生理学(5呼吸)(2010年本科).ppt

第五章呼第五章呼 吸吸（Respiration）【目的与要求目的与要求】v熟悉呼吸的概念及呼吸的基本过程。熟悉呼吸的概念及呼吸的基本过程。v了解呼吸器官的结构特点及功能意义。了解呼吸器官的结构特点及功能意义。v掌握肺内压的变化掌握肺内压的变化，胸膜腔负压的形成及意义，肺表面活性胸膜腔负压的形成及意义，肺表面活性物质的来源及意义，用力呼气量及肺泡通气量的概念及意义。物质的来源及意义，用力呼气量及肺泡通气量的概念及意义。v掌握肺换气的原理和影响因素，肺通气掌握肺换气的原理和影响因素，肺通气/血流比值的概念和意血流比值的概念和意义。义。v熟悉气体运输的形式，掌握氧与熟悉气体运输的形式，掌握氧与Hb结合的特征、氧解离曲线结合的特征、氧解离曲线的概念及影响因素。的概念及影响因素。v熟悉呼吸中枢的概念和部位，掌握化学感受器的种类和化学熟悉呼吸中枢的概念和部位，掌握化学感受器的种类和化学性因素调节的途径。性因素调节的途径。v熟悉肺牵张反射的概念及意义。熟悉肺牵张反射的概念及意义。呼吸呼吸（Respiration）：）：机体机体与外界环境之间的气体交换过程。与外界环境之间的气体交换过程。三个相互衔接并同时进行的过程三个相互衔接并同时进行的过程1.1.外呼吸外呼吸：包括：包括肺通气肺通气和和肺换气肺换气2.2.气体在血液中的运输气体在血液中的运输3.3.内呼吸内呼吸：组织组织细胞与细胞与组织毛细血管之间组织毛细血管之间 的的气体交换气体交换以及组织以及组织细胞细胞内的生物氧化过程内的生物氧化过程第一节第一节 呼吸器官的结构特点及功能呼吸器官的结构特点及功能 第二第二节节 肺通气肺通气第三节第三节 呼吸气体的交换呼吸气体的交换第四节第四节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输第五节第五节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节 目目 录录第一节第一节 呼吸道和肺的结构与功能呼吸道和肺的结构与功能呼吸道呼吸道上呼吸道上呼吸道下呼吸道下呼吸道呼吸道：具有加温、加呼吸道：具有加温、加湿、过滤和清洁作用湿、过滤和清洁作用一、呼吸道一、呼吸道（Airway)：呼吸道的平滑肌受神经、体液因素的调节呼吸道的平滑肌受神经、体液因素的调节植物神经系统：副交感神经使呼吸道植物神经系统：副交感神经使呼吸道平滑肌收缩平滑肌收缩 交感神经使呼吸道交感神经使呼吸道平滑肌舒张平滑肌舒张收缩：组织胺、收缩：组织胺、5-HT、内皮、内皮素、缓激肽素、缓激肽舒张：儿茶酚胺、舒张：儿茶酚胺、PGE2、氨茶碱氨茶碱化学因素化学因素肺泡上皮细胞肺泡上皮细胞 型细胞型细胞型细胞型细胞二、肺泡二、肺泡 三、胸廓三、胸廓 第二节第二节 肺肺 通通 气气 （pulmonary ventilationpulmonary ventilation）肺通气肺通气是指肺与外界环境之间的气体交换是指肺与外界环境之间的气体交换 肺通气的直接动力：肺通气的直接动力：肺内压与大气压之间的压力差肺内压与大气压之间的压力差 肺通气的原动力：呼吸运动肺通气的原动力：呼吸运动 (respiratory movement)(respiratory