生理学5-呼吸.ppt

第五章第五章 呼吸呼吸第一节第一节 概述概述一、呼吸的概念和意义：一、呼吸的概念和意义：概念：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。概念：机体与外界环境之间进行气体交换的过程。意义：摄取氧气，并将生物氧化产生的二氧化碳排出体意义：摄取氧气，并将生物氧化产生的二氧化碳排出体外，以保持机体新陈代谢的进行和内环境的稳定。外，以保持机体新陈代谢的进行和内环境的稳定。二、互相过程二、互相过程:3个相互联系的环节：个相互联系的环节：（一）外呼吸：包括（一）外呼吸：包括2个连续过程：个连续过程：1、肺通气：外界气体通过呼吸道与肺内气体间进行的、肺通气：外界气体通过呼吸道与肺内气体间进行的气体交换。气体交换。2、肺换气：肺泡气与肺毛细血管内的血液间的气体交、肺换气：肺泡气与肺毛细血管内的血液间的气体交换。换。（二）气体运输：气体在血液中运行的过程。（二）气体运输：气体在血液中运行的过程。（三）内呼吸（三）内呼吸:血液与组织细胞间的气体交换。血液与组织细胞间的气体交换。2021/10/101肺静脉肺动脉2021/10/102鼻鼻鼻腔鼻腔口腔口腔喉喉气管气管右主支气管右主支气管（右）（右）肺肺左主支气管左主支气管左肺上叶左肺上叶左肺下叶左肺下叶咽咽上呼吸道上呼吸道下下呼呼吸吸道道导气部导气部呼吸部呼吸部2021/10/104第二节第二节 呼吸生理呼吸生理一、肺通气：指肺与外界气体间的交换一、肺通气：指肺与外界气体间的交换。（一）肺通气的动力：气压差来源于呼吸肌舒缩造成的呼吸运动。（一）肺通气的动力：气压差来源于呼吸肌舒缩造成的呼吸运动。1、呼吸运动与呼吸肌：、呼吸运动与呼吸肌：（1）呼吸运动：胸腔的节律性扩大和缩小称呼吸运动。）呼吸运动：胸腔的节律性扩大和缩小称呼吸运动。吸气动作（吸气动作（ispiration）：呼气动作（呼气动作（expiration）：肋间外肌肋间外肌肋间内肌肋间内肌（2）呼吸肌：主要的有：）呼吸肌：主要的有：膈肌：是吸气肌，胸腔上下径膈肌：是吸气肌，胸腔上下径可增大可增大7-10cm。肋间肌：肋间肌：肋间外肌肋间外肌吸气肌。吸气肌。肋间内肌肋间内肌呼气肌。呼气肌。2021/10/1052、平静呼吸和深呼吸：、平静呼吸和深呼吸：（1）平静呼吸：成人）平静呼吸：成人:1218次次/分，分，婴儿婴儿:6070次次/分。分。平和吸气：由膈肌和肋间外肌收缩所致，是主动过程。平和吸气：由膈肌和肋间外肌收缩所致，是主动过程。平和呼气：平和呼气：是吸气肌舒张所致，为被动过程。是吸气肌舒张所致，为被动过程。（2）深呼吸：比平静呼吸明显加强的呼吸动作。）深呼吸：比平静呼吸明显加强的呼吸动作。深吸气：吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩比平静吸气时深吸气：吸气肌（膈肌和肋间外肌）收缩比平静吸气时加强且辅助吸气肌（胸锁乳突肌、胸大肌也参加）收缩。加强且辅助吸气肌（胸锁乳突肌、胸大肌也参加）收缩。深呼气：不仅吸气肌舒张，而且有呼气肌收缩和辅助呼深呼气：不仅吸气肌舒张，而且有呼气肌收缩和辅助呼气肌（腹壁肌等）收缩，因而是主动过程。气肌（腹壁肌等）收缩，因而是主动过程。