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呼吸换气与运输第1页，此课件共38页哦第2页，此课件共38页哦一、气体交换的原理一、气体交换的原理 原理：扩散。原理：扩散。动力：膜两侧的气体分压差。动力：膜两侧的气体分压差。条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。速率：速率：=扩散速率扩散速率（D D）气体的溶解度气体的溶解度/分子量的平方根之比为分子量的平方根之比为扩散系数扩散系数。扩散距离扩散距离分子量分子量分压差分压差温度温度气体溶解度气体溶解度扩散面积扩散面积=第3页，此课件共38页哦二、肺换气与组织换气二、肺换气与组织换气 换气动力换气动力：分压差：分压差换气方向换气方向：分压高分压高分压低分压低换气结果换气结果：肺血肺血 组织血组织血 血血 血血第4页，此课件共38页哦三、影响气体交换的因素三、影响气体交换的因素(一一)气体扩散速率气体扩散速率肺扩散容量肺扩散容量D DL L：一定分压差下，每分钟通过呼吸膜扩散的气：一定分压差下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体毫升数；体毫升数；COCO2 2的的DDL L是是O O2 2的的2020倍；但在肺中，由于肺泡气和倍；但在肺中，由于肺泡气和V V血间分血间分压差的不同，压差的不同，COCO2 2的扩散速率实际约为的扩散速率实际约为OO2 2的的2 2倍。倍。肺功能衰竭患者往往缺肺功能衰竭患者往往缺O O2 2显著，显著，COCO2 2潴留不明显。潴留不明显。O O2 2、COCO2 2扩散速率（扩散速率（D D）的比较）的比较 分子量分子量 血浆溶解度血浆溶解度 肺泡气肺泡气 A A血血 V V血血 D D O O2 2 32 2.14 13.9 13.3 5.3 1 32 2.14 13.9 13.3 5.3 1COCO2 2 44 51.50 5.3 5.3 6.1 2 44 51.50 5.3 5.3 6.1 2(ml/L)(ml/L)（KPaKPa）（KPaKPa）（KPaKPa）第5页，此课件共38页哦1.1.厚度厚度：呼吸膜厚度呼吸膜厚度气体交换气体交换 2.2.面积面积：呼吸膜面积呼吸膜面积气体交换气体交换(二二)呼吸膜呼吸膜 6 6层层1m1m厚厚第6页，此课件共38页哦 1.1.厚厚度度：肺肺纤纤维维化化、尘尘肺肺、肺肺水水肿肿呼呼吸吸膜膜厚厚度度通通透透性性气气体体交交换换；特特别别在在运运动动时时，耗耗氧氧量量肺肺血血流流速速（=气气体体交交换换时时间间），呼呼吸吸膜膜厚厚度度气体交换气体交换 。2.2.面面积积：肺肺气气肿肿、肺肺不不张张、肺肺叶叶切切除除呼呼吸吸膜膜面面积积气体交换气体交换。正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大正常呼吸膜非常薄，通透性与面积极大(70-80m2)。血液流经肺毛细血管全长约需血液流经肺毛细血管全长约需0.7s0.7s，而完成气体交换的时，而完成气体交换的时间仅需间仅需0.3s(0.3s(前前1/31/3段段)=)=气体交换的时间储备；气体交换的时间储备；安静状态时仅有安静状态时仅有40m40m2 2参与气体交换参与气体交换=气体交换的面积储气体交换的面积储备。备。第7页，此课件共38页哦(三三)通气通气/血流比值血流比值 每分肺通气量（每分肺通气量（VAVA）/每分肺血流量（每分肺血流量（Q Q）1.1.VA/QVA/Q肺通气肺通气增大功能性增大功能性A-VA-V短路短路换气换气效率效率（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）（如支哮、肺气肿、支气管栓塞）2.2.VA/QVA/Q肺通气肺通气或肺血流或肺血流增大生理无增大生理无效腔效腔换气效率换气效率(如心衰、肺动脉栓塞如心衰、肺动脉栓塞)0.84第8页，此课件共38页哦几点说明几点说明：V VA A/Qor/Qor换气效率换气效率缺缺O O2 2和和COCO2 2潴留的症潴留的症状状;但以缺但以缺O O2 2为主，原因：为主，原因：A-VA-V血血间间POPO2 2PCOPCO2 2 功功能能性性A-VA-V短短路路时时，A A血血POPO2 2的程度的程度V V血血PCOPCO2 2；COCO2 2的的扩扩散散系系数数是是O O2 2的的2020倍倍，COCO2 2的的扩扩散散速速O O2 2，不易出现不易出现COCO2 2潴留的症状；潴留的症状；AA血血POPO2 2和和PCOPCO2 2时时，可可刺刺激激呼呼吸吸，增增加加肺肺泡泡通通气气量量，有有助助于于COCO2 2的的排排出出，而而几几乎乎无无助助于于O O2 2的的摄取（摄取（O O2 2和和COCO2 2解离曲线的特点所决定的）。