生理学——呼吸课件.ppt

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1、第五章 呼 吸,Respiration,呼吸：机体与外界环境之间气体 交换的过程。具体内容:摄取氧气,排出二氧化碳,（3）内呼吸（组织换气）血液与组织细胞之间的气体交换,（2）气体在血液中的运输,肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间气体交换,三个环节：（1）外呼吸,肺通气：肺泡与外界的气体交换,直接动力：肺内压与大气压差,第一节 肺通气,原 动 力：呼吸肌舒缩活动.,（一）肺通气动力,一、肺通气的原理,肺通气的动力肺通气的阻力,吸气,1、呼吸运动(1)呼吸运动的过程,平静吸气:膈肌、肋间外肌收缩胸廓扩大 肺被动扩张 肺内压大气压 吸气,呼气,平静呼气：膈肌、肋间外肌舒张,吸气：主动呼气：被动,主动

2、主动,（2）呼吸运动的形式类型,平静呼吸和用力呼吸,腹式呼吸、胸式呼吸、混合式呼吸,吸气：肺内压大气压,2、肺内压,指肺泡内的压力,肺内压的变化,平静呼吸吸气-1-2mmHg,呼气 12mmHg,用力呼吸吸气-100-30mmHg呼气 60140mmHg,3.胸膜腔内压：胸膜腔内的压力，通常低于大气压,称为胸膜腔负压。,胸内负压的变化范围：平静呼吸吸气末-5-10mmHg呼气末-3-5mmHg用力呼吸吸气末-90mmHg呼气末 110mmHg,图27,胸膜腔：密闭、潜在腔隙,胸内压=大气压-肺回缩力,若将大气压视为零，则：胸内压肺回缩力,胸内压大气压肺回缩力,胸膜腔负压的形成：,肺的回缩力：弹

3、性回缩力 表面张力大气压,胸膜腔负压的意义：,a)使肺泡处于扩张状态 b)利于静脉血回流,(二)肺通气的阻力,弹性阻力（elastic resistance）,非弹性阻力（non-elastic resistance）（气道阻力）,肺的弹性阻力胸廓的弹性阻力,（resistance of pulmonary ventilation）,弹性阻力（Elastic resistance)是指在外力作用下，弹性体所产生的对抗变形的力。,1.弹性阻力和顺应性,顺应性（Compliance）是指中空弹性体的可扩张性，即单位压力变化引起的容积变化。,顺应性与弹性阻力呈反变关系,肺的弹性阻力,1.气-液交界面

4、表面张力,2.肺弹性组织回缩力,充气扩张肺到一定程度所需的跨肺压要比充生盐水扩张的肺大得多。,液体层 Fluid layer,肺泡表面张力（表面单位长度上产生的回缩力）,（1）肺泡表面张力,（Alveolar Surface tension）,气-液界面,气体,表面张力对液面施加了一个向内的压强，根据Laplace公式计算附加压强：,（2）肺泡表面活性物质（alveolar surfactant）,由肺泡型细胞合成并分泌，主要成分是二棕榈酰卵磷脂。主要作用是：1）降低肺泡表面张力；2）减少肺组织液的生成；3）稳定肺泡回缩压，保持肺泡的稳定性。,肺泡表面活性物质 alveolar surfact

5、ant,表面活性物质在肺泡表面的分布密度是不同的，它随肺泡半径的减小而增大。,胸廓的弹性,当肺容积约为肺总量的70%时，胸廓处于自然容积的位置，此时的跨壁压为0。,2.非弹性阻力（气道阻力）,影响因素有：1.气体流速：流速越大，阻力越大；2.气流形式：层流阻力小，湍流阻力大；3.气道口径：口径减小，阻力增大；4.肺 容 积：肺容积增大，阻力减小。,（一）肺容积和肺容量,补吸气量：平静吸气末再尽力吸气，所能吸入的气量 15002000ml,潮气量：每次呼吸时，吸入或呼出的气量，400500ml,二、肺通气功能的评价,补呼气量：平静呼气末再尽力呼气，所能呼出的气量 9001200ml,1.肺容积,

6、余气量：最大呼气后，肺内仍残留不能呼出的气量.10001500ml,功能余气量：平静呼气末，肺内所余留的气量，是补呼气量与余气量之和.,肺总容量：肺可容纳的最大气体量.男性5L，女性约3.5L,深吸气量:,2.肺容量,肺活量：最大吸气后，再尽力呼气，呼出的最大气量。正常值：男性3.5L，女性约2.5L,时间肺活量：用力吸气后尽力尽快呼出计算第1、2、3s末呼出气量占其肺活量的百分数，也称用力肺活量。正常成人约为83%、96%、99%,（二）肺通气量和肺泡通气量1.肺通气量 每分通气量：指每分钟内吸入或呼出肺的气体总量，为潮气量与呼吸频率的乘积。最大通气量：最快速度、尽可能深的幅度呼吸时的每分通

