生理学_第四章_呼吸.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 呼 吸,第一节呼吸系统的结构与功能,第二节 肺通气,第三节 呼吸气体的交换,第四节,气体在血液中的运输,第五节 呼吸运动的调节,呼吸概念及其意义：,机体与外界环境之间的气体交换过程,.,呼吸过程：,O,2,CO,2,O,2,CO,2,肺,血液循环,组织细胞,肺通气 肺换气 气体运输 组织换气,外呼吸,内呼吸,第一节呼吸系统的结构与功能,1、呼吸道,:勾通肺泡与外界环境的气体通道,上呼吸道：鼻、咽、喉,呼吸道,下呼吸道：,气管、支气管及在肺内的分支,呼吸道的主要功能：,（1）调节气道阻力：通过调节气道阻力从而调节进出肺的气体的量、速度和呼吸功,（2）保护功能：对吸入气体进入加温、湿润、过滤、清洁作用和防御反射等保护功能。,2、呼吸道平滑肌：,气管至终末细支气管管壁，形成完整的网格结构,受交感神经和迷走神经的双重支配，调节呼吸道管径,吸气：交感神经（）平滑肌舒张，管径增大,呼气：迷走神经（）平滑肌收缩，管径减小,神经递质的作用：,胆碱类物质：迷走神经类作用,去甲肾上腺素类物质：交感神经类作用,3、,肺泡,:,肺泡气与血液进行气体交换的场所,动画,肺结构,.,swf,4,、胸廓与胸膜腔,（,1,）胸廓,（,2,）呼吸肌,1,）吸气肌：膈肌、肋间外肌（主）；,斜角肌、胸锁乳突肌（辅）,2,）呼气肌：腹肌、肋间内肌,（3）,胸膜腔负压,一.,肺通气的原理,肺通气的动力,肺通气的阻力,肺通气,（一）,肺通气的动力,直接动力,:,大气与肺泡气之间的压差,(,大气压,肺内压）,原动力：呼吸运动,呼吸运动 胸膜腔内压变化 肺内压改变,大气压与肺内压压差改变,第二节 肺通气,1.,呼吸运动,定义：是指呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。,参与呼吸的肌肉：,主要吸气肌：膈肌和肋间外肌,主要呼气肌：肋间内肌和腹肌,辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等,（1,）呼吸过程,（,2,）型式,1,）腹式呼吸和胸式呼吸,2,）平静呼吸和用力呼吸,（1,）平静呼吸：节能的最佳呼吸方式,(,主动、被动,）,吸气：,主动,吸气肌,(+),胸廓 扩大,肺扩大,肺容积,肺内压,吸气,呼气：,被动,吸气肌,(,),胸廓 缩小,肺缩小,肺容积,肺内压,呼气,（2,）用力呼吸：耗能高（,主动、主动,）,吸气：,主动,吸气肌,（,+,）,胸廓 扩大,肺扩大,肺容积,肺内压,吸气,呼气：,主动,呼气肌（,+）,胸廓 缩小,肺缩小,肺容积,肺内压,呼气,呼吸辅助肌,(,+),吸气肌（,）,2.,肺内压,:,肺泡内的压力,.,1,）变化过程：,肺内压的周期性变化,2,）变化程度：,吸气末、呼气末：肺内压,=,大气压,压力差,=0,无气体流动,平静吸气时：肺内压：,-1-2,mmHg,用力吸气时：肺内压：,-100-30,mmHg,平静呼气时：肺内压：,+1+2,mmHg,用力呼气时：肺内压：,+60+140,mmHg,3）,人工呼吸,吸,呼气时肺内压变化,3.,胸膜腔内压,1,）胸膜腔：密闭性，胸膜间浆液分子的内聚力,2,）,胸膜腔负压的形成：,胸内压,=,肺内压,肺回缩力,(,设大气压为,0),吸气末或呼气末,:,肺内压=,大气压,胸内压=,大气压,肺回缩力,=,肺回缩力,胸膜腔负压是由肺的弹性回缩力造成的,.,吸气,负压,呼气,负压,（胸廓与肺的生长速度不同步）,C、,在平静呼气末胸膜腔内压为负值。原因：在生长发育过,程中，胸廓生长的速度比肺快，其自然容积大于肺的自,然容积，所以肺始终处于扩张转态。,3,）测定方式,胸膜腔内压,=,肺内压,-,肺回缩力,=-,肺回缩力,胸膜腔,内压测定,平静呼气 末,:-5-3,mmHg,用力呼气末,:-90,mmHg,平静吸气末,:-10-5,mmHg,用力吸气末,:110,mmHg,4),胸膜腔负压的生理意义,A、,作用于肺，牵张其扩张。