respiration

表面活性物质（pulmonary surfactant）： 成分：二棕榈酰卵磷脂 分泌部位: 肺泡II型细胞分泌 作用：降低肺泡表面张力 1. 维持大小肺泡的稳定性 2. 防止肺水肿 3. 降低吸气阻力, 减少吸气做功 正常值成人两肺总顺应性约为0.2L/cm H2O
(2)胸廓的弹性阻力和顺应性
胸内压＝ 肺内压
肺回缩力
吸气末、呼气末
肺内压＝大气压 大气压＝０ 胸内压＝ －肺回缩力 平静呼气末：- 5～-3 平静吸气末：-10～-5
小结：
（1） 呼吸运动是肺通气的原动力。 （2） 肺内压与大气压之间的压力差推动气体 进出肺,是肺通 气的直接动力。 （3） 胸膜腔内压维持肺处于扩张状态。
（2）最大随意通气量: 以最快速度、最大深度呼吸时的每分通气量为 每分最大随意通气量。 一般可达70－150 L/min 可了解肺通气功能的储备能力。 通气贮量百分比= 最大随意通气量—每分平静通气量 最大随意通气量 X 100%
呼吸时的肺容积变化示意图
2.无效腔和肺泡通气量
生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔 肺泡通气量 =（潮气量-无效腔×呼吸频率 平静呼吸： 肺泡通气量 =（500 – 150）× 12 = 4.2 (L/min) 深慢呼吸： 肺泡通气量 =（1000 – 150）× 6 = 5.1 (L/min) 浅快呼吸： 肺泡通气量 =（250 – 150）× 24 = 2.4 (L/min)
以下两种运动方式均可导致胸廓容积的变化：
（1）过程
• 横膈的上下运动。平静呼吸时横膈的移动范 围在1－2 cm，深呼吸时可达7－10 cm。膈 肌是最重要的吸气肌。 • 肋骨的升降运动。平静呼吸时，呼气肌基本 上没有收缩活动，因此呼气是被动的。
（2）型式：
1）腹式呼吸和胸式呼吸 腹式呼吸：
膈肌收缩、舒张活动为主的呼吸运动。
第二节 肺换气和组织换气
一. 气体交换基本原理
（一） 气体的扩散 肺泡、组织与血液之间气体交换是通过扩散进行的。 在海平面，空气的压力为760 mm Hg， 由O2构成的压力为158.4 mm Hg （760 mm Hg 20.84%），简称O2分压。 肺泡气中： O2分压低于空气的O2分压， CO2分压则远大于空气的CO2分压。
胸式呼吸：
肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动。
2）平静呼吸和用力呼吸 平静呼吸： 安静状态下的呼吸运动，频率12~18次/分
特点：吸气是主动的，呼气是被动的。
用力呼吸或深呼吸：
特点：吸气、呼气都是主动的。
平静呼吸运动过程：
• 吸气运动 吸气肌：膈肌，肋间外肌等收缩 • 呼气运动 吸气肌：膈肌，肋间外肌舒张，胸廓减 小，肺依自身回缩力而回位
PO2 104mmHg CO240mmHg
肺泡
PO2 40mmHg
血液
CO246mmHg
PO2 100mmHg PCO240mmHg
PO2 40mmHg PCO246mmHg
PO2 30mmHg PCO250mmHg
二、肺换气 （一）肺换气过程
O2与CO2在血液和肺泡间扩散迅速， 0.3s内可达平衡。 血液流经肺毛细血管时间约0.7s， 1/3时已完成肺换气。
△V:肺容积变化
△P：跨肺压
（肺内压－胸内压）
压力变化
(1)肺的弹性阻力和顺应性：
肺弹性阻力的来源： 肺组织弹性回缩力及表面张力。 表面张力： 在液-气界面上，由于液体分子之间的吸引 力大于气体分子之间的吸引力，而使表面 积趋向于缩小的力。
1) 静态肺顺应性曲线
滞后现象：
呼气和吸气时的肺顺应性曲线并不重叠 的现象。
意义：反映肺通气阻力的变化， 评价肺通气功能的较好指标。 • 阻塞性肺疾病患者肺活量可能正常， 但时间肺活量显著降低。
FEV1
FVC
FEV1 FVC
用力肺活量(FVC)和用力呼气量(FEV) A.正常人 B.气道狭窄患者 纵坐标的“0”等与残气量
（二） 肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量
（1）每分通气量 (minute ventilation volume) 指每分钟进或出肺的气体总量， 每分通气量 = 潮气量×呼吸频率 6000~9000 mL 500 mL 12~18
用力肺活量
