第七章 呼吸系统的结构与功能

wall=△V/△P
= 0.2 L/cmH2O
△V:胸腔容积的变化
△P:跨胸壁压(为胸膜腔内压与大气压之差)
2、非弹性阻力
(1)惯性阻力:气流在发动、变速、换向时，因气流和组织的惯 性所产生的阻力. (2)粘滞阻力:来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦;
(3)气道阻力:来自气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子
2、肺内导管
支气管树，共23级 分叉。 3、肺的血管
肺动脉和肺静脉— 小循环 支气管动脉和支气 管静脉—大循环
贴在肺的表 面
三、胸膜及胸膜腔
胸膜，分为胸膜脏层和 胸膜壁层，之间的间隙 称胸膜腔。 根据附着部位分为肋胸 膜、纵隔胸膜和隔胸膜。 肋隔隐窝，在肋胸膜和 隔胸膜返折处，是最低 部位。
第七章 呼吸系统的结构与功能
呼吸的三个环节
外呼吸或肺呼吸 肺通气
肺换气
气体在血液中的运输
内呼吸或细胞呼吸
第一节 呼吸系统的组成和结构
呼吸系统由呼吸道和肺组成。
呼吸系统： 上呼吸道—鼻、咽、喉
下呼吸道—气管、支气管
肺： 肺实质—肺泡、支气管树
肺间质—结缔组织、血管、淋巴管、神经
第三节 肺换气和组织换气
肺换气：肺泡和血液之间所进行的气体交换
组织换气：血液与组织之间的气体交换
一、气体交换的原理
（一）气体的扩散
气体分子不停的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。
肺换气和组织换气就是物理性的扩散过程。
气体扩散遵循着以下物理原则
Hale Waihona Puke Baidu
（一）鼻
（三）喉
1．喉软骨 有一块甲状软骨、一块环状软骨、一块会厌软 骨、一对杓状软骨。
2．喉肌 喉肌均为骨骼肌，其主要作用是使声带紧张和松 驰，声门开大和缩小。
3．喉腔 上通咽腔喉部，下通气管
（四）气管和支气管
气管 长11-13cm。分为左、 右主支气管。 气管和支气管由“C”形软骨 环和连于其间的环状韧带构 成。气管软骨具有支架作用， 具有弹性，使管腔保情开放 状态，以维持呼吸功能的正 常进行
PO2。
混合静脉血PCO2是6.12kPa（46mmHg），比肺泡气
的5.32 kPa（40mmHg）高，血液中CO2向肺泡中
扩散，血液的PCO2逐渐下降，最后接近肺泡气的 PCO2。
影响因素
1、呼吸膜的厚度
呼吸膜很薄；
表面积大；
交换迅速
2、呼吸膜的面积
气体扩散速率与扩散面积成正比。
运动时，呼吸膜面积增加；
第四节 气体在血液中的运输
（一）氧在血液中存在的形式
两种形式，物理溶解和化 学结合。
1、血红蛋白 一个血红蛋白，结合4个氧。
氧容量：指每100ml血中，血红蛋白结合氧的最大量。
正常Hb在15g/100ml血液中，1gHb结合1.34ml氧。
(1)肺的弹性阻力和顺应性
肺的弹性阻力:肺扩张时产生的回缩力
CLung=△V/△P = 0.2 L/cmH2O
△P跨肺压(为肺内压与胸膜腔内压之差)
1)肺静态顺应性曲线
2)比顺应性
① 肺顺应性受肺总量的影响： 肺总量大，顺应性大；肺总量小，顺应性小
② 肺比顺应性：单位肺容量下的肺顺应性。
测得的肺顺应性(L/cmH2O)
膈肌收缩→膈下移
→胸廓上下径增大
→肺内压下降<大
气压→气体入
肺泡→吸气
2)呼气 肋间外肌、膈肌舒张→肋骨(膈)下(上)移 →胸廓前后(上下)径减小→肺内压上升 > 大气压 →肺泡气体流出→呼气。 *平静呼吸时,因膈肌收缩而增加的胸腔容积约占 总通气量4/5。所以膈肌收缩在肺通气中起重要作 用。
因此，呼吸运动是肺通气的原动力,由此造成的肺 内压与大气压的压差是推动气体进出肺的直接动 力。
(二)肺通气量和肺泡通气量
1.每分肺通气量
定义:每分钟吸入或呼出的气体总量(基础状态下测定)。 每分通气量=潮气量×呼吸频率 = 500ml×12次/min=6L/min 2.最大随意通气量 定义:尽力作深、快呼吸时，每分钟吸入或呼出的最大气体量。 约为150L/min
最大通气量(150L)—每分通气量(6L)
肺总量 (L)
= ——————————————
用于比较不同大小个体的肺组织弹性阻力
3)肺弹性阻力来源
a 肺组织弹性纤维回缩力(占1/3)
