第二节肺换气和组织换气

合集下载

第二节肺换气

第二节肺换气和组织换气
肺换气：肺泡血液组织换气：血液组织
第二节
肺换气和组织换气
一、气体交换的原理
（一）气体的扩散
气体分子从高分压低分压处转移
扩散速率的影响因素： 1.气体的分压差：正比
2.气体的分子量和溶解度：溶解度高，扩散快扩散系数分子量大，扩散慢 3.扩散面积和距离：扩散面积，正比扩散距离，反比 4.温度：正比
二、肺换气
102
（一）肺换气过程
换气动力：分压差换气方向：分压高→分压低
换气结果：
肺Ｖ血 ↓ Ａ血组织Ａ血 ↓ Ｖ血
（二）影响肺换气的因素
呼吸膜

含表面活性物质的液体层肺泡上皮细胞上皮基底膜组织间隙毛细血管基底膜毛细血管上皮细胞
影响肺换气的因素
1.呼吸膜厚度: 反比
O2 、CO2→ 溶解 → 化学结合 → 溶解
二、氧的运输
1．Hb分子的结构
珠蛋白+4血红素
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，受PO2影响（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与的解离曲线呈S形 PO2 Hb量
O2分压高（肺）
Hb＋O2
HbO2
O2分压低（组织）（还原、紫蓝色）（氧化、红色）盐键断裂分子构型紧密型分子构型疏松型（T型）盐键形成（R型）
3.氧解离曲线

肺换气与组织换气(生理学课件)

呼吸辅助肌（40）
0.04
5.3斜角肌
6.1
（0.3）
（4胸0锁）乳头肌（46）
13.3
4.0
（100）主（要呼30气）肌
5.3
肋间6内.7肌
（40 ）腹（壁5肌0）群
呼吸气体的交换
（压下溶解于单位溶剂液体中的气体量。
分压差×溶解度气体扩散速率 =
气体的分压
在混和气体的总压力中,某种气体所占的压力。
混合气体中各组成气体分子的扩散与该气体的分压差成正比。
张力
溶解的气体分子从液体中逸出的力。
呼吸气体的交换
空气、肺泡气及血液与组织液中各气体的分压kPa(mmHg)
空气
肺泡气
静脉血
动脉血
组织
PO2 主要吸气肌
膈肌
肋间P外C肌O2
21.2（159.0） 13.9（104） 5.3
低处发生净转移，这一过程称为气体扩散。 ➢ 气体扩散动力：交换膜两侧气体的分压差
➢ 肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。
原理
气体扩算速率
呼吸气体的交换
单位时间内气体分子的扩散量。它与气体压力差呈正变关系，还与分子量和溶解度有关。
气体扩散速率=
分压差×溶解度 √分子量
呼吸气体的交换（一）气体的分压差
气体交换过程
(一)肺换气的过程
(二)组织换气的过程
气体交换原理
心脏的功能
1 PART
肺换气示意图
组织换气示意图
1.心肌细胞分类
依照电生理特性可将心肌细胞分为： ①快反应非自律细胞
如：心房肌细胞、心室肌细胞
②快反应自律细胞
如：房室束及其分支、浦肯野细胞

第二节呼吸气体的交换

第二节呼吸气体的交换要求：肺换气的基本原理、过程和影响因素。

气体扩散速率，通气/血流比值及其意义。

肺通气使肺泡不断更新，保持了肺泡气PO2、PCO2的相对稳定，这是气体交换得以顺利进行的前提。

气体交换包括肺换气和组织换气，在这两处换气的原理一样。

一、气体交换原理（一）气体的扩散气体分子不停地进行着无定向的运动，其结果是气体分子从分压高处向分压低处发生净转移，这一过程称为气体扩散，于是各处气体分压趋于相等。

