。吸入氣PO2在此 范圍內變動，血液仍可結合足夠的O2量 供機體利用。 (2)曲線中段(PO24060mmHg) 特點：斜率

16、較大。PO2輕度變化使Hb的氧飽和 度發(fā)生較大變化。 意義：反映HbO2釋放O2的情況。動脈血流經 PO2較低的組織時，HbO2釋放大量O2供 組織利用。 (3)曲線下段(PO24060mmHg) 2 意義：反映Hb與O2結合情況。吸入氣PO2在此2 特點：斜率最大。PO2稍有,Hb的氧飽和度大 幅度。 意義：反映HbO2釋放O2的情況。在組織活動 時，動脈血可釋放出更多的O2供組織所 需。同時也反映血液的O2儲備能力。 特點：斜率最大。PO2稍有,Hb的氧飽和度大3. 影響氧解離曲線的因素（1）PH、PCO2、溫度、2,3-DPG：曲線右 移（P50，表示Hb與O2親和力） PH、PCO2、

17、溫度、2,3-DPG：曲線左 移（P50，表示Hb與O2親和力） 波爾效應(Bohr effect)：H+對Hb與O2親和力的影響（H+Hb與O2親和力；H+Hb與O2親和力） 波爾效應的生理意義：在組織，促進HbO2解離；在肺，促進Hb與O2結合。3. 影響氧解離曲線的因素（2）其他因素 Hb的Fe2+Fe3+，無O2結合能力 CO中毒：妨礙Hb與O2結合和解離三、CO2的運輸（一）CO2的運輸形式 1.物理溶解(5%) 2.化學結合(95%) (1)碳酸氫鹽形式(88%)CO2+H2O碳酸酐酶H2CO3HCO3- + H+（2）其他因素CO2+H2O碳酸酐酶H2CO3HCO3- + 特點：

18、迅速、可逆 酶促反應。RBC內有豐富的碳酸酐酶， 使反應加快5000倍 伴有氯轉移(2)氨基甲酸血紅蛋白形式(7%)HbNH2O2+CO2HbNHCOOH+O2在組織在肺 特點: 迅速、可逆, 無需酶催化 Hb的氧合作用調節(jié)反應的方向 特點：迅速、可逆HbNH2O2+CO2HbNHCOOH(二)CO2解離曲線 特點: 1.血液CO2含量與PCO2成正變關系,無飽和現(xiàn)象 2.曲線水平受血液PO2影響 何爾登效應（Haldane effect）:O2對Hb與CO2親和力的影響(HbO2對CO2親和力;去氧Hb對CO2親和力) 何爾登效應的生理意義：在肺部，Hb與O2結合促進CO2釋放；在組織，Hb

19、與O2解離促進與CO2結合(二)CO2解離曲線(三)O2和CO2運輸?shù)年P系在組織:在肺部：波爾效應PCO2Hb對O2親和力，HbO2解離釋放O2何爾登效應去氧Hb對CO2親和力，血液CO2運輸量波爾效應血液PCO2Hb對O2親和力，HbO2何爾登效應HbO2對CO2親和力 CO2釋放(三)O2和CO2運輸?shù)年P系波爾效應何爾登效應波爾效應何爾登第四節(jié) 呼吸運動的調節(jié) 呼吸運動有自主的節(jié)律性活動，又有隨意的呼吸調節(jié)和反射性調節(jié)一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成（一）呼吸中樞1.脊髓 頸段35前角運動神經元膈肌 胸段前角運動神經元肋間肌、腹肌第四節(jié) 呼吸運動的調節(jié)2.低位腦干 三級呼吸中樞假說： 腦橋上部

20、呼吸調整中樞 腦橋中、下部“長吸中樞” 延髓基本中樞（1）延髓 背側呼吸群（DRG） 主要為吸氣神經元脊髓頸、胸段的膈肌、肋間外肌運動神經元吸氣 2.低位腦干 腹側呼吸群（VRG） 尾段：主要為呼氣神經元脊髓胸段的肋間內肌、腹肌運動神經元主動呼氣 中段：主要為吸氣神經元脊髓頸、胸段的膈肌、肋間外肌運動神經元吸氣 頭段：包欽格復合體(Botzinger complex)主要為呼氣 神經元抑制DRG吸氣神經元 前包欽格復合體可能是呼吸節(jié)律起源的關鍵部位 腹側呼吸群（VRG）（2）腦橋 臂旁內側核和Kolliker-Fuse核（PBKF核群）調節(jié)延髓呼吸神經核團的活動，吸氣呼氣3.高位中樞 大腦皮層

