精品课程——生理学 【讲义】第六章呼吸(上) 发布时间:20090707浏览次数:721 第六章呼吸 呼吸:机体与外界环境之间的气体交换过程 wecan 第一节肺通气 肺通气原理 肺通气:肺与外界环境之间的气体交换过程。参与的器官有呼吸道、肺泡和胸廓 肺通气的动力:气体进出肺源于肺泡和大气之间的压力差,此压力差来源于肺容积的变化。呼 吸运动导致肺容积的变化。呼吸运动是肺通气的原动力 1呼吸运动( Respiratory movement 过程:膈肌收缩→中心腱下移→胸廓上下径扩大:平静吸气时,膈肌下移1-2cm,增大容积相当 总通气量的4/5。肋间外肌收缩→肋骨上举→胸腔前后,左右径增大 QUIET INSPIRATION: MUSCLE CONTRACTION (2)呼气运动:膈肌和肋间外肌舒张→肺因本身的回缩力而回位→胸腔和肺容积缩小 平静吸气时,呼气为被动过程
精品课程——生理学 【讲义】第六章 呼吸（上） 发布时间: 2009-07-07 浏览次数: 721 第六章 呼 吸 呼吸:机体与外界环境之间的气体交换过程. 第一节 肺通气 一.肺通气原理 肺通气: 肺与外界环境之间的气体交换过程。参与的器官有 呼吸道、肺泡和胸廓 肺通气的动力：气体进出肺源于肺泡和大气之间的压力差，此压力差来源于肺容积的变化。呼 吸运动导致肺容积的变化。呼吸运动是肺通气的原动力。 1. 呼吸运动（Respiratory movement) 过程：膈肌收缩®中心腱下移®胸廓上下径扩大；平静吸气时，膈肌下移1-2cm,增大容积相当 总通气量的4/5。肋间外肌收缩®肋骨上举®胸腔前后,左右径增大。 （2）呼气运动：膈肌和肋间外肌舒张® 肺因本身的回缩力而回位®胸腔和肺容积缩小。 平静吸气时，呼气为被动过程
and eap ma produce burger changes n the volame of the thy mcis es and addtional accessory Internal intercostal 2.呼吸型式: (1)腹式呼吸和胸式呼吸 腹式呼吸,胸式呼吸,混合呼吸,不论那一种形式的呼吸,吸气运动均为主动过程 (2)平静呼吸和用力呼吸: 平静呼吸:平稳均匀(12-18次/分); 吸气主动呼气被动。 用力呼吸:呼吸加深加快; 参与的吸气肌和呼气肌增多,吸气和呼气均为主动 呼吸困难:呼吸大大加深,鼻翼煽动,主观上不舒服等 2,肺内压( intrapulmonary pressure)指肺泡内的压力 呼吸暂停时,应与大气压相等 平静吸气:开始低于大气压1~2mmHg,吸气末等于大气压 平静呼气:开始高于大气压1~2mmHg,呼气末等于大气压。 呼吸过程中,肺内压的周期性交替升降,造成肺内压与大气之间的压力差,为推动气体进出肺 的直接动力
2. 呼吸型式： （1）腹式呼吸和胸式呼吸 腹式呼吸, 胸式呼吸, 混合呼吸，不论那一种形式的呼吸， 吸气运动均为主动过程； （2）平静呼吸和用力呼吸： 平静呼吸：平稳均匀（12-18次/分）； 吸气主动呼气被动。 用力呼吸：呼吸加深加快； 参与的吸气肌和呼气肌增多，吸气和呼气均为主动。 呼吸困难：呼吸大大加深，鼻翼煽动，主观上不舒服等。 2. 肺内压(intrapulmonary pressure) 指肺泡内的压力。 呼吸暂停时，应与大气压相等。 平静吸气：开始低于大气压1～2mmHg, 吸气末等于大气压。 平静呼气：开始高于大气压1～2mmHg,, 呼气末等于大气压。 呼吸过程中，肺内压的周期性交替升降，造成肺内压与大气之间的压力差，为推动气体进出肺 的直接动力
NARY PRESSURE CHA intrapulmonic 地wol nn 胞膜腔和胞内压 胸膜腔 解剖: 特点:1.密闭 2.有少量液体:a润滑,b分子吸附作用 作用:使肺脏能够随着胸廓的运动而运动. 胸内压:指胸膜腔内的压力。与大气压相比较为负值 胸内负压的成因:有两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔: 肺内压使肺泡扩张,肺的弹性回缩力使肺泡缩小 胸膜腔内压实际上是两种作用相反力的代数和 胸内压=肺内压一肺回缩力 吸气末与呼气末(肺内压?) 胸内压=一肺回缩力(约-5mmHg) 胸膜腔负压是肺的弹性纤维回缩力造成 吸气时,肺扩张,肺的弹性回缩力增大,胸膜腔内压更负 呼气时,肺缩小,肺的弹性回缩力缩小,胸膜腔内压减少 平静吸气末:-10~-5mmHg, 用力吸气末可达-90mmHg 平静呼气末:-5~-3mmHg, 用力呼气末可达110mmH