b 液-气界面表面张力(占2/3) 根据实验确定的
4)表面张力：在液-气界面由于水分子之
间的引力作用而产生的使界面的表面积趋 于缩小力。
根据Laplace公式：P=2T/r (P为肺泡的回缩压；T为表面张力；r 为肺泡半径),将发生：
动静脉短路：动脉血液不经毛细血管直接流入静脉的过程。
肺扩散容量
指各种气体在单位分压差（1mmHg）下，每分钟能通
过呼吸膜的气体量（ml）。它是测定呼吸膜扩散功
能的生理指标。 因为CO2扩散速度大于O2，20：1，所以临床上不存在 CO2扩散障碍。一般以O2的扩散容量作为测定指标。 正常成人20 ml/min/mmHg 男大于女 ；成人大于老幼
二、肺
肺由各级支气管和无数肺泡组成，同 时肺还具有分泌功能。 1、位置：左右两肺位于胸腔内，纵隔 两侧，隔的上方。左肺窄长；右肺宽 短。
形态：幼儿呈淡红色；吸入杂质沉积， 颜色变深。
肺密度小于1，可浮于水面；未呼吸 过的胎儿肺不含空气，密度大于1， 入水沉。 肺内侧面中部的凹陷-肺门，是支气 管、肺动脉、肺静脉出入肺的门户。 左肺-上叶、下叶。 右肺-上叶、中叶、下叶。
肋间外肌
肋间内肌
肋间外肌收缩使 胸廓扩大，肋间 内肌收缩使胸廓 缩小。
第二节 肺通气
肺通气：肺与外界环境之间的气体交换。
一、肺通气的动力和阻力
（一）肺通气的动力 1.呼吸运动 1) 吸气：肋间外肌、膈肌收缩→肋骨上移→胸廓前 后径和左右径增大→肺内压下降 < 大气压→气体入 肺泡→吸气
这种作用的生理意义:
①有助于维持大小肺泡 的稳定性
②增大顺应性，维持肺 扩张，降低吸气 阻力， 减少吸气作功。 ③防止肺水肿（口吐粉 红色泡沫） 有效滤过压改变：新生 儿呼吸窘迫综合征或 左心衰
(2)胸廓的弹性阻力和顺应性
1)肺容量/肺总量=67%(平静吸气末)
胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力； 2)肺容量/肺总量<67%(平静呼气或深呼气) 胸廓缩小，弹力向外，吸气动力，呼气阻力； 3)肺容量/肺总量>67%(深吸气) 胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力； 4) Cchest
1.气体从分压高的一侧向低的一侧扩散。 2.各气体的扩散方向和量，决定于该气体的分压差 气体的扩散速度和气体在液体中的溶解度。
3.在液体或气－液交界面，气体的扩散速度与它在 液体中的溶解度密切相关。溶解度高的扩散快。
4. 分子量大的扩散速度慢。
影响气体扩散的因素
1.气体的分压差：分压差大－扩散快
2.气体分子量和溶解度：溶解度高，扩散快分子量大，扩散慢
3.肺泡膜的扩散面积：扩散面积大，扩散快
安静状态下，肺泡扩散面积40m2；运动时肺泡扩散面积70m2；疾病状态时下降
4.扩散距离－肺泡膜的厚度（反比关系） 肺纤维化，厚度增加；肺水肿，扩散下降 5.温度：液体温度上升，溶解度上升－扩散快
二、肺换气过程
混合静脉血PO2是5.32kPa（40mmHg），比肺泡气的 13.82 kPa（104mmHg）低，肺泡气中O2向血液中 扩散，血液的PO2逐渐上升，最后接近肺泡气的
第二节 肺通气
二、肺通气功能指标
(一)肺容积和肺容量
肺容积和肺容量图解
补 吸 气 量
肺 肺 总 量 活 量
深 吸 气 量
吸
呼
潮气量
补呼 气量 呼 吸
功 能 残 气 量
残 气 量
肺通气功能的测定及意义
深吸气量:是衡量最大通气潜力的指标之一。 胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。 功能残气量:缓冲呼吸过程中肺泡气PO2和 PCO2变化幅度， 维持肺换气的稳定。 肺活量:尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。反映了 肺一次通气的最大能力。 用力肺活量:一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最 大气量。正常 < 肺活量。 用力呼气量(时间肺活量):一次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。 以它占用力肺活量的百分数表示:1s=80%,2s=96%,3s=99%。 是衡量肺通气功能的最佳指标。
