呼吸生理学PPT课件.ppt

1,第五章 呼 吸,2,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：,3,呼吸,呼吸器官的功能结构,肺通气的原理,气体交换,气体在血液中的运输,呼吸运动的调节,呼吸,4,呼吸系统功能,1.气体交换,并辅助体内酸碱平衡。2.防卫,排除异物,加温加湿,过滤清洁。3.内分泌功能(AngI AngII)。4.传送气体,说话、唱歌。,5,第一节 呼吸器官的功能结构,一、胸廓与肺：胸廓：胸膜腔：密闭的腔，内仅有少量浆液 肺表面的脏层 胸廓壁的壁层 肺：支气管、肺泡和毛细血管网络,6,胸廓（thorax）,胸廓由肋骨、胸骨和胸椎形成的骨架以及附着的软组织构成其四壁、由膈肌封闭其底部而形成的。,7,壁层胸膜,脏层胸膜,胸膜腔（pleural cavity）：,覆盖于肺表面的脏层胸膜与紧贴于胸廓内面的壁层胸膜形成的密闭的间隙。,8,呼吸道和肺（respiratory track and lungs）,9,气管树,10,呼吸道,上呼吸道：鼻、咽、喉,下呼吸道：气管支气管细支气管终末细支气管等,呼吸道,11,Respiratory zone,肺泡（alveoli）,Transmit zone,12,神经调节迷走N乙酰胆碱+M受体收缩气道阻力(故哮喘病人夜间发作较多)交感N去甲肾上腺素+2受体舒张气道阻力(拟交感药物治疗哮喘)体液调节舒张：肾上腺素、PGE2收缩：组胺、5-羟色胺、缓激肽、PGF2、内皮素,呼吸道口径的控制,13,肺泡,吸入气体与血液进行交换的场所,双肺共三亿多个肺泡肺泡大小不一，平均0.25mm70m2气体交换面积,两种肺泡上皮细胞I型肺泡上皮细胞 扁平状上皮细胞，覆盖95%肺泡表层 呼吸膜基本部分II型肺泡上皮细胞 分泌上皮细胞，覆盖5%肺泡表层 分泌肺泡表面活性物质,14,呼吸膜,表面活性物质层肺泡上皮层上皮基底膜层组织间隙层毛细血管基底膜层毛细血管内皮细胞层,呼吸膜,15,第二节 肺通气原理,16,一、肺通气动力,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: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。,扩 张,17,形式:按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸；按动作部位分:胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。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、频率:成人:1218次/分 婴儿:6070次/分,妊娠、肥胖。,（一）呼吸运动,18,呼吸过程：平静呼吸,肺内压大气压，气体经呼吸道出肺,胸廓容积缩小,肺被动缩小,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,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(因肺无主动扩缩的组织结构),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,呼 气,19,20,（二）肺内压（intrapulmonary pressure）:肺内压是指肺泡内气体的压力。平静吸气初:肺内压 大气压 12mmHg 气出肺平静呼气末:肺内压=大气压气流停用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。如：故意闭住声门而作剧烈呼吸运动。,21,（三）胸膜腔内压（intrapleural pressure）（1）概念:胸内压是指胸膜腔内的压力。（2）测定方法:间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法:,22,（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)。,23,（4）成因:前提条件:有少量浆液的密闭腔；肺和胸廓是弹性组织；胸廓自然容积肺容积；壁层胸膜紧贴于胸廓内壁,大气压对其影响极小。形成因素:,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,24,(5)生理意义:肺通气与呼吸运动纽带；维持肺处于扩张状态；促进血液和淋巴液的回流(使腔静脉和胸导管扩张)。,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。,25,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。