生理學(xué)呼吸系統(tǒng)

1、第五章 呼 吸 respiration,張文霞天津醫(yī)科大學(xué)生理學(xué)教研室,呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),概述,肺通氣,氣體交換,氣體在血液中的運(yùn)輸,主要內(nèi)容,呼吸 respiration機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過(guò)程，稱為呼吸。呼吸維持新陳代謝和其他功能活動(dòng)所必需的基本過(guò)程之一。 呼吸意義 respiratory significance及時(shí)補(bǔ)充機(jī)體在新陳代謝過(guò)程中消耗的O2排除新陳代

2、謝過(guò)程中生成的多余的CO2。,呼吸的概念,缺氧對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響,,人體的呼吸過(guò)程是由三個(gè)相互銜接并同時(shí)進(jìn)行的環(huán)節(jié)來(lái)完成： （1）外呼吸：指外界環(huán)境與肺毛細(xì)血管之間的氣體交換過(guò)程,包括肺通氣（肺與外界空氣之間的氣體交換過(guò)程）和肺換氣（肺泡與肺毛細(xì)血管之間的氣體交換過(guò)程）。 （2）氣體在血液中的運(yùn)輸。 （3）內(nèi)呼吸又稱組織換氣（血液與組織細(xì)胞之間的氣體交換過(guò)程）。,呼吸運(yùn)動(dòng)的基本環(huán)節(jié),呼吸過(guò)程：外呼吸 （肺通氣和

3、肺換氣）氣體運(yùn)輸內(nèi)呼吸（組織換氣）,肺內(nèi)及組織中氣體交換示意圖,第一節(jié)呼吸器官的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其功能,呼吸系統(tǒng)解剖圖,呼吸道 為氣體進(jìn)出肺的通道上呼吸道(鼻、咽、喉、氣管)下呼吸道(氣管至各級(jí)分支支氣管的整個(gè)通道) 呼吸道功能氣流通道加溫、加濕吸入氣體清潔、保護(hù)呼吸道、排除異物 呼吸道平滑肌神經(jīng)支配交感神經(jīng)作用：氣管系統(tǒng)平滑肌舒張, 氣道阻力減小(β2腎上腺素 能受體作用)副交感神經(jīng)：平滑肌收縮及腺體分

4、泌(M型膽堿能受體作用),一. 呼吸道,隨著呼吸道的不斷分支，氣道數(shù)目愈來(lái)愈多，管徑愈來(lái)愈小，管壁愈來(lái)愈薄，總橫切面積愈來(lái)愈大。,下呼吸道,二. 肺泡,肺泡(alveoli) 為氣管分支終末結(jié)構(gòu)，是氣體交換的場(chǎng)所。正常成人約有3億個(gè)大小不等的肺泡，總面積達(dá)70m2。,肺泡上皮細(xì)胞：Ⅰ型細(xì)胞（扁平細(xì)胞）機(jī)械性支持Ⅱ型細(xì)胞（分泌細(xì)胞）分泌肺泡表面活性物質(zhì),,三. 胸廓,胸廓(thorax)組成脊柱、肋骨、胸骨、肋間肌、膈肌等胸壁軟組織

5、。,,胸廓具有彈性，呼吸肌舒縮時(shí)，可改變胸廓的前后、左右和上下徑，改變胸廓容量，同時(shí)在胸腔負(fù)壓的作用下帶動(dòng)肺容量改變，產(chǎn)生吸氣和呼氣動(dòng)作。,第二節(jié) 肺 通 氣,肺通氣是氣體進(jìn)出肺的過(guò)程，取決于推動(dòng)氣體流動(dòng)的動(dòng)力和阻力的相互作用，動(dòng)力必須克服阻力才能實(shí)現(xiàn)肺通氣。 (一)肺通氣的動(dòng)力直接動(dòng)力：是肺內(nèi)壓力與大氣壓力之差原始動(dòng)力：是呼吸運(yùn)動(dòng),,肺通氣的原理,呼吸運(yùn)動(dòng),呼吸運(yùn)動(dòng)是呼吸肌收縮和舒張引起的胸廓節(jié)律性擴(kuò)

6、大和縮小的運(yùn)動(dòng)。主要呼吸肌吸氣肌：膈肌、肋間外肌呼氣?。豪唛g內(nèi)肌、腹壁肌輔助呼吸?。盒劓i乳突肌、斜角?。ú粎⑴c平靜呼吸）,平靜呼吸時(shí)橫膈的移動(dòng)范圍在1－2 cm，深呼吸時(shí)可達(dá)7－10 cm。因膈肌收縮和增加的胸腔容積相當(dāng)于肺通氣量的4/5,所以膈肌是最重要的吸氣肌。平靜吸氣時(shí)，吸氣運(yùn)動(dòng)主要由膈肌和肋間外肌主動(dòng)收縮完成。膈肌和肋間外肌收縮共同使胸腔和肺容積增大，肺內(nèi)壓低于大氣壓，氣體入肺而完成吸氣。,吸氣運(yùn)動(dòng),平靜呼吸時(shí)，呼氣運(yùn)

