第十章呼吸生理

1、2024/3/19,,1,第 十 章 呼 吸（respiration）,呼吸概念,呼吸（respiration）是指機(jī)體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。,呼吸的三個(gè)基本環(huán)節(jié),外呼吸 → 氣體在血液中的運(yùn)輸 → 內(nèi)呼吸,圖1 呼吸全過程的三個(gè)基本環(huán)節(jié)示意圖,第 七 章 呼 吸,,第一節(jié) 呼吸道與肺泡,第二節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)與肺通氣,第三節(jié) 呼吸氣體的交換,第四節(jié) 氣體在血液中運(yùn)輸,第五節(jié) 呼吸的調(diào)

2、節(jié),第六節(jié) 肺的非呼吸功能,第一節(jié) 呼吸道與肺泡,一、呼吸道的功能,呼吸道,上呼吸道,下呼吸道,,☆呼吸道粘膜具保護(hù)作用 （加溫、濕潤、清潔）☆平滑肌的舒縮作用調(diào)節(jié) 氣道阻力；,結(jié)構(gòu)與功能特點(diǎn)：,圖 2 呼吸系統(tǒng)組成示意圖,二、肺泡,圖3 肺小葉結(jié)構(gòu)示意圖,（一）肺泡的結(jié)構(gòu)和功能,圖4 肺泡及肺泡隔結(jié)構(gòu)示意圖,肺泡是肺的氣體交換的部位，也是其功能單位。,圖6 呼吸膜結(jié)構(gòu)示意圖,（二）肺泡表面活性物質(zhì),液體

3、層,☆表面張力產(chǎn)生肺泡回縮力 ?！畋砻鎻埩?duì)呼吸的不良影響： －使肺泡不易擴(kuò)張，增加吸氣阻力；使肺泡 內(nèi)壓不穩(wěn)定。,表面活性物質(zhì),☆I(lǐng)I型細(xì)胞分泌的一種復(fù)雜的脂蛋白，主要成 分是二軟脂酰卵磷脂 ?！钌碜饔茫航档捅砻鎻埩?；維持肺泡容積大 小的相對(duì)穩(wěn)定。,第二節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)與肺通氣,一、呼吸運(yùn)動(dòng),呼吸運(yùn)動(dòng)是肋間肌和膈肌等呼吸肌群舒縮，使胸廓節(jié)律性擴(kuò)大和縮小的運(yùn)動(dòng)。它是肺通氣的動(dòng)力。,圖7

4、 吸氣示意圖,圖8 呼氣示意圖,平靜呼吸時(shí)主要由膈肌和（或）肋間外肌的收縮和舒張來完成。因此，吸氣是主動(dòng)過程，呼氣是被動(dòng)過程。,用力呼吸或深呼吸：當(dāng)機(jī)體活動(dòng)量增大、運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者在某些病理情況時(shí)，呼吸運(yùn)動(dòng)加深加快。,人工呼吸：是通過人工的方法，使胸廓擴(kuò)大和縮小，維持肺通氣；或用人工呼吸機(jī)，藉助正壓把空氣壓人肺內(nèi)，再使氣體軀出。人工呼吸時(shí)，必須注意呼吸道的通暢。,（一）肺內(nèi)壓,二、肺內(nèi)壓與胸內(nèi)壓的變化,肺內(nèi)壓是指肺泡內(nèi)的壓力。在呼吸運(yùn)動(dòng)周

5、期中，肺內(nèi)壓發(fā)生周期性變化。,圖8 呼吸過程中壓力和通氣量的變化,（二）胸內(nèi)壓和肺的彈性回位,1. 胸膜腔,胸 膜,壁層,臟層,,☆兩層之間的空隙，即為胸膜腔。,圖9 胸膜腔結(jié)構(gòu)示意圖,胸內(nèi)壓就是指胸膜腔內(nèi)的壓力,呈負(fù)壓狀態(tài)又稱胸內(nèi)負(fù)壓。,2. 胸內(nèi)壓,胸膜腔內(nèi)負(fù)壓是出生后形成的。 ①胸廓的生長(zhǎng)速度大于肺的發(fā)育速度。 ②肺的彈性纖維回縮和肺泡內(nèi)層液體層的表面張力。,胸內(nèi)壓＝大氣壓 －肺回