movement)呼吸运动（原动力）呼吸运动（原动力）胸内压变化（间接动力）胸内压变化（间接动力）肺内压与大气压差变化（直接动力）肺内压与大气压差变化（直接动力）肺通气肺通气一、肺通气的动力一、肺通气的动力 吸气肌吸气肌 收收缩（呼气肌）（呼气肌）舒舒张胸廓胸廓 扩大和大和 缩小小肺内肺内压降低降低大气大气压 呼气呼气肺肺扩大和大和缩小小浆液内聚力液内聚力 胸内胸内负压呼吸运动呼吸运动原动力原动力肺内压与大气压的压力差肺内压与大气压的压力差直接动力直接动力呼吸肌呼吸肌呼气肌呼气肌 呼吸运动呼吸运动呼吸运动呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸呼吸肌的收缩和舒张引起的胸呼吸肌的收缩和舒张引起的胸呼吸肌的收缩和舒张引起的胸 廓节律性扩张与缩小。廓节律性扩张与缩小。廓节律性扩张与缩小。廓节律性扩张与缩小。吸气肌吸气肌腹壁肌腹壁肌肋间内肌肋间内肌肋间外肌肋间外肌膈肌膈肌（一）呼吸运动（一）呼吸运动(respiration movement)vv平静呼吸平静呼吸平静呼吸平静呼吸(eupneaeupneaeupneaeupnea)：安安安安静状态下静状态下静状态下静状态下平稳而均匀的平稳而均匀的平稳而均匀的平稳而均匀的自然自然自然自然呼吸。呼吸。呼吸。呼吸。吸气：主动过程吸气：主动过程 呼气：被动过程呼气：被动过程vv用力呼吸用力呼吸用力呼吸用力呼吸(forced(forced(forced(forced breathing)breathing)breathing)breathing)：加深加快加深加快加深加快加深加快的呼吸的呼吸的呼吸的呼吸。呼气：主动过程呼气：主动过程 吸气：主动过程吸气：主动过程根据参与呼吸运动的肌群不同分为：根据参与呼吸运动的肌群不同分为：v腹式呼吸腹式呼吸(abdominal breathing):以膈肌舒缩活以膈肌舒缩活 动为主的呼吸运动。动为主的呼吸运动。v胸式呼吸胸式呼吸(thoracic breathing):以肋间外肌舒缩以肋间外肌舒缩 活动为主的呼吸运动。活动为主的呼吸运动。混合式呼吸混合式呼吸呼吸暂停、声带开放、呼吸道通畅时：呼吸暂停、声带开放、呼吸道通畅时：肺内压肺内压大气压大气压呼吸运动过程中肺内压的周期性交替升降呼吸运动过程中肺内压的周期性交替升降 肺肺内压和大气压之间的压力差内压和大气压之间的压力差 推动气体进出肺推动气体进出肺的直接动力的直接动力1.肺内压肺内压(intrapulmonary pressure)肺泡内的压力肺泡内的压力 （二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化（二）呼吸时肺内压和胸膜腔内压的变化吸气初：肺内压吸气初：肺内压 大气压大气压 呼气开始呼气开始呼气末：肺内压呼气末：肺内压=大气压大气压 呼气停止呼气停止呼气末呼气末吸气末吸气末（1）胸膜腔胸膜腔：位于两层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，：位于两层胸膜之间的潜在、密闭的腔隙，其内仅少量浆液其内仅少量浆液2.胸膜腔内压胸膜腔内压(intrapleural pressure)（2）胸膜腔胸膜腔内压内压：胸膜腔内的压力。：胸膜腔内的压力。测量：直接法测量：直接法 间接法间接法2.