21、：隨意的呼吸調節(jié)（二）呼吸節(jié)律的形成1.起步神經元學說:延髓前包欽格復合體可能是呼吸節(jié)律起源的關鍵部位2.神經元網絡學說（2）腦橋二、呼吸運動的反射性調節(jié)（一）化學感受性反射1.化學感受器（1）外周化學感受器：頸動脈體和主動脈體 適宜刺激：血液PO2、PCO2、H+（2）中樞化學感受器:延髓腹外側淺表部位 適宜刺激:腦脊液和局部腦組織細胞外液中 的H+ 血液中的H+不易通過血-腦屏障二、呼吸運動的反射性調節(jié) 血液中CO2易通過血-腦屏障,進入腦脊液或 腦組織，CO2+H2OH2CO3HCO3-+H+；而且中樞 化學感受器對H+敏感性高，因此血液PCO2變化 主要通過中樞化學感受器起作用。但腦脊

22、液 中碳酸酐酶含量少，反應潛伏期較長。 不感受血液PO2 血液中CO2易通過血-腦屏障,進入腦脊液或2.CO2、H+和低O2對呼吸運動的調節(jié)（1）CO2 CO2對呼吸運動的影響 生理水平的是維持呼吸中樞興奮性所必需的 最重要的化學因素 吸入氣中不同濃度CO2對呼吸的影響不同 7% 呼吸加深加快,肺通氣量 7% 肺通氣量不能再相應,動脈血PCO2,出現(xiàn)呼 吸困難，頭暈、頭痛等癥狀 15% 產生呼吸中樞抑制，通氣量，驚厥、昏迷、 呼吸停止（CO2麻醉）2.CO2、H+和低O2對呼吸運動的調節(jié) CO2對呼吸刺激作用的機制外周化學感受器中樞化學感受器(主要)血液PCO2延髓呼吸中樞呼吸加深加快 在血液

23、PCO2突然或中樞化學感受器受抑制時,外周化學感受器可能起主要作用 CO2對呼吸刺激作用的機制外周化學感受器中樞化學感受器(2) H+外周化學感受器(主要)中樞化學感受器血液H+(3)低O2血液PO2外周化學感受器呼吸中樞呼吸加深加快(+)(-)(80mmHg)2呼吸中樞呼吸加深加快(2) H+外周化學感受器中樞化學感受器血液H+(3)低O 意義：對正常呼吸調節(jié)作用不大。在肺換氣功能障礙（嚴重肺氣腫、肺心?。r，由于長期低氧和CO2潴留，外周化學感受器對CO2刺激作用發(fā)生適應，此時PO2成為刺激呼吸的主要因素3.CO2、H+和低O2在呼吸調節(jié)中的相互作用 意義：對正常呼吸調節(jié)作用不大。在肺換氣

24、功能障礙（二）肺牽張反射(黑-伯反射)1.肺擴張反射 肺擴張氣道平滑肌中的感受器迷走神經傳入延髓呼吸中樞抑制吸氣并轉入呼氣 意義：加快吸氣向呼氣轉換，呼吸頻率 反射的敏感性有種屬差異。不參與成人的平靜呼吸調節(jié)；在較劇烈運動或肺順應性的病人可反射性使呼吸變淺變快。（二）肺牽張反射(黑-伯反射)2.肺萎陷反射 肺萎陷氣道平滑肌中的感受器迷走神經傳入延髓呼吸中樞吸氣 意義：不參與平靜呼吸的調節(jié)。在防止呼氣過深或肺不張等可能有一定作用（三）呼吸肌本體感受性反射 呼吸阻力呼吸肌本體感受器(肌梭)脊髓呼吸肌運動神經元呼吸肌收縮 意義:參與正常的呼吸運動調節(jié),特別在呼吸阻力時發(fā)揮更大作用2.肺萎陷反射思考題

25、動物實驗中，增加吸入氣的CO2濃度，呼吸運動有何變化？機制如何？1.低濃度CO2(7%)對呼吸中樞有抑制和麻醉作用,呼吸困難甚至停止。2.吸入氣CO2濃度血液PCO2血液CO2通過血腦屏障進入腦脊液和腦組織,生成H2CO3,解離出H+刺激中樞化學感受器興奮呼吸中樞呼吸肌活動呼吸加深加快 思考題 血液CO2刺激外周化學感受器(頸動脈體和主動脈體)通過竇神經和迷走神經傳入興奮呼吸中樞呼吸肌活動呼吸加深加快 血液CO2濃度血液H+濃度刺激外周化學感受器,也引起呼吸加深加快 上述途徑中以途徑為主 血液CO2刺激外周化學感受器(頸動脈體和主動脈體)通動物實驗中, 增大呼吸無效腔（長管呼吸）, 呼吸運動有何變化？機制如何？ 呼吸加深加快 機制： 1.肺泡通氣量肺泡通氣量(潮氣