呼吸生理 生理学

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① 呼吸肌: 吸气肌:膈肌、肋间外肌 呼气肌:肋间内肌、腹肌 辅助呼吸肌:斜角肌、胸锁乳突 肌
② 平静、用力呼吸 ③ 胸式、腹式、混合式 ④ 12~18次/分;小儿快,老人慢。
3、胸膜腔内压:将原动力转化为直接动力
胸膜腔内压 = 肺内压-肺弹性回缩力
决定因素:
1.密闭潜在腔隙:少 量浆液--润滑,内聚力。
中段:
PO2:40-60mmHg; 特点:较陡,血氧饱和度75-90%。 意义:
(1)流经组织,HbO2释放O2; (2)O2利用系数:血液流经组织
时释放出的O2容积所占动脉血 O2 含 量 的 百 分 数 。 安 静 时 约 25%。
下段:
PO2:15-40mmHg 特点:曲线最陡,血氧饱
和度22-75%。
呼吸生理
1.概念:机体与环境间气体交换
2.意义:稳定O2和CO2,平衡酸碱 3.两大系统,三个基本环节
第一节 肺通气(Pulmonary Ventilation)
血管网
粘液腺 湿、温、滤、洁
纤毛
迷走N→ACh+M受体→收缩→气道阻力↑
呼 平滑肌 (哮喘病人夜间发作较多)

参道
交感N→NE+β2受体→舒张→气道阻力↓ (拟交感药物治疗哮喘)
组织
HbNH2O2+H++ CO2
HHbNHCOOH+ O2

②去氧Hb与CO2结合力强,且酸度弱,易结合H+ ③占运输量的7%,却占释放量的17.5%
CO2解Biblioteka Baidu曲线
血 液 中 CO2 含 量 与 PCO2 关系的曲线。
呈线性关系,没有饱和 点。
何尔登(Haldane)效应:氧与Hb的结合促使CO2释放。
三、肺通气功能评价
功能余气量:余气量+补呼气量
2000-2500ml,稳定肺泡内气体比例, 缓冲作用。
肺活量:潮气量+补吸气量+补呼气量
·受体位、身材、胸廓/肺弹性、年 龄、性别等因素影响,如男:3500ml; 女:2500ml
·意义:反映一次呼吸最大通气能 力。严重降低提示限制性肺病。
时间(用力)肺活量:


注:体液因素(组胺、5-HT、缓激肽等)→收缩

传入神经末梢---机械、化学感受器
肺泡:平均直径0.1mm
呼吸肌:肺通气动力
胸膜腔:负压
一、肺通气动力
1、直接动力:肺内压与大气压的差
① 肺泡内压力 ② 呼吸过程中肺内压变化
A:周期性; B:与呼吸频率、幅度及呼吸道是否通畅相关。
2、原动力:呼吸运动
原因:HbO2酸性较强
第四节 呼吸运动的调节
呼吸中枢
脊髓:联系上位脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸 反射的初级中枢。
下位脑干 脑桥上部:呼吸调整中枢; 延髓:呼吸节律的基本中枢。
呼吸节律形成机制
1. 起源部位:前包 钦格复合体
2. 学说: (1)起步细胞学说: (2)N元网络学说:
如吸气活动发生 器和吸气切断机 制模型。
小结
肺扩散容量
概念:单位分压差作用下,每分钟通过呼吸 膜扩散的气体量 DL=V/(PA-PC)
V是每分钟通过呼吸膜的气体容积(ml/min) PA是肺泡气平均压(mmHg) PC是肺毛细血管血液内平均压(mmHg)
意义:反映肺换气能力;运动时增加,疾病 时降低
组织换气
1、气体交换原理、影响因素与肺换气相似; 2、不同:发生于液相之间; 3、扩散两侧的O2和CO2的分压差随细胞内氧
化代谢的强度和组织血流量而异。
第三节 气体在血液中运输
存在形式:
物理溶解:量小,与分压、溶解度成正比,与温 度成反比。
化学结合:量大
化学