3.胸膜腔和胸内压 胸膜腔 解剖： 特点：1.密闭 2.有少量液体: a.润滑, b.分子吸附作用 作用:使肺脏能够随着胸廓的运动而运动. 胸内压: 指胸膜腔内的压力。与大气压相比较为负值。 胸内负压的成因:有两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔： 肺内压使肺泡扩张，肺的弹性回缩力使肺泡缩小。 胸膜腔内压实际上是两种作用相反力的代数和。 胸内压 = 肺内压－肺回缩力 吸气末与呼气末（肺内压？）： 胸内压＝－肺回缩力 （约-5mmHg） 胸膜腔负压是肺的弹性纤维回缩力造成。 吸气时，肺扩张，肺的弹性回缩力增大，胸膜腔内压更负； 呼气时，肺缩小，肺的弹性回缩力缩小，胸膜腔内压减少。 平静吸气末：-10 ～ -5 mmHg, 用力吸气末可达-90 mmHg。 平静呼气末：-5 ～ -3 mmHg, 用力呼气末可达110mmHg
INTRAPLEURAL PRESSURE CHANGES cus during piaton, the pren 胸膜腔负压的生理意义: L.作用于肺,使肺处于扩张状态,有利与肺通气:当胸膜腔密闭性遭到破坏时(气胸),肺因 弹性回缩而塌陷。肺通气功能障碍。(插图2-10) 2作用于胸腔内其他脏器如壁薄而可扩性大的腔静脉、胸导管等,影响静脉血和淋巴液的回 流 EVENTS DURING INSPIRATION AND EXPIRATION 小 (二)肺通气的阻力: 分类:弹性阻力:肺,胸廓 非弹性阻力:惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力 1弹性阻力和顺应性 弹性阻力:弹性组织在外力作用下变形时,产生的对抗变形和回位的力。 在同样大小外力作用下,弹性阻力越大,变形程度越小;弹性阻力越小,变形程度越 大 顺应性:用于度量弹性阻力的大小。指在外力作用下弹性组织的可扩张性。易扩张者,弹性阻 力小,顺应性大。 顺应性与弹性阻力成反变关系。C=1/R(弹性阻力) 比顺应性:排除个体间肺总容量的差别 测得的肺顺应性 比顺应性 肺总 肺容积变化(△v 肺顺应性() LemH, O 跨压的变化(AP 肺内压一奥内压 肺弹性阻力的来源 肺组织的弹性回缩力:肺组织具弹力和胶原纤维,肺扩张牵拉时产生弹性阻力 ·肺泡内衬液与肺泡气之间夜一气界面产生的表面张力 肺泡上皮的表面,有一薄层液体分子层,它与肺泡内气体形成了液一气界面由于液体分子之间存 在着吸引力,因而产生了使液体表面趋于缩小的力,这种力称为表面张力它可使肺泡回缩,萎陷 实验表明不存在表面张力时(冲满生理盐水的肺),肺的弹性阻力仅占肺总弹性阻力的13
胸膜腔负压的生理意义： 1.作用于肺，使肺处于扩张状态，有利与肺通气；当胸膜腔密闭性遭到破坏时（气胸），肺因 弹性回缩而塌陷。肺通气功能障碍。（插图2－10） 2.作用于胸腔内其他脏器如壁薄而可扩性大的腔静脉、 胸导管等，影响静脉血和淋巴液的回 流。 (二）肺通气的阻力: 分类: 弹性阻力: 肺, 胸廓 非弹性阻力: 惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力 1.弹性阻力和顺应性 弹性阻力: 弹性组织在外力作用下变形时，产生的对抗变形和回位的力。 在同样大小外力作用下，弹性阻力越大，变形程度越小；弹性阻力越小，变形程度越 大。 顺应性：用于度量弹性阻力的大小。指在外力作用下弹性组织的可扩张性。易扩张者，弹性阻 力小，顺应性大。 顺应性与弹性阻力成反变关系。C = 1/R （弹性阻力） 比顺应性：排除个体间肺总容量的差别 肺弹性阻力的来源: · 肺组织的弹性回缩力：肺组织具弹力和胶原纤维， 肺扩张牵拉时产生弹性阻力。 · 肺泡内衬液与肺泡气之间夜－气界面产生的表面张力 肺泡上皮的表面,有一薄层液体分子层,它与肺泡内气体形成了液－气界面.由于液体分子之间存 在着吸引力,因而产生了使液体表面趋于缩小的力,这种力称为表面张力.它可使肺泡回缩,萎陷. 实验表明不存在表面张力时（冲满生理盐水的肺），肺的弹性阻力仅占肺总弹性阻力的1/3
