《呼吸生理学》PPT课件.ppt
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1、第五章 呼 吸,第一节 肺 通 气,第三节 气 体 运 输,第四节 呼吸运动的调节,第二节 气 体 交 换,概 述,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:外呼吸、气体在血液中运输、内呼吸,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 纤 毛 迷走N释放Ach与平滑肌上M受体气管收缩 平滑肌 交感N释放NE与平滑肌上2受体气管舒张 呼吸肌:与肺通气的动力有关 胸膜腔:其负压与肺扩张有关,呼吸道,原动力:呼吸运动是肺通气的原动力。直接动力:肺内压与外界大气压间的压力差。,三、肺通气原理(一)肺通气的动力,呼 气,肺内压大气压,缩 小,肺
2、 脏,吸 气,肺内压大气压,胸 廓,呼 吸 肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,扩 张,1.呼吸运动(1)型式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸;按动作部位分:混合呼吸:正常成人。腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、(2)频率:成人:1218次/分 婴儿:6070次/分,妊娠、肥胖。,(3)过程:平静呼吸:,肺内压大气压,气体经呼吸道入肺,胸廓容积扩大,肺在胸膜腔负压作用下被动扩张,膈肌收缩使膈顶下移,增大胸廓的上下径;肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径,吸 气,膈肌和肋间外肌舒张,肋骨和膈肌弹性回位,缩小胸廓上下、前后、左右径,胸廓容积缩小,肺被动
3、缩小,肺内压大气压,气体经呼吸道出肺,呼 气,用力呼吸:人工呼吸:(4)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,肋间外肌所起的作用膈肌。,用力吸气时,辅助吸气肌也参加。用力呼气时,除吸气肌舒张外,呼气肌(肋间内肌+腹壁肌)也收缩。,基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差 方法:负压吸气式(压胸法)正压吸气式(口对口呼吸法,呼吸机),2.肺内压:肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。平静吸气初:肺内压 大气压=0.30.4kPa气出肺平静呼气末:肺内压=大气压气流停,3.胸内压(1)概念:胸内压是指胸膜腔内的压力。(2)测定方法:间接法:气
4、囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:,(3)压力:平静吸气时:胸内压 大气压=0.71.3kPa 呼气时:胸内压 大气压=0.40.7kPa,特点:平静呼吸时胸内压始终为负压;用力呼吸时负压变动更大;有时可为正压(如紧闭声门用力呼吸)。,(4)成因:,两种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力胸内压0肺回缩力,迫使脏层胸膜回位,迫使脏层胸膜外移使肺扩张,(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力),肺 回 缩 力,(大 气 压),肺 内 压,(5)生理意义:纽带作用;维持肺处于扩张状态;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
5、胸膜腔的压力。,(二)肺通气的阻力,弹性阻力,非弹性阻力,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:(1)肺的弹性阻力 度量法 顺应性=(1/弹性阻力)顺应性:指在外力作用下弹性组织的可扩张性。,肺容积变化(V)肺顺应性(CL)=0.2L/cmH2O 跨肺压变化(P),测得的肺顺应性(L/cmH2O)比顺应性=肺总量(L),来源:肺的弹性阻力,.肺泡表面张力,肺泡内的液-气界面,因界面层的液体分子受力不均匀,表现的内聚力(表面张力)方向是向中
6、心的使肺泡缩小。,肺弹性组织回缩力:1/3,肺泡表面张力:2/3,根据Laplace定律:P(N/cm)肺泡内压力(P):与表面张力(T)成正比,与肺泡半径(r)成反比。,肺泡表面张力的作用:a.肺泡回缩肺通气(吸气)阻力 b.肺泡内压不稳定肺泡破裂或萎缩 c.促肺泡内液生成产生肺水肿,2T(N/cm),r(cm),.表面活性物质(DPL或DPPC)肺泡型细胞分泌作用: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。67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
7、肺不张和新生儿肺透明膜病呼吸窘迫综合征。,吸 气,肺泡表面积,DPL分散,降表面张力的作用,肺泡表面张力,肺泡回缩,防肺泡破裂,(呼气),(),(密集),(),(),(扩张),(萎陷),(2)胸廓的弹性阻力 胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成 胸廓处于自然位置时(肺容量67),不表现有弹性回缩力;胸廓缩小时(肺容量67),胸廓的弹性回缩力向外=吸气的动力,呼气的阻力;胸廓扩大时(肺容量67),胸廓的弹性回缩力向内=吸气的阻力,呼气的动力。,肺容量变化(P)胸廓顺应性=0.2L/cmH2O 跨壁压(P),(3)影响弹性阻力的因素:肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化和感染等原因肺弹性