(forced vital capacity,FVC)
Baidu Nhomakorabea
一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼 出的最大气量。
用力呼气量 （时间肺活量 timed vital capacity ）
概念： 受试者以最快速度呼气，分别测定第1 sec、 2 sec、3 sec末所呼出的气体量，计算其所 占肺活量的百分比，分别称为第1 sec、2 sec、3 sec的时间肺活量。 正常值：成年人各为83%、96%和99%。
气道阻力：
用维持单位时间内气体流量所需的压力差表示。 = 大气压与肺内压之差 / 单位时间内气体流量
气道阻力
主要存在于主支气管等大气道。 细支气管、终末细支气管尽管口径很小， 但数量极多，因而总阻力很小。
在疾病情况下细支气管对气道阻力影响很大。
细支气管平滑肌受副交感神经 和交感神经 双重支配。
影响气道口径的因素
（二）影响肺换气的因素
1.呼吸膜的厚度
肺泡内气体与肺泡壁毛细血管之间共有6层结构 (<1 m)，构成呼吸膜(respiratory membrane)。
1) 2) 3) 4) 5) 6) 肺泡内表面的液体层及其表面的表面活性物质； 肺泡上皮细胞； 上皮基底膜； 弹力纤维和胶原纤维构成的网状间隙； 毛细血管基底膜； 毛细血管内皮细胞。
儿茶酚胺 前列腺素 气道平滑肌舒张 E2 F2a 组胺 白三烯 气道平滑肌收缩
过敏反应肥大细胞 CO2
支气管、肺C类纤维反射性
气道上皮合成、释放内皮素 哮喘病人肺内皮素合成、释放
二． 肺通气功能的指标
（一）肺容积和肺容量
1．肺容积 四种基本肺容积 （1）潮气量 (tidal volume)： 每次呼吸时吸入或呼出的气体量。 正常成年人平静呼吸时平均为500 mL。
： 肺泡膜面积、肺毛细血管血流量
： 肺泡膜面积
、扩散距离增加
概念: 是指每分种肺泡通气量（VA）和每分肺血流 量（Q）之间的比值，简写为VA/Q。 正常成年人安静时约为0.84 （肺泡通气量4200 mL / 肺血流量5000 mL）
VA/Q <0.84
肺泡气CO2及O2分压很快与静脉血的CO2及O2分压 达到平衡，流经肺泡的静脉血相当于未进行气体交 换就回到心脏，犹如发生了动－静脉短路。
（1）跨壁压:指呼吸道内外的压力差。 呼吸道内压力高，跨壁压增大， 管径被动扩大，阻力变小。 （2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用： 小气道 弹性纤维 胶原纤维 对气道壁的牵拉作用 保持没有软骨组织支持的细支气管的通畅
（3）自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节 ①双重神经支配： 副交感神经： 递质：ACh 受体：M型 作用：气道平滑肌收缩，管径减小，阻力增加
用力呼吸运动过程：
吸气运动 吸气肌： 膈肌，肋间外肌、辅助吸气肌收缩。
呼气运动 呼气肌： 肋间内肌收缩 腹肌收缩 、膈肌，肋间外肌舒张
用力呼吸运动
2.肺内压：
指肺泡内的压力 平静呼吸：±1-2mmHg
3.胸内压: 胸膜腔内的压力
测量: 直接 间接 形成： 胸内压 = 肺内压 - 肺回缩力 = 大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 意义： 维持肺的扩张状态; 促进静脉和淋巴回流
（2）补吸气量或吸气储备量 1500－2000 mL。 （3）补呼气量或呼气储备量
900－1000 mL
（4）残气量 ： 最大呼气末尚存留于肺中不能呼出的气体 量。正常成年人约为1000－1500 mL。
2.肺容量 两项或两项以上的肺容积相加，为肺容量。 (1)深吸气量 : 平静呼气末 作最大吸气时所能吸入的气量
的力。
顺应性: (compliance)
在外力作用下弹性组织的可扩张性
度量弹性阻力
指单位跨壁压（跨肺压、跨胸壁压）变化( △P) ， 所引起的容积（△V）变化。
1 ＝ C＝ R
△V
△P
( L/cmH2O )
肺顺应性： CL
用单位跨肺压的变化所导致的肺容积变化。
CL＝
△V
△P
（ 0.2 L/cmH2O）
交感神经： 递质：NE 受体：β型 作用：气道平滑肌舒张，管径增大， 气道阻力减小. 临床应用拟肾上腺素能药物