根据 Laplace定律 P=2T/ P一肺泡回缩力 肺泡半径 T一表面张力 假设大小肺泡的表面张力一样,肺泡内压将随肺泡的半径而变化。小肺泡大压力,大肺泡小压 力 沉 方向 P=2×20 2×20 =4×102N/cm2=8×10-2N/cm2 ÷4.0cmH2O ÷8.0cmH2O 图5-5相联通的大小不同的 液泡内压及气流方向示意图 (1cmH20=0. 098kPa) 表面活性物质: 来源:肺泡Ⅱ型上皮细胞合成和释放 主要成份:二软酯酰卵磷脂 作用:降低肺泡表面张力,防止肺泡因回缩而塌陷:维持各种大小不一的肺泡容量的稳定性 (因其密度随肺泡半径变化而变化)防止肺泡毛细血管中的液体渗入肺泡。(减弱表面张力对 肺毛细血管中液体的吸引作用) Fluid with surfactant Type I alveolar ce‖ lype ll alveolar oell White blood cell Macrophage cel 2.非弹性阻力 惯性阻力: 粘滞阻力 气道阻力:来自气流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦.为非弹性阻力的主 要成份(80-90%) 气道阻力可用单位时间内推动一定量气体流动所需的压力表示
根据Laplace定律: P = 2T/r P－肺泡回缩力， r－肺泡半径， T－表面张力 假设大小肺泡的表面张力一样，肺泡内压将随肺泡的半径而变化。小肺泡大压力，大肺泡小压 力。 表面活性物质： 来源：肺泡II型上皮细胞合成和释放 主要成份：二软酯酰卵磷脂 作用：降低肺泡表面张力，防止肺泡因回缩而塌陷；维持各种大小不一的肺泡容量的稳定性； （因其密度随肺泡半径变化而变化）防止肺泡毛细血管中的液体渗入肺泡。（减弱表面张力对 肺毛细血管中液体的吸引作用） 2. 非弹性阻力 惯性阻力: 粘滞阻力: 气道阻力: 来自气流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦. 为非弹性阻力的主 要成份.(80-90%) 气道阻力可用单位时间内推动一定量气体流动所需的压力表示
总气道阻力=△PNt 影响因素:跨壁压,肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用,自主神经活动,化学因素的影 响。(插图2-16) 1一3种因素随呼吸运动发生周期性变化,气道阻力也随之变化。吸气时?呼气时? 弹性阻力占总阻力的70% 非弹性阻力占总阻力的30% 肺容积和肺容量 (一)肺容积:包括四个互不重叠的基本容积。全部相加等于肺的最大容量 L.潮气量:平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量. ·500ml,运动时 2补吸气量:平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气 体量.1500-2000ml 3补呼气量:平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气 体量.900-1200ml 4余气量:最大呼气末尚留存于肺中不能再呼出的余气量。只能间接测定。 1000-1500ml (二)肺容量 基本肺容量中两项或两项以上的联合气体量 L深吸气量:平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量.深吸气量=潮气量+补吸气量. 2功能余气量:平静呼气末肺内所留存的气体量 =余气量+补呼气量,肺气肿病人 (三)肺活量和时间肺活量 L.肺活量:最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量 =潮气量+补吸气量+补呼气量男:3500ml,:2500ml 2.时间肺活量(用力肺活量):最大吸气后再用力并以最快的速度呼气,在头几秒钟内所呼出的 气体量占肺活量的百分数正常成人:1秒:83%,2秒:96%,3秒:99% 意义:动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化.是评价肺功能的较好指标 3.肺总量:肺所能容纳的最大气量.=肺活量+余气量.男:5L,女:3.5L 第1S 肺容量L IS 图5-7时间肺活量 A:正常时间肺活量B:气道狭窄时 的时间肺活量 三.肺通气量
