呼吸

1. 第五章 呼 吸 四川大学华西医院急诊医学科 主讲： 何庆 教授

3. 目 录 第一节 肺 通 气 第三节 气 体 运 输 第四节 呼吸运动的调节 第二节 气 体 交 换 概 述

4. 概 述 呼吸： 机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸全过程：

5. 呼吸道 上呼吸道 下呼吸道 呼吸道：具有加温、加湿、过滤和清洁作用 一、呼吸道 （ Airway )

7. 肺泡上皮细胞 Ⅰ 型细胞 Ⅱ 型细胞 二、肺泡

8. 三、胸廓

9. 第一节 肺 通 气  一、 肺通气概念 二、肺通气结构 血管网 粘液腺 加湿、加温、过滤、清洁 纤 毛 迷走 N->ACh+M 受体->收缩->气道阻力↑ 平滑肌 ( 故哮喘病人夜间发作较多 ) 交感 N->NE+β 2 受体->舒张->气道阻力↓ ( 拟交感药物治疗哮喘 ) 注 : 体液因素 ( 组织胺、 5-HT 、缓激肽等 )-> 强烈收缩 呼吸肌：与肺通气的动力有关 胸膜腔：其负压与肺扩张有关 呼吸道

10. 三、肺通气原理 （一）肺通气的动力 呼 气 肺内压 ＞ 大气压 缩 小 肺 脏 吸 气 肺内压 ＜ 大气压 胸 廓 呼 吸 肌 缩 小 收 缩 舒 张 扩 张 原动力 : 呼吸运动是肺通气的原动力。 直接动力 : 肺内压与外界大气压间的压力差。 扩 张

11. 1. 呼吸运动 (1) 型式 : 按呼吸深度分 : 平静呼吸和用力呼吸； 按动作部位分 : 胸式呼吸、腹式呼吸和混合式呼吸。 混合呼吸 : 正常成人。  腹式呼吸 : 婴儿、胸膜炎、胸腔积液。 胸式呼吸 : 严重腹水、腹腔有巨大肿块、 (2) 频率 : 成人 :12 ～ 18 次 / 分 婴儿 :60 ～ 70 次 / 分 妊娠、肥胖。

12. (3) 过程 ： ① 平静呼吸 ： 肺内压＞大气压， 气体经呼吸道出肺 胸廓容积缩小 , 肺被动缩小 膈肌和肋间外肌舒张， 肋骨和膈肌弹性回位， 缩小胸廓 上下、前后、左右径 肺内压＜大气压， 气体经呼吸道入肺 胸廓容积扩大， 肺在胸膜腔负压作用下被动扩张 ( 因肺无主动扩缩的组织结构 ) 膈肌收缩使膈顶下移， 增大胸廓的上下径 肋间外肌收缩使肋骨上提 , 扩大胸廓前后、左右径 吸 气 呼 气

13. ② 用力呼吸 ： 用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。 用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌 + 腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。 ③ 人工呼吸 : 基本原理 : 使肺内与外界大气压间产生压力差 方法 : 负压吸气式 ( 压胸法 ) 正压吸气式 ( 口对口呼吸法，呼吸机 ) (4) 特点 ： ① 平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。 ② 用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。 ③ 平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。

14. 2. 肺内压 : 肺内压是指肺内气道和肺泡内气体的压力。 平静吸气初 : 肺内压 < 大气压 =0.3 ～ 0.4kPa-> 气入肺 平静吸气末 : 肺内压 = 大气压──────->气流停 平静呼气初 : 肺内压 > 大气压 =0.3 ～ 0.4kPa-> 气出肺 平静呼气末 : 肺内压 = 大气压──────->气流停 用力呼吸时 : 肺内压的升降变化有所增加。 如：故意闭住声门而作剧烈呼吸运动。

15. 3. 胸内压 （ 1 ）概念 : 胸内压是指胸膜腔内的压力。 （ 2 ）测定方法 : 间接法 : 气囊测定食管内压以间接反映胸内压 直接法 :

16. （ 3 ） 压力 : 平静吸气时 : 胸内压 < 大气压 =0.7 ～ 1.3kPa 呼气时 : 胸内压 < 大气压 =0.4 ～ 0.7kPa 特点 : ① 平静呼吸时胸内压始终为负压； ② 用力呼吸时负压变动更大； ③ 有时可为正压 ( 如紧闭声门用力呼吸 ) 。

17. （ 4 ）成因 : 前提条件 : ① 有少量浆液的密闭腔； ② 肺和胸廓是弹性组织； ③ 胸廓自然容积 > 肺容积； ④ 壁层胸膜紧贴于胸廓内壁 , 大气压对其影响极小。 形成因素 : 两种方向相反作用力的代数和 胸内压＝大气压－肺回缩力 胸内压＝ 0 －肺回缩力 迫使脏层胸膜回位 迫使脏层胸膜外移使肺扩张 ( 肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力 ) 肺 回 缩 力 ( 大 气 压 ) 肺 内 压