机体内的气体交换就是以扩散方式进行的。

单位时间内氧化扩散的容积为气体扩散速率（diffusion rate,D），它受下列因素的影响。

1．气体的分压差在混合气体中，每种气体分子运动所产生的压力为各该气体的分压，它不受其它气体或其分压存在的影响，在温度恒定时，每一气体的分压只决定于它自身的浓度。

混合气的总压力等于各气体分压之和。

气体分压可按下式计算：气体分压=总压力×该气体的容积百分比两个区域之间的分压差（△P）是气体扩散的动力，分压差大，扩散快。

2．气体的分子量和溶解度质量轻的气体扩散较快。

在相同条件下，各气体扩散速率和各气体分子量（MW）的平方根成反比。

溶解度（S）是单位分压下溶解于单位容积的溶液中的气体的量。

一般以1个大气压，38℃时，100ml液体中溶解的气体的ml数来表示。

溶解度与分子量平方根之比（S/***）为扩散系数（diffusion coefficient），取决于气体分子本身的特性。

CO2的扩散系数是O2的20倍，主要是因为CO2在血浆中的溶解度（51.5）约为O2的（2.14）24倍的缘故，虽然CO2的分子量（44）略大于O2的（32）。

3．扩散面积和距离扩散面积越大，所扩散的分子总数也越大，所以气体扩散速率与扩散面积（A）成正比。

分子扩散的距离越大，扩散经全程所需的时间越长，因此，扩散速率与扩散距离(d)成反比。

4．温度扩散速率与温度（T）成正比。

在人体，体温相对恒定，温度因素可忽略不计。

动物生理学-6-呼吸

(二) 肺通气量和肺泡通气量 ⒈肺通气量每分钟吸入或呼出的气体总量，＝潮气量×呼吸频率(次/分) = 6～9 L/min 最大随意通气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分) = 70～150 L/min（即最大通气量）
通气贮存量百分比=最——大—通—气——量—-—每—分——通—气——量— ×100%
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。
——————O—2、——CO—2—扩—散—速——率—（——D—）—的—比——较——————————————— 分子量血浆溶解度肺泡气 A血 V血 D
——————————————————————————————————————
①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 ②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 ③平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。
（2）呼吸运动的形式: 根据参与呼吸的呼吸肌的主次、多少和用力
程度，将呼吸运动分为不同的形式： 1）按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；平
静呼吸频率:成人:12～18次/分 2）按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混
交感N→NE+β2受体→舒张→气道阻力↓ (拟交感药物治疗哮喘)
注:体液因素(组织胺、5-HT、缓激肽等)→强烈收缩
肺泡：肺换气的主要场所
呼吸肌：与肺通气的动力有关
胸膜腔：其负压与肺扩张有关
一、肺通气的原理（一）肺通气的动力
1.呼吸运动动
呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性的扩大和缩小，称为呼吸运动（respiratory movement)。
胸廓容积缩小, 肺被动缩小
肺内压＜大气压，气体经呼吸道入肺
肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺

呼吸系统—肺换气与组织换气(正常人体机能课件)

气体交换的过程
01
02
03
概念
气体交换的动力
肺换气
04
组织换气
呼吸一、概念
肺泡
肺换气
血液循环
组织
组织换气
呼吸
二、气体交换的动力气体交换的动力是两个部位之间的气体分压差。气体分压：在混合气体中，某种气体产生的压力，混合气体的总压力等于各组成气体分压之和。气体分子从分压高处向分压低处发生转移。
呼吸
V/Q比值↑＞0.84 肺通气↑或肺血流↓
肺血管栓塞肺泡无效腔增大
呼吸
V/Q比值↓＜ 0.84 通气不足，血流过多支气管痉挛或肺不张时
功能性的动静脉短路
呼吸
二、呼吸膜的厚度和面积
呼吸膜：是肺泡腔与肺毛细血管腔之间的膜。（六层） 1.气体扩散速率与呼吸膜的面积成正比 2.气体扩散速率与呼吸膜的厚度成反比
呼吸膜
呼吸
三、肺通气／血流比值（ V / Q ）肺通气／血流比值：是指每分肺泡通气量（V）与每分肺血流量（Q）之间的比值。
呼吸
正常成年人安静时 V / Q =0.84 换气效率最佳
呼吸
三、肺换气的过程
肺泡
静脉端
动脉端
呼吸四、组织换气的过程
动脉端
静脉端
细胞
影响肺部气体交换的因素
01
02
03
气体的扩呼吸膜的厚度肺通气／血流
散速率和面积比值吸一、气体的扩散速率1.气体的分压差
2.气体在溶液中的溶解度
正比
3.扩散面积和温度
4.气体的分子量、扩散距反比离
CO2的扩散速率实际约为O2的2倍