7、動(dòng)并不是由呼氣肌收縮引起的，而是由膈肌和肋間外肌舒張實(shí)現(xiàn)的。 膈肌和肋間外肌舒張時(shí)，胸廓和肺依其自身的回縮力而回位，使胸腔和肺容積減小，當(dāng)肺內(nèi)壓高于大氣壓時(shí)，完成呼氣。因此平靜呼吸時(shí)吸氣是主動(dòng)過(guò)程，呼氣是被動(dòng)過(guò)程。,呼氣運(yùn)動(dòng),呼吸過(guò)程中胸廓容積的變化,X-ray of chest in full expiration (left) and full inspiration (right). The dashed white line o

8、n the right is an outline of the lungs in full expiration. Note the difference in intrathoracic volume.,呼吸過(guò)程中胸廓容積的變化,呼吸形式,按呼吸運(yùn)動(dòng)的深度分：平靜呼吸：人體在安靜時(shí)，平穩(wěn)而自然的呼吸。12-18次/min.特點(diǎn)：吸氣是主動(dòng)過(guò)程，呼氣是被動(dòng)過(guò)程。用力呼吸或深呼吸:呼吸運(yùn)動(dòng)加深、加快。用力吸氣時(shí)，除膈肌和肋間外肌加強(qiáng)

9、收縮外，輔助吸氣肌也參與收縮，使胸腔容積和肺容積進(jìn)一步擴(kuò)大，吸入更多氣體。特點(diǎn)：吸氣和呼氣都是主動(dòng)過(guò)程。,按參與呼吸運(yùn)動(dòng)的主要肌群分：腹式呼吸 abdominal breathing以膈肌節(jié)律性運(yùn)動(dòng)為主所致的的呼吸運(yùn)動(dòng)，因腹部起伏較明顯故名。膈肌活動(dòng)對(duì)胸廓容量變化影響大(占70%)。見(jiàn)于嬰幼兒、胸膜炎和胸腔積液患者。胸式呼吸 thoracic breathing由肋間外肌等節(jié)律性運(yùn)動(dòng)為主引起的呼吸運(yùn)動(dòng)造成的胸壁起伏運(yùn)動(dòng)

10、。見(jiàn)于妊娠婦女或腹膜炎、腹水或腹腔內(nèi)腫瘤患者。通常為腹式和胸式呼吸的混合型呼吸,肺內(nèi)壓 intrapulmonary pressure,肺內(nèi)壓：肺泡內(nèi)的壓力。呼吸過(guò)程中，肺內(nèi)壓的周期性交替升降，造成肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差，為推動(dòng)氣體進(jìn)出肺的直接動(dòng)力。,,正壓呼吸法,負(fù)壓呼吸法,人工呼吸原理：自然呼吸停止，用人為的方法改變肺內(nèi)壓，建立肺內(nèi)壓與大氣壓之間的壓力差，維持肺通氣。,胸膜腔及胸膜腔內(nèi)壓,胸膜腔是由臟層胸膜和壁層胸膜構(gòu)成；

11、密閉的，里面只有少量漿液，沒(méi)有氣體。,,,,胸膜腔內(nèi)漿液的作用：①減小兩層胸膜之間的摩擦力；②能使兩層胸膜貼附在一起不易分開(kāi)。,胸膜腔內(nèi)壓,胸膜腔內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓–肺回縮力 吸氣末或呼氣末，肺內(nèi)壓等于大氣壓胸膜腔內(nèi)壓＝大氣壓–肺回縮力 若以大氣壓為零：胸膜腔內(nèi)壓＝–肺回縮壓(力),胸內(nèi)壓在呼吸過(guò)程中的變化,在某些特定情況下，胸內(nèi)壓也可成為正壓。,在某些特定情況下，胸內(nèi)壓也可成為正壓。 例如：分娩或便秘時(shí)，可在用力吸氣

12、后，緊閉聲門(mén)做強(qiáng)力呼氣，肺中氣體不能呼出，但肺受到胸廓強(qiáng)大壓力，肺內(nèi)壓可上升到+65mmHg左右，減去此時(shí)肺回縮力15mmHg，仍有+50mmHg左右胸內(nèi)壓向下壓迫膈肌，使腹內(nèi)壓也大大提高，以便于分娩或排便。,特殊胸內(nèi)壓變化,,,,肺內(nèi)壓-胸內(nèi)壓-肺容量,胸膜腔的密閉性是肺能夠隨胸廓擴(kuò)張而擴(kuò)張的根本原因。,胸內(nèi)負(fù)壓的生理意義：①維持肺擴(kuò)張狀態(tài)，并使肺能隨胸廓擴(kuò)張而擴(kuò)張；②促進(jìn)靜脈血和淋巴液的回流。,氣胸,氣 胸,,彈性阻力（通

13、氣阻力的70%） 非彈性阻力（通氣阻力的30%）,肺通氣的阻力,肺彈性阻力胸廓彈性阻力,,,1/3由肺組織彈性成分產(chǎn)生2/3由表面張力所產(chǎn)生,,氣道阻力慣性阻力粘滯阻力,彈性阻力：物體對(duì)抗外力作用所引起變形的力。包括肺彈性阻力和胸廓彈性阻力。肺的彈性阻力是吸氣時(shí)由于肺擴(kuò)張變性所產(chǎn)生的回縮力。,彈性阻力與順應(yīng)性,順應(yīng)性：指彈性組織在外力作用下發(fā)生變形的難易程度。是度量彈性阻力大小的指標(biāo)。順應(yīng)性

