第十章呼吸生理
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每次吸气时真正达到肺泡的新鲜气体量。
解剖无效腔:指鼻、咽、喉、气管、支气管等 呼吸道,仅具有通气而无气体交 换功能。其容积一般成人约为 150ml。 每分肺泡通气量=(潮气量- 解剖无效腔容量) ×呼吸频率 ©2009 吴中华
不同呼吸频率、潮气量对肺通气量及肺泡通气量的影响
被测者
正常安静 深慢呼吸 浅快呼吸
平静呼吸时主要由膈肌和(或)肋间外肌的收缩和舒 张来完成。因此,吸气是主动过程,呼气是被动过程。 用力呼吸或深呼吸:当机体活动量增大、运动时,或 者在某些病理情况时,呼吸运动加深加快。 人工呼吸:是通过人工的方法,使胸廓扩大和缩小, 维持肺通气;或用人工呼吸机,藉助正压把空气压人肺内 ,再使气体躯出。人工呼吸时,必须注意呼吸道的通畅。 ©2009 吴中华
(2)温度的影响 温度升高(运动中的
肌肉)曲线右移,可解离
出更多的O2供组织利用。 反之温度下降(低温麻醉 时),曲线左移,减少好 氧量。 (3)2,3-二磷酸甘油酸 2,3-DPG增加,Hb对O的亲和力降低,氧解离曲线右 移; 2,3-DPG减少,Hb对O的亲和力增加,氧解离曲线 左移。
二、二 氧 化 碳 的 运 输
呼吸频率 (次 /分 )
16 8 32
潮气量 (毫升)
500 1000 250
肺通气量 (毫升/分)
8000 8000 8000
肺泡通气量 (毫升/分)
5600 6800 3200
结论: 在一定的呼吸频率范围内 深而慢的呼吸比浅而快的呼吸更为有效。
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四、通气阻力
肺通气阻力:弹性阻力占70%,非弹性阻力占30% (一)弹性阻力 物体对抗外力作用所引起的变形的力(即回位力)。 胸壁的弹性阻力 肺弹性阻力 肺组织弹性回缩力:占1/3 肺泡内表面张力:占2/3 总之:肺的弹性阻力是吸气的阻力,呼气的动力。
2. 延髓呼吸中枢
呼吸节律起源,产生呼吸节律
背侧呼吸组(DRG): 孤束核的腹外侧部-吸气NC 腹侧呼吸组(VRG): 疑核和后疑核-吸气和呼气NC 3. 脑桥呼吸中枢 呼吸调整中枢: 位于脑桥前 段1/3集 中在臂旁内侧核(NPBM)和相邻KF核,合称PBKF核 群。 电刺激PBKF核 吸气转向呼气,对延髓吸气神经 元有抑制作用,防止过深过长吸气,调整呼吸频率。 切断双侧迷走神经 长吸气 损毁PBKF核 ©2009 吴中华
☆平滑肌的舒缩作用调节
气道阻力;
二、肺泡
图3 肺小叶结构示意图
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(一)肺泡的结构和功能 肺泡是肺的气体交换的部位,也是其功能单位。 图 4 肺 泡 及 肺 泡 隔 结 构 示 意 图
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图6 呼吸膜 ©2009 吴中华 结构示意图
(二)肺泡表面活性物质 液体层 ☆表面张力产生肺泡回缩力 。 ☆表面张力对呼吸的不良影响: -使肺泡不易扩张,增加吸气阻力;使肺泡 内压不稳定。 表面活性物质 ☆II型细胞分泌的一种复杂的脂蛋白,主要成 分是二软脂酰卵磷脂 。 ☆生理作用:降低表面张力;维持肺泡容积大 小的相对稳定。
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第二节
一、呼吸运动
呼吸运动与肺通气
图 7 吸 气 示 意 图
图 8 呼 气 示 意 图
呼吸运动是肋间肌和膈肌等呼吸肌群舒缩, 使胸廓节律性扩大和缩小的运动。它是肺通气的 动力。
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膈肌:腹式呼吸主要是由膈肌收缩和 舒张产生的呼吸(腹壁起伏)。 吸气肌
主要呼 吸肌
肋间外肌:胸式呼吸是以肋间外肌收 缩、舒张为主的呼吸。 呼气肌:腹壁肌、肋间内肌。
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1923年Lumsden实验:
横切部位 脑桥与中脑之间 脑桥中部 呼吸运动形式 基本正常 基本正常 切断迷走神经 后呼吸运动形式 变深变慢 长吸式呼吸
脑桥与延髓之间
延髓与脊髓之间
不规则呼吸
呼吸停止
喘式呼吸
呼吸停止
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通过电刺激脑干、记录脑干神经细胞放电, 同位素示踪、放射免疫等发现: 延髓网状结构:
吸气神经元(IN)-放电在吸气动作之前出现,终止 与吸气动作之末。 呼气神经元(EN)-放电始于吸气动作之后,延续 到呼气的终末。 吸-呼气神经元(IEN)-吸气相放电延续至呼气相, 转相时放电频率最高。 呼-吸气神经元(EIN)-呼气相放电延续至吸气相, 转相时放电频率最高。 这类神经元分布特点:相对集中但交错存在。 ©2009 吴中华
肺 总 容 量
肺 活 量
深 吸 气 量 机 能 余 气 量
补吸 气量 潮气量 补呼 气量 余气量 ©2009 吴中华
潮气量:每次吸入或呼出的气量,称为潮气量。正 常成人平静呼吸时约400~500ml。 补吸气量:平静吸气未,再尽力吸入的气体量,称 为~,约为1500~1800ml(吸气的最大储备量)。
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三、影响气体交换的因素 1. 气体扩散的速率 2. 气体的分压差 3. 呼吸膜
呼吸膜的通透性、厚度以及扩散面积均 会影响气体交换的效率。
4. 通气血流比值(VA/Q)
指每分肺泡通气量(VA)与每分肺血流量(Q) 的比值。正常成人安静时VA/Q=4.2/5=0.84。 ©2009 吴中华
48.5
- 52.5
40/5.32
46-55/6.65 45/6.12
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2. 气体扩散系数 D
De ΔP.T.A.S d.√MW S √MW
血浆O2S/CO2S = 2.14/51.5=24 O2√MW / CO2√MW=1∶1.14 肺泡气-血液△P O2/△P CO2=10 肺换气时不是CO2的滞留,而是O2的交换不足。
图10 人工气胸示意图
生理 ①维持肺泡的扩张状态,有利于肺通气和肺换气 意义 ②有利于静脉和淋巴回流
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三、肺容量和肺通气量 (一)肺容量 肺容纳的气体量 。
图10
人呼吸运动描记仪
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基本肺容积和肺容量
(Basic PulmonaryБайду номын сангаасVolume and Pulmonary Capacity)
(一)二氧化碳的化学结合
1. 碳 酸 氢 盐 形 式
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2. 氨甲酰血红蛋白 HbNH2+CO2=HbNHCOOH = HbNHCOO-+H+
(二)二氧化碳的运输与酸碱平衡 ©2009 吴中华
一、各级呼吸中枢及其相互关系 二、呼吸的反射性调节 三、化学因素对呼吸运动的调节
呼吸分自主呼吸和随意呼吸,自主呼吸的节律、 呼吸的深度和频率与外界环境相适应。 ©2009 吴中华
合计
15.32 53.00
O2和 CO2在血液中存在和运输方式图解 肺泡 血 液 组织
O2
CO2
溶解的
溶解的
结合的
结合的
溶解的
溶解的
O2
CO2
一 、氧的运输 (一)氧的化学结合
1分子Hb可以结合4分子氧气。
血红蛋白氧容量:100ml血液中, Hb所能结合的最 大氧气的量。在13.3kPa时,每克 Hb能结合 1.43mlO2,若Hb为15g /dl,100ml血液中,Hb结合O2 的量约为 20ml。 血红蛋白氧含量:实际结合的氧气量。 血红蛋白氧饱和度:Hb的氧含量和氧容量的百分比。
时间肺活量:受试者作一次深吸气后,在一定的时间内 以最快的速度所能呼出的气量。正常人在第 1、2,3秒应 分别呼出其肺活量的 83%,96%和 99%。
图12 正常人与气道狭窄病人的时间肺活量比较 正常人与支气管痉挛患者用力呼气量比较 ©2009 吴中华
(二)肺通气量
单位时间内吸入肺内或呼出肺外的气量。 1. 每分通气量 每分通气量=潮气量×呼吸频率 2. 肺泡通气量
4. 延髓呼吸中枢节律性活动
1977年,Cohen吸气切断机制: 局部神经元回路反馈控制假说
(二)大脑皮层对呼吸运动的调节
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呼吸中枢: 延髓基本呼吸中枢 脑桥呼吸调整中枢
二、肺内压与胸内压的变化 (一)肺内压
生在 周呼 期吸 肺 性运 内 变动 压 化周 是 。期 指 中肺 ,泡 肺内 内的 压压 发力 。
图8 呼吸过程中压力和通气量的变化 ©2009 吴中华
(二)胸内压和肺的弹性回位 1. 胸膜腔 胸 膜 壁层 脏层 图 9 胸 膜 腔 结 构 示 意 图
☆两层之间的 空隙,即为胸 膜腔。
(二)氧离曲线及其影响因素
1. 氧离曲线:表达氧分压与氧饱和度之间的关系的曲线。 上段 血氧高饱和度 中段 组织细胞中, 氧分压稍有变 化,即可释放 氧。
2. 影响氧解离曲线的因素 (1)pH和Pco2的影响-波尔效应
