呼吸系统生理学课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,概 述,1.概念：机体与环境间气体交换的过程,2.生理意义：稳定O,2,和CO,2,，平衡酸碱,3.两大系统参与，三个基本环节,肺通气,（,Pulmonary Ventilation,）,血管网,粘液腺 加湿、调温、过滤、清洁,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,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,参与肺通气的器官,1、胸膜腔内压测定：直接、间接,2、负压形成的三个决定因素：,密闭潜在腔隙：胸膜脏、壁层，没有气体，少量浆液：润滑，内聚力。,胸廓自然容积远大于肺自然容积,肺和胸廓都有弹性,胸膜腔内压,3、胸膜腔内压,=,肺内压肺弹性回缩力,4,、,负压的生理意义：,维持肺的扩张状态；,在呼吸运动和肺通气之间起偶联作用；,降低中心静脉压，有利,于血液、淋巴液回流和,心室充盈。,5、气胸,呼 气,肺内压,大气压,缩 小,肺 脏,吸 气,肺内压,大气压,胸 廓,吸气肌,缩 小,收 缩,舒 张,扩 张,扩 张,胸 膜 腔,负压增大,负压减小,肺通气过程全图,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,弹性阻力,:弹性组织在外力作用下变形时，有对抗变形和弹性回位的倾向。,顺应性,（,compliance,）:在外力作用下弹性组织的可扩张性。,顺应性,=1/,弹性阻力,=,容积的变化,/,压力的变化,弹性阻力和顺应性,1、肺的弹性阻力和肺顺应性,吸气的阻力，呼气的动力,肺顺应性,=,肺容积变化,/,跨肺压的变化,肺静态顺应性曲线,比顺应性:顺应性/肺总容量,意义：斜率大，顺应性大，弹性阻力小,病理状态下，顺应性下降（如肺充血），吸气困难；反之（如肺气肿），呼气困难,肺弹性阻力的来源,肺组织弹力纤维和胶原纤维:,1/3,肺泡内侧气-液界面的表面张力:,2/3,肺泡表面活性物质：,A,.来源：肺泡型细胞,B.,成分：二棕榈酰卵磷脂,C.,特性：排列于液,-,气界面，随肺泡张缩而改变密度,D.,作用：降低肺泡表面张力,降低吸气阻力；,减少肺组织液的生成；,防肺泡破裂或萎缩；,E.,影响因素：肺炎、肺血栓、早产儿,2、,胸廓的弹性阻力和顺应性,肺容量小于肺总量的,67%,时是吸气的动力，反之，则为阻力。,胸廓的顺应性,=,胸腔容积的变化,/,跨壁压的变化,影响因素,：肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚和腹内占位性病变等,弹性阻力(顺应性),3、,总弹性阻力：肺与胸廓相加,总顺应性：两者倒数相加,（,1,）包括惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力（,80-90%,）。,（,2,）气道阻力（,airway resistance,）,计算：气道阻力,=,推动气体流动的压力,/,单位时间内气体流量,影响因素：气流速度、气流形式、气道口径,非弹性阻力,气道口径的影响因素：,A,：跨壁压（呼吸道内外的压力差）；,B,：肺实质对气道壁的外向放射状牵引；,C,：自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节：,副交感：收缩气管（M受体）；,交 感：舒张气管（,2,受体）；,NANC：调节递质释放量或效应器的反应；,D,：化学因素的影响：,儿茶酚胺、前列腺素,E,2,舒张；,前列腺素,F,2,、组胺、白三烯、吸入,CO,2,含量增加、内皮素收缩；,肺容积,肺通气功能的评价,深吸气量,：衡量最大通气潜力，潮气量,+,补吸气量,功能余气量,：2000-2500ml，,稳定肺泡内气体比例，缓冲作用。