18. (5) 生理意义 : 纽带作用； 维持肺处于扩张状态； 促进血液和淋巴液的回流。 结论： 胸膜腔内负压是脏层胸膜受到两个相反作用力相互抵消的代数和 , 经脏层胸膜间接反映在胸膜腔的压力。

19. （二）肺通气的阻力 呼吸运动产生的动力 , 在克服肺通气所遇到的阻力后 , 方能实现肺通气。阻力增高是临床肺通气障碍的常见原因。 弹性阻力 非弹性阻力 肺通气阻力 胸廓弹性阻力 ：与胸廓所处的位置有关 肺弹性阻力 气道阻力 ：与气体流动形式 + 气道半径有关 粘滞阻力 惯性阻力 肺弹性回缩力 : 1/3 肺泡表面张力： 2/3 常态下可忽略不计

20. 1. 弹性阻力 : (1) 肺的弹性阻力 ① 度量法 ： = 顺应性 =(1/ 弹性阻力 ) 顺应性： 指在外力作用下弹性组织的可扩张性。 顺应性大 = 易扩张 = 弹性阻力小 顺应性小 = 不易扩张 = 弹性阻力大 肺容积变化 (△V) 肺顺应性 (C L )= ─────── = 0.2L/cmH 2 O 跨肺压变化 (△P) ‖ 肺内压与胸膜腔内压之差 测得的肺顺应性（ L/cmH 2 O ） 比顺应性 = ———————————————————— 肺总量（ L ） 因肺顺应性还受肺总量的影响，所以应测单位肺容量下的顺应性，即比顺应性。

21. ② 来源： 肺的弹性阻力 Ⅰ . 肺泡表面张力 离体肺在充气和充水时（扩张肺至相同容积），可见充气所需的压力 ＞ 充水。 说明肺泡内液 - 气界面（表面张力）是否存在，与肺的弹性阻力有着密切关系 。 肺泡内的液 - 气界面，因界面层的液体分子受力不均匀，表现的内聚力（表面张力）方向是向中心的 -> 使肺泡缩小。 肺弹性组织回缩力 :1/3 肺泡表面张力 :2/3

22. 根据 Laplace 定律 : P(N/cm) ＝———————— 肺泡内压力 (P): 与表面张力 (T) 成正比 , 与肺泡半径 (r) 成反比。 肺泡表面张力的作用： a. 肺泡回缩->肺通气（吸气）阻力 b. 肺泡内压不稳定->肺泡破裂或萎缩 c. 促肺泡内液生成->产生肺水肿 2T(N/cm) r(cm)

23. Ⅱ . 表面活性物质 : 来源： 肺泡Ⅱ型细胞分泌，单分子层分布于肺泡液 - 气界面上，其密度随肺泡的张缩而改变。 成分 : 二棕榈酰卵磷脂 ( DPL 或 DPPC ) 。 作用： a. 降低肺泡表面张力->降低吸气阻力； b. 减少肺泡内液的生成->防肺水肿的发生 ;

24. c. 维持肺泡内压的稳定性->防肺泡破裂或萎缩； 临床 ： ● 成人肺炎、肺血栓等->表面活性物质↓->肺不张。 ● 6 ～ 7 个月胎儿才开始分泌表面活性物质，故早产儿可因缺乏表面活性物质而发生肺不张和新生儿肺透明膜病->呼吸窘迫综合征。 吸 气 肺泡表面积↑ DPL 分散 降表面张力的作用↓ 肺泡表面张力↑ 肺泡回缩 防肺泡破裂 ( 呼气 ) ( ↓ ) ( 密集 ) ( ↑ ) ( ↓ ) ( 扩张 ) ( 萎陷 )

26. （ 2 ） 胸廓的弹性阻力 胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成。 ① 胸廓处于自然位置时 ( 肺容量≈ 67 ％ ) ，不表现有弹性回缩力； ② 胸廓缩小时 ( 肺容量＜ 67 ％ ) ，胸廓的弹性回缩力向外 = 吸气的动力，呼气的阻力； ③ 胸廓扩大时 ( 肺容量＞ 67 ％ ) ，胸廓的弹性回缩力向内 = 吸气的阻力，呼气的动力。 肺容量变化 (△P) 胸廓顺应性＝ ──────── = 0.2L/cmH 2 O 跨壁压 (△P)

