人体生理学第五章呼吸.ppt
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1、人体生理学人体生理学第五章第五章 呼吸呼吸呼吸过程的三个环节呼吸过程的三个环节呼吸呼吸外呼吸外呼吸气体在血中的运输气体在血中的运输内呼吸内呼吸肺通气肺通气肺换气肺换气组织换气组织换气细胞内氧化代谢细胞内氧化代谢第一节第一节 肺通气肺通气肺通气:肺与外界环境之间的气体交换过程。肺通气:肺与外界环境之间的气体交换过程。一、肺通气的原理一、肺通气的原理(一一)肺通气的动力肺通气的动力直接动力:大气与肺泡气之间的压力差。直接动力:大气与肺泡气之间的压力差。原动力:呼吸肌的舒缩引起的呼吸运动。原动力:呼吸肌的舒缩引起的呼吸运动。1呼吸运动呼吸运动 (1)呼吸运动的过程:呼吸运动的过程:(2)呼吸运动的形
2、式:呼吸运动的形式:腹式呼吸与胸式呼吸。腹式呼吸与胸式呼吸。平静呼吸与用力呼吸。平静呼吸与用力呼吸。2呼吸时肺内压的变化呼吸时肺内压的变化 人工呼吸的原理:用人为的方法建立肺内压人工呼吸的原理:用人为的方法建立肺内压与大气压之间的压力差。与大气压之间的压力差。3胸膜腔内压胸膜腔内压 胸膜腔内压比大气压低,称为胸内负压。胸膜腔内压比大气压低,称为胸内负压。胸内负压是由肺的回缩力形成的。胸内负压是由肺的回缩力形成的。正常值:平静吸气末:正常值:平静吸气末:-5-10mmHg 平静呼气末:平静呼气末:-3-5mmHg 胸内负压的生理意义:胸内负压的生理意义:维持肺泡处于扩张状态,保证肺通气和肺维持肺
3、泡处于扩张状态,保证肺通气和肺换气;换气;促进静脉血和淋巴液的回流。促进静脉血和淋巴液的回流。(二)肺通气的阻力(二)肺通气的阻力弹弹性性阻阻力力非非弹弹性性阻阻力力肺肺通通气气的的阻阻力力胸廓弹性阻力:胸廓弹性阻力:肺弹性阻力肺弹性阻力气道阻力:气道阻力:粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺弹性回缩力:肺弹性回缩力:1/3肺泡表面张力:肺泡表面张力:2/3常态下可忽略不计常态下可忽略不计气流形式和速度、气道半径气流形式和速度、气道半径与胸廓所处的位置有关与胸廓所处的位置有关1弹性阻力和顺应性弹性阻力和顺应性 顺应性顺应性(C):单位跨壁压变化:单位跨壁压变化(P)所引起的容所引起的容积变化积变
4、化(V):CV/P(L/cmH2O)顺应性顺应性(C)与弹性阻力与弹性阻力(R)呈反变关系。呈反变关系。(1)肺的弹性阻力和顺应性肺的弹性阻力和顺应性 肺的弹性阻力肺的弹性阻力肺的回缩力。肺的回缩力。肺的回缩力总是吸气的阻力,呼气的动力。肺的回缩力总是吸气的阻力,呼气的动力。肺的弹性阻力来自:肺的弹性阻力来自:肺的弹性回缩力肺的弹性回缩力(1/3););肺泡表面张力肺泡表面张力(2/3)。肺泡表面张力与肺泡表面活性物质肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 肺泡存在液肺泡存在液-汽界面,产生表面张力,形成肺汽界面,产生表面张力,形成肺泡回缩压力泡回缩压力(P),P2Tr P与肺泡半径与肺泡半径r成反比
5、。成反比。小肺泡:小肺泡:r小,小,P大大塌陷;塌陷;大肺泡:大肺泡:r大,大,P小小膨胀膨胀破裂。破裂。肺泡表面张力与肺泡表面活性物质肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 肺泡表面活性物质由肺泡肺泡表面活性物质由肺泡型细胞产生,主型细胞产生,主要成分为二棕榈酰卵磷脂要成分为二棕榈酰卵磷脂(DPPC)和表面活性物质和表面活性物质结合蛋白结合蛋白(SP),DPPC呈呈单分子层排列在肺泡的液单分子层排列在肺泡的液-汽界面上,其密度随肺泡的涨缩而改变。汽界面上,其密度随肺泡的涨缩而改变。肺泡表面活性物质的主要作用是降低肺泡表肺泡表面活性物质的主要作用是降低肺泡表面张力面张力,从而减少肺泡的回缩力。此作用与
