肺通气与肺换气原理

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、
气体交换原理和结构基础
扩散系数
（一）、气体交换原理
1. 形式： 单纯扩散 2. 动力： 分压差 3. 扩散速率：
分压差×扩散面积×溶解度×温度 D＝ ————————————————— 扩散距离×分子量平方根
肺扩张状态
②胸膜腔负压的形成及意义
a 胸膜腔内压形成(一腔二力）
一腔：有一个密闭的胸膜腔，腔内有些浆液起润滑
壁层和脏层胸膜并使之紧贴在一起的作用。 二力： 肺内压→肺泡扩张 肺弹性回缩力→肺泡缩小 方向相反
胸内压 = 肺内压 ＋（—肺回缩力）
吸气、呼气末：肺内 压 =大气压 若以大气压（760 mmHg）=0 胸内压＝－肺回缩力
肺通气与肺换气原理
徐潜
引言（Introduction）
呼吸: 机体与外界环境之间的气体交换
意义: 维持机体内环境中O2和CO2分压
的相对稳定
呼吸全过程
肺通气 O2 CO2 肺 换 气 组 织 换 气 细胞内 氧化代谢
气体运输
外呼吸
气体在血 液中运输
内呼吸
肺通气
Pulmonary ventilation
吸
呼
潮气量
补 呼 气 量 残 气 量 呼 吸
功 能 残 气 量
（二）评价肺通气功能的指标
深吸气量 功能余气量 肺总容量 肺活量 不稳定 无法测定 可变 可变
用力肺活量（FVC） 用力呼气量（FEV）：FEVt／FVC％ 1s用力呼气量： FEVt／FVC％≌80％
2. 肺通气量：
（1）每分通气量：每分钟进出肺的气体总量＝
3.胸廓运动
胸廓主动扩大缩小
特点
肺脏被动扩大缩小
4. 胸膜腔内压
（1）测量
直接测量 肋间外肌 间接测量 （2）负压 平静吸气末：－10～－5mmHg 脏层胸膜 平静呼气末：－5～－3mmHg
肺组织 肋间肌 肋骨
壁层胸膜 胸膜腔
肺组织
① 负压原因
胸膜腔密闭且含浆液
单方受压
出生后肺充气
胸廓生长速度>肺
促进血液和淋巴液的回流 气胸（胸膜破裂）→肺萎缩→肺通气
诊疗计划：1.吸氧，卧床，制动 2.必要时胸腔穿刺测压及闭式引流
二、肺通气的阻力
弹 性 阻 力
非 弹 性 阻 力 肺泡表面张力 2/3 肺弹性阻力 胸廓弹性阻力 气道阻力 粘滞阻力 惯性阻力
肺 通 气 阻 力
肺弹性回缩力 1/3
1. 弹性阻力： 弹性组织在外力作用下变形时，
1. 动力：分压差 2. 影响组织换气的因素
扩散距离 血供情况 组织细胞代谢水平
（二）、气体分压差的差异
1.高原与平原
2.外界与肺泡内 3.血液与组织
（三）、气体交换屏障
肺泡－毛细血管膜 （呼吸膜）
二、肺换气
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（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
北京市平均海拔40米，氧分压约158毫米汞柱，拉萨市平均海
拔3649米，不是西藏海拔最高的地方，其大气中氧分压约只有 100毫米汞柱，拉萨市空气中的氧含量只相当于北京的63.3%。 缺氧的主要表现为头痛、头昏、心慌、气短、胸闷、胸痛、 食欲不振、恶心呕吐、腹胀、疲乏无力、红细胞数增多; 呼吸 频率加快; 心率加快。严重的情况下可出现抽搐、昏迷和肺水 肿，如得不到及时救治可危及生命。
肺 通 气 阻 力
（1）肺的弹性阻力
肺组织弹性回缩力 1／3
肺弹性阻力
肺泡表面张力 2／3
吸气阻力 呼气动力
回缩力
斜率＝肺顺应性
肺 容 积
跨肺压 cmH2O
a. 肺泡表面张力 Laplace定律:
肺泡回缩压=2×表面张力/肺泡半径 根据公式:肺泡半径小,肺泡回缩压大
b. 肺泡表面活性物质
来源：肺泡Ⅱ型细胞分泌
潮气量×呼吸频率(次/分)
（2）最大通气量：每分钟尽力、快速吸入或呼出的 气量=最大限度潮气量×最快呼吸频率(次/分) 意义: 反应呼吸机能的最大潜力和 所能耐受的体力强度
＊（3）肺泡通气量
每分钟吸入肺泡的新鲜气量。
=（潮气量 － 无效腔气量）× 呼吸频率 生理无效腔=解剖无效腔(150mL）+肺泡无效腔（0）
①气流速度 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。
吸气肌——膈肌、肋间外肌
(1)呼吸肌 呼气肌——腹肌、肋间内肌
辅助吸气肌
肺通气 原动力
肋间外肌
肋间内肌
吸气肌 膈肌 腹直肌 胸锁乳突肌 斜角肌
呼气肌
（2） 呼吸的类型
平静呼吸 吸气 吸气肌收缩（主动） 呼气 吸气肌舒张（被动） 用力呼吸 辅助吸气肌也收缩（主动） 呼气肌收缩（主动）