主要由肋骨和胸骨运动产生的呼吸称胸式呼吸。主要由肋骨和胸骨运动产生的呼吸称胸式呼吸。主要由膈肌舒缩产生的呼吸运动称腹式呼吸。主要由膈肌舒缩产生的呼吸运动称腹式呼吸。成年女子多以胸式呼吸为主，辅以腹式呼吸；婴儿和男成年女子多以胸式呼吸为主，辅以腹式呼吸；婴儿和男子则多以腹式呼吸为主，辅以胸式呼吸。子则多以腹式呼吸为主，辅以胸式呼吸。2021/10/1073、呼吸时肺内压和胸内压的变化、呼吸时肺内压和胸内压的变化：（1）肺内压及其变化：肺内压指肺泡内的压力。无呼吸）肺内压及其变化：肺内压指肺泡内的压力。无呼吸运动时肺内压与外界大气压相等。运动时肺内压与外界大气压相等。平静吸气初平静吸气初:肺内压肺内压 大气压（大气压（+0.3+0.4kPa）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用力呼吸时用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。肺内压的升降变化有所增加。2021/10/109（2）胸内压及其变化：胸内压是指胸膜腔内压力（而非）胸内压及其变化：胸内压是指胸膜腔内压力（而非胸腔压）。习惯上常用它低于大气压的负值表示，称胸内胸腔压）。习惯上常用它低于大气压的负值表示，称胸内负压（胸内负压负压（胸内负压=胸内压胸内压-大气压大气压=-肺的回缩力）。肺的回缩力）。胸内负压的存在，使肺泡内压力总大于胸内压，使肺经胸内负压的存在，使肺泡内压力总大于胸内压，使肺经常保持一定的扩张状态，使肺不论在吸气还是在呼气时都常保持一定的扩张状态，使肺不论在吸气还是在呼气时都不塌陷，对肺的通气和气体交换有重要生理意义。促进血不塌陷，对肺的通气和气体交换有重要生理意义。促进血液和淋巴液的回流。液和淋巴液的回流。食管食管膈膈肋膈隐窝肋膈隐窝左肺左肺气管气管主动脉弓主动脉弓肺动脉干肺动脉干左主支气管左主支气管心心胸膜顶胸膜顶肋胸膜肋胸膜胸膜腔胸膜腔脏胸膜脏胸膜纵隔胸膜纵隔胸膜膈胸膜膈胸膜2021/10/1010（二）肺的通气功能：包括肺容量和肺通气量两个参数，（二）肺的通气功能：包括肺容量和肺通气量两个参数，1、肺容量：肺伸展到最大时所容纳的气体最。成年男性、肺容量：肺伸展到最大时所容纳的气体最。成年男性为为5000ml,女性为女性为3500 ml，包括，包括4个部分。个部分。2021/10/10122、肺通气量：单位时间内入肺或出肺的气体量。、肺通气量：单位时间内入肺或出肺的气体量。（1）每分通气量和最大通气量）每分通气量和最大通气量 每分通气量每分通气量=呼吸频率呼吸频率X潮气量。安静时成年为潮气量。安静时成年为68l/min;运动时男子运动时男子100l/min，女子，女子80 l/min 最大通气量：当肺全部通气能力得到充分发挥时的每最大通气量：当肺全部通气能力得到充分发挥时的每分通气量。即反映了肺活量的大小，亦反映了胸廓和肺分通气量。即反映了肺活量的大小，亦反映了胸廓和肺组织是否健全以及呼吸道是否通畅。组织是否健全以及呼吸道是否通畅。（2）无效腔与肺泡通气量：）无效腔与肺泡通气量：成人无效腔容积约成人无效腔容积约150ml,其内的气量称无效腔气量。其内的气量称无效腔气量。