27. （ 3 ） 影响弹性阻力的因素 ①肺充血、肺不张、表面活性物质减少、肺纤维化和感染等原因->肺弹性阻力↑ ( 肺顺应性↓ )-> 吸气困难。 ② 肺气肿时->肺弹性成分破坏->肺回缩力↓->肺弹性阻力↓ ( 肺顺应性↑ )-> 呼气困难。 故肺顺应性加大并不一定表示肺通气功能好。 ③ 肥胖、胸廓畸形、胸膜增厚、腹内占位病变等原因->弹性阻力↑ ( 顺应性↓ )-> 但引起通气障碍的情况较少。

28. 2. 非弹性阻力—— 气道阻力 ⑴ 气道阻力特点 : ① 只在呼吸运动时产生； 流速快->阻力大 ② 与气体流动形式有关： 层流->阻力小 湍流->阻力大 ③ 与气道半径的 4 次方成反比： （ R∝1 ／ r 4 ）

29. ⑵ 影响气道阻力的因素 ： ① 跨壁压：呼吸道内压力高->跨壁压大->管径被动扩大->阻力↓。 ② 肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用：小气道的弹性组织对无软骨支持的细支气管保持通畅。 ③ 气道管壁平滑肌舒缩活动： 迷走 N->Ach + M 受体->收缩->气道阻力↑ 交感 N->NE +β 2 受体->舒张->气道阻力↓ 非 NE 非 Ach 共存递质的调制 ( 如神经肽） ④ 高气压：如深潜水环境下 , 由于气体密度增大 , 气道阻力增大 , 呼吸减慢加深 , 增加了呼吸肌作功和能量消耗。

30. ⑤ 化学因素的影响： ◇ 儿茶酚胺->气道平滑肌舒张。 ◇ PGF 2 α -> 气道平滑肌收缩； PGE 2 -> 气道平滑肌舒张。 ◇ 过敏反应时肥大细胞释放的组胺->气道平滑肌收缩。 ◇ 吸入气 CO 2 ↑-> 反射性支气管收缩。 ◇ 哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素↑->气道平滑肌收缩。

31. 四、肺容量和肺通气量 ( 一 ) 肺容量

32. 机能余气量 ＝余气量＋补呼气量 肺总容量 ＝肺活量＋余气量 肺活量 ＝补吸气量＋潮气量＋补呼气量 时间肺活量 = 用力吸气后再用力并快速呼出的气体量占肺活量的百分数。 正常值： t 1 末 =83 ％， t 2 末 =96 ％ ,t 3 末 =99 ％ 。 意义：反映肺活量容量的大小、呼吸所遇阻力的变化，是评价肺通气功能较好指标，阻塞性肺疾患的时间肺活量↓。

33. ( 二 ) 肺通气量： ⒈ 每分通气量 ＝ 潮气量 × 呼吸频率 ( 次 / 分 ) 最大通气量 = 最大限度潮气量 × 最快呼吸频率 ( 次 / 分 ) 通气贮存量百分比 = ——————————————————— 2. 肺泡通气量 ＝ ( 潮气量 - 无效腔量 )× 呼吸频率 解剖无效腔 ：无气体交换能力的腔（从上呼吸道->呼吸性细支气管）。 肺泡无效腔 ：因无血流通过而不能进行气体交换的肺泡腔。 生理无效腔 ＝解剖无效腔＋肺泡无效腔 最大通气量 最大通气量 - 每分通气量 ×100% ≥ 93%( 反映通气贮备能力 ) = 6 ～ 8 L/min = 70 ～ 120 L/min = 4.2 ～ 6.3 L/min

34. 第三节 气体交换 肺换气：肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换 组织换气：组织细 胞与组织毛细血管血液之间的气体交换

35. 一、气体交换的原理 形式 ：单纯扩散 动力 ：气体分压（张力）差 气体扩散速率 （ Diffusion rate ， D ）：单位时间内气体扩 散的容积。 D ∝ △P . . . T S √ MW A d 分压差 × 扩散面积 × 溶解度 × 温度 扩散距离 × 分子量平方根 D =

39. 二、肺换气 结构基础：呼吸膜 动力：气体的分压差 静脉血 动脉血 （一）肺换气过程 O 2 CO 2

42. 3. 通气 / 血流比值 (Ventilation/perfusion ratio) 每分 肺泡通气量 与每分 肺血流量 之间的比值。 0.84

43. V A / Q (dead space) 肺泡无效腔 VA/Q↑ （肺血管栓塞） VA/Q↓ （支气管痉挛） V A / Q >0.84 <0.84 (functional shunt) 功能性动 - 静脉短路

44. 组织中气体交换的原理与在肺中交换相似，但该处交换在液相中进行，且扩散膜两侧的 O 2 、 CO 2 分压差随细胞内氧化代谢强度和组织血流量而异。 三、组织换气

