第五章-呼吸系统(用).ppt

第五章 呼吸系统,呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。,呼吸的全过程包括3个连续环节：,1 外呼吸,（肺通气+肺换气）,肺通气：,肺与外界气体之间的气体交换过程,肺换气：,肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程,2 气体在血中的运输,3 内呼吸,（组织换气+细胞内氧化）,呼吸的生理意义：,吸入O,2,排出CO,2,使机体新陈代谢正常进行以维持生命活动。,呼,吸,器,官,的,位,置,上呼吸道：,鼻 咽 喉,下呼吸道：,气管 各级支气管,组成：呼吸道、肺,主要功能是进行气体交换。,鼻腔,口腔,喉,咽,气管,右主支气管,左主支气管,上叶(左肺),膈,下叶(左肺),第一节 呼吸器官,一、呼吸道,（二）咽,咽位是一个上宽下窄的肌性管道，前后略扁呈漏斗形。咽自上而下分别与鼻腔、口部和喉部相通，因此将其相应地分为,鼻咽,、,口咽,和,喉咽,三部分。鼻咽部的侧壁上，左右各有一个咽鼓管口，鼻咽通过咽鼓管和中耳鼓室相通,（三）喉,喉是呼吸的通道和发音的器官,喉以软骨为支架，借韧带、关节、肌肉相连,喉软骨有,甲状软骨、环状软骨、会厌软骨和成对的勺状软骨、小角软骨,等。,喉肌为骨骼肌，主要作用是使声带活动。,喉的位置：,女性高于男性 幼年高于老年,喉的形态：,3岁以前形态相似 3岁以后男性,甲状软骨,板角度锐化，10岁以后具喉结雏形，青春期后喉前后径增大，音调出现变化。,在吞咽活动中，受自主神经调节，会厌软骨封盖,气道使食物进入食管。,（四）气管和支气管,气管和支气管是连接喉和肺之间的管道。气管和支气管均以,“C”,形的软骨为支架支撑管腔保持开状态，以利空气通行。气管软骨的缺口朝向（食管方）的后方。由平滑肌和结缔组织纤维膜封闭。当食管时可向气管扩张。,气管内皮具纤毛纤毛上皮,左主支气管较细长、水平；右主支气管较粗短、垂直。进入各自的肺门后再分支为若干肺叶支气管,二、肺,肺的形态,圆锥形,右肺3叶 左肺2叶,分为：,一尖,肺尖,一底,肺底,肋面,三面,纵隔面,膈面,前缘,三缘,后缘,下缘,两裂,斜裂,水平裂,一迹,心切迹,（二）肺的呼吸部,呼吸性支气管,肺泡管,肺泡囊,肺泡,呼吸道粘膜具有丰富的,毛细血管网,，分泌粘液，加温和湿润吸入的空，粘着尘粒等异物，通过纤毛运动将异物推近至咽喉部，被咳出或被吞咽。,呼吸道粘膜上含有各种,感受器,，感受有刺激性或有害气体和异物的刺，引起咳嗽、喷嚏等保护性反射，加以排除。,呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡的巨噬细胞吞噬异物颗粒或细菌；粘膜分泌物中的免疫球蛋白，起防止感染和维持粘膜完整性。,呼吸道粘膜的作用,吸气肌收缩 胸廓扩大 肺扩大,吸气肌舒张 吸气 肺内压,大气压,呼气,一、呼吸运动,包括：,吸气运动,和,呼气运动,第二节,呼吸运动与肺通气,（一）肋间肌与隔肌运动,吸气：肋间肌松弛，隔肌收缩，肋间外肌收缩,呼气：肋间肌收缩，隔肌松弛，肋间外肌松弛,(二)呼吸型式,:,按用力程度分类：平静呼吸 安静时的呼吸。用力呼吸加深加快的呼吸。,平静呼吸,吸气：主动过程,呼气：被动过程,用力呼吸,吸气：主动过程,呼气：主动过程,肺内压大气压，,气体经呼吸道出肺,胸廓容积缩小,肺被动缩小,膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下,、,前后,、,左右径,肺内压大气压，,气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构),膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径,肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径,吸 气,呼 气,按呼吸肌参与分类：,混合式呼吸,一般情况下的胸式和腹式混合式的呼吸。,腹式呼吸,膈肌活动为主，胸壁起伏明显。,婴儿、胸膜炎及胸腔积液患者,胸式呼吸,肋间外肌活动为主，腹壁起伏明显。,严重腹水、腹腔有巨大肿块者,妊娠、肥胖。