解离曲线的特点所决定的）。第9页，此课件共38页哦呼吸衰竭（respiratory failure）在海平大气压下，于静息条件下呼吸在海平大气压下，于静息条件下呼吸室内空气，并排除心内解剖分流和原室内空气，并排除心内解剖分流和原发于心排血量降低等情况后，动脉血发于心排血量降低等情况后，动脉血氧分压（氧分压（PaO2PaO2）低于）低于60mmHg60mmHg，或伴有，或伴有二氧化碳分压二氧化碳分压(PaCO2)(PaCO2)高于高于50mmHg 50mmHg（型）缺氧无型）缺氧无CO2CO2潴留，或伴潴留，或伴CO2CO2降低降低 见于换气功能障碍（通气血流见于换气功能障碍（通气血流比例失调、弥散功能损害和肺动比例失调、弥散功能损害和肺动-静静脉样分流）的病例。脉样分流）的病例。可给予吸较高氧浓度（可给予吸较高氧浓度（35354545）。（型）缺型）缺O2O2伴伴CO2CO2潴留潴留 系肺泡通气不足所致的缺系肺泡通气不足所致的缺O2O2和和CO2CO2潴留，单纯通气不足，缺潴留，单纯通气不足，缺O2O2和和CO2CO2的潴留的程度是平行的，若伴的潴留的程度是平行的，若伴换气功能损害，则缺换气功能损害，则缺O2O2更为严重。更为严重。只有增加肺泡通气量，必要时加氧疗只有增加肺泡通气量，必要时加氧疗来解决。氧疗原则应给予低浓度（来解决。氧疗原则应给予低浓度（3535）持续给氧）持续给氧 第10页，此课件共38页哦第11页，此课件共38页哦（四）肺扩散容量（四）肺扩散容量（D DL L）概概 念念：指指气气体体在在单单位位分分压压差差作作用用下下每每分分钟钟通通过过呼呼吸吸膜扩散的体积。膜扩散的体积。意意 义义：肺肺扩扩散散容容量量是是测测定定呼呼吸吸气气通通过过呼呼吸吸膜膜的的能能力力的的一种指标。一种指标。正常值正常值：O O2 2的的D DL=L=21mL21mLminmin-1-1mmHgmmHg-1-1 剧烈运动时剧烈运动时O O2 2的的D DL L可增加到可增加到60mL60mLminmin-1-1mmHgmmHg-1-1。因因为为：肺肺血血流流量量原原关关闭闭状状态态的的肺肺泡泡毛毛细细血血管管开开放放换气面积换气面积换气量换气量；肺肺通通气气量量肺肺泡泡的的通通气气-血血流流变变得得更更加加匹匹配配换气效率换气效率。COCO2 2的的D DL=L=400400450mL450mLminmin-1-1mmHgmmHg-1-1每分耗氧量为每分耗氧量为21mL21mLminmin-1-1mmHgmmHg-1-111mmHg=230mL11mmHg=230mLminmin-1-1第12页，此课件共38页哦小结小结第13页，此课件共38页哦气体在组织的交换特点 交换发生于液相（血液、组织液、细胞内液）之交换发生于液相（血液、组织液、细胞内液）之间间 扩散膜两侧的扩散膜两侧的O O2 2和和COCO2 2的分压差随细胞内氧化代谢的的分压差随细胞内氧化代谢的强度和组织血流量而异血流量不变时强度和组织血流量而异血流量不变时代谢强、耗代谢强、耗O O2 2多，则组织液多，则组织液POPO2 2低，低，PCOPCO2 2高；高；代谢率不变时，血流量大，则代谢率不变时，血流量大，则POPO2 2高，高，PCOPCO2 2低。低。第14页，此课件共38页哦第四节气第四节气 体体 运运 输输第15页，此课件共38页哦一、一、运输形式运输形式:（一）（一）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：（二）（二）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。