精品课程生理学敏率 第五章呼吸(Respiration) 【目的与要求】 了解呼吸的意义及呼吸的基本过程，紫握肺通气和肺换气的原理，熟悉气体的血液运输形式，野吸节律的产 生和呼吸运动的调节。介绍肺内微环境调控研究的有关进展（如肺表而活性物质研究，气递高反应与哮喘等）。 【重点】 肺通气的动力：肺内压与胸内压的概念、形成、呼吸过程中的变化及意义。 2. 肺通气阻力：肺泡表面张力、肺表面活性物质、肺顺应性、比顺应性，非弹性阻力， 3.时间肺活量、用力呼气量、肺泡通气量、功能余气量、肺换气过程及其影响因素。 4.呼吸中枢节律的形成及呼吸运动的调节 【难点】 胸内压的形成、肺泡表而张力、肺顺应性、比顺应性、胸廓弹性回缩力、气道阻力、肺泡通气量、肺换气影 响因素和呼吸运动调节。 【课时】6h 【授课对象】 5年制医学本科生 【教材】 《生理学》（五版）北京：人民卫生出版社，200 【教具】多媒体投影仪 案例：某男性惠者，29岁因右下肺肺炎入院。血气分析显示，动脉02分压(Pa02)9mg(正常值100mg) Pa00238amlg(正常40mg),pH7.42:每分通气量121/分.第二天因右肺炎症加重，呼吸增加到30 次/分，虽吸入100%，但Pa02仍只有63mg,PaC2分压反而降至32alg. (1)请解释该患者Pa02和Pa02同时降低的原因 (2)你认为志者处于何种体位有利于改善志者呼吸功能 Respiratory Physiology functional division of Key Topic: condu ting zone External Respir ation Mechanics of Breathing= Pulmonary Ventilation Gas exchanges in body (lung tissue) Gas transport in blood
精品课程生理学教案 第五章 呼吸 （Respiration） 【目的与要求】 了解呼吸的意义及呼吸的基本过程，掌握肺通气和肺换气的原理，熟悉气体的血液运输形式，呼吸节律的产 生和呼吸运动的调节。介绍肺内微环境调控研究的有关进展（如肺表面活性物质研究，气道高反应与哮喘等）。 【重点】 1． 肺通气的动力：肺内压与胸内压的概念、形成、呼吸过程中的变化及意义。 2． 肺通气阻力：肺泡表面张力、肺表面活性物质、肺顺应性、比顺应性，非弹性阻力。 3． 时间肺活量、用力呼气量、肺泡通气量、功能余气量、肺换气过程及其影响因素。 4． 呼吸中枢节律的形成及呼吸运动的调节 【难点】 胸内压的形成、肺泡表面张力、肺顺应性、比顺应性、胸廓弹性回缩力、气道阻力、肺泡通气量、肺换气影 响因素和呼吸运动调节。 【课时】 6 h 【授课对象】 5 年制医学本科生 【教材】 《生理学》（五版）北京：人民卫生出版社，2000 【教具】 多媒体投影仪 案例：某男性患者，29 岁因右下肺肺炎入院。血气分析显示，动脉 O2 分压（PaO2）49mmHg （正常值 100mmHg） PaCO2 38mmHg（正常 40mmHg），p H 7.42；每分通气量 12 L/分。第二天因右肺炎症加重，呼吸增加到 30 次/分，虽吸入 100％，但 PaO2 仍只有 63mmHg，PaCO2 分压反而降至 32mmHg。 （1）请解释该患者 PaO2 和 PaCO2 同时降低的原因。 （2）你认为患者处于何种体位有利于改善患者呼吸功能
图5-1呼吸系统概图 02 吸：外界-一一一机体 C02 体内贮存021500ml,耗02250/min,供025-6分钟。 人体细胞如何得到02，排出C02? 呼吸 组 肺通气 ●2 图52呼吸全过程示意图 第一节肺通气(pulmonary ventilation) 肺通气的动力 【投形