6、縮力,胸內(nèi)壓＝－肺回縮力,肺回縮力,肺結(jié)構(gòu)中彈性成分,肺泡內(nèi)液表面張力,,①維持肺泡的擴(kuò)張狀態(tài)，有利于肺通氣和肺換氣 ②有利于靜脈和淋巴回流,生理意義,圖10 人工氣胸示意圖,三、肺容量和肺通氣量,（一）肺容量 肺容納的氣體量 。,圖10 人呼吸運(yùn)動(dòng)描記儀,基本肺容積和肺容量（Basic Pulmonary Volume and Pulmonary Capacity）,潮氣量：每次吸入或呼出的氣量，稱為潮氣量。正

7、常成人平靜呼吸時(shí)約400～500ml。,補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣未，再盡力吸入的氣體量，稱為～，約為1500～1800ml（吸氣的最大儲(chǔ)備量）。,補(bǔ)呼氣量：平靜呼氣未，再用全力呼出的氣體量，稱為～，約為1000～1500ml（呼氣的最大儲(chǔ)備量）。,殘氣量（余氣量）：用全力呼氣后，肺內(nèi)所留的氣體量。功能殘氣（余氣）量：指補(bǔ)呼氣量加殘氣量。,肺活量：補(bǔ)吸氣量、潮氣量和補(bǔ)呼氣量三者之和稱為肺活量。正常成年男子約為3500ml，女子約為2500ml

8、。常作為肺通氣功能的指標(biāo)。,正常人與氣道狹窄病人的時(shí)間肺活量比較,時(shí)間肺活量：受試者作一次深吸氣后，在一定的時(shí)間內(nèi)以最快的速度所能呼出的氣量。正常人在第 1、2，3秒應(yīng)分別呼出其肺活量的 83％，96％和 99％。,圖12 正常人與支氣管痙攣患者用力呼氣量比較,（二）肺通氣量,每分肺泡通氣量=（潮氣量- 解剖無效腔容量） ×呼吸頻率,單位時(shí)間內(nèi)吸入肺內(nèi)或呼出肺外的氣量。,1. 每分通氣量,

9、每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率,2. 肺泡通氣量,每次吸氣時(shí)真正達(dá)到肺泡的新鮮氣體量。,解剖無效腔：指鼻、咽、喉、氣管、支氣管等 呼吸道，僅具有通氣而無氣體交 換功能。其容積一般成人約為 150ml。,不同呼吸頻率、潮氣量對(duì)肺通氣量及肺泡通氣量的影響,在一定的呼吸頻率范圍內(nèi)深而慢的

10、呼吸比淺而快的呼吸更為有效。,結(jié)論：,四、通氣阻力,肺通氣阻力：彈性阻力占70%，非彈性阻力占30%,物體對(duì)抗外力作用所引起的變形的力（即回位力）。,（一）彈性阻力,肺彈性阻力　　 肺組織彈性回縮力：占1/3　 　肺泡內(nèi)表面張力：占2/3,總之：肺的彈性阻力是吸氣的阻力，呼氣的動(dòng)力。,慣性阻力、粘滯阻力和 氣道阻力。,（二）非彈性阻力,胸壁的彈性阻力,第 三 節(jié) 呼吸氣體的交換,一、呼吸氣體的分壓和溶解度,二、氣體在肺和組織的

11、交換,ΔP 分壓差T 溫度A 擴(kuò)散面積S 溶解度d 擴(kuò)散距離MW 分子量,1. 氣體的擴(kuò)散速度 D 與方向,平和呼吸時(shí)，體內(nèi)各部O2 CO2含量和分壓,2. 氣體擴(kuò)散系數(shù),血漿O2S/CO2S = 2.14/51.5=24,肺泡氣-血液△P O2/△P CO2=10,肺換氣時(shí)不是CO2的滯留，而是O2的交換不足。,3. 肺換氣過程 如下圖,3. 組織換氣過

12、程 如下圖,三、影響氣體交換的因素,1. 氣體擴(kuò)散的速率,2. 氣體的分壓差,3. 呼吸膜,呼吸膜的通透性、厚度以及擴(kuò)散面積均會(huì)影響氣體交換的效率。,4. 通氣血流比值（VA／Q）,指每分肺泡通氣量（VA）與每分肺血流量（Q）的比值。正常成人安靜時(shí)VA／Q＝4.2／5＝0.84。,第四節(jié) 氣體在血液中的運(yùn)輸,一 、氧的運(yùn)輸,二 、二氧化碳的運(yùn)輸,O2和 CO2在血液中存在方式：物理溶解和化學(xué)結(jié)合。,O2和 CO2在血液中存在和