14、可用單位跨壁壓（跨肺壓、跨胸壁壓）變化（△P)，所引起的容積（△V）變化來(lái)表示。單位：L/cmH2O,C =,,(△V),(△P),(L/cmH2O),順應(yīng)性與彈性阻力成反比，即順應(yīng)性越大，彈性阻力就越小，在外力作用下易變形。,順應(yīng)性（C）= 1/R,L/cmH2O,肺順應(yīng)性（CL)＝,肺的彈性阻力和順應(yīng)性：肺在被動(dòng)擴(kuò)張時(shí)產(chǎn)生回縮力，是吸氣的阻力，也是呼氣的動(dòng)力?？捎梅蔚捻槕?yīng)性表示。,肺的彈性阻力和順應(yīng)性,,,肺彈性阻力的來(lái)源： 肺

15、組織彈性回縮力+表面張力。 表面張力： 在液-氣界面上，由于液體分子之間的吸引力大于氣體分子之間的吸引力，而使表面積趨向于縮小的力。,靜態(tài)肺順應(yīng)性曲線,滯后現(xiàn)象： 呼氣和吸氣時(shí)的肺順應(yīng)性曲線并不重疊 的現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因： 存在肺泡液-氣界面的表面張力 用鹽水代替空氣 測(cè)定肺的順應(yīng)性，滯后現(xiàn)象不明顯。,,,用同等壓力充空氣和鹽水，何者易擴(kuò)張肺？,？,,肺內(nèi)分別灌

16、注空氣和生理鹽水時(shí)肺容量的變化,彈性阻力的來(lái)源： ①?gòu)椥曰乜s力1/3 ②肺泡液-氣界面的表面張力2/3,來(lái)源于肺泡內(nèi)液-氣界面液體分子之間的吸引力，是使肺泡盡量縮小的力。構(gòu)成肺彈性阻力。,,,,,液體,,氣體,,液-氣界面,,,,,,,肺泡表面張力:,肺泡表面張力 surface tension,Laplace定律： P = 2T / r P:肺泡回縮壓； T：肺泡表面張力系數(shù)； r：肺

17、泡半徑,,表面張力相同時(shí)，小肺泡回縮壓力大，大肺泡回縮壓力小。,,,結(jié)果是：小肺泡萎縮，大肺泡膨脹。,,來(lái)源：肺泡Ⅱ型上皮細(xì)胞合成和釋放成分：二棕櫚酰卵磷脂 (DPPC)作用：降低肺泡表面張力,肺泡表面活性物質(zhì)(pulmonary surfactant),大小肺泡在無(wú)表面活性物質(zhì)時(shí)，小肺泡回縮力大，氣體流向大肺泡為A的結(jié)果大肺泡表面活性物質(zhì)分布密度小，表面張力增大，小肺泡表面活性物質(zhì)分布密度大，表面張力減小，大小肺泡容積相對(duì)穩(wěn)定

18、。,肺泡表面活性物質(zhì)生理意義：①維持肺泡容積的穩(wěn)定性。②減少肺間質(zhì)和肺泡內(nèi)的組織液生成，防止肺水腫。③降低肺泡表面張力、減少吸氣阻力，增加肺的順應(yīng)性，有利于肺的擴(kuò)張。,新生兒呼吸窘迫綜合征： 妊娠6-7個(gè)月才有肺泡表面活性物質(zhì)分泌，分娩時(shí)達(dá)高峰。早產(chǎn)兒因Ⅱ型細(xì)胞尚未發(fā)育成熟，缺乏肺泡表面活性物質(zhì)，導(dǎo)致肺泡表面張力增大，出生后6-12h內(nèi)出現(xiàn)呼吸困難并逐漸加重，面部灰白或青灰，病理檢查：肺透明膜樣變。,,成人肺炎、肺栓塞等

19、疾病時(shí)，也可因肺泡表面活性物質(zhì)減少而發(fā)生肺不張。,正常及幾種異常情況下順應(yīng)性曲線,胸廓彈性阻力和順應(yīng)性,肺容量 = 肺總?cè)萘康?7% 無(wú)回彈力肺容量﹤肺總?cè)萘康?7% 向外的回彈力肺容量﹥肺總?cè)萘康?7% 向內(nèi)的回彈力,胸廓是一個(gè)雙向彈性體，其彈性回縮力的方向視胸廓所處的位置而定。,胸腔容積變化 (△V) Cchw= L/cmH2O 跨胸壁壓力變

20、化(△P),,,,,肺容量占肺總?cè)萘堪俜直?胸廓彈性回位力,胸廓容積,67％（自然位置）（平靜吸氣末）,無(wú),自然容積,,,> 67％（>自然位置）（深吸氣狀態(tài)）,向內(nèi)（吸氣阻力）,大于自然容積,,< 67％（<自然位置）（平靜呼氣末）,向外（吸氣動(dòng)力）,小于自然容積,,,,,,,不同狀態(tài)下胸廓彈性回縮力對(duì)呼吸的影響,,正常及幾種異常情況下順應(yīng)性曲線,,,,,,,跨肺壓(cmH2O)（肺內(nèi)壓-胸內(nèi)壓）