6、从而减少肺泡的回缩力。此作用与DPPC分子的排列密度成正比。分子的排列密度成正比。肺泡表面张力与肺泡表面活性物质肺泡表面张力与肺泡表面活性物质 肺泡表面活性物质降低肺泡表面张力的意义肺泡表面活性物质降低肺泡表面张力的意义:有助于有助于维持维持肺泡的稳定性;肺泡的稳定性;降低吸气的阻力,有利于肺泡的扩张;降低吸气的阻力,有利于肺泡的扩张;减少肺组织液生成,防止肺水肿。减少肺组织液生成,防止肺水肿。(2)胸廓的弹性阻力和顺应性)胸廓的弹性阻力和顺应性 胸廓弹性阻力的作用:胸廓弹性阻力的作用:胸廓在自然位置时,无弹性阻力;胸廓在自然位置时,无弹性阻力;胸廓扩张时,其弹性阻力向内,胸廓扩张时,其弹性阻
7、力向内,是吸气的阻力,呼气的动力;是吸气的阻力,呼气的动力;胸廓缩小时,其弹性阻力向外,胸廓缩小时,其弹性阻力向外,是吸气的动力,呼气的阻力。是吸气的动力,呼气的阻力。2非弹性阻力非弹性阻力 气道阻力:气体分子之间和气体分子与气道气道阻力:气体分子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦。壁之间的摩擦。(1)影响气道阻力的因素:影响气道阻力的因素:气流速度:流速快,则阻力大。气流速度:流速快,则阻力大。气流形式:层流阻力小,湍流阻力大。气流形式:层流阻力小,湍流阻力大。气道管径:管径大,则阻力小。气道管径:管径大,则阻力小。气道阻力与气道半径的气道阻力与气道半径的4次方成反比。次方成反比。(2)影响气
8、道管径的因素)影响气道管径的因素 跨壁压:跨壁压大则气道扩张跨壁压:跨壁压大则气道扩张气道管径增气道管径增大大气道阻力降低。气道阻力降低。肺实质对气道壁的牵引肺实质对气道壁的牵引气道扩张气道扩张管径增管径增大大气道阻力降低。气道阻力降低。自主神经系统的调节:自主神经系统的调节:交感交感神经神经NE气道平滑肌的气道平滑肌的2受体受体气道平气道平滑肌舒张滑肌舒张气道管径增大气道管径增大气道阻力降低;气道阻力降低;迷走神经迷走神经ACh气道平滑肌的气道平滑肌的M受体受体气道平气道平滑肌收缩滑肌收缩气道管径缩小气道管径缩小气道阻力增大。气道阻力增大。(2)影响气道管径的因素)影响气道管径的因素 以上三
9、项随呼吸周期而变:以上三项随呼吸周期而变:吸气时吸气时跨壁压增大跨壁压增大肺扩张肺扩张对气道壁的牵引力对气道壁的牵引力交感神经兴奋交感神经兴奋气道气道SM舒张舒张气道阻力气道阻力呼气时呼气时跨壁压降低跨壁压降低肺缩小肺缩小对气道壁的牵引力对气道壁的牵引力迷走神经兴奋迷走神经兴奋气道气道SM收缩收缩气道阻力气道阻力(2)影响气道管径的因素)影响气道管径的因素 化学因素的影响:化学因素的影响:儿茶酚胺儿茶酚胺气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。PGE2气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。PGF2气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。组胺、白三烯组胺、白三烯气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。吸入气吸入气CO2增加增
10、加气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。内皮素内皮素气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价 (一一)肺容积和肺容量:肺容积和肺容量:1肺容积肺容积 (1)潮气量潮气量(TV)(2)补吸气量补吸气量(IRV)或吸气储备量或吸气储备量 (3)补呼气量补呼气量(ERV)或呼气储备量或呼气储备量 (4)余气量余气量(RV)或残气量或残气量2肺容量肺容量 (1)深吸气量深吸气量(IC)(2)功能功能余余气量气量(FRC)(3)肺活量、用力肺活量、用力呼气量肺活量、用力肺活量、用力呼气量 肺活量肺活量(VC):尽力吸气后,从肺内所能呼:尽力吸气后,从肺内所能呼气的最大气体量。气
11、的最大气体量。用力肺活量用力肺活量(FVC):做最大吸气后,尽力尽:做最大吸气后,尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。快呼气所能呼出的最大气体量。2肺容量肺容量 第一秒钟内的第一秒钟内的用力肺活量称为用力肺活量称为1秒秒用力呼用力呼气量气量(FEV1),通常以,通常以FEV1所占所占用力肺活量用力肺活量(FVC)的的百分数表示。百分数表示。正常时,正常时,FEV1/FVC为为80。FEV2/FVC为为96。FEV3/FVC为为99。用力呼气量是衡量肺通气功能的理想指标。用力呼气量是衡量肺通气功能的理想指标。(4)肺总容量肺总容量(TLC)(二)肺通气量和肺泡通气量(二)肺通气量和肺泡通气量 1肺
