生理学第5章 呼吸课件.ppt
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1、第五章 呼 吸,概 述呼吸:机体与外界环境之间的气体交换过程。呼吸全过程:,第一节肺 通 气,一、肺通气概念二、肺通气结构,血管网 粘液腺 加湿、加温、过滤、清洁、保护 纤 毛 迷走NACh+M受体收缩气道阻力 平滑肌(故哮喘病人夜间发作较多)交感NNE+2受体舒张气道阻力(拟交感药物治疗哮喘)注:体液因素(组织胺、5-HT、缓激肽等)强烈收缩 肺泡:胸廓:原动力,呼吸道,三、肺通气原理:肺泡与外界环境之间的压力差(一)肺通气的动力,呼 气,肺内压大气压,缩 小,肺 脏,吸 气,肺内压大气压,胸 廓,呼 吸 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,原动力、直接动力,扩 张,1.呼吸运动:吸气运动和
2、呼气运动(1)型式:按呼吸深度分:平静呼吸:均匀平稳;吸气主动,呼气被动;12-18次/分 用力呼吸:深、快;吸气、呼气主动按动作部位分:腹式呼吸:以膈肌收缩舒张为主的呼吸运动 胸式呼吸:以肋间外肌收缩舒张为主的呼吸运动 混合式呼吸:腹式和胸式 混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠、肥胖,(2)过程:,肺内压大气压,气体经呼吸道出肺,胸廓和肺容积缩小,膈肌和肋间外肌舒张,肺弹性回位,缩小胸廓减小上下、前后、左右径,肺内压大气压,气体经呼吸道入肺,胸廓和肺容积增大,膈肌收缩使膈顶下移,增大胸腔的上下径;肋间外肌收缩使肋骨、胸骨上提,肋骨下缘外偏
3、,扩大胸腔前后、左右径,吸 气(主动),呼 气(被动),平静呼吸:,用力呼吸:用力吸气时,除膈肌和肋间外肌收缩,辅助吸气肌也参与收缩,使胸廓容积进一步扩大,能吸入更多的气体。用力呼气时,除膈肌和肋间外肌舒张外,呼气肌也参与收缩(肋间内肌+腹壁肌收缩),胸廓容积进一步缩小,以呼出更多气体。(3)特点:平静呼吸时,吸气是主动的,呼气是被动的。用力呼吸时,吸气和呼气都是主动的。平静呼吸时,肋间外肌作用膈肌作用。,2.肺内压:肺泡内的压力平静吸气初:肺内压 大气压=0.1330.266kPa气出肺平静呼气末:肺内压=大气压气流停肺内压变化程度取决于呼吸运动的缓急、深浅、呼吸道是否通畅。呼吸浅慢,呼吸道
4、通畅 肺内压变化小呼吸深快,呼吸道不通畅 肺内压变化大,3.胸膜腔内压(1)概念:胸膜腔内的压力。(2)测定方法:直接法:缺点 间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸膜腔内压,(3)压力:低于大气压,即负压 平静吸气末:胸内压 大气压=0.671.33kPa 平静呼气末:胸内压 大气压=0.40.67kPa,特点:平静呼吸时胸膜腔内压始终为负压;紧闭声门,用力吸气,负压进一步下降;用力呼气,负压可上升。,(4)成因:是肺的回缩造成的 形成因素:,两种方向相反作用力的代数和:胸膜腔内压肺内压肺回缩压胸膜腔内压大气压肺回缩压胸膜腔内压0肺回缩压胸膜腔内压肺回缩力,使肺泡缩小,使肺泡扩张,肺 回 缩
5、力,肺 内 压,(5)生理意义:维持肺处于扩张状态;维持腔静脉、胸导管处于扩张状态,促进血液和淋巴液的回流。,结论:胸膜腔内负压是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和,经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力。,(二)肺通气的阻力 呼吸运动产生的动力,在克服肺通气所遇到的阻力后,方能实现肺通气。,弹性阻力(70%),非弹性阻力(30%),肺通气阻力,胸廓弹性阻力:与胸廓所处的位置有关,肺弹性阻力,气道阻力:与气体流动形式+气道半径有关,粘滞阻力,惯性阻力,肺弹性回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,常态下可忽略不计,1.弹性阻力:度量法:顺应性(C=V/P L/cmH2O)顺应性:指在外力作用下
