呼吸生理学.ppt
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1、第五章第五章 呼呼 吸吸第一节第一节 肺肺 通通 气气第三节第三节 气气 体体 运运 输输第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节第二节第二节 气气 体体 交交 换换 概概 述述概概 述述呼吸:机体与外界环境之间的气体交换过程。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、内呼吸呼吸全过程:外呼吸、气体在血液中运输、内呼吸第一节肺第一节肺 通通 气气 一、一、肺通气概念肺通气概念二、肺通气结构二、肺通气结构 血管网血管网 粘液腺粘液腺 加湿、加温、过滤、清洁加湿、加温、过滤、清洁 纤纤 毛毛 迷走迷走N N释放释放AchAch与平滑肌上与平滑肌上M M受体受体
2、气管收缩气管收缩 平滑肌平滑肌 交感交感N N释放释放NENE与平滑肌上与平滑肌上2 2受体受体气管舒张气管舒张 呼吸肌:与肺通气的动力有关呼吸肌:与肺通气的动力有关 胸膜腔:其负压与肺扩张有关胸膜腔:其负压与肺扩张有关呼呼吸吸道道 原动力原动力:呼吸运动是肺呼吸运动是肺通气的原动力。通气的原动力。直接动力直接动力:肺内压与外肺内压与外界大气压间的压力差。界大气压间的压力差。三、肺通气原理三、肺通气原理(一)肺通气的动力(一)肺通气的动力呼呼 气气肺内压肺内压大气压大气压缩缩 小小肺肺 脏脏吸吸 气气肺内压肺内压大气压大气压胸胸 廓廓呼呼 吸吸 肌肌缩缩 小小收收 缩缩舒舒 张张扩扩 张张扩扩
3、 张张1.1.呼吸运动呼吸运动 (1)(1)型式型式:按呼吸深度分按呼吸深度分:平静呼吸和用力呼吸;平静呼吸和用力呼吸;按动作部位分按动作部位分:混合呼吸混合呼吸:正常成人。正常成人。腹式呼吸腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、严重腹水、腹腔有巨大肿块、(2)(2)频率频率:成人成人:12:121818次次/分分 婴儿婴儿:60:607070次次/分分妊娠、肥胖。妊娠、肥胖。(3)(3)过程过程:平静呼吸平静呼吸:肺内压大气压,肺内压大气压,气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大,肺在胸膜胸廓容积扩大,肺在胸膜腔负压作用下
4、被动扩张腔负压作用下被动扩张膈肌收缩使膈顶下移,增大膈肌收缩使膈顶下移,增大胸廓的上下径;胸廓的上下径;肋间外肌收缩使肋骨上提肋间外肌收缩使肋骨上提,扩扩大胸廓前后、左右径大胸廓前后、左右径 吸吸 气气膈肌和肋间外肌舒张,膈肌和肋间外肌舒张,肋骨和膈肌弹性回位,肋骨和膈肌弹性回位,缩小胸廓上下缩小胸廓上下、前后前后、左右径左右径胸廓容积缩小胸廓容积缩小,肺被动缩小肺被动缩小肺内压大气压,肺内压大气压,气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺 呼呼 气气用力呼吸用力呼吸:人工呼吸人工呼吸:(4)(4)特点特点:平静呼吸时,吸气是主动的,呼气是被动的。平静呼吸时,吸气是主动的,呼气是被动的。用力呼吸时,吸
5、气和呼气都是主动的用力呼吸时,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。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(肋间内用力呼气时,除吸气肌舒张外,呼气肌(肋间内肌肌+腹壁肌)也收缩。腹壁肌)也收缩。基本原理基本原理:使肺内与外界大气压间产生压力差使肺内与外界大气压间产生压力差 方法方法:负压吸气式负压吸气式(压胸法压胸法)正压吸气式正压吸气式(口对口呼吸法,呼吸机口对口呼吸法,呼吸机)2.2.肺内压肺内压:肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。平静吸