13、運(yùn)輸方式圖解,（一）氧的化學(xué)結(jié)合,1分子Hb可以結(jié)合4分子氧氣。,血紅蛋白氧容量：100ml血液中， Hb所能結(jié)合的最 大氧氣的量。在13.3kPa時(shí)，每克 Hb能結(jié)合 1.43mlO2，若Hb為15g ／dl，100ml血液中，Hb結(jié)合O2

14、 的量約為 20ml。,血紅蛋白氧含量：實(shí)際結(jié)合的氧氣量。,血紅蛋白氧飽和度：Hb的氧含量和氧容量的百分比。,一 、氧的運(yùn)輸,（二）氧離曲線及其影響因素,1. 氧離曲線：表達(dá)氧分壓與氧飽和度之間的關(guān)系的曲線。,2. 影響氧解離曲線的因素,（1）pH和Pco2的影響－波爾效應(yīng),意義：有利于活動(dòng)組織從血液中獲得更多的O2， 也有利于肺泡毛細(xì)血管中的Hb與O

15、2結(jié)合。,（2）溫度的影響,溫度升高（運(yùn)動(dòng)中的肌肉）曲線右移，可解離出更多的O2供組織利用。反之溫度下降（低溫麻醉時(shí)），曲線左移，減少好氧量。,（3）2，3-二磷酸甘油酸,2，3-DPG增加，Hb對(duì)O的親和力降低，氧解離曲線右移； 2，3-DPG減少，Hb對(duì)O的親和力增加，氧解離曲線左移。,（一）二氧化碳的化學(xué)結(jié)合,二、二 氧 化 碳 的 運(yùn) 輸,1. 碳酸氫鹽形式,2. 氨甲酰血紅蛋白,HbNH2＋CO2＝HbNHCOOH ＝ HbN

16、HCOO-＋H+,（二）二氧化碳的運(yùn)輸與酸堿平衡,第五節(jié) 呼吸的調(diào)節(jié),一、各級(jí)呼吸中樞及其相互關(guān)系,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),三、化學(xué)因素對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),呼吸分自主呼吸和隨意呼吸，自主呼吸的節(jié)律、呼吸的深度和頻率與外界環(huán)境相適應(yīng)。,（二）腦干各級(jí)呼吸中樞,一、各級(jí)呼吸中樞及其相互關(guān)系,（一）脊髓 呼吸肌的支配部位-3至5頸段和胸段。,1. 對(duì)呼吸中樞的認(rèn)識(shí)的歷史與現(xiàn)狀 1824年 Legallois 發(fā)現(xiàn)破壞進(jìn)入延髓部分的迷

17、走神經(jīng)時(shí)，呼吸停止。 1842年 Flourens提出第四腦室底閂部灰白質(zhì)中，有呼吸中樞所在。 1859年Budge 發(fā)現(xiàn)吸氣中樞與呼氣中樞獨(dú)立存在。 1923年Lumsden通過分段橫切腦干的方法提出三級(jí)呼吸中樞學(xué)說。 1939年P(guān)itts發(fā)現(xiàn)呼吸中樞并不是一個(gè)特定核團(tuán)，而是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的一部分。,1923年Lumsden實(shí)驗(yàn)：橫切部位 呼吸運(yùn)動(dòng)形式 切斷迷走神經(jīng)

18、 后呼吸運(yùn)動(dòng)形式 腦橋與中腦之間 基本正常 變深變慢腦橋中部 基本正常 長(zhǎng)吸式呼吸腦橋與延髓之間 不規(guī)則呼吸 喘式呼吸延髓與脊髓之間 呼吸停止

19、 呼吸停止,通過電刺激腦干、記錄腦干神經(jīng)細(xì)胞放電，同位素示蹤、放射免疫等發(fā)現(xiàn)： 延髓網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)： 吸氣神經(jīng)元（IN）－放電在吸氣動(dòng)作之前出現(xiàn)，終止與吸氣動(dòng)作之末。 呼氣神經(jīng)元（EN）－放電始于吸氣動(dòng)作之后，延續(xù)到呼氣的終末。 吸－呼氣神經(jīng)元（IEN）－吸氣相放電延續(xù)至呼氣相，轉(zhuǎn)相時(shí)放電頻率最高。 呼－吸氣神經(jīng)元（EIN）－呼氣相放電延續(xù)至吸氣相，轉(zhuǎn)相時(shí)放電頻率最高。 這類神經(jīng)元分布特點(diǎn)：