进入肺泡的通气量称肺泡通气量，能够与血液进行气进入肺泡的通气量称肺泡通气量，能够与血液进行气体交换，也称有效通气量。体交换，也称有效通气量。每分肺泡通气量每分肺泡通气量=（潮气量（潮气量-无效腔气量）无效腔气量）X呼吸频率。呼吸频率。2021/10/1013人工呼吸：用人工的方法，使胸廓有规律地扩大与缩人工呼吸：用人工的方法，使胸廓有规律地扩大与缩小，以维持肺的通气机能。适用于溺水、触电、煤气中毒小，以维持肺的通气机能。适用于溺水、触电、煤气中毒等呼吸骤停。等呼吸骤停。1、作用：（、作用：（1）暂时维持肺通气，纠正全身缺氧状况。）暂时维持肺通气，纠正全身缺氧状况。（2）促进自发性呼吸的恢复。）促进自发性呼吸的恢复。2、方法：（、方法：（1）器械人工呼吸法：人工呼吸机加压法、）器械人工呼吸法：人工呼吸机加压法、膈神经刺激法。膈神经刺激法。（2）徒手人工呼吸法：徒手进行。）徒手人工呼吸法：徒手进行。举臂压法：举臂压法：口对口法：效果好。口对口法：效果好。2021/10/1014人工呼吸和胸外心脏挤压示意图人工呼吸和胸外心脏挤压示意图2021/10/10152021/10/10162021/10/1017二、气体交换：气体交换分别发生在肺泡和组织部，二二、气体交换：气体交换分别发生在肺泡和组织部，二者分别与该处的毛细血管内血液进行交换，附合物理学上者分别与该处的毛细血管内血液进行交换，附合物理学上气体交换的原理。气体交换的原理。（一）气体交换的动力：肺泡、血液和组织都可看作是（一）气体交换的动力：肺泡、血液和组织都可看作是气体的容器，且由于肺泡和毛细血管壁很薄，气体可以自气体的容器，且由于肺泡和毛细血管壁很薄，气体可以自由交换。由交换。O2和和CO2在这三种容器中的分压是不同的，故存在这三种容器中的分压是不同的，故存在交换的动力。在交换的动力。肺泡肺泡静脉血静脉血动脉血动脉血组织液组织液PO21004010040PCO2404640462021/10/1018（二）气体交换的过程（二）气体交换的过程2021/10/1019（三）影响气体交换的因素：（三）影响气体交换的因素：1、肺泡膜的厚度和扩散面积、肺泡膜的厚度和扩散面积:（1）肺泡膜厚度：气体扩散速度与肺泡膜的厚度成反比。）肺泡膜厚度：气体扩散速度与肺泡膜的厚度成反比。肺纤维化、肺水肿、运动时、可出现低氧血症。肺纤维化、肺水肿、运动时、可出现低氧血症。（2）扩散面积：单位时间内气体的扩散量与扩散面积成）扩散面积：单位时间内气体的扩散量与扩散面积成正比。总面积达正比。总面积达60-100m2,安静状态下扩散面积有安静状态下扩散面积有40 m2，运动时可达，运动时可达70 m2。因肺本身疾病、肺毛细血管关闭和。因肺本身疾病、肺毛细血管关闭和堵塞而减小。堵塞而减小。2、通气、通气/血流值：常温常压下，常人的比值为血流值：常温常压下，常人的比值为0.9，最适，最适为为0.8-1.0。在此范围内，肺泡。在此范围内，肺泡-血液间同等量的血液间同等量的O2和和CO2所必需的肺泡通气量和血流量是最小的。所必需的肺泡通气量和血流量是最小的。比值大于比值大于1，则表明血流量不足或通气量过大。，则表明血流量不足或通气量过大。比值小于比值小于0.8，则表明血流量过大或通气量不足。，则表明血流量过大或通气量不足。