②非肾上腺素非乙酰胆碱（NANC）共存递质的调制: 神经肽（VIP、神经肽Y、速激肽）
VIP、神经肽Y、速激肽
Ach
调制递质的释放
VIP、神经肽Y、速激肽
调制对递质的反应 效应器的反应
（4）化学因素的影响：
呼吸膜厚度增加一倍，气体扩散速率即降低一倍。
2.呼吸膜的面积
正常成年人呼吸膜总面积达70 m2。 安静状态时仅有40 m2参与气体交换， 很大的储备面积。 • 运动，毛细血管开放数量、程度增加，面积 • 肺不张、肺气肿、肺叶切除等情况下呼吸膜面 积减少。
3.通气/血流比值 (ventilation/perfusion ratio)
深吸气量 = 潮气量+补吸气量
(2)功能残气量:
残气量 +补呼气量 =2500 mL 生理意义: 缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压
(3)肺活量(vital capacity,VC) :
概念：一次最大吸气后从肺内所能呼出的最大 气体量。 肺活量 = 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量。
正常值：成年男性平均3500 mL ， 女性平均2500 mL 意义：反映了肺一次通气的最大能力。 可作为肺通气功能的指标。
产生原因： 肺泡液-气界面的表面张力 盐水代替空气 测定肺的顺应性，滞后现象不明显。
用同等压力充空气和盐水，何者易扩张肺？ 充盐水
充盐水 充空气
2）弹性阻力的来源：
①弹性回缩力1/3 ②肺泡液-气界面的表面张力2/3 Laplace 定律 P = 2T / r
P : 肺泡内压力 T ：肺泡表面张力 r ：肺泡半径
DL=
V PA – PC
V：每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml / min）
PA：肺泡气中该气体的平均分压 PC：肺毛细血管血液内该气体的平均分压
DL测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。
• 正常人安静状态
O2的D平均约为20ml / min CO2的 DL平均约为O2的20倍
• 运动时DL • 肺疾病DL
VA/Q >0.84
肺泡气CO2及O2分压与湿润的空气相等，但由于没 有血流，同样不能进行气体交换，相当于出现了无 效腔。这种无效腔称为生理无效腔。
(三)肺扩散容量
气体在单位 (1mmHg)分压差作用下，每分钟通过呼 吸膜扩散的气体ml数为肺扩散容量(diffusion capacity of lung,DL).
影响气体分子在液体和液-气之间扩散的因素： 1.气体的分压差（P） 2.气体分子量（MW）和物理溶解度（S） 3.扩散面积（A）和距离（d） 4.温度(T) P A S T 扩散速率D = —————— d MW
(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压
空气 PO2159mmHg PCO20.3mmHg
胸廓顺应性 = 胸廓容积的变化/跨壁压的变化 R总 = RL + R chw 1 / C总 = 1 / CL + 1 / C chw
胸廓自然位置时的肺容量约相当于肺总量的 67%,胸廓无变形,不表现弹性阻力。
不同状态下胸廓弹性回缩力对呼吸的影响
无
向外 吸气的动力
向内 吸气的阻力
2.非弹性阻力
惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力 R ∝ 1 / r4
第五章
呼吸系统
山东大学医学院生理研究所
• 呼吸的概念：
机体与外界环境之间的气体交换过程，称 为呼吸。 呼吸维持新陈代谢和其他功能活动所必需 的基本过程之一。 呼吸的全过程：
第一节 肺通气
肺通气的概念：肺与外环境之间进行气体交换 的过程。 一、肺通气原理 （一） 肺通气的动力 1.呼吸运动 肺通气的原动力 肺本身不具有主动张缩的能力， 它的张缩是由胸廓的扩大和缩小所引起。
胸膜腔封闭性被破坏，气体进入胸膜腔，这种状态称 为气胸（pneumothorax）。 外伤导致胸壁破损，胸膜腔与大气直接接通，称为开 放性气胸。
（二）肺通气的阻力
弹性阻力70%
肺通气的阻力
非弹性阻力30%
1. 弹性阻力和顺应性(compliance)
弹性阻力( R ) ：
物体对抗外力作
用所引起的变形