结合








组织
O2运输
血红蛋白(hemoglobin, Hb)
氧合 氧离
Hb与O2结合特征
1 、 1 分 子 Hb 可 结 合 4 分 子 O2---1gHb 可 结 合 1.341.39ml O2。 氧容量:最大结合量。 氧含量:实际结合量。 氧饱和度:Hb的氧含量与氧容量比值。
分通气量,70-120L/min。 通气贮量百分比 =(最大通气量-平静通气量)/最
大通气量×100%,正常不小于93%,反映通气功 能贮备。
肺泡通气量
无效腔
解剖无效腔:鼻或口至终末细支气管无气体交换 功能的呼吸道腔隙,约150ml 。
肺泡无效腔:因血流分布不均匀而未能发生气体 交换的肺泡容量。
生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔
4、Hb自身性质
(1)Fe2+→Fe3+后,失去结合氧的能力;
(2)胎儿Hb对氧亲和力大;
(3)异常Hb:运O2能力↓(地中海贫血) 5、PCO↑→曲线左移→氧离难
① CO与Hb亲和力 > O2与Hb亲和力 250 倍; ② CO与Hb的结合位点与O2相同; ③ CO与Hb的一个亚基结合后,将增加其余三个亚基对O2的 亲和力。
中枢化学感受器
①部位:延髓腹外侧浅表部位, 左右对称, 分头中尾三 区,头、尾有化学感受器。
②适宜刺激:脑脊液和局部细胞外液的H+。但H+不易 透过血脑屏障,因此主要感受血液中的CO2。
呼吸运动随意调节
起源:大脑皮层、边缘系统和下丘脑 通路:皮质脊髓束、皮质-红核-脊髓束 特点:
1、随意调节在脊髓背内侧索下行; 自主控制在脊髓背外侧索下行;
2、控制是有一定限度的。
呼吸运动反射性调节
化 学 感 受 性 反 射 调 节
外周化学感受器
组成:颈动脉体、主 动脉体。
主动脉体侧重调节循 环系统,颈动脉体 主要调节呼吸。
CO2运输
物理溶解:5% 化学结合:95%(HCO3- : 88%,氨基甲酰血
红蛋白: 7%)
化学反应主要在红细胞内完成。
1、碳酸氢盐 (1)过程:细胞内
碳酸酐酶 CO2+H2O —— H2CO3 —— HCO3-+H+
(2)Cl--HCO3-交换(转运体)、Cl-转移
2、氨基甲酰血红蛋白
①过程
血 流 丰 富 , A-V 血 PO2差几乎为0,有 利于感受动脉血。
舌咽 (窦N)
迷走N
颈动脉体结构
①窦神经末梢: 传入:单向突触、
交互突触、缝隙连 接等
传出:调节血流和 化学感受器 ② I型细胞感受所处环境的PO2、PCO2、[H+]. PCO2↑、H+↑、 PO2↓ :兴奋. 有相互增强的作用。
意义:
(1)运动时, O2的部分;
HbO2


