生理学5-呼吸.PPT幻灯片课件.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,*,1,第五章 呼吸,第一节 概述,一、呼吸的概念和意义：,概念：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。,意义：摄取氧气，并将生物氧化产生的二氧化碳排出体外，以保持机体新陈代谢的进行和内环境的稳定。,二、互相过程,:,包括,3,个相互联系的环节：,（一）外呼吸：包括,2,个连续过程：,1,、肺通气：外界气体通过呼吸道与肺内气体间进行的气体交换。,2,、肺换气：肺泡气与肺毛细血管内的血液间的气体交换。,（二）气体运输：气体在血液中运行的过程。,（三）内呼吸,:,血液与组织细胞间的气体交换。,2,肺静脉,肺动脉,3主要进行气体交换；此外有嗅觉、进食、发音、内分泌等功能。,组成：传导部,呼吸道，包括鼻、咽、喉、气管、支气管及其分支。其中，鼻、咽、喉为上呼吸道；气管、支气管为下呼吸道。主要作用是输送气体进出肺。,呼吸部,主要由肺泡组成，还有肺内的呼吸性细支气管、肺泡管、肺泡囊等。功能是容纳气体和进行气体交换。可见，肺即包括全部呼吸部，也包括一部分传导部。,4,鼻,鼻腔,口腔,喉,气管,右主支气管,（右）,肺,左主支气管,左肺上叶,左肺下叶,咽,上呼吸道,下呼吸道,导气部,呼吸部,5,第二节 呼吸生理,一、肺通气：指肺与外界气体间的交换,。,（一）肺通气的动力：气压差来源于呼吸肌舒缩造成的呼吸运动。,1,、呼吸运动与呼吸肌：,（,1,）呼吸运动：胸腔的节律性扩大和缩小称呼吸运动。,吸气动作（,ispiration,）：,呼气动作（,expiration,）：,肋间外肌,肋间内肌,（,2,）呼吸肌：主要的有：,膈肌：是吸气肌，胸腔上下径可增大,7-10cm,。,肋间肌：,肋间外肌,吸气肌。,肋间内肌,呼气肌。,6,肺通气的动力,呼 气,肺内压,大气压,缩 小,肺 脏,吸 气,肺内压,大气压,胸 廓,呼 吸 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,原动力,:,呼吸运动是肺通气的原动力。,直接动力,:,肺内压与外界大气压间的压力差。,扩 张,7,2,、平静呼吸和深呼吸：,（,1,）平静呼吸：成人,:12,18,次,/,分，婴儿,:60,70,次,/,分。,平和吸气：由膈肌和肋间外肌收缩所致，是主动过程。,平和呼气：是吸气肌舒张所致，为被动过程。,（,2,）深呼吸：比平静呼吸明显加强的呼吸动作。,深吸气：吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩比平静吸气时加强且辅助吸气肌（胸锁乳突肌、胸大肌也参加）收缩。,深呼气：不仅吸气肌舒张，而且有呼气肌收缩和辅助呼气肌（腹壁肌等）收缩，因而是主动过程。,主要由肋骨和胸骨运动产生的呼吸称胸式呼吸。,主要由膈肌舒缩产生的呼吸运动称腹式呼吸。,成年女子多以胸式呼吸为主，辅以腹式呼吸；婴儿和男子则多以腹式呼吸为主，辅以胸式呼吸。,8,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,9,3,、呼吸时肺内压和胸内压的变化,：,（,1,）肺内压及其变化：肺内压指肺泡内的压力。无呼吸运动时肺内压与外界大气压相等。,平静吸气初,:,肺内压,大气压（,+0.3,+0.4kPa,）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。,10,2,）胸内压及其变化：胸内压是指胸膜腔内压力（而非胸腔压）。习惯上常用它低于大气压的负值表示，称胸内负压（胸内负压,=,胸内压,-,大气压,=-,肺的回缩力）。,胸内负压的存在，使肺泡内压力总大于胸内压，使肺经常保持一定的扩张状态，使肺不论在吸气还是在呼气时都不塌陷，对肺的通气和气体交换有重要生理意义。促进血液和淋巴液的回流。