物理溶解物理溶解化学结合化学结合动态平衡动态平衡1atm1atm：O O2 2物理溶解量物理溶解量=0.3ml=0.3ml3atm3atm：O O2 2物理溶解量物理溶解量=6.3ml=6.3ml（即（即2020倍，是高压氧治疗的理论基础倍，是高压氧治疗的理论基础)第16页，此课件共38页哦二、氧的运输二、氧的运输(一一)物理溶解物理溶解：(1.5%)(1.5%)(二二)化学结合化学结合:(98.5%)(98.5%)O O2 2与与HbHb的可逆性结合的可逆性结合:Hb+O:Hb+O2 2 当表浅毛细血管床血液中当表浅毛细血管床血液中去氧去氧HbHb达达5g/100ml5g/100ml以上，呈蓝以上，呈蓝紫色称紫色称紫绀紫绀（一般是缺（一般是缺O O2 2的标志）。的标志）。POPO2 2(氧合氧合)POPO2 2(氧离氧离)HbOHbO2 2鲜红色鲜红色暗红色暗红色POPO2 2(氧合氧合)POPO2 2(氧离氧离)第17页，此课件共38页哦临床常见缺氧及紫绀临床常见缺氧及紫绀第18页，此课件共38页哦 11分子分子HbHb可与可与4 4分子分子O O2 2可逆结合可逆结合（4 4个亚基各结合个亚基各结合1 1个个O O2 2）1L1L血血Hb+OHb+O2 2结合的最大量结合的最大量氧容量氧容量1L1L血血Hb+OHb+O2 2结合的实际量结合的实际量氧含量氧含量氧含量氧含量 氧容量的氧容量的%氧饱和度氧饱和度 2.2.O O2 2与与HbHb结合的结合的特征特征:反应快反应快、可逆可逆、受受POPO2 2的影响的影响、不需酶的催化；不需酶的催化；是氧合，非氧化是氧合，非氧化:Hb-Fe:Hb-Fe2+2+O+O2 2 FeFe2+2+-HbO-HbO2 2 第19页，此课件共38页哦 Hb+O Hb+O2 2的结合或解离的结合或解离曲线呈曲线呈S S形形机制：与机制：与Hb Hb 的变构有关：的变构有关：氧合氧合Hb Hb 为疏松型（为疏松型（R Relaxelax型）型）去氧去氧Hb Hb 为紧密型（为紧密型（T Tenseense型）型）R R型的亲型的亲O O2 2力为力为T T型的数百倍型的数百倍 即当即当HbHb某亚基与某亚基与O O2 2 结合结合oror解离解离后后HbHb变构变构其他亚基的亲其他亚基的亲O O2 2力力 or or Hb4Hb4个亚基的协同效应个亚基的协同效应 便呈现便呈现S S形的氧离曲线特征。形的氧离曲线特征。第20页，此课件共38页哦（三）（三）氧离曲线特征氧离曲线特征及生理及生理意义意义1.1.上段上段:PO:PO2 28.08.013.3kPa13.3kPa （6060100mmHg100mmHg）坡度较平坦。坡度较平坦。表明：表明：POPO2 2变化大时，变化大时，血氧饱和度变化小。血氧饱和度变化小。意义意义:保证低氧分压时的高载氧能力。保证低氧分压时的高载氧能力。高高原原(2.0KM(2.0KM的的低低气气压压),PO),PO2 2明明显显而而HbHb结结合合O O2 2量量变变化不大；化不大；轻轻度度呼呼衰衰病病人人肺肺泡泡气气POPO2 2明明显显而而HbHb结结合合O O2 2量量变变化化不大。不大。如如:第21页，此课件共38页哦2.2.中段中段40-60mmHg40-60mmHg:坡度较坡度较陡。陡。表明表明：POPO2 2降低能促进大量降低能促进大量氧离氧离.意义意义:维持正常时组织氧供。维持正常时组织氧供。3.3.下段下段15-40mmHg:15-40mmHg:坡度更坡度更陡。陡。表明表明：PO PO2 2稍有下降稍有下降,血氧血氧饱和度就饱和度就急剧下降。急剧下降。意义意义:维持活动时组织氧供。维持活动时组织氧供。代表了氧贮备代表了氧贮备上上中中下下第22页，此课件共38页哦第23页，此课件共38页哦 P P5050：使使HbHb氧氧饱饱和和度度达达到到50%50%时时的的PoPo2 2，正正常常值值为为26.5mmHg26.5mmHg时。时。P50:P50:表明表明 Hb Hb 对对o2o2的亲和力的亲和力（氧离易），（氧离易），需更高的需更高的PoPo2 2才能使才能使HbHb氧饱和度达到氧饱和度达到50%50%。即即曲线右移（下移）：曲线右移（下移）：PcoPco2 2PHPH2,3-DpG2,3-DpGTT P P5050:表明表明 Hb Hb 对对o o2 2的亲和力的亲和力（氧离难）（氧离难）,较低的较低的PoPo2 2便能使便能使HbHb氧饱和度达到氧饱和度达到50%50%。