46. 血液 O 2 和 CO 2 的含量（ ml / 100ml 血液） 第三节 气体在血液中的运输 物理溶解 物理溶解 合计 化学溶解 合计 52.91 50.0 2.91 48.93 46.4 2.53 CO 2 15.31 15.2 0.11 20.31 20.0 0.31 O 2 混合静脉血 动脉血 化学结合

47. 在肺脏氧与二氧化碳运输形式

49. 在组织氧与二氧化碳运输形式

54. 2. 氧解离曲线 （ oxygen dissociation curve) ： S 型 氧离曲线 是显示 PO 2 与 Hb 氧饱和度关系的曲线

60. pH ↑ 或 Pco 2 ↓ ，温度 ↓ ， 2,3-DPG 浓度 ↓ ， 氧解离曲线 左移（ A 图） pH ↓ 或 Pco 2 ↑ ，温度 ↑ ， 2,3-DPG 浓度 ↑ ， 氧解离曲线 右移（ C 图） 正常（ B 图）

62. 二、 CO 2 的运输 （一） 物理溶解 CO 2 的 溶解的量约占 CO 2 的总运输量的 5% （二） 化学结合 碳酸氢盐 氨基甲酸 Hb

64. 的 运 输 CO 2 （ 88% ） （ 7% ）

65. （三） CO 的解离曲线 非 S 型、呈线性关系、无饱和点

68. A 平面 ： 在中脑和脑桥之间横切，呼吸无明显变化 D 平面 ： 在延髓和脊髓之间横切，呼吸运动停止 B 平面 ： 在脑桥上、中部之间横切，呼吸将变慢变 深，如切断双侧迷走神经，则出现长吸式 呼吸 C 平面 ： 脑桥和延髓之间横切，长吸式呼吸消失， 出现喘息样呼吸 三级呼吸中枢理论：脑桥上部有呼吸调整中枢，中下部有长吸中枢，延髓有呼吸节律基本中枢。但目前尚未证实存在结构上特定的长吸中枢。

69. a b c d 迷走神经完整 切断双侧迷走神经 PBKF

73. （一）化学感受性反射 二、呼吸的反射性调节 潮气量 呼吸频率 呼 吸 中 枢 效应器 （呼吸肌） 动脉血 PCO 2 PO 2 H + 化学感受器

74. 主动脉体 (aortic bodies) 颈动脉体 (carotid bodies) 外周化学感受器 (peripheral Chemoreceptor) 化学感受器 (chemoreceptor) 中枢化学感受器 (central Chemoreceptor) 迷 走 神 经 窦 神 经 呼吸中枢

76. （ 2 ）中枢化学感受器 （ central chemorecptor) 中枢 化学 感受器 H + 局部冷却阻断 电凝固 电刺激等

77. 1. CO 2 、 H + 、 缺 O 2 对呼吸运动的调节

79. 时间过长 过度通气 P CO 2 过低 对呼吸 兴奋作用解除 呼吸暂停

81. 颈动脉体 灌流液 颈动脉体对 P CO 2 的反应 记录电极 P CO 2 颈动脉体 放电频率

82. 人工 脑脊液 H + 不变 P CO 2 中枢化学感受器对 P CO 2 的反应

83. 分 析 脑脊液中 P CO 2 脑脊液中 H + 浓度 中枢化学感受器

84. ＋ H 2 O 碳酸酐酶 H 2 CO 3 中枢 化学 感受器 H + HCO 3 － 动脉血中 PCO 2 升高 CO 2 血脑屏障

85. CO 2 的 两 条 作 用 途 径 中枢化学感受器 动脉血中 PCO 2 升高 H + 外周化学感受器

87. 脑脊液 中的 H + H + 浓度 中枢化学 感受器 外周化学 感受器 对呼吸运动的调节 H +

88. 颈动脉体 灌流液 H + 浓度 切除迷走神经、窦神经 颈动脉体灌流液中 H + 浓度 对呼吸的影响

90. P O 2 P O 2 切除迷走神经、窦神经 颈动脉体 灌流液 颈动脉体灌流液中 P O 2 对呼吸的影响

91. 小结： P CO 2 中枢化学 感受器 外周化学 感受器 P O 2 H + 浓度

97. 复习思考题 1. 何谓呼吸？呼吸全过程由哪几个环节组成？ 2. 肺通气的动力是什么？需要克服那些阻力才能实现肺通气？ 3. 胸膜腔负压是如何形成的？有什么生理意义？ 4. 简述肺表面活性物质的来源、主要成分、生理作用及意义？ 5. 在动物实验中，增大无效腔对呼吸有何影响？为什么？ 6. 为什么深而慢的呼吸比浅而快呼吸效率高？ 7. 试分析氧解离曲线的特点和生理意义。 8. 试述动脉血中二氧化碳分压升高、氧分压降低、〔 H + 〕升高对呼吸有何影响？为什么？

98. 谢 谢