图 5-1 呼吸系统概图 O2 呼吸：外界――――机体 CO2 体内贮存 O21500ml，耗 O2 250/min，供 O2 5－6 分钟。 人体细胞如何得到 O2，排出 CO2? 图 5-2 呼吸全过程示意图 第一节 肺通气（pulmonary ventilation） 一．肺通气的动力 【投影】
黑 师困 吸运动 回 翻 降低大气压呼气 图5-3呼吸运动流程示意图 .肺内压(intrapulmonary pressure):肺泡内的压力 ①吸气末及呼气末为零 ②平静呼吸：(-1~-2mg)~(+1~2mg) 用力呼吸：(-30~-100mlg)~(+60~140mlg) 由此可见，肺内压周期性↑/！造成压力差（肺内压一大气压）推动气体进/出肺的直接动力， 临床意义：人工呼吸(artificial respiration) ①人工呼吸机②口对口呼吸 2.呼吸运动 (①呼吸肌： 吸气肌 ①膈肌：胸腔容积增加吸气 成人1cm1250m1 平静呼吸下降1~2cm6500ml 用力呼吸（最大）下降7~10cma2500ml ②肋间外肌：收缩时，胸腔容积增加 辅助吸气肌 胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩胸腔容积 呼气肌 ①肋间内肌 ②壁腹肌
图 5-3 呼吸运动流程示意图 1．肺内压（intrapulmonary pressure）：肺泡内的压力 ①吸气末 及 呼气末为零 ②平静呼吸：(－1～－2mmHg)～（＋1～2mmHg） 用力呼吸：（－30～－100mmHg）～（＋60～140mmHg） 由此可见，肺内压周期性↑/↓造成压力差（肺内压－大气压）推动气体进/出肺的直接动力。 临床意义：人工呼吸（artificial respiration） ①人工呼吸机 ②口对口呼吸 2．呼吸运动 ⑴ 呼吸肌： 吸气肌 ①膈肌：胸腔容积增加 à 吸气 成人↓1cmà↑250ml 平静呼吸下降 1～2cmà500ml 用力呼吸(最大)下降 7～10cmà2500ml ②肋间外肌：收缩时，胸腔容积增加 辅助吸气肌 胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩 à 胸腔容积↑ 呼气肌 ①肋间内肌 ②壁腹肌
肌纤维走向与肋间外肌走向相反á收缩时，胸腔容积诚少 (2)平静呼吸(eupnea):安静状态下的呼吸 特点：①呼吸运动平稳、均匀。12一18次/分 ②吸气呼气 平静呼吸主动（隔肌、肋间外肌）被动（膈肌、肋间外肌舒，无呼气肌缩） 用力呼吸主动（辅助呼吸肌参与）主动（有呼气肌缩） (foreed breathing) 3。胸隙整与肺内压 (胸膜腔pl cavity) 特点：①密闭、潜在腔隙、内无气体 有少量浆液：(a)润滑（粘滞性），减少摩擦 ()内聚力（壁脏两层紧贴、不易分离） (2胸内压(intrapleural ssure):胸膜内的压力 脏层：紧贴于肺表面（壁薄柔软 作用于肺泡的力脏尽 肺内压？使肺扩张 肺回缩力à扩张的回缩力 胸内压=肺内压一肺回缩 呼气末、吸气末，大气压为 胸内压=0一肺回缩力 胸内压=一肺回缩力 图5一4吸气和呼气时，肺内压 胸膜腔内压及呼吸气容积的变化过程（右） 和胸膜腔内压直接测量示意图（左） 吸气时：肺扩张↑a肺回缩力↑à胸膜腔的负值↑（平吸一5一一10m取】 呼气时：肺扩张！à肺回缩力1à胸膜腔的负值！（平呼-3~一5mg) 平静呼吸中，呼气末、吸气末总为负值 ②生理意义：1.有利于肺扩张 1.有利于静脉血与淋巴液回流