余气量,+,补呼气量,肺活量,：潮气量,+,补吸气量,+,补呼气量,受体位、身材、胸廓和肺的弹性、年龄、性别等影响,男：,3500ml；,女：,2500ml,意义：反映一次呼吸的最大通气能力。严重降低时，提示有限制性肺病。,肺容量,时间（用力）肺活量,：,正常值：,1S：83%,；,2S：96%,；,3S：99%,。,可反映呼吸阻力变化；降低时提示有阻塞性肺病。,肺总量,肺所能容纳最大气体的量,与性别（男：5000ml；女：3500ml）、年龄、身材、运动锻炼情况和体位改变有关,限制性通气不足时降低,肺通气量,概念：每分钟进、出肺的气体量。,计算：每分通气量,=,潮气量呼吸频率,正常值：,6,8L/min,最大随意通气量,：最大速度最大深度呼吸时的每分通气量。,70120L,。,通气贮量百分比,=,（最大通气量,-,每分平静通气量）,/,最大通气量,100%,，正常大于等于93，它反映通气功能的贮备力。,无效腔,解剖无效腔,：鼻或口至终末细支气管未能参加气体交换的呼吸道。约,150ml,肺泡无效腔,：因血流分布不均匀而未能发生气体交换的肺泡容量。,生理无效腔,：解剖无效腔,+,肺泡无效腔,肺泡通气量,：每分钟吸入肺泡的新鲜空气量。肺泡通气量,=,（潮气量解剖无效腔气量）呼吸频率,意义：浅快呼吸对气体交换不利,肺泡通气量,1、概念：在呼吸过程中，呼吸肌为克服弹性阻力和非弹性阻力而实现肺通气所作的功。,2,、计算：单位时间内的压力变化X容积的变化,3,、呼吸耗能占全身总耗能的,35%,呼吸功,肺换气和组织换气,气体交换原理,1、原理：扩散。,2、动力：膜两侧的气体分压差。,3,、扩散速率的影响因素,气体分压差温度扩散面积溶解度,D,距离,分子量,O,2,、CO,2,扩散速率（D）的比较,分子量 血浆溶解度 肺泡气 A血 V血,D,O,2,32 21.4 13.9 13.3 5.3 1,CO,2,44,515.0,5.3 5.3 6.1 2,(ml/L)（KPa）（KPa）,（KPa）,扩散系数,：溶解度与分子量平方根之比,CO,2,的扩散系数约为O,2,的20倍；,A,V血中，,O,2,分压差是,CO,2,分压差的10倍,肺功能衰竭患者往往缺O,2,显著，CO,2,潴留不明显。,气体在肺的交换过程,0.3s,达到平衡，相当于血液流经肺毛细血管全长约,1/3,时已基本完成交换过程。,1、呼吸膜的厚度,（,70m,2,，安静状态下约,40 m,2,，,减少因素：肺不张、肺实变、肺气肿或肺毛细管关闭或阻塞,影响肺部气体交换的因素,3、通气,/,血流比值的影响（V,A,/Q）,每分肺泡通气量和每分肺血流量之间的比值。,正常值：,4.2/5=0.84,V,A,/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),V,A,/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）,肺扩散容量,概念：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ml数,计算：,D,L,=V/,（,P,A,-P,C,）,V,是每分钟通过呼吸膜的气体容积（,ml/min,）,P,A,是肺泡气中的平均分压（mmHg）；,P,C,是肺毛细血管血液内的平均分压（mmHg）。,意义：测定呼吸气通过呼吸膜的能力；运动时增加，疾病时降低,组织换气,1、交换机制、影响因素与肺泡处相似；,2、发生于液相之间；,3、扩散两侧的,O,2,和,CO,2,的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量而异。,气体在血液中的运输,O,2,和CO,2,在血液中存在的形式,物理溶解,：次要，与分压、溶解度成正比，与温度成反比。,化学结合,：主要,二者处于动态平衡之中,物理溶解,化学结合,物理溶解,肺,组织利用,O,2,的运输,血红蛋白（hemoglobin,Hb）,PO,2,(氧合),PO,2,(氧离),1、1分子Hb可以结合4分子O,2,；,1gHb可结合1.34-1.39ml O,2,。