,B、,作用于胸腔内壁薄而扩张性大的腔静脉和胸导管。促进静脉血和淋巴的回流。,（,二）肺通气的阻力,弹性阻力,肺弹性阻力 肺的弹性回缩力,(1/3),肺泡表面张力,(2/3),胸廓弹性阻力,非弹性阻力,气道阻力（主要）,惯性阻力,组织粘滞阻力,肺通气的阻力,1,、,肺的弹性阻力和顺应性,：,（,1,）,弹性阻力和顺应性,弹性阻力,:,弹性组织受到外力作用发生变形时所产生的对抗变形的力,.,顺应性,(,compliance),:,在外力作用下弹性组织的可扩张性,.,顺应性,=,弹性阻力,1,肺顺应性,(,C,L,)=,肺容积变化,(,V),跨肺压变化,(,P),L/cmH,2,O,肺顺应性反映了肺扩张的难易程度，与弹性阻力成反比，,肺顺应性大，肺易扩张：肺顺应性小，肺不易扩张。,（2,）肺弹性阻力的来源,A：,肺组织的弹性回缩力（占,1/3,）,来源于弹力纤维和胶原纤维,肺扩张,弹力纤维和胶原纤维被牵拉,弹性回缩力增大,B：,肺的液,-,气界面的表面张力（占,2/3,）,表面张力,:,存在于液,-,气界面使液体表面积尽量缩小的力,.,肺泡表面张力,:,球形液,-,气界面,表面张力向心,倾向使,肺泡缩小,.,肺表面张力是弹性阻力的主要来源,.,C：,肺表面活性物质,A）、,成分：二棕榈酰卵磷,脂（,DPPC）。,B）、,作用：降低肺泡液,-,气界面的表面张力。,C）、,生理意义,a:,维持肺泡的稳定性；,b:,减少肺间质和肺泡内,的组织液生成，防止,肺水肿；,c:,降低吸气阻力，减少,吸气作功。,（3,）胸廓的弹性阻力和顺应性,胸廓的弹性阻力方向视胸廓的位置而定。,C,chw,=,胸腔容积的变化,/,跨胸壁压的变化,(,L/CmH,2,O),肺和胸廓的总顺应性,C,L+,chw,1/C,L+chw,=1/C,L,+1/Cchw,2,、非弹性阻力,包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。气道阻力是主要成分，约占,80-90%,。,气道阻力,:,气体通过呼吸道时气体分子之间及气体分子与气道壁之间的摩擦力,.,影响气道阻力的因素,:,（,1,）气流速度,（,2,）气流形式,（,3,）管径大小,气道平滑肌舒缩活动,（,4,）肺容积,神经调节：,交感神经（,+,）,NA+,2,R,平滑肌舒张管径 阻力,副交感神经（,+,）,Ach+MR,平滑肌收缩 管径,阻力,体液调节,肾上腺素、异丙基肾上腺素平滑肌舒张,组胺、,5-,HT,平滑肌收缩,例：哮喘用药：,2,受体激动剂,喘乐宁,二、肺容积和肺容量,（一）肺容量：静态肺容量、动态肺容量,1,、静态肺容量,（,1,）潮气量 （,2,）补吸气量与深吸气量 （,3,）补呼气量,（,4,）肺活量 （,5,）余气量和功能余气量 （,6,）肺总量,2,、动态肺容量,（,1,）用力肺容量（,FVC）,（2）,用力呼气量（,FEV）,阻塞性肺疾患者：,FEV,1,、FEV,1,%,降低,限制性肺部疾患者,FEV,1,降低,FEV,1,%,正常或上升,肺通气功能的评定测定,1.,潮气量,(,TV),2.,补吸气量,(,IRV),3.,补呼气量,(,ERV),4.,残气量,(,余气量,)(,RV),5,.,深吸气量,(,IC)=TV+IRV,6.,功能残气量,(,FRV)=TV+ERV,7.,肺活量,(,VC)=IRV+TV+ERV,8.,肺总量,(,TLC)=IRV+TV+ERV+RV,用力肺活量,(,FVC),:,最大吸气后,尽力,、,尽快,呼气所呼出的最大气量,.,用力呼气量,(,FEV)：,尽力吸气后尽力尽快呼气，,一定时间内,的呼出气量,.,时间肺活量：,FEV,1,/FVC：80%,FEV,2,/FVC：96%,FEV,3,/FVC：99%,肺容积,肺容量,三、肺通气量,（一）每分通气量：,每分钟进出肺的气体总量,.,每分通气量,=,潮气量,(,TV),呼吸频率,(,R),69L,每分最大通气量,:,尽力作深快呼吸,每分所吸入 