生理第五章 呼吸第二节肺换气和组织换气.ppt

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vital,capacity,FVC,),一次最大吸气后，,尽力尽快,呼气所能呼出的最大气体量。,用力呼气量（,FEV,）：,一次最大吸气后尽力尽快呼气，在,一定时间内,所能呼出的气量,FEV,1,/FVC,、,FEV,2,/FVC,、,FEV,3,/FVC,：,83%,、,96%,、,98%,肺总量,(total lung capacity,TLC),：,肺活量,+,余气量,（二）肺通气量和肺泡通气量,肺通气量,(,pulmonary ventilation,),概念：,每分钟,吸入或呼出的气体总量。,正常值：,6,9L,/min,;,可因性别、年龄、身材、活动量而不同。,计算：,每分通气量,=,潮气量,呼吸频率,最大随意通气量：尽力做深快呼吸时每分可达,150L,（评估运动能力）,通气储量百分比,最大通气量,-,每分平静通气量,最大通气量,100%,生理无效腔,(,physiological dead space,),：,解剖无效腔,+,肺泡无效腔,无效腔,解剖无效腔,(,anatomical dead space,):,未参加气体交换的,呼吸道,容量，约,150ml,。（鼻、口与终末细支气管间）,肺泡无效腔,(,alveolar dead space,):,未发生气体交换的,肺泡,容量。（血流分布不均）,生理无效腔解剖无效腔,(,健康人平卧,),肺泡通气量,(,alveolar ventilation,),概 念：,每分钟吸入肺泡的,新鲜,气体量。,计 算：,（潮气量无效腔容量）,呼吸频率,(150ml),肺泡通气量（潮气量解剖无效腔）,呼吸频率,一定范围内，深而慢的呼吸更有利,每分通气量潮气量,呼吸频率,呼吸频率,（次,/,分钟）,潮气量,（,ml,）,每分通气量,（,ml/min,）,肺泡通气量,（,ml/min,）,16,500,8000,5600,8,1000,8000,6800,32,250,8000,3200,第二节 肺换气和组织换气,一、基本原理,动力：,气体分压差,分压高处,分压低处,气体,（一）气体的扩散（换气的方式）,第二节 肺换气和组织换气,气体扩散速率的影响因素,：,1,、气体的分压差（,P,）,气体的分压,=,总压力,该气体的容积百分比,每一气体的分压取决于浓度和总压力,2,、气体的分子量（,MW,）,和溶解度（,S,）,3,、扩散面积（,A,）,和距离（,d,）,4,、温度（,T,）,扩散系数：,S,MW,D,P TAS,d,MW,扩散系数,CO,2,:O,2,=20:1,，,CO,2,扩散速率快,D,扩散系数,P TA,d,（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,（,mmHg,）,动脉血 混合静脉血 组织,P,O2,97100,40,30,P,CO2,40 46,50,二、肺换气,（一）肺换气的过程,0.3s/0.7s,储备能力大,（二）影响肺换气的因素,1,、呼吸膜的厚度,2,、呼吸膜的面积,3,亿,肺泡的总面积约,70,（安静时,40,）,D,P TAS,d,MW,0.6 m,每分肺泡通气量（,V,A,）,/,每分肺血流量（,Q,）,.,.,正常成人安静时全肺：,.,V,A,.,Q,4.2L/min,5L/min,=,0.84,生理意义：,通气,/,血流相匹配才能实现适宜的肺换气。,3,、,通气血流比值,(ventilation/perfusion ratio),V,A,/Q,：,肺通气或肺血流增大无效腔换气效率,V,A,/Q,：,肺通气功能性,A-V,短路换气效率,V,A,/Q,异常的后果：缺,O,2,为主,(CO,2,潴留,),(1)CO,2,的扩散系数是,O,2,的,20,倍；,动脉血 静脉血,P,O2,97100,40,P,CO2,40,46,动,-,静脉短路时，,动脉血,PO,2,程度,PCO,2,程度；,动脉血,P,O2,P,CO2,颈,A,体主,A,体化学感受性反射,呼吸加深加快 肺泡通气量,有助于,CO,2,排出而几乎无助于,O,2,的摄取（,下节内容,）,直立时肺尖部,V,A,/Q,大于肺底,V,A,/Q,（三）肺扩散容量,(,pulmonary diffusion capacity,D,L,),气体在,0.133kPa,（,1mmHg,）的,分压差作用下，,每分钟通过呼吸膜扩散的气体的,ml,数。