,Hb的氧容量,：最大结合量，与Hb浓度有关。,Hb的氧含量,：实际结合量，与PO,2,有关。,Hb的氧饱和度,：Hb的氧含量与氧容量的百分比。,2、反应快、可逆、不需酶的催化、受PO,2,影响。,3、Fe,2+,与O,2,结合后，仍是Fe,2+,，因此是氧合（oxygenation）,而不是氧化（oxidation）,Hb与O,2,结合的特征,氧合血红蛋白呈鲜红色，脱氧血红蛋白呈紫蓝色。,紫绀,：,当动脉血中还原血红蛋白含量超过,5%,时，粘膜或甲床呈现兰色,（一般是缺O,2,的标志）,。,氧离曲线（又称氧合血红蛋白解离曲线）,呈S形,与Hb的变构效应有关：去氧Hb为紧密型（T型），氧合Hb为疏松型（R型）；一个亚单位与O,2,结合后，其它亚单位更易与O,2,结合。,上段：,PO,2,：60-100mmHg,特点：曲线较平坦，氧饱合度从90%-100%。,意义：,（1）PO,2,压力不低于60mmHg，血液仍可携带足够氧。,（2）通气/血流比值不匹配时，肺泡通气量增加几乎无助于氧的摄取。,氧离曲线各段的特点及生理意义,中段：,PO,2,：40-60mmHg；,特点：曲线较陡，血氧饱和度从75%-90%。,意义：,（1）是流经组织时，HbO,2,释放O,2,的部分；,（2）,O,2,利用系数,：血液流经组织时释放出的O,2,容积所占动脉血O,2,含量的百分数。安静时约25%。,下段：,PO,2,：15-40mmHg,特点：曲线最陡，血氧饱和度从22%-75%。,意义：,（1）是HbO,2,与O,2,解离的部分；,（2）代表O,2,的贮备。,氧离曲线位置的偏移，表示Hb对氧的亲和力发生变化。,亲和力常用P,50,表示，即使Hb氧饱和度达50%时的PO,2,。,P,50,，表示Hb对O,2,的亲和力降低，曲线右移；,P,50,，表示Hb对O,2,的亲和力升高，曲线左移；,1、pH和PCO,2,：,pH降低或PCO,2,升高，Hb对O,2,的亲和力降低，P,50,增大，曲线右移，反之左移（,波尔效应,）。,机制：酸度增加，促使Hb分子构型变为T型。,意义：肺部促进O,2,的结合，组织中促进O,2,的释放。,影响氧离曲线的因素,2、温度影响,温度曲线右移O,2,释放,机制：温度H,+,活度,意义：,低温手术时，要考虑影响。,局部组织温度升高，有利于氧的利用。,3、2,3-二磷酸甘油酸（2,3-DPG）,来源：红细胞无氧糖酵解；,影响：升高亲和力曲线右移；,机制：促使Hb变成T型；提高H,+,；,意义：在一定程度上促进组织利用氧。,4、Hb自身性质的影响,（1）,Fe,2+,Fe,3+,后，失去结合氧的能力；,（2）胎儿,Hb,对氧亲和力大；,（3）,异常Hb：Hb的运O,2,能力（地中海贫血）,PCO曲线左移氧离难,CO与Hb亲和力 O,2,与Hb亲和力 250 倍；,CO与Hb的结合位点与O,2,相同；,CO与Hb的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对O,2,的亲和力。,CO,2,的运输,CO,2,的运输形式,物理溶解：5%,化学结合：95%（HCO,3,-,:88%，氨基甲酰血红蛋白:7%）,化学反应主要在红细胞内完成。,1、碳酸氢盐,（1）过程：细胞内,碳酸酐酶,CO,2,+H,2,O,H,2,CO,3,HCO,3,-,+H,+,（,2,）,Cl,-,-HCO,3,-,交换（转运体）、,Cl,-,转移,2、氨基甲酰血红蛋白,过程,在组织,HbNH,2,O,2,+H,+,+CO,2,HHbNHCOOH+O,2,在肺,去氧,Hb,与,CO,2,结合力强,且酸度弱,易结合,H,+,占运输量的,7%,，却占释放量的,17.5%,CO,2,解离曲线,表示血液中,CO,2,含量与,PCO,2,关系的曲线。,两者呈线性关系，没有饱和点。