新生儿呼吸生理特点

新生儿呼吸生理
柳国胜主讲
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 • 呼吸是维持新陈代谢和其他功能活动所 必需的基本过程之一
肺通气
肺与外环境之间进行气体交换的过程 （一） 肺通气的结构基础 呼吸道 肺泡 胸廓 （二）肺通气的原理 肺通气的动力 肺通气的阻力 呼吸功 (三） 肺通气功能的指标
比顺应性（specific compliance）
肺顺应性 比顺应性= ——————— 功能残气量 • 顺应性不仅与肺与胸壁的弹性阻力有关，而且与 肺容量大小密切相关 • 成人动态顺应性的绝对值约为9.47～12.8ml/ cmH2O, 而新生儿仅约为2.63 ml/cmH2O；动态比 顺应性，则分别为34ml/ cmH2O．L和31～33ml/ cmH2O． • 真正反映肺的弹性阻力 ，去除了肺容量增减的因 素
1) 静态肺顺应性曲线
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
影响新生儿肺弹性阻力的因素
• 新生儿弹性阻力增大的情况 新生儿呼吸窘迫综合征、肺炎、肺水肿，肺 不张、肺间质纤维化等，其顺应性小，故 机械通气时所需吸气峰压（PIP）较高 • 弹性阻力变小的情况 多见于肺气肿等
压力－容积曲线（P－V Loops）
• 压力—容量曲线为测定动态顺应性时，实 时动态显示每次呼吸周期吸气和呼气时测 得的压力和容积变化点相连成线，得到的 一闭合环曲线 • 该曲线肺容积变化包括：起始、转折、上 升、平移、下降、滞后 • 目前有些呼吸机配有描绘出压力－容量曲 线 的功能
压力-容量曲线
VA/Q >0.8
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).
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 新生儿解剖无效腔1.5-2.5ml/kg 新生儿肺泡无效腔0-0.5ml/kg 深慢呼吸增加肺泡通气量 浅快呼吸减少肺泡通气量
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 mmHg， 由O2构成的压力为158.4 mmHg （760 mmHg 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
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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
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DL平均约为20ml / min CO2的 DL平均约为O2的20倍
血管活性肠肽 、神经肽Y、速激肽
Ach
调制递质的释放
血管活性肠肽 、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：
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
二． 肺通气功能的指标
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
（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
• 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
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
新生儿胸廓的特点及呼吸肌的发育 均影响其呼吸运动
（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 足月新生儿一般为200～300ml/kg 是机体通气功能的指标，受呼吸深浅的影响 不能准确反映机体实际的有效通气水平 呼吸衰竭早期可高于正常 严重呼吸衰竭时则大多低于正常
2.非弹性阻力
惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力 R ∝ 1 / r4
气道阻力：
用维持单位时间内气体流量所需的压力差表示。
压力差 气道阻力 大气压－肺泡压（cmH2O） ———————————— 流速（L/S）
= ————— =
流速
• 正常新生儿总气道阻力为20～40 cmH2O/L．S • 流速可用流速仪测知 • 压力差为口腔与肺泡的压差，要在呼吸过程中以气流 阻断器短暂阻断气流的瞬间测量 • 应用呼吸机的患儿带有气管插管，所测得的阻力值还 包括气管插管阻力在内
PO2 104mmHg CO240mmHg
肺泡
PO2 40mmHg
血液
CO246mmHg
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。
（二）影响肺换气的因素
呼吸膜的厚度、呼吸膜的面积和通气/血流比值
（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 足月儿潮气量一般为6～8ml/kg 早产儿俯卧位及仰卧位的潮气量分别为 5.4±0.2ml/kg和4.7±0.2ml/kg,
（2）补吸气量或吸气储备量 足月新生儿一般为20-25ml/kg （3）补呼气量或呼气储备量 足月新生儿一般为5-10ml/kg （4）残气量 ： 最大呼气末尚存留于肺中不能呼出的气体 量,足月新生儿残气量一般为20ml/kg
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。
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）
△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，足月新生 儿约为19-39 mmHg/L．S 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
3.通气/血流比值
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 新生儿初生时为1,24小时后为0.7-0.8
VA/Q <0.8
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。
（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 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（血管活性肠肽 、神经肽Y、速激肽）
肺容积和肺容量
肺通气量和肺泡通气量
肺通气的结构基础
呼吸道 呼吸道粘膜（下呼吸道粘膜上皮细胞还有纤毛） 呼吸道平滑肌（迷走-M型，交感-β型 肺泡 肺泡膜 表面活性物质 胸廓 胸膜腔 呼吸肌
表面活性物质（pulmonary surfactant）：
主要成分：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
(2)胸廓的弹性阻力和顺应性
胸廓顺应性 = 胸廓容积的变化/跨壁压的变化
总顺应性
1 / C总 = 1 / CL + 1 / C chw • 新生儿特别是早产儿肋骨为软骨，胸廓极易变 形，上述公式中的1/ 胸壁顺应性接近于零 • 可认为新生儿的总顺应性和肺顺应性相等
静态和动态顺应性
• 静态顺应性 代表肺和胸壁的弹性阻力 测定操作较烦琐 • 动态顺应性 根据吸气峰压（PIP）和呼气末压（PEEP）之间的压差， 计算出的顺应性 反映肺和胸壁的弹性阻力外，还包括克服气道阻力 通常动态顺应性比静态顺应性小10～20% 新生儿肺的动态顺应性约为1～2ml/ cmH2O.kg，俯卧可 达到3.38±0.16ml/ cmH2O.kg 机械通气过程中连续监测顺应性，有助于早期识别肺过 度扩张，指导呼吸机参数适时调节，可避免引起气压伤
• • • • 胸廓呈桶状，肋骨呈水平位 胸部呼吸肌发育差，不利于吸气运动 主要靠膈肌收缩产生呼吸运动 新生儿尤其是早产儿的胸壁柔软，吸气时下部肋 骨被拉向内，不利于产生较高的吸气负压 • 膈肌组成中耐疲劳纤维仅占25%，而成人则占 50%～55%，故更易于疲劳 • 长期应用呼吸机的新生儿，由于可能发生一定程 度废用性萎缩，更易疲劳，使撤机困难
(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：足月新生儿肺活量一般为35～40ml/kg 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
（二） 肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量
肺通气的原理
肺通气的动力
（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
肺通气的阻力
（1）弹性阻力 （2）非弹性阻力
呼吸功：克服呼吸阻力推动肺通气所作功包括弹 性功、气流阻力功和惯性功
平静呼吸运动过程：
2.肺容量 两项或两项以上的肺容积相加，为肺容量,足月新生 儿肺总量一般为55～60 ml/kg 。 (1)深吸气量 :
平静呼气末 作最大吸气时所能吸入的气量 深吸气量 = 潮气量+补吸气量 足月儿一般为30ml/kg
(2)功能残气量:
残气量 +补呼气量:足月儿功能残气量一般为25～30ml/kg 生理意义: 缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压
• 肺内压：
指肺泡内的压力 平静呼吸：±5cmH2O左右
• 胸内压: 胸膜腔内的压力
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
（二）肺通气的阻力
弹性阻力65%
肺通气的阻力
非弹性阻力35%
1. 弹性阻力和顺应性(compliance)
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。足 月新生儿呼吸膜总面积为成人的3%，储备功能 不足 • 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。