(2)代表O2的贮备。
氧离曲线位置偏移,表示Hb对氧的亲和力改变。
亲和力常用P50表示,即Hb氧饱和度达50%时的PO2。 曲线右移:P50↑,Hb对O2的亲和力降低 曲线左移:P50↓,Hb对O2的亲和力升高
影响亲和力因素
1、pH和PCO2
pH降低或PCO2升高,Hb对O2的亲和力降低,P50增 大,曲线右移,反之左移(波尔效应)。
呈 S 形 , 与 Hb 的 变 构 效 应 有 关 : 去 氧 Hb为紧密型(T型),氧合Hb为疏松型 (R型);一个亚单位与O2结合后,其它 亚单位更易与O2结合。
氧离曲线各段特点及生理意义
上段:
PO2:60-100mmHg 特点:较平坦,氧 饱合度90%以上。 意义:只要大气PO2 不低于60mmHg,血液 可携带相对充足O2。
2、呼吸膜面积
总面积>70m2,安静时约40m2 减少因素:肺不张、肺实变、
肺气肿或肺毛细管关闭或阻塞
3、通气/血流比值(VA/Q)
每分肺泡通气 量和每分肺血流量 的比值。正常值: 4.2/5=0.84
VA/Q↑≈肺通气↑或肺血流↓→生理无效腔↑→换 气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞)
VA/Q↓≈肺通气↓→功能性A-V短路↑→换气效率↓ (如支哮、肺气肿、支气管栓塞)
正常值:1s:83%;2s: 96%;3s:99%。
可反映呼气阻力,降低时 提示阻塞性肺病。
肺总量
肺容纳气体的最大量 与性别(男-5000ml;女-3500ml)、年 龄、身材、锻炼情况和体位改变有关
限制性通气不足时降低
肺通气量
概念:每分钟进/出肺的气体量 计算:每分通气量 = 潮气量×呼吸频率 正常值:6-8L/min 最大随意通气量:最大深度、最快速度呼吸时的每
扩散系数:溶解度与分子量平方根之比
CO2扩散系数约为O2 20倍;A,V血O2分压差是 CO2 10倍;扩散速率CO2是O2 2倍。
气体在肺的交换
平静呼吸时,用时0.3s,相当于血液流经肺毛细血 管全长约1/3。
影响肺换气因素
1、呼吸膜厚度(<1μm)
肺纤维化、尘肺、肺水肿→ 呼吸膜厚度↑→通透性↓→气 体交换↓
表面活性物质: 来源:肺泡Ⅱ型上皮细胞 成分:二棕榈酰卵磷脂 特性:排列于液-气界面,随肺泡张缩而改变密度 作用:降低表面张力 ①降低吸气阻力 ②减少肺组织液的生成 ③防肺泡破裂或萎缩 影响因素:肺炎、肺血栓、早产儿
2、胸廓弹性力
自然位置:肺容量为肺总量67%时(即平静吸气末)。 大于自然位置---弹性回缩 小于自然位置---弹性扩张 胸廓顺应性 = 胸腔容积变化/跨壁压变化 影响因素:肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚等→弹
2、反应快、可逆、不需酶催化、受PO2影响。 3、与O2结合后,Hb中仍是Fe2+,所以是氧合
(oxygenation),不是氧化(oxidation)。
4、氧合血红蛋白-鲜红色,脱氧血红蛋白-紫蓝色。 紫绀:当动脉血中脱氧血红蛋白含量超过5%时,粘
膜或甲床呈现兰色。
氧离曲线(氧合血红蛋白解离曲线)
机制:酸度增加,促使Hb分子构型变为T型。
意义:肺部促进O2的结合,组织中促进O2的释放。
2、温度 温度↑→曲线右移→O2释放↑ 机制:温度↑→H+活度↑ 意义:①低温手术时,要考虑影响。 ②局部组织温度升高,有利于氧的利用。
3、2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG) 来源:红细胞无氧糖酵解; 影响:升高→亲和力↓→曲线右移; 机制:促使Hb变成T型;提高[H+]; 意义:在一定程度上促进组织利用氧。
性阻力↑
非弹性阻力
气道阻力(airway resistance, 80-90%)
①推动气体流动的压力/单位时间内气体流量 ②影响因素:气流速度、形式、气道口径
影响气道口径因素:
A:呼吸道内外的压力差 B:肺实质对气道壁的外向放射状牵引 C:自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节:
副交感N:收缩气管(M受体) 交感N:舒张气管(β2受体) D:化学因素: 儿茶酚胺、前列腺素E2----舒张 前列腺素F2α、组胺、白三烯、吸入CO2含量增加、 内皮素----收缩
顺应性: 外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性=1/弹性阻力=⊿容积/⊿压力
1、肺弹性回缩力---吸气阻力,呼气动力
肺顺应性=⊿肺容积/⊿跨肺压 比顺应性:顺应性/肺总容量
斜率大,顺应性大,弹 性阻力小。斜率小则反之。
如肺充血--吸气困难; 肺气肿--呼气困难
肺弹性阻力来源: ①肺组织弹力、胶原纤维: 1/3 ②肺泡气-液界面的表面张力: 2/3
弹 胸廓



70

充当动力还是阻力视具体情况而 定:如吸气还是呼气,胸廓的位 置等

气 阻 力
非 弹 性 阻 力
气道阻力:与气体流动形式+气道半径有关
粘滞阻力 常态下可忽略不计
惯性阻力
30
弹性阻力和顺应性(Compliance)
弹性阻力:弹性组织在外力作用下变形时, 有对抗变形和弹性回位的倾向。
肺泡通气量 =(潮气量-解剖无效腔)×呼吸频率 意义:浅快呼吸对气体交换不利
呼吸功
1、呼吸过程中,呼吸肌克服弹性及非弹性阻 力而实现肺通气所作的功。
2、计算:单位时间内的压力变化X容积变化 3、呼吸耗能占全身总耗能的3~5%
第二节 肺、组织换气
1、原理:单纯扩散 2、动力:气体分压差 3、扩散速率
气体分压差·温度·扩散面积·溶解度 D∝
距离· √分子量
——————O—2—、——C—O——2—扩—散——速——率——(——D—)——比——较——————————
分子量 血浆溶解度 肺泡 A血 V血 D
(ml/L) (KPa) (KPa) (KPa)
—————————————————————————————————————— O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 ———————————————————————————————————————
2.胸廓自然容积远大 于肺自然容积
3.肺、胸廓有弹性
生理意义:
1.维持肺的扩张状态; 2.在胸廓和肺之间起偶联作用; 3.降低中心静脉压,有利于血液、淋巴液回流。
小结:肺通气过程
收缩 扩张
吸气肌 胸廓
舒张 缩小
负压增大 扩张
胸膜腔 肺脏
负压减小 缩小
肺内压<大气压
肺内压>大气压
吸气
呼气
二、肺通气阻力
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