,食管,膈,肋膈隐窝,左肺,气管,主动脉弓,肺动脉干,左主支气管,心,胸膜顶,肋胸膜,胸膜腔,脏胸膜,纵隔胸膜,膈胸膜,11,胸内负压的产生：是出生后发展起来的，由于胸廓发育快，而肺被动扩张，而肺的回缩力的存在，使肺扩张有限，造成胸内压降低。,胸内压,=,肺内压（大气压）,-,肺的回缩力（弹性张力,+,肺泡内表面液膜的表面张力）,胸内负压,=,胸内压,-,大气压,=-,肺的回缩力,胸内负压的变化：平和吸气之未，胸内负压最大（,-5-10mmHg,）。平和呼气之未，胸内负压最小（,-3-5mmHg,）,。,故平静呼吸时胸内压始终为负压。,胸内负压的存在，使肺泡内压力总大于胸内压，使肺经常保持一定的扩张状态，使肺不论在吸气还是在呼气时都不塌陷，对肺的通气和气体交换有重要生理意义。,12,（二）肺的通气功能：包括肺容量和肺通气量两个参数，,1,、肺容量：肺伸展到最大时所容纳的气体最。成年男性为,5000ml,女性为,3500 ml,，包括,4,个部分。,13,2肺通气量：单位时间内入肺或出肺的气体量。,（,1,）每分通气量和最大通气量,每分通气量,=,呼吸频率,X,潮气量。安静时成年为,68l/min;,运动时男子,100l/min,，女子,80 l/min,最大通气量：当肺全部通气能力得到充分发挥时的每分通气量。即反映了肺活量的大小，亦反映了胸廓和肺组织是否健全以及呼吸道是否通畅。,（,2,）无效腔与肺泡通气量：,成人无效腔容积约,150ml,其内的气量称无效腔气量。,进入肺泡的通气量称肺泡通气量，能够与血液进行气体交换，也称有效通气量。,每分肺泡通气量,=,（潮气量,-,无效腔气量）,X,呼吸频率。,14,人工呼吸：用人工的方法，使胸廓有规律地扩大与缩小，以维持肺的通气机能。适用于溺水、触电、煤气中毒等呼吸骤停。,1,、作用：（,1,）暂时维持肺通气，纠正全身缺氧状况。,（,2,）促进自发性呼吸的恢复。,2,、方法：（,1,）器械人工呼吸法：人工呼吸机加压法、膈神经刺激法。,（,2,）徒手人工呼吸法：徒手进行。,举臂压法：,口对口法：效果好。,15,人工呼吸和胸外心脏挤压示意图,16,17,18,二、气体交换：气体交换分别发生在肺泡和组织部，二者分别与该处的毛细血管内血液进行交换，附合物理学上气体交换的原理。,（一）气体交换的动力：肺泡、血液和组织都可看作是气体的容器，且由于肺泡和毛细血管壁很薄，气体可以自由交换。,O,2,和,CO,2,在这三种容器中的分压是不同的，故存在交换的动力。,肺泡,静脉血,动脉血,组织液,PO,2,100,40,100,40,PCO,2,40,46,40,46,19,（二）气体交换的过程,20,（三）影响气体交换的因素：,1,、肺泡膜的厚度和扩散面积,:,（,1,）肺泡膜厚度：气体扩散速度与肺泡膜的厚度成反比。肺纤维化、肺水肿、运动时、可出现低氧血症。,（,2,）扩散面积：单位时间内气体的扩散量与扩散面积成正比。总面积达,60-100m,2,安静状态下扩散面积有,40 m,2,，运动时可达,70 m,2,。因肺本身疾病、肺毛细血管关闭和堵塞而减小。,2,、通气,/,血流值：常温常压下，常人的比值为,0.9,，最适为,0.8-1.0,。在此范围内，肺泡,-,血液间同等量的,O2,和,CO2,所必需的肺泡通气量和血流量是最小的。,比值大于,1,，则表明血流量不足或通气量过大。,比值小于,0.8,，则表明血流量过大或通气量不足。,21,三、气体在血液中的运输：,运输形式,:,物理溶解,:,气体直接溶解于血浆中。,特征,:,量小,起桥梁作用；,溶解量与分压呈正比：,化学结合,:,气体与某些物质进行化学结合。,特征,:,量大,主要运输形式。,以物理溶解方式运输的量较少，但却是化学结合所必需的一个中间环节，二者密切联系，以保持该气体在血液中的含量及分压的动态平衡。,22,（肺部）,Hb+O,2,HbO,2,（组织部）,（一）,O,2,的运输：,1,、物理溶解：仅占,2%,，,O,2,在血液中的溶解度大小取决于其,PO,2,和温度。,2,、化学结合：占,98%,。