12、通气量肺通气量 (1)每分通气量每分通气量潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率 正正常成年人平静呼吸时为常成年人平静呼吸时为69L/min。(2)最大随意通气量:可达到最大随意通气量:可达到150L/min。(3)通气贮量百分比通气贮量百分比通气贮量百分比通气贮量百分比最大通气量最大通气量每分平静通气量每分平静通气量每分最大通气量每分最大通气量100正常成年人的通气贮量百分比应正常成年人的通气贮量百分比应93(二)肺通气量和肺泡通气量(二)肺通气量和肺泡通气量 2无效腔和肺泡通气量无效腔和肺泡通气量 解剖无效腔解剖无效腔(anatomical dead space)肺泡无效腔肺泡无效腔(alveola
13、r dead space)生理无效腔生理无效腔(physiological dead space)肺泡通气量肺泡通气量(alveolar ventilation)肺泡通气量肺泡通气量(潮气量解剖无效腔潮气量解剖无效腔)呼吸频率呼吸频率 (三三)呼吸功呼吸功 肺通气阻力增大时,呼吸功增大。肺通气阻力增大时,呼吸功增大。第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 一、肺换气和组织换气的基本原理一、肺换气和组织换气的基本原理 (一一)气体的扩散气体的扩散 气体扩散速率气体扩散速率(D)与下列因素有关:与下列因素有关:气体的分压差:气体的分压差:O2是是CO2的的10倍。倍。气体分子的扩散系数气体
14、分子的扩散系数溶解度溶解度(S)分子量的平方根分子量的平方根()()MWCO2的扩散系数是的扩散系数是O2的的20倍。倍。扩散面积和距离。扩散面积和距离。温度。温度。CO2的扩散速率比的扩散速率比O2快快2倍。倍。(二)肺泡气、血液和组织中气体的分压(二)肺泡气、血液和组织中气体的分压 (单位:单位:mmHg)大气大气 肺泡气肺泡气 动脉血动脉血 静脉血静脉血 组织组织 PO2 158 103 100 40 30 PCO2 0.3 40 40 46 50(三三)呼吸膜呼吸膜二、肺换气二、肺换气 (一一)肺换气肺换气过程过程 (二二)影响肺换气的因素影响肺换气的因素 1呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度
15、肺纤维化、肺水肿。肺纤维化、肺水肿。2呼吸膜的面积呼吸膜的面积 肺不张、肺实变、肺气肿、肺叶切除。肺不张、肺实变、肺气肿、肺叶切除。(二)影响肺换气的因素(二)影响肺换气的因素 3通气通气/血流比值血流比值(ventilation/perfusion ratio)每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比每分钟肺泡通气量和每分钟肺血流量之间的比值,称为通气值,称为通气/血流比值。血流比值。正常成人安静时的通气正常成人安静时的通气/血流比值约为血流比值约为0.84。通气通气/血流比值血流比值=0.84时,通气与血流最匹配。时,通气与血流最匹配。过高或过低均导致肺换气障碍过高或过低均导致肺换气障碍缺
16、缺O2和和CO2潴留,潴留,以缺以缺O2为主。因此,通气为主。因此,通气/血流比值是衡量肺换气血流比值是衡量肺换气功能的理想指标。功能的理想指标。(二)影响肺换气的因素(二)影响肺换气的因素 肺通气肺通气/血流比值血流比值0.84:因血流不足,使通气相对过剩因血流不足,使通气相对过剩部分肺泡气部分肺泡气未能与血液气充分交换未能与血液气充分交换肺泡无效腔增大;肺泡无效腔增大;肺通气肺通气/血流比值血流比值0.84:因通气不足,使血流相对过剩因通气不足,使血流相对过剩静脉血气体静脉血气体未能充分更新未能充分更新功能性动功能性动-静脉短路。静脉短路。(三三)肺扩散容量肺扩散容量 三、组织三、组织换气
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