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。,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,二、肺通气阻力,26,1.呼吸器官的弹性阻力:(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空腔器官变形的难易程度。顺应性大=易扩张=弹性阻力小 顺应性小=不易扩张=弹性阻力大,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=功能余气量（L）,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。,27,来源：肺的弹性阻力,.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。说明肺泡内液-气界面（表面张力）是否存在，与肺的弹性阻力有着密切关系。,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:2/3,28,肺泡表面活性物质与肺泡表面张力肺泡表面张力 肺泡表面液体分子之间的吸引力 P=2T/r 表面活性物质：脂蛋白复合体（脂质中主要为二棕榈酰卵磷脂）防止肺泡萎陷，有利于肺扩张 维持大小肺泡容积的稳定 避免肺水肿的发生,29,表面活性物质来源：肺泡型细胞分泌，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。成分:二棕榈酰卵磷脂(DPL或DPPC)。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；,Story of,30,（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。胸廓的弹性阻力的作用方向，则视胸廓扩大的程度而异: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),31,胸廓弹性阻力,指胸廓的弹性回缩力，其方向随胸廓的位置而改变。当胸廓处于自然位置时（67%肺总量），其弹性阻力为零。当胸廓小于自然位置时，其弹性阻力向外。当胸廓大于自然位置时，其弹性阻力向内。,32,（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阻力(肺顺应性)吸气困难。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)但引起通气障碍的情况较少。,33,惯性阻力粘滞阻力气道阻力:占80%-90%气体流速、气流形式、气体密度、管径,2.非弹性阻力,34,气道阻力,呼吸道阻力影响因素气流流速气流形式管径大小交感神经使平滑肌舒张，管径变大，阻力降低；呼气时相反，气道口径变小，通气阻力增大。支气管哮喘病人：呼气比吸气更为困难,35,呼吸功,在一次呼吸过程中呼吸肌为实现肺通气所做的功。克服肺和胸廓的弹性和非弹性阻力。用一次呼吸过程中的跨壁压变化肺容积变化。,36,肺内气体的容积 潮气量(TV tidal volume)平静呼吸时每次吸入或呼出的气量 补吸气量(IRV inspiratory reserve volume)平静吸气末再尽力吸气，所能增加的吸入气量 补呼气量(ERV expiratory reserve volume)平静呼气末再尽力呼气，能增加的呼出气量 余气量(RV residual volume)最大呼气后，肺内仍残留不能呼出的气量,肺容积,三、肺通气能力的评价,37,是基本肺容积中两项或两项以上的组合气量.1 深吸气量：从平静呼气末做最大吸气使所能吸入的气体量。（衡量肺最大通气潜力）=潮气量+补吸气量2 功能余气量：平静呼气末尚存留于肺内的气体量。=补呼气量+余气量缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压的变化幅度。,肺容量,38,38,补吸气量,补呼气量,39,尽力深吸气后，所能呼出的肺内气体总量 肺活量=补吸气量+潮气量+补呼气量 反映每次通气最大能力,个体差异大.用力肺活量（forced vital capacity)：尽力深吸气后，尽力尽快呼气所呼出的最大气体量 用力呼气量(forced expiratory capacity，时间肺活量)在一次尽力吸气后，尽力、尽快呼气，在特定的时间段所呼出的气量。头三秒钟内所呼出的气量占肺活量的百分数,正常值为80%、96%、99%反映肺活量和通气速度,是评价肺通气功能好的动态指标肺总量(total lung capacity)：肺最大扩张时所能容纳的最大气体量,肺活量,40,FEV1用于鉴别限制型和阻塞型肺疾病,41,每分通气量(pulmonary ventilation)每分钟内吸入或呼出肺的气体总量每分通气量=潮气量呼吸频率 成人：6-9 L最大通气量（maximal voluntary ventilation)尽力作深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的作大气体量。