,二、,肺内压与胸膜腔内压,（一）,肺内压,是指肺内气道和肺泡内气体的压力。,平静吸气初:肺内压,大气压=0.30.4kPa 气出肺,平静呼气末:肺内压,=,大气压 气流停,用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。,（二）胸膜腔内压（胸内压）,测定方法:,间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压,直接法:将减压计的注射针头刺入胸膜腔内,胸内负压成因:,前提条件:,有少量浆液的密闭腔；肺和胸廓是弹性组织；,胸廓自然容积肺容积；壁层胸膜紧贴于胸廓内壁,大气压对其影响极小。,形成因素,:,两种方向相反作用力的代数和,胸内压大气压-肺回缩力,胸内压0-肺回缩力,迫使脏层胸膜回位,迫使脏层胸膜外移使肺扩张,(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力),肺 回 缩 力,(大 气 压),肺 内 压,(5)生理意义:,维持肺处于扩张状态；,促进血液和淋巴液的回流。,结论：,胸膜腔内负压,是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和,经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力。肺的回缩力越大，胸膜腔负压越大，肺的回缩力越小，胸膜腔负压越小。,肺泡表膜粘液的张力,也是影响,胸膜腔内负压的重要因素。,肺活量,最大吸气后，从肺内所能呼出 的最大气量。意义：反映肺一次通气的最大能力,时间肺活量：,最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。,意义：,反映肺活量及呼吸阻力。,是评价肺通气功能较好指标，阻塞性肺疾患的时间肺活量。,(,二)肺通气量,每分通气量,潮气量呼吸频率(次/分),最大通气量=最大限度潮气量最快呼吸频率(次/分),最大通气量,最大通气量-每分通气量,100%,93%(,反映通气贮备能力),=,4.26.3 L/min,通气贮存量百分比=,2.肺泡通气量 =(潮气量-无效腔量)呼吸频率,解剖无效腔,：无气体交换能力的腔（从上呼吸道呼吸性细 支气管）。,肺泡无效腔,：因无血流通过而不能进行气体交换的肺泡腔。,生理无效腔:,解剖无效腔肺泡无效腔,（一）呼吸气体的分压差与气体交换,呼吸气压标准大气压饱和水蒸汽压,760mmHg（37）47mmHg713mmHg,O,2,在肺泡气中容积百分比约为14.3。,O,2,分压则为 71314.3102mmHg,CO,2,在肺泡气中容积百分比约为5.6。,CO,2,分压则为 7135.640mmHg,气体交换,原理,：扩散。,动力,：膜两侧的气体分压差。,速率：=扩散速率（D）,扩散速率与分压差、温度、气体溶解度、扩散面积呈正比；与扩散距离、分子量的平方根呈反比。,气体的溶解度/分子量的平方根之比为,扩散系数,。扩散系数大，扩散速率快,。,扩散距离,分子量,分压差温度气体溶解度扩散面积,=,（二）肺换气与组织换气,肺泡与毛细血管之间的气体交换过程。,肺换气,换气动力,：,分压差,换气方向,：,分压高分压低,换气结果,：,肺血 组织血,血 血,组织换气,血液与组织细胞之间的气体交换过程。,（一）氧的运输,1、物理溶解：(1.5%),每100ml血液中的O,2,溶量：100/7602.20.3ml,2、化学结合:(98.5%),O,2,与Hb的可逆性结合,:,当表浅毛细血管临床血液中去氧Hb达5g/100ml以上，呈蓝紫色称,紫绀,（一般是缺O,2,的标志）。,PO,2,(氧合),PO,2,(氧离),HbO,2,鲜红色,暗红色,Hb+O,2,化学结合,血红蛋白与氧的结合方式氧合,具可逆性,Hb+O,2,HbO,2,氧容量：,每100ml血液的血红蛋白化学结合氧的量 （20ml）,血红蛋白氧含量：,每100ml血液的血红蛋白实际结合氧 的量。,氧饱和度：,血红蛋白氧含量所占血红蛋白的氧容量 的百 分数。