肌纤维走向与肋间外肌走向相反 à 收缩时，胸腔容积减少 ⑵ 平静呼吸(eupnea)：安静状态下的呼吸 特点：①呼吸运动平稳、均匀。12～18 次/分 ② 吸气 呼气 平静呼吸 主动（膈肌、肋间外肌） 被动（膈肌、肋间外肌舒，无呼气肌缩） 用力呼吸 主动（辅助呼吸肌参与） 主动（有呼气肌缩） (forced breathing) 3．胸膜腔与肺内压 ⑴ 胸膜腔(pleural cavity)： 特点：①密闭、潜在腔隙、内无气体 有少量浆液：（a）润滑（粘滞性），减少摩擦 (b)内聚力（壁脏两层紧贴、不易分离） ⑵胸内压（intrapleural pressure）:胸膜内的压力 ①形成原理：作用于胸膜上的力 脏层：紧贴于肺表面（壁薄柔软） 作用于肺泡的力 à 脏层 肺内压?使肺扩张 肺回缩力 à 扩张的回缩力 胸内压＝肺内压－肺回缩力 呼气末、吸气末，大气压为 0 胸内压＝0－肺回缩力 胸内压＝－肺回缩力 图 5-4 吸气和呼气时，肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积的变化过程（右） 和胸膜腔内压直接测量示意图（左） 吸气时：肺扩张↑à 肺回缩力↑à 胸膜腔的负值↑（平吸－5～－10mmHg） 呼气时：肺扩张↓à 肺回缩力↓à 胸膜腔的负值↓（平呼－3～－5mmHg） 平静呼吸中，呼气末、吸气末总为负值。 ②生理意义：i.有利于肺扩张 ii.有利于静脉血与淋巴液回流
如果胸膜腔破裂à开放性气胸à肺缩à呼吸困难 循环血量6血压！(回心血！ 抢救措施：堵塞破口、抽气á恢复胸内负压 小结： 呼吸肌 蝶 一的补 一餐蛋力 防夺 降低<大气压吸气 肺内压 升高大气压呼气 图55呼吸运动流程示意图-2 二.肺通气的阻力 分为：弹性阻力和非弹性阻力 (一)弹性阻力(elastic resistance) 1.肺的弹性阻力 ()肺的弹性回缩力：来源 一肺组织中的弹性纤维、胶原纤维等扩张 弹性阻力平静呼吸占1/3 (2)肺泡表而张力(a1 veolar surface tension)】 表面张力： 液体表面积尽可能缩小的力 肥皂泡存在有液气界面T,面大、小肥皂泡的T是一样大 P=uT/x,r大P小 R小P大 大、小肥皂泡连通，小大（小：塌陷，大：破裂） 同理，成人3亿个大小不等的肺泡内存在液气界面，即有下，r不等。 如果大小肺泡相等T,则如图所示
如果胸膜腔破裂 à 开放性气胸 à 肺萎缩 à 呼吸困难 à 循环血量↓à 血压↓（V 回心血↓） 抢救措施：堵塞破口、抽气 à 恢复胸内负压 小结： 图 5-5 呼吸运动流程示意图-2 二．肺通气的阻力 分为：弹性阻力和非弹性阻力 （一） 弹性阻力(elastic resistance) 1． 肺的弹性阻力 ⑴ 肺的弹性回缩力：来源――肺组织中的弹性纤维、胶原纤维等扩张 弹性阻力平静呼吸占 1/3 ⑵ 肺泡表面张力(alveolar surface tension) 表面张力：液体表面积尽可能缩小的力 肥皂泡存在有液气界面 àT，而大、小肥皂泡的 T 是一样大 P＝μT/r, r 大 àP 小 R 小 àP 大 大、小肥皂泡连通，小 à 大（小：塌陷，大：破裂） 同理，成人 3 亿个大小不等的肺泡内存在液气界面，即有 T，r 不等。 如果大小肺泡相等 T，则如图所示
Laplace定往P-2T/r 肺内压 下表力 图5-6相连通的大小不网的液泡内压及气流方向示意图 肺泡表面活性物质(p1mOna surfactant,PS) 成分：PS为复杂的脂蛋白复合 磷脂占PS重量的80-90% 其中主要成分为二棕榈相酰卵磷脂(dipalmitoyl phosphatidy1 choline,DppC) h表面活世物质 （Pulmonary surfactant) 80.90% 成分 110% 的结白质 图5-7肺表面活性物质的构成成分来源：肺型细胞合成、贮存、释放 作用：降低肺表而张力 机制：DC为双极性分子，一端为疏水的脂肪酸链、另一端为亲水的磷脂酰胆碱 亲水端插入液体分子间，疏水端朝向空气，成单分子层分布于肺泡液气界面。 PS的生理功能： 、降低T
