生理学 第七章 呼吸生理

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概念:呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。 吸气肌:隔肌、肋间外肌
呼气肌:肋间内肌、腹肌
辅助吸气肌群:斜角肌、胸锁乳突肌等
(1)呼吸运动过程 1)吸气 2) 呼气
斜角肌
胸锁乳突肌
肋间外肌 膈肌
肋间内肌
呼气肌 腹部 肌群
吸气肌
呼吸肌
肋间 外肌 肋



呼吸运动引起的胸廓容积变化
(2)呼吸运动形式 平静呼吸 用力呼吸 胸式呼吸 腹式呼吸 吸气主动、呼气被动 吸气主动、呼气主动 肋间外肌活动为主 膈肌活动为主
面积
扩散速率 扩散量
3. 通气血流比值=
每分肺泡通气量(VA) = 0.84 每分肺血流量(Q) 呼吸膜结构示意图
VA / Q VA / Q
肺泡无效腔
肺泡气更新率
血中PO2 PCO2
功能性动-静脉短路
通气/血流比值可能出现的三种情况
通气/血流比值可能出现的三种情况
(三)肺扩散容量 (自学)
三、组织换气
中枢化学感受器 延髓腹外侧浅表部
主要 作用
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脑脊液和局部细胞外液 中H+浓度 1. 不感受缺氧的刺激 2. 对CO2的敏感性高于 外周,但反应潜伏期长 3. 动脉血pH变化的作用 小而缓慢 机体缺氧时维持对呼吸 调节脑脊液中[H+]→维 的驱动 持稳定的pH环境
2. CO2、H+ 和O2对呼吸的调节
(二)肺通气的阻力
弹性阻力: 胸廓和肺的弹性阻力。70% 非弹性阻力: 气道阻力、惯性阻力及组织粘滞阻
力等。30%
1.弹性阻力
概念:弹性组织受外力作用发生变形时所产 生的对抗变形的力。 度量指标:顺应性 顺应性:指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性 弹性阻力
(1)肺的弹性阻力与顺应性:
肺组织:弹性纤维和胶原纤维的弹性回缩力 1/3 肺泡内:液―气界面所产生的表面张力 2/3
CO2解离曲线
(三)O2与Hb的结合对CO2运输的影响
• O2与Hb结合将促使CO2释放,这一效应称为 何尔登效应。
• 可见O2和CO2的运输相互影响。 CO2通过波尔效应影响O2的结合和释放。 O2又通过何尔登效应影响CO2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
基本中枢:延髓 脊髓 低位脑干 高位脑
② [H+] [H+] CO2 排出 增强CO2的作用
PCO2
抵消了一部分H+ 的刺激作用 ③ PO2 呼出较多的CO2 减弱了低O2 的刺激作用 PCO2 和[H+]
成人:胸式和腹式混合式呼吸 婴幼儿:腹式呼吸为主
妊娠后期:胸式呼吸为主
2. 肺内压: 指肺泡内的压力。 (1)呼吸过程中肺内压的变化 初:< 大气压 吸气 末:= 大气压 肺内压 初:> 大气压 呼气 末:= 大气压
在呼吸运动过程中正是由于肺内压的周期性交替升降, 造成肺内压和大气压之间的压力差,由该压力差推动 气体进出呼吸道。
H2O
HCO3-
(2)动脉血液中[H+]对呼吸的调节
动脉血[ H +]
(+) 外周化学感受器
呼吸加快加深
(3)动脉血液中O2分压对呼吸的调节
吸入气中O2含量 10% 动脉血PO2 < 8kPa
低氧或缺氧
外周化学感受器 呼吸中枢(+) 呼吸加快加深
3.CO2、H+ 和O2在调节呼吸中的相互作用
① PCO2
第七章 呼吸系统的结构与功能
肺通气
肺换气
气体在血液 中运输
细胞呼吸
呼吸过程示意图
呼吸部:
呼吸系统概貌
肺内支气管树
第二节 肺通气
一、肺通气的原理
(一)肺通气的动力
直接动力:肺内压和大气压之间的压力差
肺内压低于大气压 肺内压高于大气压 吸气 呼气
原动力:呼吸运动
1. 呼吸运动(respiratory movement)
(一)氧在血液中存在的形式
血液中O2和CO2的含量(ml/100 ml 血液) 动脉血
物理 溶解 O2 CO2 0.31 2.53 化学 结合 20.0 46.4 总量
混合静脉血
物理 溶解 化学 结合 15.2 50.0 总量 15.31 52.91