,O,2,分压升高,O,2,分压降低,O,2,与Hb结合的,特征:,反应快、可逆、受PO,2,的影响、不需酶的催化；,是氧合，非氧化:Hb-Fe,2+,+O,2,Fe,2+,-HbO,2,（因O,2,结合在Hb的Fe,2+,上时，无电荷的转移）,1分子Hb可与4分子O,2,可逆结合（4个亚基各结合1个O,2,）,（二）CO,2,的运输,1、物理溶解形式：5 2、化学结合形式：95,1）HCO,3,-,的形式,：,88,反应过程,：,碳酸酐酶,H,2,CO,3,HCO,3,-,H,+,血浆中的CO,2,经膜入红血细胞内,CO,2,H,2,O,CO,2,主要是以,HCO,3,-,形式在血浆中运输。,红细胞内有碳酸酐酶催化,CO,2,和,H,2,O,生成碳酸。,碳酸不断离解为,H,+,和,HCO,3,-,，,H,+,与释放,O,2,后的血红蛋白结合。,红血细胞内的,HCO,3,-,与血浆中的,HCO,3,-,的浓度可相互转移保持平衡。,氯转移：,血浆中,HCO,3,-,浓度升高时血浆中等量的,Cl,-,转移到红血细胞内，以保持例子平衡。,由于CO,2,的扩散系数是O,2,的20倍,在同等条件下，CO,2,的扩散速率是O,2,的20倍；,但在肺中，由于肺泡气和V血间,分压差的不同,，CO,2,的扩散速率实际约为O,2,的2倍。,所以,肺功能衰竭患者往往缺O,2,显著，CO,2,潴留不明显。,2）氨基甲酸血红蛋白的形式,：,6,(1),反应过程,：,在组织,在肺脏,(2),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:,HbO,2,的酸性高,难与CO,2,结合,反应向左进行,HHb的酸性低,易与CO,2,结合,反应向右进行,虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式，,因肺部排出的CO,2,有20是此释放的。,Hb,.,NH,.,COOH,Hb,.,NH,2,+CO,2,Hb,.,NH,.,COO,-,H,影响气体交换的因素,气体扩散速率,O,2,、CO,2,扩散速率（D）的比较,分子量 血浆溶解度 肺泡气 动脉血 静脉血,D,O,2,32 21.4 13.9 13.3 5.3 1,CO,2,44 515.0 5.3 5.3 6.1 2,分压差 温度 气体溶解度 扩散面积,扩散距离,分子量,=,(ml/L)（KPa）（KPa）,（KPa）,1.,厚度,：,肺纤维化、尘肺、肺水肿呼吸膜厚度通透性气体交换；,特别在运动时，耗氧量肺血流速,（,=气体交换时间），呼吸膜厚度气体交换。,2.,面积,：,肺气肿、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,6层1m厚,呼吸膜,正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70-80m,2,)。,通气/血流比值,每分肺通气量（,V,A,）/每分肺血流量（,Q,）,1.,V,A,/Q,肺通气或肺血流,增大生理无效腔换气效率(如心衰、肺动脉栓塞),2.,V,A,/Q,肺通气,换气效率（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）,(5L/min 0.84),(4.2L/min),第四节呼吸运动的调节,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成,呼吸中枢是指(分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓等部位)产生和调节呼吸运动的神经细胞群。正常呼吸运动是在各呼吸中枢的相互配合下进行的。,（一）呼吸中枢,1、脊髓,是联系脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的,初级中枢,。,2、延髓,是产生节律行呼吸的,基本中枢,。,3、脑桥,中下部有长吸中枢，上部有呼吸,调整中枢,。,4、高位脑,调节不随意呼吸运动。,呼吸节律产生于低位脑干,（若在动物中脑和脑桥之间横断脑，呼吸节律无明显变化。在延髓和脊髓之间横断，则呼吸停止）,。,脊髓是联系脊髓以上脑区与呼吸肌之间的中继站。,在脑桥上、中部之间横断，呼吸将变慢变深，如再切断双侧颈迷走神经，吸气便大大延长；表明脑桥上部有抑制吸气的中枢结构,呼吸调整中枢,；,（二）呼吸节律的形成,来自肺部的迷走神经传入冲动也有抑制吸气的作用,（当延髓失去来自这两方面的抑制作用后，便出现长吸式呼吸）,长吸中枢,。