图 5-6 相连通的大小不同的液泡内压及气流方向示意图 肺泡表面活性物质（pulmonary surfactant ,PS） 成分：PS 为复杂的脂蛋白复合物 磷脂占 PS 重量的 80－90％ 其中主要成分为 二棕榈酰卵磷脂 （dipalmitoyl phosphatidyl choline，DPPC） 图 5-7 肺表面活性物质的构成成分 来源：肺 II 型细胞 合成、贮存、释放 作用：降低肺表面张力 机制：DPPC 为双极性分子，一端为疏水的脂肪酸链、另一端为亲水的磷脂酰胆碱。 亲水端插入液体分子间，疏水端朝向空气，成单分子层分布于肺泡液气界面。 PS 的生理功能： 1、降低 T
肺表面活性物质(PS)的作用 1、降低肺泡表面张力，减少吸气阻力， 增加肺顺应性 小施术器实 小变大 T P(P=2T/) 大肺泡大稀小 大不变小 2、稳定大小肺泡的溶量 3、防止肺不张 4、保持肺内干燥，防止肺水肿 由于S的上述作用，故有其临床意义：早产儿PS少（胎儿：30m左右PS合成，40m达高峰 PS少，降T小，肺泡T1à肺回缩力1à吸气困 PS少，降T小，肺泡T↑：尤其是呼气末期容积！、T很大à肺泡塌陷 PS少，降T小，肺泡Ttà肺cap中液体抽吸作用1à肺泡间液体ta肺水肿 早产儿常出现新生儿呼吸穿迫综合症(neonata1 respiratory distress syndrome.NRDS) 2、5与肺防御功能有关 80年代以来，进一步研究表明：仙、N有5时，春壁、杀菌作用强： AM、N缺乏PS时，吞噬、杀菌作用弱些。 说明：PS与肺防御功能有关。 3、器官保护作用 贵抗氧化性作用 ★促进吸入异物颗粒排出 ★抗弹性蛋白酶损伤 ★降低矿物质粉尘的生物学活性 ★下调炎症因子产生，抑制成纤维细胞增殖。 4、潍持气道的通畅 PS生成的调控 ()体液调节 促进S合成的因索有：糖皮质激素、甲状腺激素、肾上腺素和胰岛索。本室的研究表明，内皮素、雌二醇 和表皮生长因子等亦可促进5的合成与分泌. (2)物理因素 肺扩张刺激是出生后促进和调控PS分泌的主要因素。 低温可抑制PS的合成
由于 PS 的上述作用，故有其临床意义：早产儿 PS 少（胎儿：30W 左右 PS 合成，40W 达高峰） PS 少，降 T 小，肺泡 T↑à 肺回缩力↑à 吸气困难 PS 少，降 T 小，肺泡 T↑；尤其是呼气末期容积↓、T 很大 à 肺泡塌陷 PS 少，降 T 小，肺泡 T↑à 肺 cap 中液体抽吸作用↑à 肺泡间液体↑à 肺水肿 早产儿常出现 新生儿呼吸窘迫综合症( neonatal respiratory distress syndrome, NRDS) 2、PS 与肺防御功能有关 80 年代以来，进一步研究表明：AM、N 有 PS 时，吞噬、杀菌作用强； AM、N 缺乏 PS 时，吞噬、杀菌作用弱些。 说明：PS 与肺防御功能有关。 3、器官保护作用 ＊ 抗氧化性作用 ＊ 促进吸入异物颗粒排出 ＊ 抗弹性蛋白酶损伤 ＊ 降低矿物质粉尘的生物学活性 ＊ 下调炎症因子产生，抑制成纤维细胞增殖。 4、维持气道的通畅 PS 生成的调控： （1） 体液调节： 促进 PS 合成的因素有：糖皮质激素、甲状腺激素、肾上腺素和胰岛素。本室的研究表明，内皮素、雌二醇 和表皮生长因子等亦可促进 PS 的合成与分泌。 （2）物理因素 肺扩张刺激是出生后促进和调控 PS 分泌的主要因素。 低温可抑制 PS 的合成