肺换气和组织换气课件

当肺换气和组织换气同时出现异常时，可能相互影响，加重病情。
联合异常的原因可能包括慢性阻塞性肺疾病、肺炎、心脏疾病等。
联合异常可能导致机体缺氧和酸中毒的程度更加严重，对生命健康造成威胁。
联合异常的症状可能包括呼吸困难、紫绀、意识障碍等。
05
肺换气和组织换气的临床意义
在疾病诊断中的意义
肺换气和组织换气异常可能提示肺部或全身性疾病，如肺炎、肺气肿、心力衰竭等。通过对这些指标的监测和分析，有助于早期发现和诊断相关疾病。
肺换气的过程
氧气从外界通过呼吸道的吸入进入肺泡，然后通过扩散作用从肺泡进入肺毛细血管。
二氧化碳则从肺毛细血管通过扩散作用进入肺泡，然后通过呼气排出体外。
肺换气的影响因素
通气量
呼吸频率
通气量的大小直接影响肺换气的量，通气量越大，肺换气的量也越大。
呼吸频率的快慢也会影响肺换气的量，呼吸频率越快，单位时间内完成的换气次数越多。
组织换气的需求和代谢产物对肺换气产生反馈调节，从而影响肺通气量和气体交换效率。
肺换气与组织换气的相互调节
肺换气和组织换气是相互关联和相互影响的，它们之间的调节机制是维持内环境稳态的重要环节。
通过神经系统和激素等调节机制，肺换气与组织换气之间能够实现动态平衡和相互调节，以适应不同的生理需求和环境变化。
肺换气和组织换气课件
目录
• 肺换气 • 组织换气 • 肺换气与组织换气的关系 • 肺换气和组织换气的异常情况 • 肺换气和组织换气的临床意义
01
肺换气
肺换气的定义
01
肺换气是指肺泡与肺毛细血管之间的气体交换过程，即氧气和二氧化碳在肺泡和肺毛细血管之间的交换。
02

呼吸系统呼吸过程肺换气和组织换气生理学课件

气体扩散方向： O2 动脉血→组织细胞 CO2 组织细胞→动脉血
结果：动脉血→静脉血
临床应用
思考题
案例分析：患者，男，68岁，慢性咳嗽、咳痰15年，近3年来出现活动后胸闷、气短，5天前因受凉感冒后加重以慢性阻塞性肺疾病住院。患者咳嗽、咳痰、痰液黄色黏稠不易咳出，气喘、口唇发绀，体温38.5℃，脉搏98次/min，呼吸24次/min。桶状胸，两肺呼吸音减弱，可闻及散在湿罗音。患者有吸烟史30年，未戒。请思考： 1.该患者为何会出现呼吸困难、口唇发绀等症状? 2.病人在药物治疗同时，医生应对病人进行哪些健康宣教?
影响肺换气的因素
2.通气/血流比值
每分肺泡通气量(VA)与每分肺血流量(Q)的比值正常值：VA/Q = 4.2/5 = 0.84 VA/Q比值增大或减小均可使肺换气效率降低
肺毛细血管的静脉血全部短路
组织换气
气体的分布： PO2 动脉血＞组织细胞 PCO2 动脉血＜组织细胞
肺换气和组织换气
气体扩散的原理
气体扩散的动力：气体分子间的分压差
安静时肺泡、血液及组织内O2和CO2的分压[kPa(mmHg)]
肺泡气
静脉血
动脉血
组织
O2 13.6（102） 5.3（40） 13.3（100） 4.0（30）
CO2 5.0（40） 6.1（46） 5.3（40） 6.7（50）
肺换气过程
气体的分布： PO2 肺泡气＞静脉血 PCO2 肺泡气＜静脉血
气体扩散方向： O2 肺泡→血液 CO2 静脉血→肺泡
结果：静脉血→动脉血
影响肺换气的因素
1.呼吸膜的厚度与面积气体扩散量与呼吸膜厚度成反比
肺纤维化、肺水肿等→厚度↑→气体扩散量↓