,（测定气体通过呼吸膜能力的指标,）,V,每分钟通过呼吸膜的气体容积（,ml/min,）,P,A,肺泡气中该气体的平均分压,P,C,肺毛细血管血液中该气体的平均分压,正常人安静时,O,2,的,D,L,=20ml/(min.mmHg),CO,2,的,D,L,是,O,2,的,20,倍,D,L,=,V,P,A,P,C,三、组织换气,第三节 气体在血液中的运输,动脉血,混合静脉血,物理溶解,化学结合,合计,物理溶解,化学结合,合计,O,2,0.31,20.0,20.31,0.11,15.2 15.31,CO,2,2.53,46.4,48.93,2.91,50.0 52.91,血液,O,2,和,CO,2,的含量（,ml/100ml,血液）,物理溶解的量很少，,O,2,占,1.5%,；,CO,2,占,5%,O,2,和,CO,2,在血液中存在的形式,、物理溶解,、化学结合,肺 泡,组 织,血液运输,O,2,溶解,CO,2,溶解,CO,2,溶解,O,2,溶解,结合,结合,物理溶解,:,气体直接溶解于血浆中,特征,:,量小，但重要,化学结合,动态平衡,物理溶解,化学结合,:,气体与某些物质进行化学结合,特征,:,量大,是,主要运输形式,运输形式,:,一、氧的运输,（一）血红蛋白,(,hemoglobin,),的分子结构,一个珠蛋白：,4,条多肽链（,2,2,）,四个血红素（亚铁原卟啉）,:,各由,4,个吡咯基组成一个环，中心为二价铁原子,O,2,CO,PO,2,(,氧合,),PO,2,(,氧离,),HbO,2,(,鲜红色,),(,紫蓝色,),Hb+O,2,PO,2,(,氧合,),PO,2,(,氧离,),Hb,是有效的运,O,2,工具,2,、是氧合,(oxygenation),，非氧化,(oxidation);,Fe,2+,3,、,1,分子,Hb,可与,4,分子,O,2,可逆结合,;,Hb+O,2,结合的,最大量,氧容量,100ml,血,Hb+O,2,结合的,实际量,氧含量,氧含量,氧容量的,%,氧饱和度,（二）,O,2,与,Hb,结合的特征,:,1,、迅速、可逆：受,PO,2,的影响、不需酶的催化；,血液中,去氧,Hb,达,5g/100ml,以上，皮肤、黏膜呈暗紫色称,紫绀。,一般是缺,O,2,的标志，但也有例外。,紫绀,/,发绀,(,cyanosis),4,、氧解离曲线呈,S,形,（二）,O,2,与,Hb,结合的特征,:,去氧,Hb,为紧密型（,T,型）,亲,O,2,力低,Hb,4,个亚基的,协同效应,4,、,Hb,与,O,2,的结合或解离曲线呈,S,形,Hb,的,1,个,亚单位结合,O,2,，,其他三个亚单位对,O,2,的亲和力,HbO,2,的,1,个,亚单位释放,O,2,，,其他三个亚单位更易释放,O,2,氧合,Hb,为疏松,型（,R,型）,亲,O,2,力高,（三）氧解离曲线,表示血液,PO,2,与,Hb,氧饱和度关系的曲线。,反映不同,血液,PO,2,下，,O,2,与,Hb,结合、解离的情况,上段,60-100mmHg,较平（结合段）,反映：,Hb,与,O,2,结合,(,主要在肺,),表明：,PO,2,变化大时，血氧,饱和度变化小,(90,98,),意义,:,上,下,中,肺泡,PO,2,在一定范围内降低时，不会明显缺氧；,V,A,/Q,不匹配，即使呼吸加强,PO,2,可达,100,150mmHg,因血氧饱和度很少,也无助,O,2,的摄取。,V,A,/Q,异常的后果：缺,O,2,为主,(CO,2,潴留,),(1)CO,2,的扩散系数是,O,2,的,20,倍；,动脉血 静脉血,P,O2,97100,40,P,CO2,40,46,动,-,静脉短路时，,动脉血,PO,2,程度,PCO,2,程度；,动脉血,P,O2,P,CO2,颈,A,体主,A,体化学感受性反射,呼吸加深加快 肺泡通气量,有助于,CO,2,排出而几乎无助于,O,2,的摄取,中段,40-60mmHg,较陡（释放段）,反映：,Hb,释放,O,2,表明：,PO,2,降低,能促大量氧离,，,血氧饱和度下降显著,(90,75,),上,中,下,意义,:,维持正常安静时组织的氧供。,如,P,O,2,=40mmHg,时,(V,血,),，血氧饱和度为,75%,；,血氧含量为,14.4 ml/100ml,血液,组织消耗的氧量,=19.4,14.4=5 ml/100ml,血液,机体每分钟耗氧量,=5L/min50ml/L=250ml/min,O,2,的利用系数,血液流经组织时释放出的,O,2,容积,占动脉血,O,2,含量的百分数。,（安静时为,5/19.4=,25%,）,下段,15-40mmHg,更陡,反映：,Hb,与,O,2,解离。,表明：,PO,2,稍,有下降,，,血氧,饱,和度,就急剧下降,(75%-22%),每,100ml,血液,向组织释氧,15ml,是正常时,3,倍，此段代表氧贮备。,上,中,下,意义,:,维持活动时组织的氧供。