7、气量.,2.无效腔和肺泡通气量 解剖无效腔：约0.15L 肺泡无效腔：正常：0,解剖无效腔 150ml,肺泡无效腔,解剖无效腔,肺泡无效腔,生理无效腔,肺泡通气量：每分钟进入肺泡并发生气体交换的气量 肺泡通气量=（潮气量无效腔气量）呼吸频率,平静呼吸,浅快呼吸,深慢呼吸,潮气量(ml),频率（次/min),每分通气量（ml/min),肺泡通气量（ml/min),500,250,1000,12,24,6,50012=6000,25024=6000,10006=6000,(500-150)12=4200,(250-150)24=2400,(1000-150)6=5100,表1 不同呼吸频率和潮气量

8、时的每分通气量和肺泡通气量,为什么深慢呼吸比浅快呼吸的气体交换效率高？,动力：气体的分压差,第二节 肺换气与组织换气,一、气体交换原理(扩散原理),气体扩散速率,气体扩散速率,分压差温度扩散面积溶解度,扩散距离,分子量,（一）肺换气,二、气体交换过程,（二）组织换气,三、影响肺换气的因素 1、气体扩散速度 CO2 O2 临床上不会出现CO2潴留,2、呼吸膜面积和厚度,呼吸膜的组成,面 积：安静约40m2，运动70m2 肺气肿 呼吸膜：正常薄 肺水肿、肺纤维化,概念：指每分钟肺泡通气量与肺血流量之间的比值 正常值：V/Q=4.2/5.0=0.84,3、肺通气血流比值（V/Q比值）,表：人体直立时

9、肺上、下区的肺泡通气量与血流量 肺泡通气量(V)肺泡血流量(Q)V/Q比值(L/min)(L/min)肺上区 0.24 0.07 3.4 肺下区 0.82 1.29 0.63,V/Q：多见于部分肺泡血流量减少,V/Q：多见于部分肺泡通气不良,4、影响组织换气的因素,组织细胞与毛细血管的距离,组织代谢水平,毛细血管内血流速度,O2和CO2的运输形式：,物理溶解 量少，但必需 化学结合 量多，为主要形式,第三节 气体在血液中的运输,PO2 高（肺）Hb+O2 HbO2（氧合血红蛋白）PO2 低（组织）,（一）物理溶解 100ml血液中溶解0.3ml，占1.5,氧与血红蛋白的结合：氧合而非氧化,一、

10、氧的运输,（二）化学结合 98.5%,3.1分子Hb可与4分子O2可逆结合；,O2与Hb结合的特征,2.是氧合，非氧化:HbFe2+O2 Fe2+-HbO2；,1.反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化；,4.Hb+O2的结合或解离曲线呈S形。,Hb氧容量(oxygen capacity)：每升血液中Hb能结合氧的最大量（200ml)。Hb氧含量(oxygen content)：每升血液中Hb实际结合氧的量。Hb氧饱和度(oxygen saturation)：Hb氧含量占Hb氧容量的百分数。,（三）氧解离曲线,氧离曲线（oxygen dissociation curve）,是表示PO2与H

11、b氧饱和度关系的曲线。该曲线既表示不同PO2下，O2与Hb的分离情况，也反映不同PO2时，O2与Hb的结合情况。,上段：PO2 10060mmHg,中段：PO2 6040mmHg,下段：PO2 4015mmHg,上段:PO2 60100mmHg 坡度较平坦。表明：PO2变化大时，血氧饱和度变化小。意义:当外环境或吸入气中的PO2下降，造成血PO2降低时，仍能为机体摄取和携带足够的O2。,1.氧解离曲线的形态特征,中段:PO2 4060mmHg 坡度较陡。,意义:机体在安静状态下血液Hb对组织的供氧情况。因安静状态下组织的氧供，PO2在中段范围变化。,表明：PO2降低能促进大量氧离，血氧饱和度下

12、降显著。,意义:维持活动时组织的氧供。因下段释放O2量为正常时的3倍(=O2储备段)。,下段:1540mmHg 坡度更陡。,表明：PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。,血氧分压（mmHg)氧饱和度 血氧含量,上段,10060,97%90%,中段,6040,194ml,90%72%,144ml（25%）,下段,4015,72%22%,44ml（75%）,2、影响氧离曲线的因素,P50是使Hb氧饱和度达50%时的PO2。P50增大，表明Hb对O2的亲和力降低，曲线右移；P50降低，说明Hb对O2的亲和力增加，曲线左移。,（1）PCO2和H+的影响,PCO2和H+升高，P50增大，曲线右移，促使O

