人衛版生理學第五章呼吸目前一頁\總數八十三頁\編于三點生理學第五章呼吸目前二頁\總數八十三頁\編于三點第一節肺通氣第二節

呼吸氣體的交換第四節呼吸運動的調節第三節氣體在血液中的運輸第五章呼吸目前三頁\總數八十三頁\編于三點機體與外環境之間的氣體交換過程。呼吸過程的三個環節：1.外呼吸（肺呼吸）②肺換氣①肺通氣2.氣體在血液中的運輸3.內呼吸（組織換氣）第五章呼吸呼吸（respiration）目前四頁\總數八十三頁\編于三點血液循環組織細胞O2CO2O2CO2肺肺通氣肺換氣氣體運輸組織換氣O2CO2CO2O2呼吸過程的三個環節示意圖第五章呼吸目前五頁\總數八十三頁\編于三點指肺與外界環境之間的氣體交換。1.肺通氣的器官:

呼吸道：溝通肺泡與外界環境的氣體通道肺泡：氣體交換的場所。呼吸膜六層結構胸廓：肺通氣的動力第一節肺通氣肺通氣（pulmonaryventilation

）目前六頁\總數八十三頁\編于三點2.肺通氣原理氣體進出肺取決于兩方面因素的相互作用：一是推動氣體流動的動力；二是阻止其流動的阻力。前者必須克服后者，才能實現肺通氣。第一節肺通氣目前七頁\總數八十三頁\編于三點

一、肺通氣的動力

原動力：呼吸運動直接動力：肺內壓與大氣壓的壓力差肺通氣第一節肺通氣目前八頁\總數八十三頁\編于三點（一）呼吸運動：呼吸肌的收縮和舒張引起的胸廓節律性擴大和縮小,包括吸氣運動和呼氣運動。參與呼吸的肌肉主要吸氣肌：膈肌和肋間外肌主要呼氣肌：肋間內肌和腹肌輔助吸氣肌：斜角肌、胸鎖乳突肌等第一節肺通氣目前九頁\總數八十三頁\編于三點1.吸氣運動：吸氣肌收縮－胸廓擴張－肺擴張－肺容量增加－肺內壓暫時下降－氣體進入肺2.呼氣運動：膈肌和肋間外肌舒張－肺回縮－胸廓回縮－肺內壓升高－氣體被呼出3.呼吸的類型a.平靜呼吸和用力呼吸b.腹式呼吸和胸式呼吸：一般男性以腹式呼吸為主，女性以胸式呼吸為主。第一節肺通氣目前十頁\總數八十三頁\編于三點（二）呼吸時肺內壓和胸膜腔內壓的變化肺泡內的壓力。吸氣初：肺內壓<大氣壓吸氣開始吸氣末：肺內壓=大氣壓吸氣停止呼氣初：肺內壓>大氣壓呼氣開始呼氣末：肺內壓=大氣壓呼氣停止肺內壓（intrapulmonarypressure）在呼吸運動中，肺內壓隨胸腔容積的變化而發生周期性變化。第一節肺通氣目前十一頁\總數八十三頁\編于三點人工呼吸的原理第一節肺通氣目前十二頁\總數八十三頁\編于三點胸膜腔：位于兩層胸膜之間的潛在、密閉的腔隙，其內僅少量漿液。第一節肺通氣胸膜腔內的壓力。胸膜腔內壓（Intrapleuralpressure）目前十三頁\總數八十三頁\編于三點胸膜腔負壓的產生原理:胸膜腔內壓=肺內壓－肺回縮壓在吸氣末或呼氣末,肺內壓=大氣壓：

胸膜腔內壓=大氣壓－肺回縮壓若將大氣壓視為零，則：胸膜腔內壓=－肺回縮壓第一節肺通氣目前十四頁\總數八十三頁\編于三點胸膜腔負壓的生理意義維持肺的擴張狀態,并使肺隨胸廓運動而被動運動;促進靜脈血和淋巴液的回流.

氣胸的危害……第一節肺通氣目前十五頁\總數八十三頁\編于三點二、肺通氣的阻力彈性阻力

肺彈性阻力

肺的彈性回縮力

(1/3)

肺泡表面張力

(2/3)胸廓彈性阻力非彈性阻力

氣道阻力（主要）慣性阻力組織粘滯阻力

肺通氣的阻力目前十六頁\總數八十三頁\編于三點（一）彈性阻力1.肺的彈性阻力彈性回縮力占總阻力的1/3表面張力占總阻力的2/3目前十七頁\總數八十三頁\編于三點1）肺泡表面張力與肺泡表面活性物質肺泡壁內表面襯有一薄層液體，與肺泡直接形成液-氣界面，產生了表面張力，稱為肺泡表面張力。目前十八頁\總數八十三頁\編于三點