6、弹性组织的变形能力。顺应性大=易变形=弹性阻力小 顺应性小=不易变形=弹性阻力大(1)肺的弹性阻力:指肺的回缩力,肺容积变化(V)肺顺应性(CL)=0.2L/cmH2O 跨肺压变化(P)肺内压与胸膜腔内压之差,测得的肺顺应性(L/cmH2O)比顺应性=肺的功能残气量,因肺顺应性还受肺总量的影响,所以应测单位肺容量下的顺应性,即比顺应性,比较不同大小个体的肺顺应性。,肺的弹性阻力来源,.肺泡表面张力 离体肺在充气和充水时(扩张肺至相同容积),可见充气所需的压力充水,前者约为后者3倍。,充气:肺泡内的液-气界面的表面张力方向是指向中心的使肺泡缩小 弹性阻力。充水:液-气界面不存在,肺组织本身弹性回
7、缩力:肺的弹性成分(1/3),肺泡表面张力:肺泡内液-气界面(2/3),根据Laplace定律:P(N/m2)肺泡液气界面的压强(P)与表面张力系数(T)成正比,与肺泡半径(r)成反比。,2T(N/m),r(m),.肺表面活性物质:脂蛋白混合物成分:二软脂酰卵磷脂(DPL或DPPC)和表面活性物质蛋白(SP)。来源:肺泡型细胞分泌。DPPC单分子层分布于肺泡液-气界面上,其密度随肺泡的张缩而改变。SP维持DPPC功能、分泌、清除和再利用作用:降低肺泡液-气界面表面张力降低肺泡回缩力(降低T)意义:a、维持肺泡稳定性;b、减少肺间质和肺泡内液的生成防肺水肿的发生;c、降低吸气阻力,减少吸气作功。
8、,(2)胸廓的弹性阻力 由胸廓的弹性组织所形成。胸廓的弹性阻力的作用方向,则视胸廓位置而异:胸廓处于自然位置时(肺容量肺总量67),胸廓无变形,不表现出弹性阻力;肺容量肺总量67,胸廓被牵引向内缩小时,胸廓的弹性回缩力向外,是吸气的动力,呼气的阻力;肺容量肺总量67,胸廓被牵引向外扩大时,胸廓的弹性回缩力向内,是吸气的阻力,呼气的动力。,胸腔容积变化(V)胸廓顺应性(Cchw)=0.2L/cmH2O 跨胸壁压变化(P),胸膜腔内压与胸壁外大气压之差(3)肺和胸廓总弹性阻力和总顺应性:,2.非弹性阻力-气道阻力 大气压与肺内压之差(cmH2O)气道阻力=-=13cmH2O/(L/s)单位时间内气
9、体流量(L/s)气道阻力特点:与气流速度有关;流速快阻力大 流速慢阻力小 与气体流动形式有关:层流阻力小 湍流阻力大 与气道半径的4次方成反比:(R1r4),影响气道管径的因素:跨壁压:呼吸道内压力高跨壁压大管径被动扩大阻力。肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用:小气道和肺泡壁的 弹性组织对无软骨支持的细支气管保持通畅。自主神经系统对气道管壁平滑肌舒缩活动的调节作用:迷走NAch+M受体收缩气道阻力 交感NNE+2受体舒张气道阻力 非NE非Ach共存递质的调制(如神经肽)化学因素的影响:儿茶酚胺气道平滑肌舒张。PGF2气道平滑肌收缩;PGE2气道平滑肌舒张。过敏反应时肥大细胞释放的组胺、白三烯气
10、道平滑肌收缩。吸入气CO2反射性支气管收缩。气道上皮合成、释放肺内皮素气道平滑肌收缩。,四、肺通气功能的指标(一)肺容积和肺容量1、肺容积潮气量(TV)补吸气量或吸气贮备量(IRV)补呼气量或呼气贮备量(ERV)残气量(RV)2、肺容量深吸气量(IC)=潮气量+补吸气量功能残气量(FRC)=补呼气量+残气量意义:缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压的变化幅度。肺活量(VC)=潮气量+补吸气量+补呼气量(个体差异)用力肺活量(FVC):用力呼气量(FEV)或时间肺活量:一次最大吸气后尽力尽快呼气时,在一定时间内所呼出的气体量,通常以它占用力肺活量的百分数表示。,肺总量,正常值:t1末=80(临床
11、指标),t2末=96,t3末=99。意义:反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的变化,是评价肺通气功能较好指标,阻塞性肺疾患的用力呼气量。肺总量(TLC):肺所能容纳的最大气体量。(个体差异)(二)肺通气量和肺泡通气量肺通气量:是每分钟吸入或呼出的气体总量。(个体差异)潮气量呼吸频率(次/分)最大随意通气量:尽力作深、快呼吸时的肺通气量(150 L/min)意义:反映单位时间内充分发挥全部通气能力所能达到的通气量,是估计一个人能进行多大运动量的生理指标之一。通气贮存量百分比=,=69 L/min,最大通气量-每分平静通气量,最大通气量,100%,93%,意义:反映通气功能的贮备能力。,2.无效腔