2021/10/1020三、气体在血液中的运输：三、气体在血液中的运输：运输形式运输形式:物理溶解物理溶解:气体直接溶解于血浆中。气体直接溶解于血浆中。特征特征:量小量小,起桥梁作用；起桥梁作用；溶解量与分压呈正比：溶解量与分压呈正比：化学结合化学结合:气体与某些物质进行化学结合。气体与某些物质进行化学结合。特征特征:量大量大,主要运输形式。主要运输形式。以物理溶解方式运输的量较少，但却是化学结合所必需以物理溶解方式运输的量较少，但却是化学结合所必需的一个中间环节，二者密切联系，以保持该气体在血液中的一个中间环节，二者密切联系，以保持该气体在血液中的含量及分压的动态平衡。的含量及分压的动态平衡。2021/10/1021（肺部）（肺部）Hb+O2 HbO2（组织部）（组织部）（一）（一）O2的运输：的运输：1、物理溶解：仅占、物理溶解：仅占2%，O2在血液中的溶解度大小取决在血液中的溶解度大小取决于其于其PO2和温度。和温度。2、化学结合：占、化学结合：占98%。与。与O2结合的是红细胞中的结合的是红细胞中的Hb，其，其4个亚基上各含有一个个亚基上各含有一个Fe2+，可与，可与 O2结合：结合：化学结合特点：化学结合特点：反应是可逆的，反应方向取决于反应是可逆的，反应方向取决于PO2。是非氧化还原反应是非氧化还原反应“氧合氧合”，易释放易释放O2。1分子血红蛋白分子血红蛋白Hb可与可与4个个O2结合。结合。4个亚基在与个亚基在与O2的结合和解离过程中相互促进。的结合和解离过程中相互促进。2021/10/1022（二）（二）CO2的运输：的运输：1、物理溶解：占、物理溶解：占6%（3ml CO2/100ml血液）。血液）。2、化学结合：占、化学结合：占94%，有，有2种形式：种形式：（1）HCO3-形式：占形式：占88%。反应式如下：。反应式如下：碳酸酐酶碳酸酐酶H2O+CO2=H2CO3=H+HCO3-（2）氨基甲酸血红蛋白）氨基甲酸血红蛋白(Hb.NHCOOH)形式：占形式：占6%。Hb.NH2+CO2=Hb.NHCOOH=H+Hb.NHCOO-在肺部由于在肺部由于PO2很高，很高，O2把把NHCOO-中的中的-COO-排挤出来，而排挤出来，而O2则可结合上去，形则可结合上去，形成氧合血红蛋白成氧合血红蛋白HbO2。2021/10/1023【附附】氧离曲线：表达血红蛋白氧饱和度与血液氧分压氧离曲线：表达血红蛋白氧饱和度与血液氧分压之间关系的曲线。氧饱和度之间关系的曲线。氧饱和度:氧含量氧含量氧容量的氧容量的%比。上段上段:Po2(6040mmHg)平坦。表明：平坦。表明：PO2变化大时，变化大时，血氧饱和度变化小。血氧饱和度变化小。意义：保证了肺部高意义：保证了肺部高PO2状况下，状况下，O2与与Hb更好地结合，更好地结合，不致发生明显的低血氧症。不致发生明显的低血氧症。中段中段:Po2(6040mmHg)坡度较陡。表明：坡度较陡。表明：PO2降低能降低能促进大量氧离，血氧饱和度下降显著。促进大量氧离，血氧饱和度下降显著。意义意义:维持正常时组织的氧供。维持正常时组织的氧供。氧饱和度氧分压下段：坡度很陡。表明：下段：坡度很陡。表明：PO2略有降低则氧饱和度迅速下降，即略有降低则氧饱和度迅速下降，即可促使较多的可促使较多的O2解离出来。