与,O,2,结合的是红细胞中的,Hb,，其,4,个亚基上各含有一个,Fe,2+,，可与,O,2,结合：,化学结合特点：,反应是可逆的，反应方向取决于,PO,2,。,是非氧化还原反应,“,氧合”，易释放,O,2,。,1,分子血红蛋白,Hb,可与,4,个,O,2,结合。,4,个亚基在与,O,2,的结合和解离过程中相互促进。,23,（二）,CO,2,的运输：,1,、物理溶解：占,6%,（,3ml CO,2,/100ml,血液）。2,、化学结合：占,94%,，有,2,种形式：,（,1,）,HCO,3,-,形式：占,88%,。反应式如下：,碳酸酐酶,H,2,O+CO,2,=H,2,CO,3,=H,+,+HCO,3,-,（,2,）氨基甲酸血红蛋白,(Hb.NHCOOH),形式：占,6%,。,Hb.NH,2,+CO,2,=Hb.NHCOOH=H,+,+Hb.NHCOO,-,在肺部由于,PO,2,很高，,O,2,把,NHCOO-,中的,-COO-,排挤出来，而,O,2,则可结合上去，形成氧合血红蛋白,HbO,2,。,24,【,附,】,氧离曲线：表达血红蛋白氧饱和度与血液氧分压之间关系的曲线。氧饱和度,:,氧含量氧容量的,%,比。,上段,:Po,2,(60,40mmHg),平坦。表明：,PO,2,变化大时，血氧饱和度变化小。,意义：保证了肺部高,PO,2,状况下，,O,2,与,Hb,更好地结合，不致发生明显的低血氧症。,中段,:Po,2,(60,40mmHg),坡度较陡。表明：,PO,2,降低能促进大量氧离，血氧饱和度下降显著。,意义,:,维持正常时组织的氧供。,氧饱和度,氧分压,下段：坡度很陡。表明：,PO,2,略有降低则氧饱和度迅速下降，即可促使较多的,O,2,解离出来。,意义,:,有利于组织部低,PO,2,的状态下,O,2,的释放，维持活动时组织的氧供。,25,第三节 呼吸运动的调节,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成：分布于从脊髓到大脑皮层的各高级中枢，主要位于脑干，尤以延髓为主。,1,、延髓的呼吸中枢：延髓内有产生节律性呼吸的基本中枢。分布在孤束核、疑核、网状结构中。,（,1,）吸气中枢：是位于延髓腹侧的吸气运动元群，位于孤束核和疑核中。刺激后引起持续的吸气动作。,（,2,）吸气中枢：是位于延髓背侧的呼气运动元群，位于孤束核背侧。刺激后引起持续的呼气动作。,这,2,组神经元的分布相互重叠，又相对集中。且功能相互拮抗，它们在,H+,或,CO,2,的刺激下交替发生兴奋和抑制，使吸气和呼气动作交替进行。,仅由这两个中枢控制的呼吸节律不规则，呼气时间长，吸气突然发生又突然终止,喘式呼吸。,26,2,、脑桥的呼吸中枢：保证正常节律的形成。,（,1,）长吸中枢：兴奋延髓吸气中枢，产生长吸式呼吸。,（,2,）呼吸调整中枢：抑制延髓吸气中枢和脑桥长吸中枢的活动，促使吸气向呼气转化，调整呼吸的深度和频率。,3,、高位脑的调控：使不随意的呼吸运动控制变得完善。,下丘脑：体温调节中枢受到刺激而间接作用于脑干各呼吸中枢，使呼吸变浅，频率加快，以加速水汽蒸发，促进散热。,边缘系统：当情绪紧张或激动时，呼吸常随心血管活动的加强而加快加深，这与边缘系统的兴奋有关。,大脑皮质：在日常生活中，呼吸频率和深度，在很大程度上受大脑皮质的随意控制，而且还可建立起呼吸条件反射,如运动员进入场地后呼吸会加深加快。,27,（二）呼吸节律的形成,-,吸气切断机制：,1,、吸气活动发生器：位于延髓，在,H,+,、,CO,2,等作用下兴奋并引起,:,向下兴奋延髓吸气,N,元脊髓吸气肌运动,N,元吸气；向上兴奋脑桥呼吸调整中枢,;,兴奋吸气切断机制,N,元。,28,2,、吸气切断机制：当接受到吸气活动发生器、延髓吸气,N,元、脑桥呼吸调整中枢和肺牵张感受器的冲动，兴奋总和达到某一阈值，反馈抑制延髓吸气,N,元,切断吸气，从而使吸气转化为呼气。如果是深呼吸，则吸气中枢抑制的同时，呼气中枢受高位中枢兴奋而活动加强，使呼气肌收缩，产生主动呼气动作。