20.317 0.11 48.93 2.91
• 以Hb为主要运输工具
肺容积和肺容量示意图
(二)肺容量: 是肺容积中两项或两项以上的
联合气量。
1. 深吸气量(inspiratory capacity):1+2
2. 功能残气量(functional residual capacity):3+4
3. 肺活量:尽力吸气后,从肺内所能呼出的最大气
量(vital capacity)。
在组织
HbNHCOOH+
HbNH2 + CO2
在肺
HbNHCOOH
调节因素:氧合作用
HbO2的酸性高,不易与CO2结合 还原Hb的酸性低,容易与CO2结合
(二)CO2解离曲线
• 表示血液中CO2 含量与PCO2 关系的曲线。 • 血液CO2 含量随PCO2上升而增加。 • 与氧解离曲线不同,二者之间接近线性关系 而不是S形曲线,而且没有饱和点。 • 因此,CO2 解离曲线的纵坐标不用饱和度而 用浓度表示。 • 血液流经肺时每100 ml血液释出4 ml的CO2。
第四节 气体在血液中的运输
(O •运输形式: 2 和CO2)
物理溶解:量少,是化学结合的前提
化学结合:量多,以物理溶解为前提
O2 和CO2扩散入血: 溶解于血液使 气体分压升高 O2 和CO2从血中释出: 溶解的先逸出使 气体分压下降 化学结合的再分离出来 以补充失去的溶解气体 化学结合
一、氧的运输
脑桥
延髓
呼吸中枢示意图
二、呼吸的调节
(一)化学感受性反射对呼吸运动的调节
1. 化学感受器:适宜刺激为O2、CO2 和 H+ 等。 外周化学感受器:颈动脉体和主动脉体
中枢化学感受器:延髓腹外侧浅表部
区别 部位 适宜 刺激
外周化学感受器 颈动脉体和主动脉体 动脉血中PO2、PCO2和 pH变化 1. 颈动脉体>主动脉体 2. 三种刺激可协同作用
(1)动脉血液中 CO2分压对呼吸的调节
A、一定范围内动脉血中的PCO2对维持呼吸和呼 吸中枢的兴奋性是必要的。
阈值:动脉血 PCO2 ≥40 mmHg B、吸入气中CO2适当 PCO2适当 呼吸 加深加快
过量 呼吸中枢 (-) (吸入气中CO2浓度超过7%) 过量 呼吸中枢 (-) (吸入气中CO2浓度超过15%)
图7-11相连通的大小不同的液泡内压及 气流方向示意图
实际上由于肺表面活性物质的 存在,这些情况并不会发生。
表 面 张 力
肺表面活性物质: 二软脂酰卵磷脂
由肺泡Ⅱ型细胞分泌,能够降低肺泡表面张力的作用。 降低弹性阻力 重要的生理意义 维持大小肺泡的稳定性 防止肺水肿
(3)胸廓的弹性阻力和顺应性
肺容量=肺总量的67% 肺容量<肺总量的67% 弹性阻力为零 其弹性阻力向外, 是吸气的动力,呼气的阻力 肺容量>肺总量的67% 其弹性阻力向内, 成为吸气的阻力,呼气的动力。 胸廓的顺应性 (Cchw) = 胸廓容积变化 (ΔV) / 跨壁压力变化 (ΔP) 正常人胸廓顺应性也是0.2 L / cmH2O。
肺换气:肺泡 血液 组织换气:血液 组织
一、肺换气和组织换气的基本原理
(一)气体的扩散
动力:气体的分压差 方式:扩散
3. 扩散面积和距离
与扩散面积成正比,与扩散距离成反比
4. 温度 :正比
二、肺 换 气
(一)肺换气过程
(二)影响肺换气的因素
1. 呼吸膜的厚度
厚度 扩散速率 扩散量
2. 呼吸膜的面积
4. 用力呼气量 :指尽力最大吸气后再尽力尽快呼气 时,在一定时间内所能呼出的气量。
常用:1秒用力呼气量(FEV1)
5. 肺总量:1+2+3+4
(三)肺通气量和肺泡通气量
1.每分通气量:潮气量×频率 2.最大随意通气量(自学) 3.无效腔和肺泡通气量
• 无效腔: 解剖无效腔 生理无效腔 肺泡无效腔 • 每分肺泡通气量= (潮气量-解剖无效腔容量)×呼吸频率
(3)胸膜腔负压的形成:
生长速度:胸廓>肺
肺的弹性回缩力的方向 胸廓的弹性回缩力的方向 向内 向外
(2)胸膜腔内压及其测定:
胸内压 < 大气压 胸内负压
胸膜腔
(4)胸膜腔负压的生理意义
①维持肺泡扩张状态,并随胸廓的运动而张缩, 保证肺通气和肺换气。
②降低中心静脉压,促进胸腔淋巴液和静脉 血回流。
1.Hb分子的结构
Hb + O2
PO2高 PO2低
HbO2
2.Hb与O2结合的特征