总气道阻力= △P/V/t 影响因素: 跨壁压, 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用， 自主神经活动，化学因素的影 响。（插图2－16） 1－3种因素随呼吸运动发生周期性变化，气道阻力也随之变化。吸气时？呼气时？ • 弹性阻力占总阻力的70%, 非弹性阻力占总阻力的30%. • 二. 肺容积和肺容量 （一）肺容积: 包括四个互不重叠的基本容积。全 部相加等于肺的最大容量。 1.潮气量:平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量. • 500ml,运动时 2.补吸气量:平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气 • 体量. 1500-2000ml 3.补呼气量:平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气 • 体量.900-1200ml 4.余气量：最大呼气末尚留存于肺中不能再呼出的余气 量。只能间接测定。 1000-1500ml (二）肺容量 基本肺容量中两项或两项以上的联合气体量 1.深吸气量: 平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量.深吸气量 = 潮气量+补吸气量. 2.功能余气量:平静呼气末肺内所留存的气体量. • = 余气量+补呼气量.肺气肿病人 （三）肺活量和时间肺活量 1. 肺活量:最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量. = 潮气量+补吸气量+补呼气量男:3500ml, :2500ml 2. 时间肺活量（用力肺活量）:最大吸气后再用力并以最快的速度呼气, 在头几秒钟内所呼出的 气体量占肺活量的百分数.正常成人:1秒:83%, 2秒:96%, 3秒:99%. 意义:动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化. 是评价肺功能的较好指标. 3. 肺总量:肺所能容纳的最大气量. = 肺活量+余气量. 男:5L, 女:3.5L 三. 肺通气量
(一)每分通气量 每分通气量:每分钟进或出肺的气体总量. 每分通气量=潮气量x呼吸频率 平静呼吸时,正常成人:500mx12-18,6-9L 每分最大通气量:以最快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时,所得到的每分通气量. 正常成人可达70-120L 最大通气量一平静呼吸时每分通气量 通气储量百分比 最大通气量 意义:了解通气功能的贮备能力.测定人体所能从事体力劳动强度的最大限度. (二)无效腔和肺泡通气量: 生理无效腔:解剖无效腔:150ml 肺泡无效腔:0 正常人生理无效腔接近解剖无效腔 计算真正的有效的气体交换,须采用肺泡通气量 肺泡通气量=(潮气量-无效腔气量)x呼吸频率 潮气量和呼吸频率对肺通气和肺泡通气都有影响 例:每分通气量肺泡通气量 16x500=8000(500-150)x16=5600 x1000=8000 1000-150)x8=6800 32x250=8000(250-150)x32=3200 从气体交换角度而言,浅而快的呼吸是不利的 第二节呼吸气体的交换 气体交换原理 (一)气体的扩散 气体扩散:气体分子从分压高处向分压低处发生的净移动 单位时间内气体扩散的容积称气体扩散速率 气体扩散速率的影响因素: 1气体的分压差(△P):△P大,扩散快 2气体的分子量和溶解度(Mw,S):与MW平方根呈反比:与S呈正比。S/Mw为扩散系数 3扩散面积和距离(A,d:扩散速率与A呈正比;与d呈反比。 4温度(T):扩散速率与T呈正比 扩散速率与上述诸因素的关系: △PT·A·S d- MW (二)呼吸气和人体不同部位气体的分压 1呼吸气和肺泡气的成份和分压(略) 2血液气体和组织气体的分压(张力) 肺泡气动脉血混合静脉血组织 PO2 10490-10040 PCO24040