20、相對(duì)集中但交錯(cuò)存在。,,2. 延髓呼吸中樞 呼吸節(jié)律起源，產(chǎn)生呼吸節(jié)律,3. 腦橋呼吸中樞 呼吸調(diào)整中樞： 位于腦橋前 段1/3集中在臂旁內(nèi)側(cè)核（NPBM）和相鄰KF核，合稱PBKF核群。 電刺激PBKF核 吸氣轉(zhuǎn)向呼氣，對(duì)延髓吸氣神經(jīng)元有抑制作用，防止過深過長(zhǎng)吸氣，調(diào)整呼吸頻率。 切斷雙側(cè)迷走神經(jīng)

21、長(zhǎng)吸氣 損毀PBKF核,背側(cè)呼吸組（DRG）： 孤束核的腹外側(cè)部－吸氣NC,腹側(cè)呼吸組（VRG）： 疑核和后疑核－吸氣和呼氣NC,,,4. 延髓呼吸中樞節(jié)律性活動(dòng),1977年，Cohen吸氣切斷機(jī)制： 局部神經(jīng)元回路反饋控制假說,（二）大腦皮層對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),呼吸中樞: 延髓基本呼吸中樞 腦橋呼吸調(diào)整中樞,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),（一）肺牽張

22、反射,由肺的擴(kuò)張或萎陷所引起的吸氣抑制或興奮反射。,2.反射過程,（1）肺擴(kuò)張反射,1.概念:,（2）肺萎陷反射,3. 意義,（1）擴(kuò)張反射使吸氣及時(shí)→呼氣。有種屬差異。,（2）萎陷反射在平靜呼吸中不起作用，過度縮小有用。,②噴嚏反射：感受器位于鼻黏膜，為防御反射， 以清除鼻腔中刺激物。,（二）呼吸肌本體感受性反射,感受器為肌梭——興奮時(shí)傳入沖動(dòng)到達(dá)脊髓——反射性引起所在肌肉收縮加強(qiáng)。,（三）防御性反射,①咳嗽反

23、射：感受器位于喉、氣管、支氣管黏膜， 為防御反射。,三、化學(xué)因素對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),（一）化學(xué)感受器,1.外周化學(xué)感受器,感受動(dòng)脈血的氧分壓、二氧化碳分壓、氫離子濃度的刺激,2.中樞化學(xué)感受器,位于延髓腹外側(cè)淺表部位，左右對(duì)稱，可以分為頭、中、尾三個(gè)區(qū)?！　∩泶碳な悄X脊液和局部細(xì)胞外液中的H+；不感受缺氧的刺激。 中樞化學(xué)感受器：在于維持腦脊液的環(huán)境穩(wěn)定；

24、外周化學(xué)感受器：在于低氧時(shí)興奮呼吸。,（二）CO2對(duì)呼吸的影響,1. 作用,CO2是調(diào)節(jié)呼吸的最重要的體液因子，血中一定水平的CO2可維持呼吸中樞的正常興奮性。,呼吸困難、頭痛、頭暈甚至昏迷,,2.機(jī)制,（1）直接刺激中樞化學(xué)感受器（主）,（2）刺激外周化學(xué)感受器,(三) O2對(duì)呼吸的影響,1．作用,①在一定范圍內(nèi)(PO2↓到80mmHg以下時(shí))低O2 →呼吸加深、加快。②極度缺O(jiān)2→呼吸抑制。③對(duì)正常呼吸調(diào)節(jié)作用不

25、大,2．機(jī)制,①PO2↓呼吸中樞抑制。②PO2↓→外周化學(xué)感受器→竇N→延髓呼吸中樞 →呼吸加深、加快。,（四）H+對(duì)呼吸的影響,（五）缺氧、二氧化碳和H+影響呼吸的相互關(guān)系,1、作用：,血中H+↑→呼吸加深、加快，肺通量增加,血中H+↓→呼吸抑制。,2、機(jī)制：,同CO2，但H+不易通過血腦屏障,相互影響、相互作用，既可總和，亦可抵消。,PCO2↑時(shí)：→H+↑→肺通氣↑,H+↑時(shí)：→CO2排出↑→PCO2↓、H+↓,PO2↓→