胸内压:存在于胸膜腔内的压力。
测定方法:直接法；间接(测食管
内压)法
大气压
平静呼气末:-5 - -3mmHg;
吸气末:-10 - -5mmHg 意义:1)有利于维持肺的扩张状态;
2)有利于静脉和淋巴回流。
不论吸气还是呼气，胸膜腔内压均低于大气压呈负压。
胸膜腔负压的形成
弹性回缩力
胸膜内压=肺内压+（-肺回缩压） 在呼气末或吸气末时，胸膜内压=大气压+（-肺回缩压） 当大气压看为零时= -肺回缩力
与气道壁之间的摩擦;占非弹性阻力的80%~90%。 气道阻力的表示：维持单位时间内气体流量所需的压力差。即: 大气压与肺内压之差(cmH2O) 单位时间内气体流量(L/s)
气道阻力=
(4)影响气道阻力的因素:
①气流速度 正比
②气流形式 层流阻力小，涡流阻力大 ③气道管径 阻力与半径4次方成反比
a.跨壁压:气道内压高,跨壁压↑→管径↑,R↓ b.肺组织对气道外向放射状牵引； c.副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反； d.化学因素: PGF2α、组胺、白三烯等使气道平滑肌收缩；CA、 PGE2使之舒张。
气流方向
r=0.01cm
r=0.005cm
大肺泡趋于胀破，小肺泡趋于萎陷
5)肺表面活性物质
表面活性物质：是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的 表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。 分泌部位:肺泡Ⅱ型细胞 主要成分:二软脂酰卵磷脂(DPPC)
表面活性物质结合蛋白(SP)
生理作用:降低肺泡液-气界面表面张力，降低7倍-14倍 小肺泡或呼气：表面活性物质密度增大，降低表面张力，放 置肺泡塌陷； 大肺泡或吸气：表面活性物质密度降低，增加表面张力，放 置肺泡过度膨胀
3.通气贮量百分比=━━━━━━━━━━━━×100% 最大通气量(150L) ≥93%
4.生理无效腔
解剖无效腔：
鼻→终末细支气管（150 ml）
肺泡无效腔：
血流在肺分布不均引起
肺泡通气量
定义:每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液进行真 正有效气体交换的气量。
=(潮气量－无效腔气量)×呼吸频率
=(500-150)×12=350 ×12=4.2 L/min 浅而快呼吸: (250-150)×24=100 ×24=2.4 L/min 深而慢呼吸: (1000-150)×6=850 ×6=5.1 L/min
贴在胸壁内 面
四、纵隔
纵隔是位于两侧纵隔胸膜之间的器官及结缔组织 的总称。 上纵隔：胸腺、头臂静脉、上腔静脉、主动脉、 迷走神经、气管、食管等； 前纵隔：少数淋巴结和疏松结缔组织。 中纵隔：心包、心及心血管。 后纵隔：胸主动脉、奇静脉、半奇静脉、迷走N等。
主要呼吸肌
膈肌：为向上膨隆呈穹隆形的扁薄阔肌，位于胸 腹腔之间，成为胸腔的底和腹腔的顶。
3)呼吸运动的形式
(1) 平静呼吸:吸气主动,呼气被动;
用力呼吸:吸气、呼气均为主动;
呼吸困难临床的表现:呼吸深大，鼻翼扇动，胸 部困压感等。
(2) 胸式和腹式呼吸：临床诊断中的意义
2. 肺内压
肺内压：存在于肺泡 内的压力。 平静吸气的范围。
大气压
人工呼吸原理：维持 肺通气
？
3.胸膜腔内压
肺不张、肺实变、肺气肿或肺毛细管关闭和阻塞， 交换表面积减少。
3、肺通气/血流比值
通气/血流比值＝4.2升/5升＝0.84（VA/Q） （安静时正常值） 通气/血流比值升高：表示有部分肺泡气不能与血 液中的气体充分交换=肺泡无效腔增大。
通气/血流比值下降：表示有部分血液经通气不良 的肺泡，得不到充分气体交换，相当于功能性动 －静脉短路。
气
胸
胸膜破裂 肺泡破裂
(二) 肺通气的阻力
肺的弹性阻力 占总 阻力 70%
弹性阻力
胸廓的弹性阻力
非弹性阻力
气道阻力 惯性阻力 粘滞阻力
占总阻力 30%
1.弹性阻力和顺应性
*弹性阻力:弹性物体对抗外力作用引起变形的力。
*顺应性:指外力作用下弹性物体的可扩展性(即顺应 外力引起变形的难易程度)。
阻力小者易变形，顺应性大,故: C=1/R *顺应性以单位跨壁压(跨肺压、跨胸壁压)P所引起 的容积V变化来表示： C = △V/△P = N L/cmH2O