胸膜腔内压胸膜腔内压(intrapleural pressure)以胸膜腔密闭且含浆液为条件以胸膜腔密闭且含浆液为条件胸廓生长胸廓生长肺生长肺生长胸廓容积胸廓容积肺容积肺容积 胸廓将肺拉大胸廓将肺拉大肺回缩肺回缩 胸内负压胸内负压胸膜腔负压的形成胸膜腔负压的形成 胸膜腔内压胸膜腔内压=肺内压肺内压 肺回缩力肺回缩力 在吸气末或呼气末在吸气末或呼气末 胸膜腔内压胸膜腔内压=大气压大气压 肺回缩力肺回缩力 以大气压为以大气压为0，胸膜腔内压，胸膜腔内压=肺回缩力肺回缩力 （负压是指其低于大气压）（负压是指其低于大气压）呼气末：呼气末：-3 -5mmHg；吸气末：吸气末：-5 -10 mmHg为什么平静呼气末胸膜腔内压仍然为负为什么平静呼气末胸膜腔内压仍然为负胸膜腔负压及其生理意义：胸膜腔负压及其生理意义：维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张 有利于静脉血及淋巴液的回流有利于静脉血及淋巴液的回流气胸气胸弹性阻力（肺和胸廓）弹性阻力（肺和胸廓）平静呼吸时约占总通气阻力的平静呼吸时约占总通气阻力的70%非弹性阻力非弹性阻力 平静呼吸时约占总通气阻力的平静呼吸时约占总通气阻力的30%（气道阻力、惯性阻力与粘滞阻力）（气道阻力、惯性阻力与粘滞阻力）二、肺通气的阻力二、肺通气的阻力（一）弹性阻力与顺应性（一）弹性阻力与顺应性 弹性阻力弹性阻力(R)：物体对抗外力作用所引起变形物体对抗外力作用所引起变形的力。包括肺弹性阻力和胸廓弹性阻力。的力。包括肺弹性阻力和胸廓弹性阻力。顺应性顺应性(C)：在外力作用下弹性组织的可扩张在外力作用下弹性组织的可扩张性。性。顺应性（顺应性（C）=容积变化容积变化/压力变化压力变化(L/cmH2O)顺应性（顺应性（C）=1/R1.肺的弹性阻力与顺应性肺的弹性阻力与顺应性(compliance)肺在被牵张时的弹性回缩力是吸气的阻力肺在被牵张时的弹性回缩力是吸气的阻力 CL=L/cmH2O 跨肺压的变化（跨肺压的变化（P）肺容量的变化（肺容量的变化（V）肺的弹性阻力肺的弹性阻力肺组织的肺组织的弹性回缩力弹性回缩力肺泡内液肺泡内液-气界面的表面张力气界面的表面张力（1）肺泡表面张力和）肺泡表面张力和肺表面活性物质肺表面活性物质 肺泡表面张力肺泡表面张力(surface tension)肺泡的内表面覆盖一薄层液体，与肺泡内气体形成液肺泡的内表面覆盖一薄层液体，与肺泡内气体形成液-气界气界面，面，使液体表面尽量缩小的力。使液体表面尽量缩小的力。阻碍肺泡扩张，增加吸气的阻力，降低肺顺应性；阻碍肺泡扩张，增加吸气的阻力，降低肺顺应性；使相通的大小肺泡内压不稳定；使相通的大小肺泡内压不稳定；促进肺部组织液生成，使肺泡内液体积聚。促进肺部组织液生成，使肺泡内液体积聚。肺泡表面张力肺泡表面张力 肺泡表面活性物质肺泡表面活性物质(pulmonary surfactant)由肺泡由肺泡型细胞产生的二棕榈酰卵磷脂型细胞产生的二棕榈酰卵磷脂作用：作用：降低肺泡的表面张力降低肺泡的表面张力生理意义：生理意义：有助于维持肺泡的有助于维持肺泡的稳定性稳定性减少肺间质和肺泡内的组减少肺间质和肺泡内的组织液生成，防止肺水肿发生织液生成，防止肺水肿发生降低吸气阻力，降低吸气阻力，增加肺的增加肺的顺应性顺应性肺表面活性物质减少肺表面活性物质减少 肺不张肺不张肺弹性阻力增加，顺应性降低肺弹性阻力增加，顺应性降低 