12、和肺泡通气量无效腔解剖无效腔:无气体交换能力的呼吸道的容积(150ml)。肺泡无效腔:因肺血流分布不均而不能进行气体交换的肺泡腔 容量。生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔肺泡通气量:指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。(潮气量-无效腔气量)呼吸频率意义:计算真正有效的气体交换量。(三)呼吸功:在一次呼吸过程中呼吸肌为实现肺通气所做的功,以一次呼吸过程中的跨壁压变化乘以肺容积变化 表示。意义:呼吸肌克服肺和胸廓的弹性阻力和非弹性阻力所作的功。,第二节肺换气和组织换气一、肺换气和组织换气的原理 原理:气体扩散。动力:两个区域的气体分压差。扩散速率:单位时间内气体扩散的容积 扩散速率与分压差、温度、气体溶解度
13、、扩散面积呈正比;与扩散距离、分子量的平方根呈反比。气体的溶解度与分子量的平方根之比为扩散系数。扩散系数大,扩散速率快。,扩散距离分子量,分压差温度扩散面积气体溶解度,二、肺换气(一)肺换气过程,换气部位:肺泡内气体与肺泡毛细血管血液换气动力:分压差换气方向:分压高 分压低换气时间:约0.3s,迅速换气结果:肺血 血,(二)影响肺换气的因素气体扩散速率,扩散距离分子量,1、呼吸膜厚度(肺泡-毛细血管膜)组成:肺表面活性物质的液体层 肺泡上皮细胞层 上皮细胞基底膜 肺泡上皮细胞和毛细血管之间的基质层 毛细血管的基膜 毛细血管内皮细胞层 特点:非常薄(0.2um0.6um),通透性大;分布其表面的
14、血液 层很薄;扩散距离短,交换速度快。,分压差温度扩散面积气体溶解度,肺纤维化、尘肺、肺水肿呼吸膜厚度通透性气体交换量;特别在运动时,耗氧量肺血流速(=气体交换时间),呼吸膜厚度气体交换。,.呼吸膜的面积双侧肺约有亿个肺泡,总扩散面积达70m2;在安静状态下,用于气体扩散的呼吸膜面积约40m2,贮备面积大。,肺实变、肺不张、肺叶切除呼吸膜面积气体交换。,.通气/血流比值 每分肺泡通气量(VA)/每分肺血流量(Q)/=0.84,(4.2L/min),(5L/min),.,.,意义:此时的肺通气量与血流量的匹配最适当,换气效率高,经 肺换气可使混合静脉血全部变为动脉血。(1)VA/Q肺通气,肺血流
15、增大肺泡无效腔换气效 率(如心衰、肺动脉栓塞)(2)VA/Q肺通气,肺血流功能性A-V短路换气效率(如支哮、肺气肿、支气管栓塞),.,.,.,.,VA/Qor换气效率缺O2和CO2潴留,以缺O2为主。原因:A-V血间PO2差PCO2差 功能性A-V短路时,A血PO2程 度PCO2程度;CO2的扩散系数是O2的20倍,CO2的扩散速率O2,不易出 现CO2潴留;A血PO2和PCO2时,可刺激呼吸,增加肺泡通气量,有 助于CO2的排出,而几乎无助于O2的摄取(O2和CO2解离曲线 的特点所决定的)。,.,.,VA/Q=0.84是肺脏总的通气血流比值,是衡量肺换气功能的指标;但因肺脏各局部的肺泡通气
16、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 0.82Q(L/min)0.07 1.29VA/Q 3.3 0.63,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,(三)肺扩散容量(DL)概 念:指气体在单位分压差作用下,每分钟通 过呼吸膜扩散的气体的毫升数。意 义:是衡量呼吸气体通过呼吸膜的能力的一种指标。正常值:O2的DL=20mL/minmmHg,CO2的DL=400450mL/minmmHg,三、组织换气,换气部位:血液与组织液、细胞内液换气动力:分压差换气方向:分压高分压低换气结果:组织血 血,第三节气体在血液
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