呼吸系统功能课件

（二）化学结合: 气体分子转化为其它化合物特征: 量大,•主要运输形式
物理溶解
动态平衡
呼吸系统功能课件
化学结合
二、氧的运输
物理溶解：1.5 % 化学结合: 98.5 %，主要运输工具是血红蛋白(Hb)
结合形式是氧合血红蛋白(HbO2 )
O2与Hb可逆性结合: Hb+O2暗红色
PO2↑(氧合) 鲜红色HbO2
*胸腔负压的意义
1. 维持肺泡扩张状态，并随胸廓运动而张缩，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
气胸 (pneumothorax)：
胸膜腔与大气相通，肺塌陷-肺通气功能受限血液、淋巴回流受阻
呼吸系统功能课件
（二）肺通气的阻力
弹性阻肺力通气的阻非力弹性阻力
其它亚单位的亲O2力↑or↓→Hb4个亚单位的协同效
应--呈S形
呼吸系统功能课件
（二）氧解离曲线特征及生理意义
表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线
1.上段:
PO2 60-100mmHg Hb与O2结合的部分比较平坦表明PO2的变化对血氧饱和度影响不大
血浆中 CO2 ：呼O吸系2统=功能7课.8件：0.38 ≈ 20 ：1
二、肺换气与组织换气
（一）气体交换过程
换气动力：分压差
换气方向：分压高→分压低
换气结果：
肺Ｖ血组织Ａ血
↓ Ａ血
↓ Ｖ血呼吸系统功能课件
（二）影响肺换气的因素
1. 呼吸膜的厚度 2.呼吸膜的面积 3.通气/血流比值
呼吸系统功能课件
肺泡通气量：潮气量—解剖无效腔。
每分肺泡通气量：每分钟吸入肺泡新鲜空气量（潮气量－无效腔气量）×呼吸频率

第二节肺换气和组织换气精选精品PPT

<0.84
functional shunt 功能性动静脉短路
Difference of partial pressure
T=温度 O2和CO2扩散均极为迅速，约0.
扩散系数Diffusion coefficient S/ MW
Temperature
A=扩散面积 dead space
O2和CO2扩散均极为迅速，约0.
Area of diffusion
S=溶解度气体分子由分压高处向分压低处的净转移
如 CO2溶解度是51.5，分子量44 O2 溶解度是2.14，分子量32 则 CO2的扩散系数约是O2的20倍
二、气体交换的过程 Process of gas exchange
肺换气
外呼吸
组织换气
内呼吸
影响肺换气的因素
1 呼吸膜厚度 d
肺泡～毛细血管的膜， 6层结构，
肺纤维化、肺水肿等病理情况下，呼吸膜加厚，扩散速率↓，扩散量↓
2 呼吸膜的扩散面积 S
正常成人约3亿个肺泡，总扩散面积70m2，安静时为40m2。
肺不张、肺气肿、肺毛细血管关闭、阻塞时，扩散面积↓，扩散量↓
3 通气/血流比值 VA/Q
定义每分肺泡通气量每分肺血流量＝
(4.2L)
..
(5L)
VA/Q 比值作为衡量肺换气的指标
0.84
>0.84
dead space 肺泡无效腔
PO2 PCO2
13.6 (103) 5.33 (40)
13.3 (100) 5.33 (40)
5.33
4.0
(40)
(30)
6.13
6.67
(46) (45～55)