吸气困难吸气困难肺弹性阻力减小，顺应性增大肺弹性阻力减小，顺应性增大 呼气困难呼气困难正常及几种异常情况下顺应性曲线 跨肺压(cmH2O)（肺内压-胸内压）正常肺气肿（emphysema）肺纤维化(fibrosis)肺不张(atelectasis)肺容积(升)肺容量肺容量=肺总容量的肺总容量的67%无回弹力无回弹力肺容量肺容量 肺总容量的肺总容量的67%向内的回弹力向内的回弹力肺容量肺容量 肺总容量的肺总容量的67%向外的回弹力向外的回弹力 胸腔容积变化胸腔容积变化(V)Cchw=L/cmH2O 跨胸壁压力变化跨胸壁压力变化(P)2.胸廓弹性阻力和顺应性胸廓弹性阻力和顺应性(compliance)肺容量占肺总容量百分比胸廓弹性回位力胸廓容积67（自然位置）（平静吸气末）无自然容积 67（自然位置）（深吸气状态）向内（吸气阻力）大于自然容积 67（0.84(dead space)肺泡无效腔肺泡无效腔7%P PCOCO2 2过过高高直直接接抑抑制制呼呼吸吸中中枢枢CO2但但CO2 过度积聚，压抑中枢神经系统，出过度积聚，压抑中枢神经系统，出现呼吸困难、头昏，甚至昏迷，称为现呼吸困难、头昏，甚至昏迷，称为CO2 麻麻醉醉颈动脉体颈动脉体灌流液灌流液颈动脉体对颈动脉体对PCO2的反应的反应记录电极记录电极PCO2颈动脉体颈动脉体放电频率放电频率 H+不变不变 PCO2人工人工脑脊液脑脊液中枢化学感受器对中枢化学感受器对PCO2的反应的反应脑脊液中脑脊液中PCO2脑脊液中脑脊液中H H+浓度浓度中枢化学感受器中枢化学感受器分分析析H2O碳酸酐酶碳酸酐酶H2CO3中枢中枢化学化学感受器感受器H H+HCO3动脉血中动脉血中PCO2升高升高CO2血脑屏障血脑屏障CO2的的两两条条作作用用途途径径中枢化学感受器中枢化学感受器动脉血中动脉血中PCO2升高升高H H+外周化学感受器外周化学感受器动脉血中动脉血中H+呼吸加深加快呼吸加深加快 肺通气量增多肺通气量增多中枢化学感受器对中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学感受器大的敏感性较外周化学感受器大 25倍，倍，H+透过血脑屏障的速度较慢，限制其作用。透过血脑屏障的速度较慢，限制其作用。脑脊液中的脑脊液中的H+才是中枢化学感受器的最有效的刺才是中枢化学感受器的最有效的刺 激。激。2.H+对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节H H+浓度浓度中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器脑脊液脑脊液中的中的H+H+颈动脉体颈动脉体灌流液灌流液H H+浓度浓度切除迷走神经、窦神经切除迷走神经、窦神经H H+浓度浓度颈动脉体灌流液中颈动脉体灌流液中H H+浓度浓度 对呼吸的影响对呼吸的影响3.缺缺O2对呼吸运动的调节对呼吸运动的调节 呼吸气中的呼吸气中的PO2 呼吸加深加快呼吸加深加快 肺通气量肺通气量 仅当仅当PO2 低于低于10.64kPa（80mmHg）才有调节作用，才有调节作用，对正常呼吸的调节作用不大。对正常呼吸的调节作用不大。