或呼出的最大气量,.,70120,L,通气贮量百分比,=,每分最大通气量,-,每分平静通气量,每分最大通气量,反映通气功能的贮备能力,.,93%,100%,（二）无效腔和肺泡通气量,无效腔,：,解剖无效腔,+,肺泡无效腔,=,生理无效腔,解剖无效腔,:鼻,呼吸性细支气管内不参与交换的气体量,.,反应,呼出气与肺泡气的差异：,肺泡无效腔,:,肺泡内未参与气体交换的气体量,.,(,每分,),肺泡通气量,:,每分钟吸入肺泡的新鲜空气量,.,(,每分,),肺泡通气量,=(,潮气量,-,无效腔气量,),呼吸频率,(500-150),15=4250,ml,深慢呼吸比浅快呼吸的肺通气效率高,第三节 呼吸气体的交换,一、气体交换的原理,（一）气体的扩散,影响气体扩散速率的因素,1.,气体的分压差,2.,气体的分子量和溶解度,3.,扩散面积和距离,4.,温度,（,二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压,肺换气的动力：分压差,方向和量,O,2,（,肺）,CO,2,（,肺毛细血管）,呼吸膜,(一).,肺换气过程,二.,肺换气,(二).,影响肺换气,(,气体交换,),的因素,1.,呼吸膜的厚度,反比,呼吸膜,-6,层：是肺泡气与血液之间的物理屏障,.,单纯扩散,.,厚度大,扩散速率小,换气障碍,PO,2,PCO,2,病理：肺水肿、肺炎、肺间质纤维化,2.,呼吸膜的面积,正比,面积,小,扩散速率小,换气障碍,PO,2,PCO,2,病理：肺炎、肺不张、肺实变,3.,通气,/,血流比值（,V,A,/Q,比值）,每分钟肺泡通气量,(,V,A,),和每分钟肺血流量,(,Q),之间的比值,正常 成人 安静 状态下,:,V,A,（肺泡通气量）=4.2 L/min,Q（,每分钟肺血流量,）=5L/min,正常,V,A,/Q,比值,为,0.84,V,A,/Q,（0.84）,：,通气过剩,(,V,A,),或血流不足,(,Q),肺泡无效腔增大,通气不足,PO,2,PCO,2,V,A,/Q,（90%,血液可携带足够的,O,2,，,机体不发生缺氧。,中段：血流经组织时，释放适量的氧，保证安静状态下组织代谢需氧量。,下段：保证组织活动增强时有足够的氧供应,.,（四）影响氧解离曲线的因素,P50:,使,Hb,氧饱和度达,50%,时的,PO,2,.,正常,:26.5,mmHg,P50,曲线右移,Hb,与,O,2,的亲和力,HbO,2,中,O,2,释放,P50,曲线左移,Hb,与,O,2,的亲和力,HbO,2,中,O,2,释放,影响因素,:,1.,H+,或,pH,：曲线右移，Hb构型改变,Hb和O,2,的,亲和力,。,2.,Pco,2,：,曲线右移。,波尔效应：酸度,Hb和O,2,的亲和力,。,曲线右移,有利于向组织供氧，符合生理需要。,3.,温度,：,曲线右移,组织代谢增加，,O,2,的需求,。,4.2,3-,二磷酸甘油酸（,DPG）：,红细胞无氧代谢产物,2,3-,DPG,曲线右移,三、二氧化碳的运输,（一）,CO,2,的运输形式,物理溶解,5%,，化学结合的占,95%,。,主要是碳酸氢盐（,88%,）和氨基甲酸血红蛋白（,7%,）。,1,、血浆中的,CO,2,：R-NH,2,+CO,2,R-NHCOO,-,+H,+,2、,红细胞内的,CO,2,碳酸氢盐,1,）溶解状态,2,）碳酸氢盐形式,出现氯转移,3,）氨基甲酸血红蛋白,（二）,CO,2,解离曲线,1,、,CO,2,解离曲线,2、,O,2,与,Hb,的结合对,CO,2,运输的影响,O,2,与,Hb,结合可促使,CO,2,释放，这一现象称霍尔登效应。,综上所述，,O,2,及,CO,2,的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。,CO,2,通过波尔效应影响,O,2,的结合和释放，,O,2,又通过何而登效应影响,CO,2,的结合和释放。,第五节 呼吸运动的调节,一,.,呼吸中枢与呼吸节律的形成,呼吸中枢,:,CNS,内产生和调节呼吸运动节律的神经细胞群。