21、,正常,肺氣腫（emphysema）,肺纖維化(fibrosis),肺不張(atelectasis),正常及幾種異常情況下順應(yīng)性曲線,肺表面活性物質(zhì)減少 肺不張肺彈性阻力增加，順應(yīng)性降低 吸氣困難肺彈性阻力減小，順應(yīng)性增大 呼氣困難,,理解應(yīng)用,非彈性阻力(inelastic resistance),包括：氣道阻力、慣性阻力、粘滯阻力氣道阻力約占非彈性阻力的 80%～90%。由氣流流速、

22、氣流形式和氣道管徑?jīng)Q定（主要來(lái)自主支氣管以上的大氣道，細(xì)支氣管、終末細(xì)支氣管盡管口徑很小，但數(shù)量極多，因而總阻力很小。）。在疾病情況下細(xì)支氣管對(duì)氣道阻力影響很大。氣道阻力增加是臨床上通氣障礙最常見(jiàn)的病因。,R ∝ 1 / r4,影響氣道口徑的因素 （1）跨壁壓:指呼吸道內(nèi)外的壓力差。 呼吸道內(nèi)壓力高，跨壁壓增大， 管徑被動(dòng)擴(kuò)大，阻力變小。（2）肺實(shí)質(zhì)對(duì)氣道壁的牽引作用： 小氣道的彈性纖維和膠原

23、纖維對(duì)氣道壁的牽拉作用 保持沒(méi)有軟骨組織支持的細(xì)支氣管的通暢。（3）自主神經(jīng)的調(diào)節(jié)副交感神經(jīng)使氣道平滑肌收縮，管徑減小，阻力增加交感神經(jīng)使氣道平滑肌舒張，管徑增大，氣道阻力減小（4）化學(xué)因素的影響兒茶酚胺、前列腺素等。,,肺通氣功能的評(píng)價(jià),,肺 容 積,基本肺容積: 包括四個(gè)互不重疊的基本容積。全部相加等 于肺的最大容量。1.潮氣量:每次呼吸時(shí)吸入或呼出的氣體量.

24、 500ml2.補(bǔ)吸氣量:平靜吸氣末再盡力吸氣所能吸入的氣體量. 1500-2000ml （反應(yīng)吸氣儲(chǔ)備）3.補(bǔ)呼氣量:平靜呼氣末再盡力呼氣所能呼出的氣體量. 900-1200ml （反應(yīng)呼氣儲(chǔ)備）4.余氣量：最大呼氣末尚留存于肺中不能再呼出的余氣量。1000-1500ml,肺容量：基本肺容積中兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的聯(lián)合氣體量 1.深吸氣量: 平靜呼氣末作最大吸氣時(shí)所能吸入的氣量. = 潮氣量+補(bǔ)

25、吸氣量 2.功能殘氣量:平靜呼氣末肺內(nèi)所留存的氣體量. = 余氣量+補(bǔ)呼氣量.肺氣腫病人? 3.肺活量：最大吸氣后再用力呼氣所能呼出的氣量. = 潮氣量+補(bǔ)吸氣量+補(bǔ)呼氣量 男:3500ml, 女:2500ml 4.肺總?cè)萘浚悍嗡苋菁{的最大氣體量。= 肺活量+余氣量,肺 容 量,時(shí)間肺活量（用力肺活量）：盡力最大吸氣后再盡力盡快呼氣時(shí)，在一定時(shí)

26、間內(nèi)（第1，2，3s末）所能呼出的氣量，通常以它所占用力肺活量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，反映呼吸阻力的變化。正常值：成年人各為83%、96%和99%,A.正常人 B.氣道狹窄患者,阻塞性肺疾病患者肺活量可能正常，但時(shí)間肺活量顯著降低。,時(shí)間肺活量意義： 反映肺通氣阻力的變化， 評(píng)價(jià)肺通氣功能的較好指標(biāo)。,,1.肺通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體總量。成人呼吸頻率12～18次/分每分通氣量(L/分)＝潮氣量(L)×呼

27、吸頻率(次/分)＝6 L/分,肺 通 氣 量,每分最大通氣量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)用力作快而深呼吸,所能吸入或呼出的氣體總量。 成年男性約100L，反映最大通氣能力儲(chǔ)備。,肺泡通氣量,,,肺泡通氣量=(潮氣量-無(wú)效腔氣量)x呼吸頻率,呼吸形式,肺泡通氣量 (毫升/分),呼吸頻率(次/分),肺通氣量(毫升/分),潮氣量(毫升),正常安靜,16,8000,500,5600,,,結(jié)論：在一定的呼吸頻率范圍內(nèi)，深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更為有效