(1)反应快,可逆,不需酶,反应方向取决于 PO2高低 (2)Fe2+与O2 结合后仍是二价铁 (3)1分子Hb可以结合4分子O2 氧容量: 100ml血液中Hb所能结合的最大O2量 氧含量: 100ml血液中Hb实际结合的O2量 血氧含量 氧饱和度: ×100% 血氧容量 (4)Hb的变构效应: PO2 Hb量
紧密型(T型):去氧Hb 疏松型(R型):氧合Hb
氧解离曲线
二、CO2的运输 (一)CO2的运输形式
1. 物理溶解:5% 2. 化学结合: (1)碳酸氢盐形式:88%
血浆 CO2 NaHCO3 Na+
红细胞
可逆的
CO2 CA H2O
-
HCO3
H+ HCO3 -
H2CO3 Cl -
(2)氨基甲酸血红蛋白形式:7%
(2)肺泡表面张力与肺表面活性物质
肺泡表面张力:肺泡内壁的表层覆盖一薄层液体,
它与肺泡内气体间形成球形液﹣气界面,其表面张 力的方向是指向球心。
根据Laplace定律: P = 2 T/r (式中P是肺泡内 的压力,T是肺泡 表面张力,r是肺泡 半径)
肺泡失去稳定性。 肺泡吸气时倾向于 膨胀破裂;呼气时 倾向于萎陷。 引发肺水肿。
呼吸过程中肺内压、胸内压及呼吸气容积的变化过程
(2)人工呼吸的原理
定义:人为地造成肺内压和大气之间的压 力差来维持肺通气。 前提:呼吸道通畅 方法:人工呼吸机 口对口的人工呼吸法 有节律性地挤压胸廓的负压通气
(2)胸膜腔内压及其测定:
胸膜腔内压测定 直接法
间接法 胸膜腔内压:负压
平静吸气末: ﹣10~﹣5 mmHg 平静呼气末: ﹣5~﹣3 mmHg 随呼吸运动而变化
呼吸膜、肺泡表面张力与肺表面活性物质
Ⅰ型 肺泡上皮C:
毛细血管内皮C 呼吸膜:
毛细血管肌膜 组织间隙 肺泡上皮基膜 肺泡上皮C 含表面活性物质的液体层
1 μm
Ⅱ型
(分泌C) 肺泡气液交界面的表面张力
二软脂酰卵磷脂
2.非弹性阻力
定义:在气体流动时产生的,并随流速加快而增 加,故为动态阻力。
包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力。
呼吸 (-)
CO2麻醉
动脉血中单纯PCO2、PO2、pH变化时的肺泡通气反应
外周途径
两条途径:
(动脉血)
PCO2
窦N 舌咽N 延髓 颈A体 化学感受器 (+) 呼吸中枢 迷走N 主A体 (+)
传出N
透过血-脑屏障
呼吸加深加快
H+ 延髓 中枢化学感受器 (+) 中枢途径(主要)
脑脊液中 H2CO3 CA PCO2
(1)气道阻力
定义:由气体流经呼吸道时,气体分子间及气体分 子与呼吸道壁之间的摩擦所产生阻力 。 分布:鼻、声门、直径2 mm以上细支气管、气管 等部位。
(2)影响气道阻力的因素
气流速度 阻力 气流形式 层流 阻力 湍流 阻力 管径大小(呼吸性细支气管) 气道的跨壁压 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节 化学因素
不同呼吸频率和潮气量时肺通气量和肺泡通气量
呼吸频率 (次/分钟) 16 8 潮气量 (ml) 500 1000 肺通气量 (ml/min) 8000 8000 肺泡通气量 (ml/min) 5600 6800
32
250
8000
3200
• 深而慢的呼吸比浅而慢的呼吸效率高。
第三节 肺换气和组织换气
二、肺通气功能的评价
(一)肺容积:是指肺内气体的容积
1. 潮气量:每次吸入或呼出的气量。 正常成人:400~500 ml 2. 补吸气量:平静吸气末, 再尽力吸入的气量。 (吸气储备量)正常成人:1500~1800 ml 3. 补呼气量:平静呼气末,再用力呼出的气量。 (呼气储备量)正常成人:1000~1500 ml 4. 残气量: 用全力呼气后,肺内所留的气体量。 (余气量) 正常成人:1000~1500 ml
肺顺应性: 单位压力变化所引起的肺的容积变
化(L/ cmH2O ),表示外力作用下 肺弹性组织的可扩张性。 容积变化(ΔV) 肺的顺应性(C肺)= 跨肺压力变化(Δр)
1 弹性阻力 = 顺应性
正常成人肺的静态顺应性约为0.2 L/ cmH2O
比顺应性:单位肺容量下的顺应性。
比顺应性 = 测得的肺顺应性(L / cmH2O)/肺总量(L)。 意义:可用比顺应性来比较具有不同肺总量的个体的肺顺应性。
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