,(一),呼吸中枢的分布及功能,包括脊髓、延髓、脑桥、间脑、大脑皮层。,延髓,:,呼吸基本节律中枢,脑桥上部,:,呼吸调整中枢,(,抑制吸气,),脑桥中下部,:,长吸中枢,低位脑干,(,延髓,+,脑桥,):,基本正常的呼吸节律,高位脑,:,呼吸运动的随意控制,呼吸运动的条件反射的建立,呼吸神经元,所在部位,:,延髓,:,背侧呼吸组,(,DRG),含吸气神经元,膈肌、肋间外肌,兴奋时引起吸气,腹,侧呼吸组,(,VRG),含呼气神经元,腹肌、肋间内肌,兴奋时引起,呼气,脑桥上部,:,PBKF,核群,(,臂旁内侧核、,KF,核),限制吸气,使,吸气转向呼气,.,A,平面（中脑与脑桥间）切断：呼吸节律无明显变化,B,平面（脑桥上、中部之间）切断：长吸呼吸（呼吸调整中枢）,C,平面（脑桥和延髓间）切断：喘息样呼吸,D,平面（延髓与脊髓间）切断：呼吸停止,吸气神经元,脑桥调整中枢,（+,）,（,）,（+,）,（,）,图 呼吸节律形成示意图,吸,气,切,断,机,制,(二),呼吸节律的形成,肺牵张反射,前包钦格复合体,（,pre-,Botzinger,complex,PBC,):,是呼吸节律起源,的关键部位。,学说：,起搏细胞学说,神经网络学说,呼吸调整中枢,中枢吸气活动发生器，,吸气神经元,吸气切断机制,吸气肌运动神经元,吸气肌收缩 吸气 肺扩张 肺牵张感受器,+,+,+,+,+,+,-,神经元网络学说示意图,二.,呼吸的反射性调节,（一）肺牵张反射,1,、肺扩张反射：是肺充气或扩张时抑制吸气的反射。,2,、肺萎陷反射：是肺萎陷时引起吸气的反射。,1,）机制：,吸气 肺扩张 支气管、细支气管牵张感受器兴奋,迷走神经传入冲动增多 延髓吸气神经元抑制,脊髓前角吸气肌运动神经元抑制 脊神经传出冲动,减少 吸气肌舒张 吸气停止，转入呼气,2,）作用：使吸气不至于过长过深，防止肺通气过度,(1),化学感受器,外周化学感受器,：,颈动脉体,、,主动脉体,I,型细胞,刺激,:,动脉血,pH,、,PO,2,、PCO,2,传入神经,:,颈动脉体,舌咽神经窦神经,主动脉体,迷走神经,中枢,:,延髓,效应,颈动脉体传入的冲动主要引起呼吸加深加快；,主动脉体传入的冲动主要引起血液循环的变化,生理作用,机体低,O,2,时维持呼吸,（二）化学感受性反射,中枢化学感受器,：,延髓腹外侧,浅表处的神经元,适宜刺激,:,脑脊液或局部细胞外液中的,H,+,PO,2,对,中枢化学感受器,无,H,+,不易通过血脑屏障,对,中枢化学感受器直接作用小,PCO,2,易通过血脑屏障,对,中枢化学感受器敏感,间接作用,H,+,(2),CO,2,、,H,+,、,O,2,对呼吸的,调节,CO,2：,是调节呼吸的最重要的体液因素,中枢化学感受器途径是主要的，比外周化学感受器敏感,外周化学感受器在快速反应中起作用（外周快，中枢慢）,P,CO,2,在一定范围内升高，可加强对呼吸的刺激；超过一定,限度，抑制呼吸，起麻醉效应,H,+,中枢化学感受器对,H,+,的敏感性较,外周化学感受器,高，,脑脊液中的,H,+,是,中枢化学感受器的最有效刺激,血中,H,+,（,不易通过血脑屏障），以刺激,外周化学感,受器为主,O,2,吸入气,PO,2,降低时，一般在动脉血,PO,2,降低至,80,mmHg,以下时，,出现肺通气增加。严重低,O,2,时，呼吸障碍。,机制：,1,）低,O,2,对呼吸中枢的直接作用是抑制。,2,）低,O,2,刺激外周化学感受器而兴奋呼吸。,3,）轻、中度低,O,2,对外周化学感受器的刺激作用大于对呼,吸中枢的抑制作用。,4,）严重低,O,2,时，外周化学感受器反射不足以克服低,O,2,对,呼吸中枢的直接抑制作用。,缺氧完全通过外周化学感受器实现对呼吸的刺激作用,严重缺氧对呼吸中枢的直接作用表现为抑制效应,PO,2,80mmHg,时，才出现反射效应，对正常呼吸调节意不大,(3),O,2,、CO,2,、H,+,在呼吸调节中的相互作用,CO,2,的作用最强，而且比单因素作用时强；,H,+,的作用次之；,O,2,的作用最弱。,