28、。,,,,不同呼吸頻率、潮氣量時(shí)的肺通氣量及肺泡通氣量,,第三節(jié) 呼吸氣體的交換,,氣體交換的原理,氣體擴(kuò)散：氣體分子從分壓高處向分壓低處發(fā)生凈轉(zhuǎn)移的過(guò)程。即分壓差 是氣體分子擴(kuò)散的動(dòng)力。,,Δp：分壓差 隨部位不同 T：絕對(duì)溫度 A：擴(kuò)散面積 s：溶解度 d：擴(kuò)散距離 MW：相對(duì)分子量,氣體擴(kuò)散速率D 表示單位時(shí)間氣體擴(kuò)散的容積。,氣體擴(kuò)散速率,呼吸氣體分壓：某種氣體在混合氣體中所占有的壓力。

29、,氣體分壓=混合氣體的總壓力×該氣體所占的容積百分比,氣體的分壓,肺泡氣、血液、組織中的PO2 和 PCO2 (mmHg),氣體的分壓差△P大，擴(kuò)散快。 氣體的分壓是氣體交換動(dòng)力和方向的決定因素。,分子量(MW)和氣體的溶解度(S) 氣體的擴(kuò)散速率與MW平方根呈反比；與Ｓ呈正比。 血漿溶解度: O2 → 2.14ml/100ml CO2 → 54.1ml/100ml 分子

30、量： O2 → 32 CO2 → 44 S/?MW 為擴(kuò)散系數(shù) CO2的擴(kuò)散系數(shù)是O2的20倍,,氣體的分子量和溶解度,氣體的擴(kuò)散面積和距離(A,d): 擴(kuò)散速率與A呈正比；與d呈反比。 溫度(T): 擴(kuò)散速率與T呈正比。,綜合以上因素, CO2的擴(kuò)散速率是O2的2倍，故臨床更容易出現(xiàn)O2擴(kuò)散的障礙導(dǎo)致機(jī)體缺氧。,氣體的擴(kuò)散面積和距離和溫度,肺 換 氣,肺泡氣與肺循環(huán)毛細(xì)血管血液之間的氣體交換

31、過(guò)程。在氣相與液相間完成肺泡PO2 105 > 混合靜脈血PO2 40， O2 →靜脈血肺泡PCO2 40 < 混合靜脈血PCO2 46， CO2 →肺泡氣,氣體交換示意圖,呼吸膜示意圖,肺泡氣與毛細(xì)血管血液之間的氣體轉(zhuǎn)運(yùn),O2與CO2在血液和肺泡間擴(kuò)散迅速，0.3s內(nèi)可達(dá)平衡。血液流經(jīng)肺毛細(xì)血管時(shí)間約0.7s，1/3時(shí)間已完成肺換氣。,,呼吸膜,1.呼吸膜的組成： 含肺泡表面活性物質(zhì)的液體分子層 肺

32、泡上皮細(xì)胞層 肺泡上皮基底膜層 組織間隙 毛細(xì)血管基底膜層 毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞層2.呼吸膜的厚度：平均不到1μm3.呼吸膜的面積：40㎡ -70㎡,呼吸膜的厚度 呼吸膜厚度增加，肺換氣效率降低。呼吸膜厚度增加一倍，氣體擴(kuò)散速率即降低一倍。 呼吸膜的面積 呼吸膜面積減少，肺換氣效率降低。 通氣/血流比值（V/Q比值） V/Q比值增大或減小，肺換氣效率均降低。,影響肺換氣的因素,,通氣/血流比值

33、（V/Q比值）,通氣/血流比值（V/Q比值）每分鐘肺泡通氣量(VA)與每分鐘肺血流量(Q)之間分比值。正常成人安靜時(shí): 4.2L/min÷ 5.0L/min= 0.84，此時(shí)的肺泡通氣量與肺血流量之間的匹配最適宜，氣體交換效率最高。,支氣管痙攣,肺栓塞,V/Q比值=0.84 通氣血流匹配正常,V/Q比值<0.84 存在動(dòng)-靜脈短路,V/Q比值>0.84肺泡無(wú)效腔增加,無(wú)效腔↑,A-V短路,通氣／血流匹

34、配情況,正常人直立時(shí)肺尖與肺底部的V/Q,動(dòng)脈血PO2 100 >組織液PO2 30， O2 →組織液動(dòng)脈血PCO2 40 <組織液PCO2 50， CO2 →動(dòng)脈血,組織換氣,影響組織換氣的因素: 毛細(xì)血管血流量 細(xì)胞代謝水平 毛細(xì)血管通透性 毛細(xì)血管開(kāi)放數(shù)量 氣體擴(kuò)散距離,第四節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸,物理溶解：氧的溶解度很低，血液中溶解的O2極少，占運(yùn)輸總量1.5%。化學(xué)結(jié)合：血

35、紅蛋白結(jié)合與O2形成氧合血紅蛋白的形式運(yùn)輸O2，占98.5%。,氧的運(yùn)輸：物理溶解和化學(xué)結(jié)合兩種形式,100ml動(dòng)脈血含O2量(ml) 物理溶解 化學(xué)結(jié)合 合 計(jì) 0.31 20 20.31,氧的運(yùn)輸 Oxygen transport,,,Hb的分子結(jié)構(gòu)：珠蛋白(4條肽鏈) + 血紅素基團(tuán)-Fe2+ ×4Fe2+為 O2的結(jié)合部位,O2的化學(xué)結(jié)合運(yùn)輸,血紅蛋白的分子結(jié)構(gòu),H