解离出来。意义意义:有利于组织部低有利于组织部低PO2的状的状态下态下O2的释放，维持活动时组织的的释放，维持活动时组织的氧供。氧供。2021/10/1024第三节第三节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、呼吸中枢与呼吸节律的形成：分布于从脊髓到大脑皮一、呼吸中枢与呼吸节律的形成：分布于从脊髓到大脑皮层的各高级中枢，主要位于脑干，尤以延髓为主。层的各高级中枢，主要位于脑干，尤以延髓为主。1、延髓的呼吸中枢：延髓内有产生节律性呼吸的基本中、延髓的呼吸中枢：延髓内有产生节律性呼吸的基本中枢。分布在孤束核、疑核、网状结构中。枢。分布在孤束核、疑核、网状结构中。（1）吸气中枢：是位于延髓腹侧的吸气运动元群，位于）吸气中枢：是位于延髓腹侧的吸气运动元群，位于孤束核和疑核中。刺激后引起持续的吸气动作。孤束核和疑核中。刺激后引起持续的吸气动作。（2）吸气中枢：是位于延髓背侧的呼气运动元群，位于）吸气中枢：是位于延髓背侧的呼气运动元群，位于孤束核背侧。刺激后引起持续的呼气动作。孤束核背侧。刺激后引起持续的呼气动作。这这2组神经元的分布相互重叠，又相对集中。且功能相组神经元的分布相互重叠，又相对集中。且功能相互拮抗，它们在互拮抗，它们在H+或或CO2的刺激下交替发生兴奋和抑制，的刺激下交替发生兴奋和抑制，使吸气和呼气动作交替进行。使吸气和呼气动作交替进行。仅由这两个中枢控制的呼吸节律不规则，呼气时间长，仅由这两个中枢控制的呼吸节律不规则，呼气时间长，吸气突然发生又突然终止吸气突然发生又突然终止喘式呼吸。喘式呼吸。2021/10/10252、脑桥的呼吸中枢：、脑桥的呼吸中枢：保证正常节律的形成。保证正常节律的形成。（1）长吸中枢：兴奋延髓吸气中枢，产生长吸式呼吸。）长吸中枢：兴奋延髓吸气中枢，产生长吸式呼吸。（2）呼吸调整中枢：抑制延髓吸气中枢和脑桥长吸中枢）呼吸调整中枢：抑制延髓吸气中枢和脑桥长吸中枢的活动，促使吸气向呼气转化，调整呼吸的深度和频率。的活动，促使吸气向呼气转化，调整呼吸的深度和频率。3、高位脑的调控：使不随意的呼吸运动控制变得完善。、高位脑的调控：使不随意的呼吸运动控制变得完善。下丘脑：体温调节中枢受到刺激而间接作用于脑干各呼下丘脑：体温调节中枢受到刺激而间接作用于脑干各呼吸中枢，使呼吸变浅，频率加快，以加速水汽蒸发，促进吸中枢，使呼吸变浅，频率加快，以加速水汽蒸发，促进散热。散热。边缘系统：当情绪紧张或激动时，呼吸常随心血管活动边缘系统：当情绪紧张或激动时，呼吸常随心血管活动的加强而加快加深，这与边缘系统的兴奋有关。的加强而加快加深，这与边缘系统的兴奋有关。大脑皮质：在日常生活中，呼吸频率和深度，在很大程大脑皮质：在日常生活中，呼吸频率和深度，在很大程度上受大脑皮质的随意控制，而且还可建立起呼吸条件反度上受大脑皮质的随意控制，而且还可建立起呼吸条件反射射,如运动员进入场地后呼吸会加深加快。如运动员进入场地后呼吸会加深加快。2021/10/1026二、呼吸的反射性调节：二、呼吸的反射性调节：（一）肺牵张反射：由肺扩大或缩小所引起的反射性呼（一）肺牵张反射：由肺扩大或缩小所引起的反射性呼吸变化。吸变化。