,当组织代谢增强，,PO,2,进一步降低时，,HbO,2,将会释放更多的,O,2,(,反映血液供,O,2,的储备,),上段：结合段,肺,中段：释放段,组织,（安静状态）,下段：解离段,组织,（代谢旺盛）,氧解离曲线,P,50,表示,亲和力,：,需更高的,P,O,2,才能达,SO,2,50%,，,曲线右移,P,50,表示,亲和力,：,需较低的,P,O,2,即能达,SO,2,50%,，,曲线左移,（四）影响氧解离曲线的因素,P,50,:,指血氧饱和度达,50%,时的,PO,2,（正常为,26.5,mmHg,）,P,50,（四）影响氧解离曲线的因素,PH,和,PCO,2,P,C,O,2,/,PH,H,+,氧离曲线,右,移,P,C,O,2,/,PH,H,+,氧离曲线,左,移,机制：,CO,2,+H,2,OHCO,3,-,+H,+,H,+,H,+,与,Hb,的某些,A,-,的残基结合，促,Hb,盐键形成,Hb,变,T,型,Hb,与,O,2,亲和力下降,曲线右移。,组织：,CO,2,扩散入血血液,H,+,曲线右移促氧离,肺脏：,CO,2,扩散入肺泡,血液,H,+,曲线左移促氧合,酸度对,Hb,与,O,2,亲和力的影响,-,波尔效应,(Bohr effect),意义：,4.,影响氧离曲线的因素,温度,T,氧离曲线右移,T,氧离曲线左移,机制：,TH,+,的活度易解离,e.g.,组织代谢,局部,T,、,CO,2,和,H,+,易解离,;,T,H,+,的活度,难,解离,e.g.,冬天，末梢循环,难解离,局部红、易冻伤,2,3-,二磷酸甘油酸,(2,3-DPG,),DPG,氧离曲线右移,DPG,氧离曲线左移,e.g.,高原缺氧,RBC,无氧代谢,DPG,曲线右移 氧离易,对低,O,2,适应的重要机制,;,e.g.,大量输入库存血,DPG,曲线左移释氧少。,（冷冻血,3,周后，,RBC,无氧代谢停止,DPG,。大量输入贮存,血时应注意缺氧。）,4.,影响氧离曲线的因素,机制：,能与,Hb,结合形成盐键,Hb,构型变为,T,型；,能提高,H+,波尔效应,CO,：,CO,曲线左移氧离难,4.,影响氧离曲线的因素,机制,：（,煤气中毒）,CO,与,Hb,亲和力大,:,是,O,2,的,250,倍,；,CO,与,Hb,的,结合位点与,O,2,相同,，,影响氧合,；,CO,与,Hb,的某亚基结合后，将,增加其余三个亚 基对,O,2,的亲和力,，,妨碍氧解离,。,所以,:,既妨碍,Hb,与,O,2,结合，,又妨碍,Hb,对,O,2,的解离,危害极大。,Hb,的自身性质,1,）,Fe,2+,氧化成,Fe,3+,，,失去运氧能力,2,）胎儿,Hb,为,2,2,（,Hb,F,），,比成人,Hb,2,2,（,Hb,A,）对,氧的亲和力大。,利于由母体摄氧,4.,影响氧离曲线的因素,反应过程：,1.HCO3-,的形式：,88,二、,CO,2,的运输,碳酸酐酶,H,2,CO,3,HCO,3,-,H,+,CO,2,H,2,O,反应特征,:,极快且可逆，反应方向取决于,PCO,2,差，需,酶,催化,在,RBC,内反应,在血浆内运输,RBC,膜上有,Cl,-,-HCO,3,-,特异转运载体，,Cl,-,转移,（一）,CO,2,的运输形式,细胞,肺泡,CA,H,2,CO,3,CO,2,H,2,O CO,2,CO,2,CO,2,肺泡,细胞,碳酸酐酶,HbNH,2,O,2,+H,+,+CO,2,组织,肺脏,HHbNHCOOH,O,2,占运输量的,7%,，却占肺部排出量的,17.5%,2.,氨基甲酸血红蛋白的形式：,7,反应过程：,反应特征,:,反应迅速且可逆，,无,需酶催化；,CO,2,与,Hb,的结合较为松散；,反应方向主要受氧合作用的调节,:,组织,Hb,的酸性低,易与,CO,2,结合，反应向右进行,肺,HbO,2,的酸性高,难与,CO,2,结合，反应向左进行,（二）,CO,2,解离曲线,表示血液中,CO,2,含量与,PCO,2,间关系,血液,CO,2,含量与,PCO,2,几成线性关系,(,非,S,形曲线,),，,且无饱和点。,CO,2,含量受血中,PO,2,的影响：相同,PCO,2,下：,PO,2,，,CO,2,含量,当血,PO,2,时，,CO,2,解离,曲线下移（促解离，何尔登,效应,Haldane,effect,）,（三）,O,2,与,Hb,结合的氧合作用对,CO,2,运输的影响,何尔登效应：,在组织：,HbO,2,释放出,O,2,而成为,Hb,，促使血液摄取并结合,CO,2,；,在肺：,Hb,与,O,2,结合，促使,CO,2,释放。,O,2,和,CO,2,的运输相互影响！,本节要点：,1,、概念：通气,/,血流、氧离曲线、波尔效应、何尔登效应,2,、问答 影响氧离曲线的因素,See you next time!,