肺换气与组织换气定稿

组织细胞代谢活动↑→ O2耗量及CO2产生量↑→动脉血与组织间的O2及CO2分压差↑→气体交换↑
2.组织细胞与毛细血管之间的距离。
如组织水肿 → 细胞与毛细血管之间的距离↑→ 气体交换↓
疾病解析
新生儿呼吸窘迫综合症
【病因】
由于缺乏肺泡表面活性物质，呼气末肺泡萎陷，致使生后不久
出现进行性加重的呼吸窘迫和呼吸衰竭。
一、肺换气的结构基础—呼吸膜
呼吸膜(respiratory membrane)
指肺泡腔与肺毛细血管腔之间的膜
一、肺换气的结构基础—呼吸膜
呼吸膜(respiratory membrane)
肺泡表面活性物质 I型肺泡上皮肺泡上皮基膜层间质层毛细血管基膜层毛细血管内皮细胞层
临床联系
间质性肺炎
第五章
第二节
呼吸
肺换气与组织换气
第二节肺换气与组织换气
主要内容
一、肺换气的结构基础—呼吸膜
二、气体交换的动力—分压差
三、肺换气的过程
四、影响肺泡气体交换的因素
五、组织换气
一、肺换气的结构基础—呼吸膜
肺泡
一、肺换气的结构基础—呼吸膜
肺泡
肺泡 I 型肺泡上皮 II 型肺泡上皮
PCO2
第二节肺换气与组织换气
主要内容
一、肺换气的结构基础—呼吸膜二、气体交换的动力—分压差三、肺换气的过程
四、影响肺泡气体交换的因素
五、组织换气
三、肺换气的过程
肺换气和组织换气示意图
CO2(40) O2(104)
CO2(40)
O2(100)
CO2(46)
O2(40)
CO2(50) O2(30)

【生理学PPT】_肺换气和组织换气

3、通气/血流比值
每分钟肺泡通气量与每分钟肺血流量的比值
4200 ＝ VA/Q＝
5000
（500-150）× 12
＝0.84
70×75
肺各部的V/Q比值
（三）肺扩散容量（diffusion capacity of
lung, DL) 在单位分压差下，每分钟通过呼吸膜进行
扩散的气体的毫升数。
衡量呼吸气体通过呼吸膜的一种指标
二、肺换气
肺泡
O2
（一）肺换气过程
1. PO2/PCO2的变化 2. 换气时间: 0.25 s 3. 血液流经肺毛细血
管的时间（0.75 s)
肺换气有很大的扩散储备能力
（二）影响气体交换的因素
1、气体分压差
（1）肺泡通气量通气量增大肺泡气PO2 更多的O2向血液扩散
（2）肺毛细血管血流量血流量血液PO2 更多的O2 向血液扩散
3. Hb和O2结合的量
1g Hb 可结合1.39ml O2 （实际1.34 ml)
（1） Hb的氧容量：100ml血液中Hb所能结合的最大O2量（2） Hb的氧含量：100ml血液中Hb实际所能结合的O2量
Hb(g)×1.34＝？（3）Hb氧饱和度= Hb氧含量/ Hb氧容量的百分比
动脉血：98%；静脉血：75％
1分子Hb： 1个珠蛋白 4个血红素每个含有一个
Fe2+
成年人Hb（HbA）：22 胎儿Hb（HbF）：22
三、血液运输氧的基础 - Hb与O2结合
Hb与O2结合特征
1. 反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响
PO2↑(肺)
Hb+O2
HbO2
PO2↓(组织)