(一）每分通气量 每分通气量:每分钟进或出肺的气体总量. 每分通气量 = 潮气量x呼吸频率 平静呼吸时,正常成人:500 ml x 12-18, 6-9L 每分最大通气量:以最快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时,所得到的每分通气量. 正常成人可达70-120L 最大通气量－平静呼吸时每分通气量 通气储量百分比：—————————————————————— X% 最大通气量 意义: 了解通气功能的贮备能力. 测定人体所能从事体力劳动强度的最大限度. （二）无效腔和肺泡通气量: 生理无效腔 ：解剖无效腔: 150ml 肺泡无效腔: 0 正常人生理无效腔接近解剖无效腔 计算真正的有效的气体交换，须采用肺泡通气量 肺泡通气量=(潮气量-无效腔气量)x呼吸频率 潮气量和呼吸频率对肺通气和肺泡通气都有影响。 例: 每分通气量 肺泡通气量 16x500=8000 (500-150)x16=5600 8x1000=8000 (1000-150)x8=6800 32x250=8000 (250-150)x32=3200 从气体交换角度而言，浅而快的呼吸是不利的。 第二节 呼吸气体的交换 一 . 气体交换原理 (一）气体的扩散 气体扩散: 气体分子从分压高处向分压低处发生的净移动. 单位时间内气体扩散的容积称气体扩散速率. 气体扩散速率的影响因素: 1.气体的分压差(△P): △P大，扩散快； 2.气体的分子量和溶解度(MW, S):与MW平方根呈反比；与Ｓ呈正比。 S/ÖMW为扩散系数。 3.扩散面积和距离(A,d):扩散速率与A呈正比；与d呈反比。 4.温度(T):扩散速率与 T呈正比。 扩散速率与上述诸因素的关系: △P•T • A • S D µ —————— d •Ö MW （二）呼吸气和人体不同部位气体的分压 1.呼吸气和肺泡气的成份和分压（略） 2.血液气体和组织气体的分压(张力) 肺泡气 动脉血 混合静脉血 组织 PO2 104 90-100 40 30 PCO2 40 40 46 50
SITES OF GAS EXCHANGE to leam more about extemal resperation External respiration O2 druses from aloh i nmonary capell 二。气体在肺的交换(肺换气) (一)交换过程(插图) 扩散速度极快,0。3秒便可达到平衡。血液流经肺毛细血管的时间为0。7秒。前13已基本完 成气体交换过程。 EXTERNAL RESPIRATION: LOADING O2 Hg s Equilbrium is first third of the Time(seconds)025 二)影响肺部气体交换的因素(膜的因素) 1呼吸膜的厚度: 与扩散速率呈反比。由六层结构组成,总厚度为1pM。 2.呼吸膜的面积:与扩散速率呈正比。总扩散面积70m2
二。 气体在肺的交换(肺换气） （一）交换过程 （ 插图） 扩散速度极快，0。3 秒便可达到平衡。血液流经肺毛细血管的时间为0。7秒。前1/3已基本完 成气体交换过程。 （二）影响肺部气体交换的因素 （膜的因素） 1.呼吸膜的厚度: 与扩散速率呈反比。由六层结构组成，总厚度为1mM。 2.呼吸膜的面积: 与扩散速率呈正比。总扩散面积70m2
安静状态下呼吸时扩散面积为40m2。 3通气/血流比值( ventilation/perfusion ratio)的影响 指每分钟肺泡通气量(VA)与每分钟肺血流量(Q之间分比值。正常成人安静时:350x12/5,000.84 ⅵAQ比值增大,通气过剩而血流不足 ⅵAQ比值减小,通气不足而血流过剩: ⅵA(Q增大或减小都妨碍气体交换,导致缺O2或CO2潴留 ●关闭窗口
安静状态下呼吸时扩散面积为40m2。 3.通气/血流比值（ventilation/perfusion ratio)的影响 指每分钟肺泡通气量(VA)与每分钟肺血流量(Q)之间分比值。正常成人安静时: 350x12/5,000=0.84 VA /Q 比值增大，通气过剩而血流不足； VA /Q 比值减小，通气不足而血流过剩； VA /Q增大或减小都妨碍气体交换，导致缺O2 或CO2潴留