即即曲线左移（上移）曲线左移（上移）:Pco:Pco2 2 PHPH2,3-DpG2,3-DpGTTPcoPco（四）影响（四）影响氧离曲线的因素氧离曲线的因素第24页，此课件共38页哦 1.1.PcoPco2 2PHPHPcoPco2 2PHPH氧离曲线右移氧离曲线右移PcoPco2 2PHPH氧离曲线左移氧离曲线左移 COCO2 2+H H2 2OHCOOHCO3 3-+H H+HH+当当H H+与与HbHb的的某某些些A A-的的残残基基基基团团结结合合，促促进进HbHb盐盐键键形形成成HbHb构构型型变变氧氧离曲线位移。如：离曲线位移。如：(1)(1)组织组织：HH+促进促进HbHb盐键形成盐键形成HbHb构型变为构型变为T T型型 Hb Hb与与o o2 2亲和力亲和力氧离曲线右移氧离曲线右移氧离易氧离易。这种酸度对这种酸度对HbHb与与o o2 2亲和力的影响，称为波尔效应亲和力的影响，称为波尔效应(Bohr(Bohr effect)effect)，其意义，其意义：在肺脏促进氧合在肺脏促进氧合在组织促进氧离。在组织促进氧离。(2)(2)肺脏肺脏：HH+促进促进HbHb盐键断裂盐键断裂HbHb构型变为构型变为R R型型 Hb Hb与与o o2 2亲和力亲和力氧离曲线左移氧离曲线左移氧合易氧合易。第25页，此课件共38页哦 22.温度温度TT氧离氧离曲线右移曲线右移TT氧离氧离曲线左移曲线左移T T变化变化H H+的活度变化的活度变化HbHb与与o o2 2亲和力变化亲和力变化HbHb构型改变构型改变氧离氧离曲线位移。曲线位移。如如：(1)(1)T THH+的活度的活度 HbHb与与o o2 2亲和力亲和力HbHb释放释放o o2 2 HbHb构型变为构型变为R R型型氧离氧离曲线右移曲线右移氧离易氧离易如：组织代谢如：组织代谢局部局部 T T+CO+CO2 2H H+曲线右移曲线右移氧离易氧离易 (2)(2)T THH+的活度的活度HbHb与与o o2 2亲和力亲和力HbHb结合结合o o2 2 HbHb构型变为构型变为T T型型氧离氧离曲线左移曲线左移氧离难氧离难 如：低温麻醉时，应防组织缺如：低温麻醉时，应防组织缺o o2 2 冬天，末梢循环冬天，末梢循环+氧离难氧离难局部红、易冻伤局部红、易冻伤第26页，此课件共38页哦3 3.2,3-DpG2,3-DpG DpGDpG 氧离氧离曲线右移曲线右移DpGDpG氧离氧离曲线左移曲线左移DpGDpG 能能与与HbHb结结合合形形成成盐盐键键HbHb构型变为构型变为T T型；型；DpGHDpGH+波尔效应。波尔效应。(1)(1)高原缺氧高原缺氧RBCRBC无氧代谢无氧代谢 DpGDpG氧离氧离曲线右移曲线右移氧离易氧离易。注：注：这一效应是机体对低这一效应是机体对低o o2 2适应的重要机制；适应的重要机制；但此时肺泡但此时肺泡PoPo2 2，RBCRBC无氧代谢产生过多的无氧代谢产生过多的DpGDpG，也防碍了在肺部的氧合，故是否对机体有利尚无定论。也防碍了在肺部的氧合，故是否对机体有利尚无定论。(2)(2)大量输入冷冻血大量输入冷冻血DpGDpG氧离氧离曲线左移曲线左移氧离难氧离难。（冷冻血冷冻血3 3周后，周后，RBCRBC无氧代谢无氧代谢停止停止DpGDpG）故：应注意缺氧。故：应注意缺氧。第27页，此课件共38页哦 Pco Pco曲线左移曲线左移氧离难氧离难 coco与与HbHb亲和力亲和力 o o2 2与与HbHb亲和力亲和力 250 250 倍；倍；coco与与HbHb的结合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对的某亚基结合后，将增加其余三个亚基对o o2 2的亲和力。的亲和力。Hb Hb的的FeFe2+2+FeFe3+3+:HbHb失去结合失去结合o o2 2的能力的能力 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）胎胎儿儿HbHb：胎胎儿儿HbHb的的4 4条条肽肽链链为为2 22 2(成成人人为为2 22 2)构构成成，其其HbHb与与o o2 2亲亲和和力力成成人人，这这与与胎胎儿儿所所处处的的低低氧氧环环境境是是相相适适应应的。的。5 5.HbHb本身的性质本身的性质4 4.PcoPco第28页，此课件共38页哦三、三、COCO2 2的运输的运输(一一)物理溶解物理溶解：5 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：CO CO2 2H H2 2O O(2)(2)反应特征反应特征:碳酸酐酶碳酸酐酶H H2 2COCO3 3HCOHCO3 3-H H+反应速极快且可逆，反应方向取决反应速极快且可逆，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-转移转移维持电平衡维持电平衡,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:碳酸酐酶加速反应碳酸酐酶加速反应0.50.5万倍万倍,双向作用双向作用；在在RBCRBC内反应内反应,在血浆内运输。