6、气初平静吸气初:肺内压肺内压 大气压大气压=0.3=0.30.4kPa0.4kPa气出肺气出肺平静呼气末平静呼气末:肺内压肺内压 =大气压大气压气流停气流停3.3.胸内压胸内压(1 1)概念)概念:胸内压是指胸膜腔内的压力。胸内压是指胸膜腔内的压力。(2 2)测定方法)测定方法:间接法间接法:气囊测定食管内压以间接反映胸内压气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法直接法:(3 3)压力压力:平静吸气时平静吸气时:胸内压胸内压 大气压大气压=0.7=0.71.3kPa1.3kPa 呼气时呼气时:胸内压胸内压 o o2 2与与HbHb亲和力亲和力 250 250 倍;倍;coco与与HbHb的结合
7、位点与的结合位点与o o2 2相同;相同;coco与与HbHb的某亚基结合后,将增加其余三个亚基的某亚基结合后,将增加其余三个亚基对对o o2 2的亲和力。的亲和力。5 5.Hb本身的性质本身的性质 HbHb的的FeFe2+2+FeFe3+3+:HbHb失去结合失去结合o o2 2的能力的能力(如亚硝酸盐)(如亚硝酸盐)异常异常HbHb:HbHb的运的运o o2 2能力能力(如地中海贫血)(如地中海贫血)胎儿胎儿HbHb:与:与o o2 2亲和力成人,这与胎儿所处的低亲和力成人,这与胎儿所处的低氧环境是相适应的。氧环境是相适应的。三、三、COCO2 2的运输的运输(一一)物理溶解:物理溶解:5
8、 5(二二)化学结合:化学结合:9595 HCOHCO3 3-的形式的形式:8888(1)(1)反应过程反应过程:(2)(2)反应特征反应特征:极快且可逆,反应方向取决极快且可逆,反应方向取决PCOPCO2 2差;差;RBCRBC膜上有膜上有ClCl-和和HCOHCO3 3-特异转运载体,特异转运载体,ClCl-转移转移维持电维持电平衡平衡,促进促进COCO2 2化学结合的运输;化学结合的运输;需酶催化;需酶催化;在在RBCRBC内反应内反应,在血浆内运输。在血浆内运输。碳酸酐酶碳酸酐酶H H2 2COCO3 3HCOHCO3 3-H H+COCO2 2H H2 2O OCOCO2 2的的运输
9、运输碳酸酐酶碳酸酐酶 氨基甲酸血红蛋白的形式氨基甲酸血红蛋白的形式:7 7 (1)1)反应过程反应过程:HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+CO+CO2 2 (2)(2)反应特征反应特征:反应迅速且可逆,无需酶催化;反应迅速且可逆,无需酶催化;COCO2 2与与HbHb的结合较为松散;的结合较为松散;反应方向主要受氧合作用的调节反应方向主要受氧合作用的调节:虽不是主要运输形式虽不是主要运输形式,却是高效率运输形式,却是高效率运输形式,带满带满O O2 2的的HbHb仍可带仍可带COCO2 2。在组织在组织在肺脏在肺脏HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2在在组组织织氧氧与与二
10、二氧氧化化碳碳运运输输形形式式在在肺肺脏脏氧氧与与二二氧氧化化碳碳运运输输形形式式(三三)CO)CO2 2解离曲线解离曲线 COCO2 2解解离离曲曲线线是是表表示示血血液液中中COCO2 2含含量量与与PCOPCO2 2间间关关系系的曲线。的曲线。从图中可见:从图中可见:血液中血液中COCO2 2含量随含量随PCOPCO2 2的的而而,几乎成线,几乎成线性性关系关系(非非S S形曲线形曲线),且无饱和点。,且无饱和点。V V血血A A点点COCO2 2的含量为的含量为52ml/100ml,52ml/100ml,而而A A血血B B点点COCO2 2的含量降为的含量降为48ml/100ml,4