,29,二、呼吸的反射性调节：,（一）肺牵张反射：由肺扩大或缩小所引起的反射性呼吸变化。感受器,肺牵张感受器，发放冲动抑制吸气中枢的活动，使吸气终止而呼气。只有在深呼吸时才起一定作用。,（二）化学感受性呼吸反射：血或脑脊液中的,O,2,、,H,+,、,CO,2,。,1,、外周化学感受器：即颈动脉体和主动脉体。刺激延髓呼吸中枢，从而引起呼吸加快、加深和通气量增加；当血液中,PO,2,突然升高时，又可使化学感受器发生抑制。,2,、中枢化学感受器：在延髓腹外侧浅表部位，对脑脊液中的,H,+,变化特别敏感。,H,+,升高，使呼吸加强。,30,（三）呼吸肌本体感受性反射：当呼吸道阻力增加时。,感受器,呼吸肌的肌梭。如在吸气时增加阻力，则吸气肌收缩加强；在呼气时增加阻力，则呼气肌收缩加强。除去阻力，呼吸恢复原状。,（四）防御性呼吸反射：呼吸道黏膜受到有害刺激时。,1,、咳嗽反射：在异物、刺激性气体或呼吸道粘膜分泌物刺激呼吸道黏膜内的感受器时，引起一系列的协调而又有次序的动作（气流被强力驱出，并带出异物或过多分泌物）。,作用：清洁、保护和维持呼吸道的的畅通。,2,、喷嚏反射：异物刺激鼻粘膜时，引起类似咳嗽的喷嚏反射。不同的是，使气流主要从鼻孔中冲出。,31,三、高级神经中枢对呼吸运动的调节,脑干对呼吸运动的控制属于不随意的自主控制，大脑皮层通过皮层,-,脊髓束和皮层,-,红核,-,脊髓束直接控制呼吸肌的活动，可随意控制呼吸运动，使呼吸运动与其他躯体运动相协调，完成诸如发声、讲话、唱歌等动作。,但这种控制是有一定限度的。,睡眠呼吸暂停,(sleep apnea),1.,中枢性,:,特征是呼吸运动完全消失，膈,N,无放电活动。,2.,阻塞性,:,是上呼吸道塌陷阻塞,(,舌大、悬雍垂大、软腭松弛者,),所致，因而有呼吸运动但无气流,.,觉醒是中断睡眠呼吸暂停的主要原因。打鼾是上呼吸道阻塞的早期表现。,32,肺的传导部,肺的呼吸部,肺叶支气管,小支气管,细支气管,呼吸性细支气管,终末细支气管,肺泡管,肺泡,肺泡囊,（二）组织结构,1,、传导部：,支气管树,：各肺叶支气管入肺后反复分支，越分越细呈树枝状，称支气管树。,肺小叶,：每一细支 气管及其所属的肺组织,2,、呼吸部,（,1,）组成,33,气,-,血屏障：,肺泡和血间进行气体交换必须经过肺泡内表面的液体层、肺泡细胞及其基膜、毛细血管的基膜和毛细血管内皮细胞等,.,型,肺泡细胞,型肺泡细胞,毛细血管,基膜,巨噬细胞,内皮细胞,尘细胞,肺泡隔,:,毛细血管网、弹性纤维、巨噬细胞肺泡孔,:,（,2,）肺泡的结构,上皮,34,第三节 呼吸运动的调节,一、呼吸中枢与呼吸节律的形成：分布于从脊髓到大脑皮层的各高级中枢，主要位于脑干，尤以延髓为主。,（一）呼吸中枢：,1,、脊髓呼吸运动神经元：位于脊髓颈胸段灰质侧角，发出运动纤维支配呼吸肌的运动。包括,2,类：,（,1,）脊髓吸气肌运动神经元：位于,2,个部位：颈髓,3-5,节发出膈神经，兴奋后支配膈肌收缩；胸髓,1-11,节发出肋间神经，兴奋后支配肋间外肌收缩。二者引起吸气运动。,（,2,）脊髓呼气肌运动神经元：也位于胸髓,1-11,阶段，发出肋间神经，兴奋后引起肋间内肌收缩，引起呼气运动。,脊髓呼吸运动神经元本身无自动节律性能力，是延髓呼吸中枢的节律性兴奋使之产生节律性活动。试验证明，从脊髓与延髓交界处离断后，动物立即停止呼吸，故它是低级中枢。,35,2,、延髓的呼吸中枢：延髓内有产生节律性呼吸的基本中枢。分布在孤束核、疑核、网状结构中。,（,1,）吸气中枢：是位于延髓腹侧的吸气运动元群，位于孤束核和疑核中。刺激后引起持续的吸气动作。,（,2,）吸气中枢：是位于延髓背侧的呼气运动元群，位于孤束核背侧。刺激后引起持续的呼气动作。,这,2,组神经元的分布相互重叠，又相对集中。且功能相互拮抗，它们在,H,+,或,CO,2,的刺激下交替发生兴奋和抑制，使吸气和呼气动作交替进行。仅由这两个中枢控制的呼吸节律不规则，呼气时间长，吸气突然发生又突然终止,喘式呼吸。,