【医学学习】肺换气和组织换气

——每分钟肺泡通气量(
每分钟肺血流量( Q•
V• A)与
)之间的比值.
正常值: 肺泡通气量: 4.2L/min 肺血流量: 5L/min
则:
V• A／Q• ＝
4.2 5
＝0.84
肺脏不同局部VA／Q值
VA／Q值：肺尖部：>0.84 肺底部：<0.84
通气量: 肺尖部＜肺底部血流量: 肺尖部<<肺底部。
影响气体扩散速率的因素
D∝—分—压差—(—△P—)·温—度—(T—)·扩—散—面积—(—A)·—溶解—度—(S—)
扩散距离(d)·√气体分子量(MW)
uCO2的扩散系数是O2的20倍； uO2的分压差是CO2的10倍。
CO2的扩散速率是O2的2倍。
气体扩散系数
(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压
（二）影响肺换气的因素
Ø 影响气体扩散速率的因素呼吸膜的面积和厚度
Ø 肺通气/血流比值
（二）影响肺换气的因素
D∝—分—压差—(—△P—)·温—度—(T—)·扩—散—面积—(—A)·—溶解—度—(S—)
扩散距离(d)·√气体分子量(MW)
1.呼吸膜的厚度 2.呼吸膜的面积 3.通气/血流比值( V• A／Q• )
本节要求
1.掌握肺换气的过程和影响因素 2.掌握组织换气的过程 3.了解气体交换的基本原理
呼吸膜结构示意图
间隙上皮基底膜
肺泡上皮
Cap基膜 Cap内皮
液体分子层
（二）影响肺换气的因素
1.呼吸膜的厚度：反比
(0.2-1m)
2.呼吸膜的面积：正比
(70㎡,安静时仅用40㎡)
肺纤维化、肺水肿： …厚度↑ 肺不张、肺气肿： …面积↓

生理学┃气体交换的基本原理与肺换气

⽣理学┃⽓体交换的基本原理与肺换⽓⽣理学 · 呼吸第⼆节肺换⽓和组织换⽓⼀、⽓体交换的基本原理（⼀）⽓体的扩散⽓体分⼦不停地进⾏⽆定向的运动，当不同区域存在⽓压差时，⽓体分⼦将从⽓压⾼处向⽓压低处发⽣净转移，这⼀过程称为⽓体的扩散（diffusion）。

混合⽓体中各种⽓体都按其各⾃的分压差由⽓压⾼处向⽓压低处扩散，直到取得动态平衡。

肺换⽓和组织换⽓均以扩散⽅式进⾏。

根据Fick弥散定律，⽓体在通过薄层组织时，单位时间内⽓体扩散的容积与组织两侧的⽓体分压差、温度、扩散⾯积和该⽓体的扩散系数成正⽐，⽽与扩散距离（组织的厚度）成反⽐。

通常将单位时间内⽓体扩散的容积称为⽓体扩散速率（diffusion rate，D）。

⽓体扩散速率与各影响因素的关系如下式所⽰式中ΔP为某⽓体的分压差；T为温度；A为⽓体扩散的⾯积；S为⽓体分⼦溶解度；d为⽓体扩散的距离；MW为⽓体的分⼦量。

⽓体的分压（partial pressure）是指混合⽓体中各⽓体组分所产⽣的压⼒。

某种⽓体的分压等于混合⽓体的总压⼒与该⽓体在混合⽓体中所占容积百分⽐的乘积，如O2在空⽓中所占的容积百分⽐为21%，因此空⽓中的O2分压（PO2）能将空⽓总压⼒（760mmHg）与21%相乘⽽获得，即为159mmHg；同理可算出空⽓中CO2分压（PCO2）为0.3mmHg（760×0.04%）。

⽓体的分压差是指两个区域之间某⽓体分压的差值，它不仅是影响⽓体扩散的因素之⼀，⽽且是⽓体扩散的动⼒和决定⽓体扩散⽅向的关键因素。

根据Graham定律，⽓体分⼦的相对扩散速率与⽓体分⼦量（molecular weight）的平⽅根成反⽐，因此质量⼩的⽓体扩散速率较⾼。

如果扩散发⽣于⽓相和液相之间，扩散速率还与⽓体在溶液中的溶解度成正⽐。

溶解度（solubility）是单位分压下溶解于单位容积溶液中的⽓体量。

⼀般以1个⼤⽓压，38℃时、100ml液体中溶解的⽓体毫升数来表⽰。