肺s与肺部疾病 ()新生儿呼吸窘迫综合征(newborn respireatory disease syndrone,NRDS】 (2)急性呼吸窘迫综合征(adult respireatory disease syndrome,DS) (3)哮喘 哮喘时PS功能下降， SP-C,SP-D,SP-A,SPB、SP-D由肺泡Ⅱ型上皮细胞 泡Ⅱ型上皮细胞。SP-A和SP-D为亲水性蛋白，SP-B和SP-C为疏水性蛋白。SP为pulmonary surfactant发 挥作用必需。 ()陆顺应性(1 ng ComD1 iance) 顺应性(compliance,C):在外力作用下，弹性组织的可扩张性 弹性小，易扩张，C大：反之亦然 而顺应性可用单位压力变化所引起的容积变化衡量 C=△V/△P 肺顺应性：单位压力变化引起的肺容量变化 CL=(△V)肺容量的变化/（△P)跨膜压的变化（L/cm2) (种压 =肺内压一胸内压】 图58充空气和充生理盐水时肺的顺应性曲线 分步向肺内注空气后再抽气，随后注/抽生理盐水测定相应的肺容量和压力变化。以压力为横坐标，以容量 为纵坐标，所得到的曲线称为压力容积曲线。曲线斜率为△V/△P=CL 分析压力容积曲线， ①同样使肺扩张50%，注气比注s所需的压力大， 原因是注S消除了液气养面取消了T,克服的弹性阻力仅为肺弹性组织回缩力 ②不同肺基础容量下充气或注S,使△V一样，△P不同。 即压力容积曲线的斜率不同（不为直线）
肺 PS 与肺部疾病 （1） 新生儿呼吸窘迫综合征(newborn respireatory disease syndrome, NRDS) PS 促进胚胎肺的发育 PS 替代治疗 NRDS （2） 急性呼吸窘迫综合征(adult respireatory disease syndrome, NRDS) （3） 哮喘 哮喘时 PS 功能下降。 DPPC 的作用还需 表面活性物质相关蛋白（surfactant-associated protein，SP），SP 分为 SP-A、SP-B、 SP-C、SP-D，SP-A、SP-B、SP-D 由肺泡Ⅱ型上皮细胞和支气管非纤毛上皮细胞（Clara 细胞），SP-C 仅由肺 泡Ⅱ型上皮细胞。SP-A 和 SP-D 为亲水性蛋白，SP-B 和 SP-C 为疏水性蛋白。SP 为 pulmonary surfactant 发 挥作用必需。 ⑷ 肺顺应性(lung compliance) 顺应性（compliance, C）：在外力作用下，弹性组织的可扩张性。 弹性小，易扩张，C 大；反之亦然。 即 C=1/R 而顺应性可用单位压力变化所引起的容积变化衡量 C=△V/△P 肺顺应性：单位压力变化引起的肺容量变化 CL=(△V)肺容量的变化/(△P)跨膜压的变化(L/cmH2O) （跨肺压＝肺内压－胸内压） 图 5-8 充空气和充生理盐水时肺的顺应性曲线 分步向肺内注空气后再抽气，随后注／抽生理盐水测定相应的肺容量和压力变化。以压力为横坐标，以容量 为纵坐标，所得到的曲线称为压力容积曲线。曲线斜率为△V/△P＝CL 分析压力容积曲线， ① 同样使肺扩张 50％，注气比注 NS 所需的压力大， 原因是注 NS 消除了液气界面 à 取消了 T ， 克服的弹性阻力仅为肺弹性组织回缩力 ② 不同肺基础容量下充气或注 NS，使△V 一样，△P 不同。 即 压力容积曲线的斜率不同（不为直线）