感受器感受器肺牵张感受器，发放冲动抑制吸气中枢的活肺牵张感受器，发放冲动抑制吸气中枢的活动，使吸气终止而呼气。只有在深呼吸时才起一定作用。动，使吸气终止而呼气。只有在深呼吸时才起一定作用。（二）化学感受性呼吸反射：血或脑脊液中的（二）化学感受性呼吸反射：血或脑脊液中的O2、H+、CO2。1、外周化学感受器：即颈动脉体和主动脉体。刺激延、外周化学感受器：即颈动脉体和主动脉体。刺激延髓呼吸中枢，从而引起呼吸加快、加深和通气量增加；当髓呼吸中枢，从而引起呼吸加快、加深和通气量增加；当血液中血液中PO2突然升高时，又可使化学感受器发生抑制。突然升高时，又可使化学感受器发生抑制。2、中枢化学感受器：在延髓腹外侧浅表部位，对脑脊、中枢化学感受器：在延髓腹外侧浅表部位，对脑脊液中的液中的H+变化特别敏感。变化特别敏感。H+升高，使呼吸加强。升高，使呼吸加强。2021/10/1029（三）呼吸肌本体感受性反射：当呼吸道阻力增加时。（三）呼吸肌本体感受性反射：当呼吸道阻力增加时。感受器感受器呼吸肌的肌梭。如在吸气时增加阻力，则呼吸肌的肌梭。如在吸气时增加阻力，则吸气肌收缩加强；在呼气时增加阻力，则呼气肌收缩加强。吸气肌收缩加强；在呼气时增加阻力，则呼气肌收缩加强。除去阻力，呼吸恢复原状。除去阻力，呼吸恢复原状。（四）防御性呼吸反射：呼吸道黏膜受到有害刺激时。（四）防御性呼吸反射：呼吸道黏膜受到有害刺激时。1、咳嗽反射：在异物、刺激性气体或呼吸道粘膜分泌、咳嗽反射：在异物、刺激性气体或呼吸道粘膜分泌物刺激呼吸道黏膜内的感受器时，引起一系列的协调而又物刺激呼吸道黏膜内的感受器时，引起一系列的协调而又有次序的动作（气流被强力驱出，并带出异物或过多分泌有次序的动作（气流被强力驱出，并带出异物或过多分泌物）。物）。作用：清洁、保护和维持呼吸道的的畅通。作用：清洁、保护和维持呼吸道的的畅通。2、喷嚏反射：异物刺激鼻粘膜时，引起类似咳嗽的喷、喷嚏反射：异物刺激鼻粘膜时，引起类似咳嗽的喷嚏反射。不同的是，使气流主要从鼻孔中冲出。嚏反射。不同的是，使气流主要从鼻孔中冲出。2021/10/1030三、高级神经中枢对呼吸运动的调节三、高级神经中枢对呼吸运动的调节 脑干对呼吸运动的控制属于不随意的自主控制，大脑脑干对呼吸运动的控制属于不随意的自主控制，大脑皮层通过皮层皮层通过皮层-脊髓束和皮层脊髓束和皮层-红核红核-脊髓束直接控制呼吸脊髓束直接控制呼吸肌的活动，可随意控制呼吸运动，使呼吸运动与其他躯体肌的活动，可随意控制呼吸运动，使呼吸运动与其他躯体运动相协调，完成诸如发声、讲话、唱歌等动作。运动相协调，完成诸如发声、讲话、唱歌等动作。但这种但这种控制是有一定限度的。控制是有一定限度的。睡眠呼吸暂停睡眠呼吸暂停(sleep apnea)(sleep apnea)1.1.中枢性中枢性:特征是呼吸运动完全消失，膈特征是呼吸运动完全消失，膈N N无放电活动。无放电活动。2.2.阻塞性阻塞性:是上呼吸道塌陷阻塞是上呼吸道塌陷阻塞(舌大、悬雍垂大、软腭舌大、悬雍垂大、软腭松弛者松弛者)所致，因而有呼吸运动但无气流所致，因而有呼吸运动但无气流.觉醒是中断睡眠觉醒是中断睡眠呼吸暂停的主要原因。打鼾是上呼吸道阻塞的早期表现。呼吸暂停的主要原因。打鼾是上呼吸道阻塞的早期表现。2021/10/1031