8、阻力 肺气肿时肺弹性成分破坏肺回缩力肺弹性阻力(肺顺应性)呼气困难。故肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹内占位病变等原因弹性阻力(顺应性),2.非弹性阻力气道阻力 气道阻力特点:只在呼吸运动时产生;流速快阻力大 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),影响气道阻力的因素:跨壁压 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 气道管壁平滑肌舒缩活动 高气压,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。肥大细胞释放的组胺气道平滑肌收缩。吸入气CO2反射性支气管收缩。哮喘病人的气道上皮合成、
9、释放肺内皮素气道平滑肌收缩。,四、肺容量和肺通气量(一)肺容量,机能余气量:余气量补呼气量肺总容量:肺活量余气量 肺活量:补吸气量潮气量补呼气量 时间肺活量:用力吸气后再用力并快速呼出的气体量占肺活量的百分数。注:时间肺活量是评价肺通气功能较好指标,(二)肺通气量:每分通气量潮气量呼吸频率(次/分)最大通气量=最大限度潮气量最快呼吸频率(次/分)通气贮存量百分比=2.肺泡通气量(潮气量-无效腔量)呼吸频率 生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔,最大通气量,最大通气量-每分通气量,100%,第二节气体交换一、气体交换的原理 动力:膜两侧的气体分压差。速率:=扩散速率(D)气体的溶解度/分子量的平方根之
10、比为扩散系数。扩散系数大,扩散速率快。,扩散距离分子量,分压差温度气体溶解度扩散面积,=,二、肺换气与组织换气,换气动力:分压差换气方向:分压高分压低换气结果:肺血 组织血 血 血,O2,CO2的运输,O2的运输,肺换气过程,组织换气过程,三、影响气体交换的因素(一)气体扩散速率,O2、CO2扩散速率(D)的比较 分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血 D O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2,在同等条件下,CO2的扩散速率是O2的20倍;但在肺中,由于肺泡气和V血间分压差的不同,CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。,(ml/
11、L)(KPa)(KPa)(KPa),1.厚度6层1m厚:呼吸膜厚度气体交换 2.面积:呼吸膜面积气体交换。,(二)呼吸膜,CO2,O2,(三)通气/血流比值 每分肺通气量(VA)/每分肺血流量(Q)1.VA/Q肺通气或肺血流增大生理无效腔换气效率(如心衰、肺动脉栓塞)2.VA/Q肺通气增大功能性A-V短路换气效率(如支哮、肺气肿、支气管栓塞),几点说明:VA/Qor换气效率缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主,原因:A-V血间PO2PCO2 功能性A-V短路时,A血PO2的程度V血PCO2;CO2 的扩散系数是O2的20倍,CO2的扩散速O2,不易出现CO2潴留的症状;A血PO2和PCO2
12、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)。,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 0.82 Q(L/min)0.07 1.29VA/Q 3.4 0.64,(四)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体积。意 义:肺扩散容量是测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。正常值:O2的DL=21mLmin-1mmHg-1,CO2的DL
13、=400450mLmin-1mmHg-1每分耗氧量为21mLmin-1mmHg-111mmHg=230mLmin-1,第三节气 体 运 输一、运输形式:(一)物理溶解:气体直接溶解于血浆中。特征:量小;溶解量与分压呈正比:(二)化学结合:气体与某些物质进行化学结合。特征:量大,主要运输形式。,化学结合,动态平衡,物理溶解,二、氧的运输(一)物理溶解:(1.5%)(二)化学结合:(98.5%)O2与Hb的可逆性结合:Hb+O2,当表浅毛细血管床血液中去氧Hb达5g/100ml以上,呈蓝紫色称紫绀(一般是缺O2的标志)。,PO2(氧合),PO2(氧离),HbO2,鲜红色,暗红色,1分子Hb可与4分
14、子O2可逆结合 Hb+O2结合的最大量氧容量 100ml血 Hb+O2结合的实际量氧含量 氧含量氧容量的%氧饱和度,2.O2与Hb结合的特征:反应快、可逆、受PO2的影响、不需酶的催化;是氧合,非氧化,PO2(氧合),PO2(氧离),Hb+O2的结合或解离曲线呈S形,机制:与Hb 的变构有关:氧合Hb 为疏松型(R型)去氧Hb 为紧密型(T型)R型的亲O2力为T型的数百倍,即当Hb某亚基与O2结合或解离后Hb变构其他亚基的亲O2力orHb4个亚基的协同效应便呈现S形的氧离曲线特征。,(三)氧离曲线特征 及生理意义 1.上段:坡度较平坦。表明:PO2变化大时,,血氧饱和度变化小。意义:保证低氧分
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