36、b與O2的結(jié)合或解離將使Hb構(gòu)型發(fā)生變化。,⑴ 快速、可逆、不需酶催化、受氧分壓影響;⑵ O2與Hb的結(jié)合是氧合不是氧化， Fe2+與O2的結(jié)合;⑶ 飽和現(xiàn)象：1分子Hb可結(jié)合4分子O2，1gHb可結(jié)合1.34mlO2。⑷ Hb與O2的結(jié)合或解離曲線呈“S”型,Hb與O2結(jié)合的特征,Hb+O2 HbO2,肺PO2↑,組織 PO2↓,O2與Hb的結(jié)合反應(yīng)快、可逆、不需酶催化、受氧分壓影響;,,,O2,

37、,,血漿,紅細(xì)胞 O2+Hb→ HbO2 Hb+O2,,,,,,O2,P O2↑,P O2↓,,,血紅蛋白氧容量Oxygen capacity ～特定條件下，每升(L)血液中血紅蛋白所能負(fù)載的最大氧量。（190～200ml/ L血液）血紅蛋白氧含量Oxygen content ～每升(L)血液中血紅蛋白實(shí)際結(jié)合的氧量。 動(dòng)脈血約 -190ml/L血液 混合靜脈血-140ml/L血液 血紅

38、蛋白氧飽和度Oxygen saturation ～血紅蛋白氧含量占血紅蛋白氧容量的百分?jǐn)?shù)。 動(dòng)脈血和混合靜脈血分別為>95%、75%。,血氧指標(biāo),HbO2呈鮮紅色,Hb呈紫藍(lán)色； 當(dāng)體表毛細(xì)血管中去氧血Hb含量達(dá)到5g/100ml時(shí)，淺表毛細(xì)血管豐富的部位(如口唇、甲床、粘膜)呈青紫，稱紫紺(cyanosis)——缺氧的標(biāo)志,發(fā)紺：去氧Hb> 5g/100ml時(shí)出現(xiàn) 貧血癥——雖缺氧，但Hb不足時(shí)可不表現(xiàn)發(fā)

39、紺 高原人——雖不缺氧，但Hb過(guò)多時(shí)則可出現(xiàn)發(fā)紺 CO中毒患者——雖缺氧，但不表現(xiàn)發(fā)紺。 因?yàn)镠b與CO結(jié)合成HbCO(血紅蛋白的親合力強(qiáng)，為O2的210倍)。,CO與Hb有很大的親和力，它與Hb結(jié)合能力為O2的210倍。當(dāng)CO與Hb結(jié)合形成一氧化碳氧合血紅蛋白(HbCO)時(shí)，Hb就失去了運(yùn)輸氧的能力。一個(gè)人在CO濃度為0.05%的房間內(nèi)停留幾個(gè)小時(shí)就可導(dǎo)致CO中毒；如果CO濃度為0.1%時(shí)，就會(huì)有生命危險(xiǎn)。CO中毒時(shí)病人雖有嚴(yán)

40、重缺氧，但口唇粘膜呈櫻桃紅色（因HbCO為櫻桃紅色），無(wú)發(fā)紺，同時(shí)伴有頭痛、頭暈、眼花、四肢無(wú)力，嚴(yán)重者可出現(xiàn)昏厥至昏迷、死亡。 所以，遇有CO中毒病人時(shí)，應(yīng)立即把病人搬離CO環(huán)境，使其呼吸新鮮空氣改善缺氧狀態(tài)。,CO中毒,氧解離曲線：指反映PO2與Hb氧飽和度關(guān)系的曲線。,氧解離曲線 Oxygen dissociation curve,氧解離曲線的特點(diǎn),曲線近似”S”形 與Hb 變構(gòu)效應(yīng)有關(guān)。 Hb構(gòu)型變化T型(緊密型

41、)-與O2親合力低R型(疏松型)-與O2親合力高Hb變構(gòu)具有協(xié)同效應(yīng)。曲線分上、中、下三段,（1）氧離曲線上段,PO2 60-100mmHg的一段曲線較平坦反映Hb與O2的結(jié)合,意義:表明P02在這一范圍變化對(duì)Hb飽和度影響不大。所以，只要肺泡氣和動(dòng)脈血的PO2不低于60mmHg，Hb氧飽和度便不會(huì)低于90%，組織也不會(huì)明顯缺氧。,,,,,（2）氧離曲線中段,PO2 40-60mmHg的一段曲線較陡反映HbO2釋放O2的部

42、分,意義：血液流經(jīng)組織時(shí)能夠釋放較多的氧，滿足安靜狀態(tài)下組織代謝需求。氧利用系數(shù)：血液流經(jīng)組織時(shí)釋放出的氧容積占動(dòng)脈血氧含量的百分比。安靜狀態(tài)為25%左右。,,,血紅蛋白的氧運(yùn)輸及氧利用,（3）氧離曲線下段,PO2為15-40mmHg的一段曲線最陡反映HbO2最易釋放O2的部分,意義：保證代謝增強(qiáng)的組織得到更多的氧，代表血液釋放氧的貯備。氧利用系數(shù)可升至75%，是安靜時(shí)的3倍。,,,通常以P50作為Hb與O2親和力的指標(biāo)，P50