在血浆内运输。第29页，此课件共38页哦第30页，此课件共38页哦 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：HbNH HbNH2 2O O2 2+H+H+CO+CO2 2 (2)(2)反应特征反应特征:在组织在组织在肺脏在肺脏HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2 反应迅速且可逆，无需酶催化；反应迅速且可逆，无需酶催化；CO CO2 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: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 HHb HHb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 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，因肺部排出的因肺部排出的COCO2 2有有17.517.5是此释放的。是此释放的。带满带满O O2 2的的HbHb仍可带仍可带COCO2 2。第31页，此课件共38页哦(三三)CO)CO2 2解离曲线解离曲线成线性关系，成线性关系，无饱和点。无饱和点。当血当血PO2PO2时，时，CO2CO2解解离曲线下移离曲线下移A A：静脉血：静脉血 B B：动脉血：动脉血 第32页，此课件共38页哦为什么血为什么血POPO2 2，COCO2 2解离曲线会下移？解离曲线会下移？这这是是由由于于O O2 2与与HbHb的的结结合合促促使使了了COCO2 2的的释释放放，这这一一效效应应称称何何尔尔登登效效应应（Haldane Haldane effect)effect)；其其机机制制：HbHb与与O O2 2结结合合后后酸酸性性增增强强，与与COCO2 2的的亲亲和和力力下下降降，使使结结合合于于HbHb的的O O2 2释放出来；释放出来；酸酸性性的的HbOHbO2 2释释放放出出H H+，H H+与与HCOHCO3 3-结结合合成成H H2 2COCO3 3，进一步解离成，进一步解离成COCO2 2和和H H2 2O O。为什么为什么V V血血COCO2 2的含量的含量A A血？血？HHb HHb 酸酸性性弱弱，与与COCO2 2的的亲亲和和力力高高，易易与与COCO2 2结结合合，生生成成HHbNHCOOHHHbNHCOOH，也也容容易易与与H H+结结合合，使使H H2 2COCO3 3解解离离过过程程中中产产生生的的H H+被被及及时时移移去去，有有利利于于 HCOHCO3 3-生生成成，提高提高COCO2 2运输的量。运输的量。第33页，此课件共38页哦(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 HbNH HbNH2 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HHbHHb，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。HHb HHb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。CO CO2 2通过波尔效应影响通过波尔效应影响O O2 2的结合合释放，的结合合释放，O O2 2通过何尔登效应影响通过何尔登效应影响COCO2 2的结合和释放。的结合和释放。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34页，此课件共38页哦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第35页，此课件共38页哦第36页，此课件共38页哦在在组组织织氧氧与与二二氧氧化化碳碳运运输输形形式式第37页，此课件共38页哦第38页，此课件共38页哦