13、2的释放；反之相反。,波尔效应（Bohr effect)：酸碱度对 Hb与O2的亲和力的影响.,生理意义在肺毛细血管，CO2从血进入肺泡，血液的PCO2和H+减小时，Hb 对氧的亲和力上升，可促进肺毛细血管血液的氧合。,在组织CO2从组织细胞入血，血液的PCO2和H+增大，Hb 对氧的亲和力下降，有利于组织毛细血管血液氧气的释放。,（2）温度 温度 氧离曲线右移,（3）血液的pH值和PCO2 pH或者PCO2 升高 氧解离曲线右移,（4）2,3-二磷酸甘油酸（DPG）DPG 氧离曲线右移,（一）物理溶解 约5（二）化学结合 约95,1、碳酸氢盐（HCO3-）（88%）,CO2+H2O H2CO

14、3 H+HCO3,二、CO2的运输,碳酸酐酶,2、氨基甲酰血红蛋白（7）,CO2+Hb,HbNHCOOH（氨基甲酸血红蛋白）,第四节 呼吸运动的调节,自主性调节,随意性调节,(一)呼吸中枢,延髓（medulla）是呼吸节律的基本中枢，脑桥（pons）的上部有呼吸调整中枢。,1.基本中枢,2.高级中枢,一、节律性呼吸运动的起源,以大脑皮层为中心的呼吸调节系统是随意呼吸调节系统。,延 髓,背侧呼吸组（吸气神经元）：,腹侧呼吸组,1.呼气神经元:在呼吸加强的时候引起呼气 肌的活动,2.吸气抑制神经元:抑制吸气神经元的活 动，引起呼气。,兴奋吸气肌,脑 桥（臂旁内侧核，NPMB）呼吸调整中枢,当吸气神

15、经元活动增强时，吸气抑制神经元放电增强，大约2秒后，吸气神经元的活动突然切断，产生呼气。称为“吸气切断机制”。而吸气抑制神经元的活动受到脑桥呼吸调整中枢等传入冲动的影响。,(二）节律性呼吸的产生,The normal breathing rate is between 12-15 breaths per minute.,（一）肺牵张反射 概念：由肺扩张或缩小而引起的呼吸反射,二、呼吸运动的反射性调节,1、肺扩张反射,是肺充气或肺扩张引起的吸气抑制。,感受器位于气管到支气管的平滑肌中。,动物切断双侧迷走神经后，吸气延长、加深，呼吸变得深而慢。,意义：防止吸气过深，促进吸气向呼气转化，调节呼吸频率

16、和深度。,2、肺萎陷反射,肺萎陷引起的吸气反射。,肺缩小,肺泡及细支气管牵张感受器,迷走神经,呼吸中枢,呼气停止，转为吸气,肺萎陷反射在平静呼吸时不发挥调节作用。,1、化学感受器,（1）外周：颈动脉体、主动脉体 感受血中PCO2、PO2和H+浓度的变化,（二）化学性调节,（2）中枢：延髓腹外侧 感受脑脊液中H+浓度,2、CO2（1）CO2：生理刺激物,一定范围内：随血中CO2呼吸加深加快过低(如通气过度)：中枢兴奋性呼吸减慢过高(1520)：麻痹呼吸中枢呼吸抑制,（2）机制：通过中枢、外周化学感受器两条途径，以 中枢途径为主,外周途径:,PCO2,颈动脉体，主动脉体化 学 感 受 器（+）,窦

17、 神 经（+）主动脉 N（+）,延髓呼吸中枢（+）,呼吸肌运动神经元传出冲动,呼吸肌活动增强,呼吸加强（加深、加快）,中枢途径：,PCO2,CO2易透过血脑屏障进入脑脊液,CO2+H2O,H2CO3,HCO3-,H+,延髓腹外侧,延髓呼吸中枢(+),呼吸加强,3、H+当血液中H+呼吸加强；反之，抑制,机制:H+不易通过血-脑屏障，通过外周化学感受器实现,4、低O2,（1）对呼吸中枢的直接作用是抑制（2）轻度缺氧（60mmHg），兴奋外周化学感受器，呼吸加快加深,（3）重度缺氧（40mmHg），外周化学感受器的兴奋 不能抵消低O2对中枢造成的抑制，呼吸减慢减 弱，严重时呼吸停止。,1.何谓氧解离曲线？试分析氧解离曲线的特点及生理意义。,小结,2.血液中PCO2升高和H+浓度升高对呼吸运动有何影响？试述其调节过程。,3.试述机体缺O2时呼吸运动的变化及作用机理。,思 考 题,低O2和CO2蓄积对呼吸运动的影响分别是什么?,2.动物实验中,切断家兔双侧迷走神经后对 呼吸有何影响?,3.当生理无效腔显著增加时,对呼吸运动有 何影响?为什么?,