43、是Hb氧飽和度達(dá)到50%時(shí)血液的P02,正常值是26.5mmHg， P50增大，表明Hb與O2親和力下降； P50減小，表明Hb與O2親和力增大。,氧解離曲線移位,血液pH↓、PCO2↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移；相反時(shí)左移。反之曲線則左移。,,血液pH和PCO2對(duì)氧離曲線的影響，稱波爾效應(yīng)(Bohr effect) 波爾效應(yīng)的意義：即有利于肺毛細(xì)血管血液氧的結(jié)合，也有利于組織處氧的釋放。,影響氧解離曲線的因素,,② 溫度

44、↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移； 溫度↓→Hb與O2親和力↑→氧離曲線右移。,,③ 2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移。反之曲線則左移。（2,3-DPG是紅細(xì)胞無(wú)氧酵解的產(chǎn)物）,慢性缺氧、貧血、高原低氧等情況，2,3-DPG↑血庫(kù)長(zhǎng)期保存的血液，糖酵解停止， 2,3-DPG↓,2.3-DPG↑,2.3-DPG↓,,,意義：氧的解離要與組織細(xì)胞的新陳代謝過(guò)程相適應(yīng)。,④其他因素：H

45、b自身性質(zhì)CO與Hb結(jié)合,,,,（一）物理溶解：物理溶解約占CO2運(yùn)輸總量的5%。（二）化學(xué)結(jié)合：化學(xué)結(jié)合約占CO2運(yùn)輸總量的95% 化學(xué)結(jié)合,CO2的運(yùn)輸 Carbon dioxide transport,碳酸氫鹽形式占CO2總運(yùn)輸量88%，氨基甲酸血紅蛋白形式占7%。,,,,C02碳酸氫鹽形式的運(yùn)輸形式,,不需酶催化,受Hb含O2量影響.,組織 CO2 CO2+

46、HbNH2 HbNHCOOH HbN H2+ CO2 CO2

47、 紅細(xì)胞 肺泡,,,,C02氨基甲酸血紅蛋白的運(yùn)輸形式,,,,,二氧化碳的化學(xué)結(jié)合運(yùn)輸形式,,靜脈血,動(dòng)脈血,CO2解離曲線,CO2的關(guān)系曲線是血液中CO2含量與PCO2的關(guān)系曲線。特點(diǎn)：在機(jī)體正常的范圍內(nèi)為線性關(guān)系，無(wú)飽和點(diǎn),,HbO2促使CO2釋放，而Hb則容易與CO2結(jié)合這一現(xiàn)象稱霍爾登效應(yīng).,靜脈血,動(dòng)脈血,總之，O2及CO2的運(yùn)輸不是孤立進(jìn)行的，而是相互影響的。CO2通過(guò)波

48、爾效應(yīng)影響O2的結(jié)合和釋放，O2又通過(guò)霍爾登效應(yīng)影響CO2的結(jié)合和釋放。,PCO2升高促進(jìn)O2的釋放-----波爾效應(yīng)； PO2的升高促進(jìn)CO2的釋放----霍爾登效應(yīng).,,,(一)呼吸中樞(respiratory center) 指中樞內(nèi)產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)細(xì)胞群。,一、呼吸中樞與呼吸節(jié)律的形成,,第五節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),腦干呼吸中樞部位,延髓呼吸神經(jīng)元背側(cè)呼吸組(DRG)腹側(cè)呼氣組(VRG)腦橋呼吸神吸氣神經(jīng)

49、元呼氣神經(jīng)元跨時(shí)相神經(jīng)元,腦橋,延髓,低位腦干橫斷實(shí)驗(yàn),低位腦干(指腦橋和延髓)延髓存在可獨(dú)立產(chǎn)生呼吸節(jié)律的基本中樞。腦橋上部存在抑制吸氣中樞結(jié)構(gòu)，稱呼吸調(diào)整中樞,高位腦(指大腦皮層、邊緣系統(tǒng)、下丘腦等)大腦皮層對(duì)呼吸的調(diào)節(jié)系統(tǒng)是隨意的調(diào)節(jié)系統(tǒng).,脊髓是聯(lián)系腦和呼吸肌的中繼站和整合某些呼吸反射的初級(jí)中樞。,腦干圖,呼吸節(jié)律的形成,二、呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié),化學(xué)感受器 Chemoreceptor 外周化學(xué)感受器

50、中樞化學(xué)感受器,化學(xué)感受性反射 Chemor eflex,,機(jī)體通過(guò)呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)血液中O2、CO2和H+的水平，動(dòng)脈血中O2、CO2和H+的水平的變化通過(guò)化學(xué)感受性反射影響呼吸運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到內(nèi)環(huán)境中這些因素的相對(duì)穩(wěn)定。,,外周化學(xué)感受器,外周化學(xué)感受器，指頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈體， 感受動(dòng)脈血中O2、CO2和H+的水平的變化。,中樞化學(xué)感受器位于延髓腹外側(cè)淺表部位； 生理剌激是腦脊液和局部細(xì)胞外液中的H+,動(dòng)脈血CO2可進(jìn)