纵坐标以浓度表示。,何尔登效应(Haldane effect),：氧与,Hb,的结合促使,CO,2,释放。,原因：,HbO,2,酸性较强，,Hb,酸性较弱,呼吸运动的调节,脊髓：联系上位脑和呼吸肌的中继站和整合某些呼吸反射的初级中枢。,下位脑干,脑桥上部：呼吸调整中枢；,延髓：呼吸节律的基本中枢。,呼吸中枢,呼吸神经元分类,脑干呼吸神经元分布,1、延髓背侧呼吸组（DRG）：,a.位置：孤束核的腹外侧部,b.构成：吸气神经元为主,c.支配：对侧脊髓膈运动神经元,2、延髓腹侧呼吸组（VRG）：,A、cVRG（尾段）：,a.位置：后疑核,b.构成：呼气神经元,c.支配：对侧脊髓肋间内肌和腹肌,B、iVRG（中段）：,a.位置：旁疑核,b.构成：吸气神经元为主,c.支配：膈肌、肋间外肌,C、rVRG（嘴段）,面神经后核（包钦格复合体）：呼气神经元（GABA能），投射到DRG、脊髓膈运动神经元等处。,3、脑桥呼吸神经元群（PRG）：,a.位置：,臂旁内侧核：呼气与跨时相N元,Kolliker-Fuse核：吸气N元,b.支配：与DRG和VRG存在双向联系，可能起调控呼吸的作用。,呼吸节律形成的机制,1.起源部位：前包钦格复合体,2.学说：,(1)起步细胞学说：,(2)N元网络学说：如,吸气活动发生器和吸气切断机制模型,。,H,+,CO,2,起源：大脑皮层、边缘系统和下丘脑,通路：皮质脊髓束、皮质-红核-脊髓束,特点：,1、随意调节在脊髓背内侧索下行；,自主控制在脊髓背外侧索下行；,2、,控制是有一定限度的。,呼吸运动的随意调节,呼吸运动的反射性调节,化学感受性反射调节,外周化学感受器,组成：,颈动脉体,、主动脉体。,主动脉体在循环调节方面较为重要，颈动脉体主要调节呼吸。,血流丰富，A-V血PO2差几乎为0，有利于感受动脉血。,舌咽,（窦N）,迷走N,颈动脉体的结构,窦神经末梢：,传入：单向突触、,交互突触、缝隙连,接等,传出：调节血流和,化学感受器,I型细胞感受所处环境的PO,2,、PCO,2,、H,+,.,PCO,2,、H,+,：,兴奋,PO,2,：,兴奋,有相互增强的作用。,中枢化学感受器,部位：延髓腹外侧浅表部位,左右对称,分头中尾三区，头、尾有化学感受器。,适宜刺激：脑脊液和局部细胞外液的H,+,。但H,+,不易透过血脑屏障，因此主要感受血液中的CO,2,。,作用：调节脑脊液的H,+,。,CO,2,的影响,轻度增高，刺激呼吸；,兴奋呼吸的生理性体液因子；,超过一定水平后，压抑和麻醉中枢神经活动。,作用途径,中枢化学感受器,：占80%；灵敏度2mmHg,外周化学感受器,：占20%；灵敏度10mmHg,H,+,的影响,通过,外周,与,中枢,两条途径发挥作用，但中枢敏感性为外周25倍。通过血脑屏障较难，由CO,2,产生。,低O,2,对呼吸的刺激作用完全是通过,外周化学感受器,实现的。对中枢的直接作用是抑制。,低O,2,的影响,PO,2,低于80mmHg以下时，肺通气才有明显变化。,外周化学感受器对低O,2,适应较慢。,慢性病的给氧原则：低流量，持续给氧。,PCO,2,、H,+,、PO,2,在影响呼吸中的相互作用,CO,2,作用提高，H,+,作用下降，O,2,作用下降,肺牵张反射,（又称黑-伯反射）,牵张感受器：气管到细支气管的平滑肌中，阈值低，适应慢。,传入神经：迷走N,中枢：延髓,适宜刺激：呼吸道受牵拉,作用：,切断吸气，转入呼气。人潮气量1500ml以上时起作用。,防御性呼吸反射,咳嗽反射,：大支气管以上部位的感受器对机械刺激敏感，二级支气管以下部位对化学刺激敏感。传入神经是,迷走神经,。,喷嚏反射,：鼻粘膜感受器，由,三叉神经,传入。,肺萎陷反射：机制不明。,C类纤维：化学敏感性感受器，导致窒息和浅快呼吸，可能与疾病状态时病理过程加速有关。,胸廓感受器反射,关节感受器：肋骨运动幅度和速度；,肌腱感受器：呼吸肌收缩强度，抑制吸气；,肌梭感受器：引起骨骼肌牵张反射。肌梭主要存在于肋间肌。使人感觉到呼吸运动。,