意义:有利于活动组织从血液中获得更多的O2, 也有利于肺泡毛细血管中的Hb与O2结合。
第 十 章 呼 吸 (respiration)
2016/3/2
©2009 吴中华
1
呼吸概念 呼吸(respiration)是指机体与外界环 境之间的气体交换过程。 呼吸的三个基本环节 外呼吸 → 气体在血液中的运输 → 内呼吸
图1 呼吸全过程的三个基本环节示意图
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第 七 章
第一节
补呼气量:平静呼气未,再用全力呼出的气体量,称 为~,约为1000~1500ml(呼气的最大储备量)。
残气量(余气量):用全力呼气后,肺内所留的气体量。 功能残气(余气)量:指补呼气量加残气量。 肺活量:补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和称为 肺活量。正常成年男子约为3500ml,女子约为2500ml。常 作为肺通气功能的指标。 ©2009 吴中华
一 、氧的运输
二 、二氧化碳的运输
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O2和 CO2在血液中存在方式:物理溶解和化学结合。 血液O2和CO2的含量(ml/dl)表
动脉血 物理溶解 O2 CO2
0.30 2.62
混合静脉血
物理溶解
0.12 3.00
化学结合 合计
20.0 46.4 20.30 49.02
化学结合
15.2 50.0
溶解度:是指气压为1个大气压时,一定量液体所 能溶解的某种气体的容量。
气体的溶解度(ml/dl ,37℃,760mmHg) O2 CO2 N2 水 2.386 56.7 1.227 血浆 2.14 51.5 1.18 全血 2.36 48 1.3
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二、气体在肺和组织的交换
1. 气体的扩散速度 D 与方向 D ΔP.T.A.S d.√MW
一、各级呼吸中枢及其相互关系
(一)脑干各级呼吸中枢
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1. 对呼吸中枢的认识的历史与现状
1824年 Legallois 发现破坏进入延髓部分的迷走神 经时,呼吸停止。 1842年 Flourens提出第四脑室底闩部灰白质中, 有呼吸中枢所在。 1859年Budge 发现吸气中枢与呼气中枢独立存在。 1923年Lumsden通过分段横切脑干的方法提出三 级呼吸中枢学说。 1939年Pitts发现呼吸中枢并不是一个特定核团, 而是网状结构的一部分。
ΔP T A S d MW 分压差 温度 扩散面积 溶解度 扩散距离 分子量
平和呼吸时,体内各部O2 CO2含量和分压
O2含量 肺泡气 14.4 O2分压 103/13.6 CO2含量 5.6 CO2分压 40/5.3
动脉血
组 织 静脉血
19.0
- 14.4
100/13.3
20-40/4 40/5.32
第二节 第三节 第四节 第五节
呼
呼吸道与肺泡
吸
呼吸运动与肺通气 呼吸气体的交换 气体在血液中运输 呼吸的调节
第六节
肺的非呼吸功能
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第一节
一、呼吸道的功能 呼 吸 道
呼吸道与肺泡
图 2 呼 吸 系 统 组 成 示 意 图
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上呼吸道
下呼吸道
结构与功能特点: ☆呼吸道粘膜具保护作用 (加温、湿润、清洁)
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2. 胸内压 胸内压就是指胸膜腔内的压力,呈负压 状态又称胸内负压。
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胸膜腔内负压是出生后形成的。
①胸廓的生长速度大于肺的发育速度。 ②肺的弹性纤维回缩和肺泡内层液体层的表面张力。
胸内压=大气压 -肺回缩力 胸内压=-肺回缩力 肺 回 缩 力 肺结构中 弹性成分 肺泡内液 表面张力
(二)非弹性阻力
惯性阻力、粘滞阻力和 气道阻力。 ©2009 吴中华
第 三 节
呼吸气体的交换
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一、呼吸气体的分压和溶解度
大气各组分气体的容积百分比及其分压
合计 O2 CO2 H2 O N2
容积百分比 分压/mmHg
100.0 760.0
20.71 157.4
0.04 1.25 78.0 0.3 9.5 592.8