51、入腦脊液與H2O結(jié)合生成H2CO3，解離出H+，間接刺激中樞化學(xué)感受器興奮。,中樞化學(xué)感受器,CO2 對(duì)中樞化學(xué)感受器刺激過(guò)程,中樞化學(xué)感受器生理作用:調(diào)節(jié)腦脊液的[H+],使中樞神經(jīng)系統(tǒng)有一穩(wěn)定的pH環(huán)境.,②吸入氣中在一定范圍內(nèi)CO2升高(1-6%)時(shí)，呼吸加深加快，肺通氣量↑; ③超過(guò)7%時(shí)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)受到抑制，肺通氣不再增加。,CO2對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié) ①血液中一定水平的CO2是維持呼吸中樞正常興奮所必需的生理

52、刺激；,CO2、H+和O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié),作用途徑：,血液CO2↑ 外周化學(xué)感受器 CO2進(jìn)入腦組織 竇 N (CO2+H2O→H2CO3+H+ ) 迷走N 呼吸中樞 中樞化學(xué)感受器

53、 (主要途徑) 呼吸加深、加快,,,,,,,,,H+對(duì)呼吸的調(diào)節(jié) 血液[H+]↑→呼吸加深、加快→肺通氣↑ 作用途徑: 外周途徑(主要） 中樞途徑,,低O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié) 吸入氣PO2降低時(shí)，一般在動(dòng)脈血PO2降低至80mmHg以下時(shí)，出現(xiàn)肺通氣增加。嚴(yán)重低O2時(shí)，呼吸障礙。,H+對(duì)呼吸的調(diào)節(jié) 血液[H+]↑→呼吸加深、加快→肺通氣↑ 作用途徑: 外周途徑(主要

54、） 中樞途徑,,低O2對(duì)呼吸的調(diào)節(jié) 吸入氣PO2降低時(shí)，一般在動(dòng)脈血PO2降低至80mmHg以下時(shí)，出現(xiàn)肺通氣增加。嚴(yán)重低O2時(shí)，呼吸障礙。,作用途徑： 完全是通過(guò)刺激外周化學(xué)感受器所致。 直接作用是抑制。,,輕、中度低O2對(duì)外周化學(xué)感受器的刺激作用大于對(duì)呼吸中樞的抑制作用 。 嚴(yán)重缺氧時(shí)，當(dāng)外周化學(xué)感受器的傳入興奮不足以克服低氧的直接抑制作用，終將導(dǎo)致呼吸抑制。,PCO2、H+ 及P

55、O2的相互關(guān)系,PCO2 [H+] ，兩者均刺激通氣 [H +] 通氣 CO2 抵消一部分由 [H +] 的刺激作用 PO2 通氣 PCO2 和 [H +] 減弱了PO2的刺激作用,肺牽張反射:指由肺擴(kuò)張或肺縮小引起吸氣抑制或吸氣興奮的反射;,肺擴(kuò)張反射—肺擴(kuò)張引起吸氣抑制的反射；,肺縮小反射—肺縮小時(shí)引起吸氣興奮的反射。,生理意義：加速吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換，使呼吸頻率?

56、,肺牽張反射,１．肺擴(kuò)張反射：　　 充氣或擴(kuò)張　　 抑制吸氣的反射特點(diǎn)：閾值低，　　　適應(yīng)慢?。玻挝莘瓷洌骸　》挝荨　∥鼩夥瓷?1.肺炎： 肺炎是指終末氣道，肺泡和肺間質(zhì)的炎癥，可由疾病微生物、理化因素，免疫損傷、過(guò)敏及藥物所致。引起肺泡毛細(xì)血管充血，水腫，肺泡內(nèi)纖維蛋白滲出及細(xì)胞浸潤(rùn)。病情嚴(yán)重時(shí)影響氣體交換，使動(dòng)脈血氧飽和度下降而出現(xiàn)紫紺。,學(xué)習(xí)理解,2.自發(fā)性氣胸：當(dāng)患者在突然用力，如劇烈咳嗽、提重物

57、或體育運(yùn)動(dòng)時(shí)壓力突然增加，肺大泡破裂，氣體自肺內(nèi)進(jìn)入胸膜腔，形成自發(fā)性氣胸時(shí)，可能出現(xiàn)呼吸困難，氣急、心慌，脈搏加快等。,2.肺纖維化 肺纖維化是肺部疾病的一種，同時(shí)也是最難治的一種，主要發(fā)生在中年男性人群當(dāng)中，在臨床上肺纖維化的早期癥狀主要以干咳、乏力為主要表現(xiàn)，到了晚期由于患者的肺功能喪失，會(huì)出現(xiàn)呼吸困難，給患者的生命帶來(lái)了極大的危害。,3.肺心病概述 慢性肺源性心臟病最常見(jiàn)者為慢性缺氧缺血性肺源性心臟病，又稱阻塞性肺