11、8ml/100ml,说明血液流经肺脏时,说明血液流经肺脏时,每每100ml100ml血液释放出血液释放出4mlCO4mlCO2 2 。当血当血POPO2 2时,时,COCO2 2解离曲线下移。解离曲线下移。(四四)影响影响COCO2 2运输的因素运输的因素 1.1.O O2 2与与HbHb结合的氧合作用对结合的氧合作用对COCO2 2运输的影响运输的影响 HbNHHbNH2 2O O2 2+H+H+CO+CO2 2 HbOHbO2 2的酸性高的酸性高,难与难与COCO2 2结合结合,反应向左进行;反应向左进行;在组织中,在组织中,HbOHbO2 2释放出释放出O O2 2而成为而成为HHbHH
12、b,何尔登效应,何尔登效应促使血液摄取并结合促使血液摄取并结合COCO2 2。HHbHHb的酸性低的酸性低,易与易与COCO2 2结合结合,反应向右进行;反应向右进行;在肺中,在肺中,HbHb与与O O2 2结合,促使结合,促使COCO2 2释放。释放。2.2.PCOPCO2 2差对差对COCO2 2运输的影响运输的影响 因因HCOHCO3 3-运输形式的反应方向取决于运输形式的反应方向取决于PCOPCO2 2差。差。在肺脏在肺脏在组织在组织HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2第四节呼吸运动的调节第四节呼吸运动的调节 本节讨论的中心内容:本节讨论的中心内容:调节呼吸运动的中枢?调节
13、呼吸运动的中枢?呼吸为什么有节律?呼吸为什么有节律?调节呼吸运动的环节?调节呼吸运动的环节?一、呼吸中枢一、呼吸中枢 延髓是呼吸基本中枢延髓是呼吸基本中枢,脑桥是呼吸调整中枢。脑桥是呼吸调整中枢。(一一)脑干呼吸神经元脑干呼吸神经元 吸气吸气N N元元(I-N(I-N元元):在吸气相放电:在吸气相放电 呼气呼气N N元元(E-N(E-N元元):):在呼气相放电在呼气相放电 跨时相跨时相N N元元 I-ENI-EN元元:吸气相放电并延续到呼气相吸气相放电并延续到呼气相 E-INE-IN元元:呼气相放电并延续到吸气相呼气相放电并延续到吸气相 呼呼吸吸N N元元放放电电类类型型模模式式(二二)呼吸神
14、经元的分布呼吸神经元的分布 1.1.脑桥呼吸神经元组脑桥呼吸神经元组:主要集中于旁臂内侧核和主要集中于旁臂内侧核和Kolliker-FuseKolliker-Fuse核,前者核,前者存在存在E-NE-N元和跨时相元和跨时相N N元元;后者存在后者存在I-NI-N元元。2.2.延髓背侧呼吸延髓背侧呼吸神经元组神经元组(DRG)(DRG):主主要要集集中中于于孤孤束束核核的的腹腹外外侧侧部部,大大多多数数属属I-NI-N元元,E-NE-N元元仅仅占占5 56 6,轴轴突突投投射射到到膈膈肌肌和和肋肋间间外外肌肌运动运动N N元,引起吸气。元,引起吸气。3.3.延髓腹侧呼吸神经元组延髓腹侧呼吸神经元
15、组(VRG)(VRG):按功能又分如下区域:按功能又分如下区域:后疑核尾段后疑核尾段:主含:主含E-NE-N元,引起主动呼气;元,引起主动呼气;面面N N后核头段后核头段:主含:主含E-NE-N元,抑制元,抑制I-NI-N元的活动元的活动;疑疑核核中中段段:主主含含I-NI-N元元,引引起起吸吸气气;还还含含有有直直接支配咽喉部辅助呼吸肌的接支配咽喉部辅助呼吸肌的I-NI-N元和元和E-NE-N元;元;疑疑核核头头段段:是是含含有有各各类类呼呼吸吸性性中中间间N N元元的的过过度度区,区,被认为是呼吸节律发源部位被认为是呼吸节律发源部位。(三三)呼吸节律形成的机制呼吸节律形成的机制 1.1.基
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