,在脑桥和延髓之间横断，则出现一种,喘息样呼吸,（不规则的呼吸节律）。,表明脑桥有调整延髓呼吸神经元活动的结构,单独的延髓可独立地产生呼吸节律。,1.呼吸节律,无明显变化,2.呼吸慢而深,截断迷走,N转为长吸,3.喘息样呼吸,4.呼吸停止,二、呼吸运动的反射性调节,(一)肺牵张反射,指肺扩张或萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射。,包括肺扩张、肺缩小反射。,1.肺萎陷反射,(肺缩小反射),肺萎陷较明显时引起吸气的反射。,在平静呼吸调节中的意义不大，但对阻止呼气过深和肺不张等可能起一定作用。,2.肺扩张反射,过程：,肺扩张肺牵感器兴奋迷走N延髓兴奋吸气切断机制N元吸气转化为呼气。,意义:,加速吸气和呼气的交替，使呼吸频率增加。,与呼吸调整中枢共同调节呼吸频率和深度。,特征:,敏感性有种属差异；,正常成人平静呼吸时这种反射不明显，深呼吸时可 能起作用；,病理情况下(肺充血、肺水肿等)肺顺应性降低时起 重要作用。,1.外周化学感受器,存在于,颈动脉体,和,主动脉体,，前者主要参入呼吸调节，后者则在循环调节方面较为重要。,适宜刺激,：,对PO,2,、PCO,2,、H,+,高度敏感，且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。,当颈动脉体型细胞受到上述三者刺激时，细胞浆内Ca,2+,触发内含的ACh等递质释放，引起传入神经纤维兴奋。,(二)化学感受性呼吸反射,2.,中枢化学感受器,位于延髓腹侧表面下0.2mm的区域，可分为头、中、尾三部分。头区、尾区具有化学感受性，中区不具有化学感受性。,适宜刺激,：,对H,+,高度敏感，不感受缺O,2,的刺激。因血液中H,+,不易透过血-脑屏障，但CO,2,易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO,2,H,2,OH,2,CO,3,H,+,HCO,3,-,发挥刺激作用的。,3.,CO,2,、H,+,和低,O,2,对呼吸运动的调节,(1)CO,2,：,1时呼吸开始加深；,CO,2,4时呼吸加深加快,肺通气量1倍以上;,6时肺通气量可增大6-7倍;,7以上呼吸减弱=CO,2,麻醉。,CO,2,呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。,呼吸加深加快,延髓呼吸中枢,+,外周化学感受器,+,中枢化学感受器,+,CO,2,透过血脑屏障进入脑脊液:,CO,2,H,2,OH,2,CO,3,H,+,HCO,3,-,CO,2,机制:,特点：,CO,2,兴奋呼吸的作用,以中枢途径为主；但因脑脊液中碳酸酐酶含量很少，故潜伏期较长；,CO,2,兴奋呼吸的中枢途径是通过H,+,的间接作用(所以血液中的H,+,不易透过血-脑屏障)；,CO,2,兴奋呼吸的外周途径虽然为次，但当动脉血PCO,2,突然增高或中枢化学感受器对CO,2,的敏感性降低（CO,2,麻醉）时，起着重要作用。,(2),H,+,:,H,+,呼吸加强,H,+,呼吸抑制,H,+,呼吸抑制,机制:,类似CO,2,。,特点:,主要通过刺激外周化学感受器而引起的,H,+,对呼吸的,调节作用PCO,2,；,当H+呼吸CO,2,排出过多PCO,2,限制了对呼吸的加强作用呼吸抑制甚至停止,。,低氧,：,缺氧对呼吸中枢的直接作用是,抑制,并与缺氧程度呈正相关:,轻度缺氧,时,:,通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用,能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为,呼吸增强,。,严重缺氧,时,:,来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使,呼吸减弱,，甚至停止。,特点:,缺氧对呼吸的刺激作用远不及PCO,2,和H,+,作用明显，仅在动脉血PO,2,80mmHg以下时起作用；,当长期高CO,2,和低O,2,状态（严重肺水肿、肺心病），中枢化学感受器对高CO,2,发生适应，此时低O,2,对外周化学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。