腹式 呼吸肌 膈肌
三、肺通气功能评价
1. 基本肺容积
潮气量 补吸气量 补呼气量 余气量
2. 基本肺容量
深吸气量 肺 活 量 ＊用力肺活量 ＊功能余气量 肺总容量 ＊用力呼气量
（一）肺容积和肺容量
肺总量
残气量 补呼气量
功能残气量
肺活量
ຫໍສະໝຸດ Baidu
潮气量 补吸气量
深吸气量
肺容积和肺容量图解
补 吸 气 量
肺 肺 总 量 活 量
深 吸 气 量
胸式 肋间外肌
混合式 膈肌、肋间外肌
2. 肺内压：肺泡内的压力
（1）周期性变化
直接 动力
肺内压（mmHg）
吸气
呼气
（2）变化程度
平静：吸气浅慢，呼吸道通畅，肺内压变化小 用力：吸气深快，呼吸道不通畅，肺内压变化大
（3）意义
肺通气的直接动力 人工呼吸：通过提供高于肺内压的正压气流，建立 人工通气
（2）胸廓的弹性阻力
弹性阻力作用 肺弹性阻力：吸气的阻力 胸廓弹性阻力：吸气的动力／阻力
2. 非弹性阻力
惯性阻力
粘滞阻力
（10％）
气道阻力（90％）：气体流经呼吸道时气体分子间及分
子与气道壁的摩擦力 大气压与肺内压之差(cmH2O) 气道阻力=
单位时间内气体流量(L/s)
影响气道阻力的因素:
●整个肺脏的VA/Q=0.84,是衡量肺换气功能的指标；
但因肺脏各局部的肺泡通气量和血流量的不均性，
故临床上更应测肺脏各局部的VA/Q：
人体直立时肺局部的VA/Q 肺上区 肺下区
VA（L/min）0.24
Q（L/min）0.07 VA/Q 3.4
0.82
1.29 0.64
三、组织换气
血液与组织细胞之 间的气体交换过程。
概念：肺与外界之间的气体交换过程，包括 吸气和呼气 结构：呼吸道、胸廓、呼吸肌、肺泡
附着于胸廓，提供动力 气体进出肺的通道 肺的容器、之间有胸膜腔
第一节 肺通气原理
动力克服阻力
胸廓扩大导致吸气,还是吸气后导致胸廓扩大?
一、肺通气的动力
直接动力： 大气与肺泡之间 的压力差
原动力： 呼吸运动
成分: 二棕榈酰卵磷脂
作用： a.降低肺泡表面张力→降低吸气阻力； b.减少肺泡内液的生成→防肺水肿的发生;
c.维持肺泡内压的稳定性→防肺泡破裂或萎缩
临床： 成人肺炎、肺血栓等→表面活性物质↓→ 肺不张。
6～7个月胎儿才开始分泌表面活性物质， 故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺 不张和新生儿肺透明膜病→呼吸窘迫综合 征。
具有对抗变形和弹性回位的力
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
容积变化（△V）
顺应性（C）= ————————————— L/cmH2O 压力变化（△P） 跨壁压
二、肺通气的阻力
弹 性 阻 力 非 弹 性 阻 力 肺泡表面张力 2/3 肺弹性阻力 胸廓弹性阻力 气道阻力 粘滞阻力 惯性阻力 肺弹性回缩力 1/3
影响肺换气的因素
1.呼吸膜厚度: 反比
肺纤维化、 肺水肿时增厚
影响肺换气的因素
2. 呼吸膜面积: 正比 运动时面积增大

肺不张、肺实变、肺Cap闭塞时面积减小
3.通气/血流比值 ＝肺泡通气量（VA）/肺血流量（Q）＝0.84 VA/Q↑≈肺血流↓→增大生理无效腔→换气效率↓ (如心衰、肺动脉栓塞) VA/Q↓≈肺通气↓→增大功能性A-V短路→换气 效率↓（如哮喘、肺气肿、支气管栓塞）
4.影响气体扩散的因素
分压差×扩散面积×溶解度×温度 D＝ ——————————————— 扩散距离×分子量平方根
1. 交换膜两侧气体分压差
气体分压差减小,气体交换减少
高原缺氧
吸氧
气体分压差增大,气体交换增加
2. 气体扩散系数
CO2的扩散系数是O2的20倍
呼吸衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。
患者是一个19岁的男性，身高1.85米，体重70公斤不到。 主诉：突发左侧胸痛半月，加重2天 现病史（略）：患者半月前连续上网15小时后伸展上肢，突发左侧胸痛，为持
b 生理意义
c 临床意义 维持肺处于扩张状态，利于肺通气、肺换气 续性，咳嗽及吸气时加重。入院前两天加剧伴气促。
查体（注意有无心脏受累及马坊综合症体征） 急诊胸片示：左侧气胸（左肺压缩40％）。 诊断：左侧自发性气胸
呼 收 缩 扩 张
吸 胸
肌 舒 张 廓 缩 小
肺
扩 张
脏
缩 小
肺内压＜大气压 肺内压＞大气压
吸 气 呼 气
呼吸运动 肺内压 胸廓运动
深呼吸
1. 用手按在胸部两侧肋骨，深吸气，再 深呼气，感觉胸廓有什么变化？ 2.用手按住胸骨部位，深吸气，再深呼 气， 感觉胸廓有什么变化？
1.呼吸运动：呼吸肌舒缩引起胸廓缩扩