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，是评估一个人能进行多大运动量的生理指标 70-120升通气储备百分比（最大通气量每分通气量）100 最大通气量,四、肺通气量,一定时间内出入呼吸系统的气体量,93%,42,无效腔(dead space)从鼻到肺泡无气体交换功能的管腔 解剖无效腔(anatomical dead space)鼻到呼吸性细支气管这部分的呼吸道的容积。肺泡无效腔(dead space)未能发生气体交换的肺泡容量。生理无效腔（physiological dead space)肺泡无效腔+解剖无效腔,43,肺泡通气量(Alveolar ventilation)每分钟吸入肺泡，并能与血液进行有效气体交换的新鲜气体量（潮气量无效腔气量）x 呼吸频率为真正有效的通气量每分肺泡通气量=(潮气量解剖无效腔容量)呼吸频率 问题：深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效率高,44,三种呼吸形式的比较,45,第三节 气体交换,46,一、气体交换原理,气体交换（Gas exchange）肺换气（Pulmonary exchange）肺泡与血液间气体交换组织换气（Tissue exchange）血液与组织细胞之间气体交换,47,气体交换的动力是分压差,48,D:气体扩散速率p:分压差T:温度A:气体扩散的截面积S:气体分子溶解度d:气体扩散的距离MW:气体分子量,扩散系数,20：1,气体扩散,CO2的扩散系数是O2的20倍,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。肺功能衰竭患者往往缺O2显著，CO2潴留不明显。,49,气体的分压差p大，diffusion快气体的相对分子量和溶解度质量轻的气体扩散较快。扩散发生在气液相之间，液体中溶解度大的扩散快。例：O2,CO2扩散的面积和距离温度,影响气体扩散速率的因素,50,环境和人体不同部位气体分压,1 呼吸气和肺泡气的成分和分压2 血液和组织气体的分压,51,二、气体在肺部的交换,静脉血流经肺毛细血管时：Po2：血 40 mmHg 肺泡气 40 mmHg血液流经肺毛细血管时间约为0.7sO2和CO2仅需0.3s即可达到平衡,52,肺换气过程 肺换气功能储备,延长气体扩散时间增大气体扩散面积改善不同部位通气/血流比值,53,肺泡气体更新率=(潮气量-无效腔气量）/功能余气量呼吸膜的状态呼吸膜：肺泡腔与毛细血管腔之间的膜 呼吸膜的厚度厚度 扩散量 如：肺纤维化、肺水肿 呼吸膜的面积 面积 扩散量 如：肺气肿，肺不张等通气/血流比值,影响肺换气的因素,54,VA/Q=4.2/5.0=0.84V/Q比值0.84，肺通气过度或肺血流量不足V/Q比值0.84，肺通气不足或肺血流量过多V/Q=0,功能性动-静脉短路由于重力作用，VA/Q在肺内的分布不是很均匀，肺尖部可高达2.5，而肺底部可低至0.6。,肺通气/血流比值,55,V/Q比值,56,肺动脉栓塞、弥漫性血管内凝血、肺血管收缩等均可使部分肺泡血流减少，而肺泡通气量无变化，导致V/Q比例增高。由于病变部位肺泡血流少而通气多，肺泡通气不能充分利用，称为死腔样通气（dead space ventilation）。,57,支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿、肺纤维化、肺萎缩和肺水肿等，均可引起病变部位肺泡通气不足，但流经该部位的毛细血管血流并未减少，甚至还可由于炎症充血等原因而使血流增加，导致V/Q比例降低。流经这部分肺泡的静脉血未经充分动脉化便掺入动脉血内，这种情况类似动-静脉短路故称功能性分流（functional shunt），又称静脉血掺杂（venous admixture）。,58,几点说明：VA/Q或换气效率缺O2和CO2潴留的症状;但以缺O2为主，原因：A-V血间PO2差PCO2差 功能性A-V短路时，A血PO2的程度PCO2；CO2 的扩散系数是O2的20倍，CO2的扩散速率O2，不易出现CO2潴留的症状；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）。,59,60,组织换气动脉血流经组织毛细血管时：Po2：血 100 mmHg 组织液 4060 mmHg Pco2：血 40 mmHg 组织液 50 mmHg 影响组织换气的因素细胞和毛细血管的距离 组织代谢 毛细血管内血流速度,三、气体在组织的交换,