即不同肺容量下，不同，则肺弹性不同. ③注气、抽气时，曲线相差很大，即有滞后(hysteresis) 注S、抽S时 ,基本重合 ,无蒂后 由此可见，滞后与肺T有关。 CL反映了肺弹性阻力大小。 肺顺应性曲线的临床意义： 角气 正常 帅纤线化 种不作 图5-9正常及几种异常的肺顺应性曲线 1、正常成年人全肺平均C=0.2/cm2 2、肺纤维，肺不张时，曲线变平、右移(shift to the right)。 CL下降：0.1L/cm20.弹性阻力↑a呼吸困难 3、弹性成分大量破坏，曲线左移(shift to the1ert) 表示：CL增加0,4轧/c20,弹性阻力！听吸困难à肺气量1à肺气肿 临床上CL常用作衡量肺弹性阻力变化的指标 但（是否为反应肺弹性阻力的最好指标，下面看看： 肺顺应性(L1cmH,o) 翳全儿 8an6 比顺应性每升神容翻的收应性 一股肺容量以功能余气量来计算 聚全儿 肺容积比顺应性 008t 0075 (比较不同个体肺的弹性阻力) 问样的道理，成人与新生儿身材不同a肺容量、CL不同，比顺应性((specific compliance)一样。 符合成人与新生儿肺弹性阻力相近的事实
即 不同肺容量下，CL 不同，则肺弹性不同。 ③ 注气、抽气时，曲线相差很大，即有滞后（hysteresis） 注 NS、抽 NS 时，基本重合，无滞后。 由此可见，滞后与肺 T 有关。 CL 反映了肺弹性阻力大小。 肺顺应性曲线的临床意义： 图 5-9 正常及几种异常的肺顺应性曲线 1、正常成年人全肺平均 CL＝0.2 L/cmH2O 2、肺纤维、肺不张时，曲线变平、右移（shift to the right）。 CL 下降：0.1L/cmH2O,弹性阻力↑à 呼吸困难 3、弹性成分大量破坏，曲线左移(shift to the left) 表示：CL 增加 0.4L/cmH2O,弹性阻力↓à 呼吸困难 à 肺气量↑à 肺气肿 临床上 CL 常用作衡量肺弹性阻力变化的指标。 但 CL 是否为反应肺弹性阻力的最好指标，下面看看： 同样的道理，成人与新生儿身材不同 à 肺容量、CL 不同，比顺应性(specific compliance)一样。 符合成人与新生儿肺弹性阻力相近的事实
2.胸廓的弹性阻力与顺应性： 胸哪为弹性组织，呼吸运动时也产生弹性。 胸廓容积 胸廓弹性回位力 67% 自然容积 无 向内 >67% >自然容积 (吸气阻力 向外 <67% <自然容积 (吸气动力) 40% <自然容积 间外 (=肺回缩 力) 图5-10不同状态下胸哪弹性回缩力对呼吸的影响 可见，胸廓的弹性回缩力在胸廓容积不变时，可成为吸气的阻力/动力。 胸廓的弹性阻力可用胸廓的顺应性(thoracic compliance.CT)表示 CT-离腔容积△v/跨壁压变化（△P=胸内压一大气压） 成人=0.2/cm20 (二)非弹性阻力(aon-elastic resistance): 包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力 气道阻力(airway resistance,.):占非弹性阻力的80-g0%, R=压力差(cm20)/单位时间气流量/S) 正常成年人平静呼吸时，总气道阻力为1 3cnHi20/L.S-1 气道阻力的90%由大气道（直径32m气道）产生
2． 胸廓的弹性阻力与顺应性： 胸廓为弹性组织，呼吸运动时也产生弹性。 图 5-10 不同状态下胸廓弹性回缩力对呼吸的影响 可见，胸廓的弹性回缩力在胸廓容积不变时，可成为吸气的阻力/动力。 胸廓的弹性阻力可用 胸廓的顺应性( thoracic compliance,CT)表示 CT＝胸腔容积△V/跨壁压变化(△P＝胸内压－大气压) 成人＝0.2L/cmH2O （二） 非弹性阻力(non-elastic resistance)： 包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力 气道阻力(airway resistance, R)：占非弹性阻力的 80－90％。 R=压力差(cmH2O)/单位时间气流量(L/S) 正常成年人平静呼吸时，总气道阻力为 1－3cmH2O/L.S-1 气道阻力的 90％由大气道（直径 32mm 气道）产生