若给予高O,2,吸入会导致呼吸停止。,（,四）防御性反射,1.咳嗽反射,咳嗽时可将呼吸道内异物或分泌物排出，但剧烈咳嗽时，因胸膜腔内压，阻碍V血回流，使V压和脑脊液压。,2.喷嚏反射,喷嚏时清除鼻腔内的刺激物。,3.肺毛细血管旁感受器引起的呼吸反射,肺毛细血管充血、肺泡壁间质积液时，肺毛细血管旁感受器（J-感受器）受到刺激，反射性引起呼吸暂停，继以浅快呼吸、Bp（血压）、心率。,4.刺激某些穴位引起的呼吸效应,针刺“人中”可以急救全麻手术等情况下出现的呼吸停止。,5.血压对呼吸的影响,血压大幅度变化时，可反射性影响呼吸运动：Bp呼吸；Bp呼吸。,三、运动时呼吸的变化与调节,运动开始时,通气骤升与条件反射有关，肢体被动运动也可引起快速通气反应；运动时动脉血,pH,、,Pco2,、,Po2,的波动在运动引起的通气反应的发生中也具有重要作用。,运动停止后,，通气并不立即恢复到安静水平。这是因为运动时,O2,供小于,O2,耗，欠下了“氧债”。,运动开始后,，通气量先突然升高，继而缓慢升高，随后达到一个平稳的高水平。运动停止时，也是通气先骤降，继而缓慢下降，恢复到运动前的水平。,原生动物：,胞膜渗透,腔肠动物：,体表渗透,扁形动物：,体表渗透、厌氧呼吸,环节动物：,体表呼吸、鳃呼吸,软体动物：,外套膜呼吸、鳃呼吸,节肢动物：,体表呼吸、鳃呼吸、书鳃呼吸、书肺呼吸、气管呼吸,呼吸系统简单（局限于身体某一部分），循环系统复杂如,虾,.呼吸系统复杂（分散在全身各部分），循环系统简单,如,昆虫,.用体表呼吸的小型节肢动物循环系统消失，如,水蚤,.,动物的呼吸系统及进化（1）,棘皮动物：,水管系统（兼）、皮鳃,尾索动物：,咽鳃裂,头索动物：,咽鳃裂,鱼类：,原始鱼类鳔呼吸、鳃呼吸,两栖类：,水生鳃呼吸、陆生肺呼吸（咽式呼吸）、皮肤呼吸(辅),爬行类：,肺呼吸、胚胎期以尿囊膜呼吸。行咽式呼吸和胸式呼,吸；次生性水生种类在咽和泄殖腔壁上都有丰富的毛,细血管，可进行辅助呼吸,鸟类：,肺呼吸（双重呼吸）、胚胎期以尿囊膜经卵壳渗透呼吸,哺乳类：,肺呼吸、胚胎期以尿囊膜（脐带）经母体肺呼吸,动物的呼吸系统及进化（2）,鱼 鳃 的 结 构,鱼鳃水流与血流方向,鱼鳃血管的神经调节,鳃血管受,交感神经,和,副交感,神经,支配。,交感神经释放去甲肾上腺素，增加流经,鳃板的血流。,副交感神经释放乙酰胆碱，减少鳃板的,血流。,两栖类呼吸特点,两栖类的幼体用,鳃,进行气体交换，,蛙和蟾,蜍用,肺,、,皮肤,、,口腔粘膜,交换气体。,空气中的氧先溶解在水中才能扩散进入血,液，所有呼吸表面都必须保持湿润，才能,交换气体。,两栖类动物的气管没有分支，直接与肺相,接，蛙肺中的呼吸表面只有20 cm,2,/cm,3,，,气体交换系统的效率较低。,蛙的正压通气机理,蛙肺的“正压”通,气,在呼气前，蛙的鼻孔张开，空气经鼻孔,流入口腔。,接着声门张开，肌肉和肺的弹性收缩，,迫使肺中气体与口腔气体混合，鼻孔迅,速关闭，空气经声门进入肺内。,接着鼻孔张开，声门关闭。,昆虫呼吸的特点,陆生的节肢动物，如蜘蛛、昆虫等都有气管系,统，气管口的气门在体节两侧成对出现，往往,有瓣膜以防止过分失水。,气管内壁有一层几丁质，防止气管坍陷，末端,的盲管部分没有几丁质。气管系统既是从空气,中取氧的器官，也是把氧送到组织细胞的运输,系统。,空气依靠扩散经气门进入气管。较小的昆虫依,靠扩散吸入O,2,排出CO,2,，较大的昆虫或活动性,较强的昆虫依靠气体通过气管系统的扩散，气,门瓣膜活动和体壁肌肉的收缩加强通气活动。,气管是由外胚层向内凹陷延伸而成，有很多分支，,最后是极细的盲管(直径12m)，插入组织细胞之,间。,昆虫气管与肌纤维的关系(a.静息肌肉，盲管末梢充,满液体；,b.疲劳肌肉，盲管充满气体)。,跳蚤的气管系统,昆虫的呼吸运动的三个时期,吸入期：空气从气管系统的前部进入体内，,约需250 ms；,代偿期：胸腹部的气门全都关闭，迫使空气,进入较小的气管，并转移到后部，约需1 s；,呼出期：空气从后部气门排出，约需1 s。,这些活动不断更新气管系统中的O,2,。气门的,开关由神经系统控制，气门开放的时期取决,于血液中CO,2,的分压。,