PO2 下降主要作用于外周化学感受器，缺氧对呼吸中下降主要作用于外周化学感受器，缺氧对呼吸中 枢的直接作用是抑制枢的直接作用是抑制 当中枢化学感受器对当中枢化学感受器对CO2 产生适应时，产生适应时，PO2 对外周化对外周化 学感受器的刺激在呼吸调节上起重要作用学感受器的刺激在呼吸调节上起重要作用为什么低氧时不能吸入纯氧为什么低氧时不能吸入纯氧PO2PO2切除迷走神经、窦神经切除迷走神经、窦神经颈动脉体颈动脉体灌流液灌流液颈动脉体灌流液中颈动脉体灌流液中PO2对呼吸的影响对呼吸的影响P PCOCO2 2中枢化学中枢化学感受器感受器外周化学外周化学感受器感受器P PO O2 2H H+浓度浓度小结：小结：PCO2、H+及及PO2的相互关系的相互关系 PCO2 H+，两者均刺激通气两者均刺激通气 H+通气通气 CO2 抵消一部分抵消一部分由由 H+的刺激作用的刺激作用 PO2 通气通气 PCO2 和和 H+减减弱了弱了PO2的刺激作用的刺激作用 （二）机械感受性反射二）机械感受性反射 1.肺牵张反射肺牵张反射（Hering-Breuer reflex）（1）肺扩张反射：肺扩张时引起吸气抑制的反射。肺扩张反射：肺扩张时引起吸气抑制的反射。肺扩张肺扩张 刺激了气道平滑肌的牵张感受器刺激了气道平滑肌的牵张感受器 延髓延髓 吸气切断机制吸气切断机制 切断吸气切断吸气 呼气呼气（2）肺萎陷反射：肺萎陷到一定程度时反射性地引肺萎陷反射：肺萎陷到一定程度时反射性地引 起吸气的反射。起吸气的反射。2.呼吸肌的本体感受性反射呼吸肌的本体感受性反射（三）防御反射（三）防御反射 咳嗽反射：激惹气道粘膜感受器咳嗽反射：激惹气道粘膜感受器 呼吸肌呼吸肌 强烈收缩强烈收缩+会厌关闭会厌关闭 肺内压急剧上升肺内压急剧上升 会厌突然开放会厌突然开放 从肺内涌出爆发性气流从肺内涌出爆发性气流 喷嚏反射：激惹鼻粘膜喷嚏反射：激惹鼻粘膜 气体急剧地通过气体急剧地通过 鼻腔喷出（会厌持续开放）鼻腔喷出（会厌持续开放）陈施氏呼吸（陈施氏呼吸（Cheyne-stokes氏呼吸）：呼吸运动氏呼吸）：呼吸运动逐渐加强加快，达到最强后，又逐渐减弱减慢，直逐渐加强加快，达到最强后，又逐渐减弱减慢，直到呼吸暂停，待一定时间后，又重复上述过程，周到呼吸暂停，待一定时间后，又重复上述过程，周而复始。而复始。Biot呼吸：多次强呼吸后，出现一次长时间呼吸暂呼吸：多次强呼吸后，出现一次长时间呼吸暂停，如此周而复始。停，如此周而复始。三、周期性呼吸三、周期性呼吸复习思考题复习思考题1.何谓呼吸？呼吸全过程由哪几个环节组成？何谓呼吸？呼吸全过程由哪几个环节组成？2.肺通气的动力是什么？需要克服那些阻力才能实现肺通气？肺通气的动力是什么？需要克服那些阻力才能实现肺通气？3.胸膜腔负压是如何形成的？有什么生理意义？胸膜腔负压是如何形成的？有什么生理意义？4.简述肺表面活性物质的来源、主要成分、生理作用及意义？简述肺表面活性物质的来源、主要成分、生理作用及意义？5.在动物实验中，增大无效腔对呼吸有何影响？为什么？在动物实验中，增大无效腔对呼吸有何影响？为什么？6.为什么深而慢的呼吸比浅而快呼吸效率高？为什么深而慢的呼吸比浅而快呼吸效率高？7.试分析氧解离曲线的特点和生理意义。试分析氧解离曲线的特点和生理意义。8.试述动脉血中二氧化碳分压升高、氧分压降低、试述动脉血中二氧化碳分压升高、氧分压降低、H+升高升高对呼吸有何影响？为什么？对呼吸有何影响？为什么？