液層表面張力沿曲面的切線分向拉緊液面，指向肺泡中心，使肺泡趨于縮小，構成肺的回縮力，約占總回縮力的2/3。根據Laplace公式計算：回縮力P=2T/rT：表面張力dyn/cmr：液泡半徑或肺泡半徑（cm）

目前十九頁\總數八十三頁\編于三點肺泡表面張力的存在造成：（1）阻礙肺泡的擴張，增加吸氣阻力（2）使想通的大小肺泡內壓不穩定（3）促近肺部組織液生成，易產生肺水腫目前二十頁\總數八十三頁\編于三點肺表面活性物質（pulmonarysurfactant)由Ⅱ型細胞分泌,主要成分為二軟脂酰卵磷脂（DPPC)。DPPC特點：分子一端是非極性疏水的，另一端是極性親水的。以單分子層分布在肺泡液-氣界面，密度隨肺泡的張縮而變化。作用：降低分泡表面張力×目前二十一頁\總數八十三頁\編于三點生理意義：（1）降低吸氣阻力，有利于肺的擴張，使吸氣省力。（2）維持大小肺泡容積的穩定性。（3）減少肺間質和肺泡內組織液的生成，防止肺水腫。目前二十二頁\總數八十三頁\編于三點2）肺組織的彈性回縮力來源于彈力纖維和膠原纖維一定范圍內，肺被擴張越大，肺彈性回縮力也越大肺氣腫→彈性纖維斷裂→彈性回縮力下降→呼期末肺內存留氣體→肺通氣效率降低目前二十三頁\總數八十三頁\編于三點2.胸廓的彈性阻力胸廓的彈性阻力則是由胸廓的彈性組織所形成。胸廓的彈性阻力的作用方向，則視胸廓擴大的程度而異:①胸廓處于自然位置時(肺容量≈67％)，不表現有彈性回縮力；②胸廓縮小時(肺容量＜67％)，胸廓的彈性回縮力向外=吸氣的動力，呼氣的阻力；③胸廓擴大時(肺容量＞67％)，胸廓的彈性回縮力向內=吸氣的阻力，呼氣的動力。目前二十四頁\總數八十三頁\編于三點無向外吸氣的動力向內吸氣的阻力不同狀態下胸廓彈性回縮力對呼吸的影響（二）胸廓彈性阻力二、通氣阻力目前二十五頁\總數八十三頁\編于三點3.肺和胸廓的順應性：

是指肺和胸廓在外力作用下，擴張的難易程度。

順應性=----

與可用單位跨肺壓的變化所導致的肺容積變化來表示肺順應性。CL△V△P＝

△V:單位容積變化

△

P：單位壓力變化－－跨肺壓（肺內壓－胸內壓）

（0.2L/cmH2O）1彈性阻力

肺和胸廓是兩個串聯的彈性體，其總順應性的兩者倒數只和。總順應性為：0.1L/cmH2O目前二十六頁\總數八十三頁\編于三點（二）非彈性阻力包括慣性阻力、粘滯阻力和氣道阻力。氣道阻力是主要成分，約占80-90%。氣道阻力:氣體通過呼吸道時氣體分子之間及氣體分子與氣道壁之間的摩擦力.影響氣道阻力的因素:

（1）呼吸道口徑大小（2）氣流速度（3）氣流形式目前二十七頁\總數八十三頁\編于三點

三、肺通氣功能的評價（一）肺容積1.潮氣量

(TV)：每次吸入或呼出的氣量。平靜，500mL2.補吸氣量（IRV）：平靜吸氣末，盡力吸氣所能吸入的氣量。1500-2000mL3.補呼氣量（ERV）：平靜呼氣末，盡力呼氣所能呼出的氣量。900-1200mL4.余氣量（RV）：最大呼氣末存留于肺內不能再呼出的氣量。1000-1500mL目前二十八頁\總數八十三頁\編于三點潮氣量400~600ml補吸氣量(吸氣儲備量)1500~2000ml補呼氣量(呼氣儲備量)900~1200ml余氣量1000~1500ml深吸氣量功能余氣量肺活量肺總量目前二十九頁\總數八十三頁\編于三點（二）肺容量（1）深吸氣量（DIV)＝潮氣量＋補吸氣量2000－2500mL反映最大通氣潛力的指標（2）功能余氣量（FRV）=余氣量＋補呼氣量2500mL生理意義：緩沖呼吸過程中肺泡氣O2和CO2分壓的變化。（3）肺活量（VC）=潮氣量＋補吸氣量＋補呼氣量2500－3500mL目前三十頁\總數八十三頁\編于三點用力呼氣量（FEV）盡力最大吸氣后再盡力盡快呼氣,在一定時間所能呼出的氣量,通常以它所占用力肺活量百分比表示，也稱時間肺活量（TVC）第一秒末呼出肺活量83%第二秒末呼出肺活量96%第三秒末呼出肺活量99%肺總量（TLC)=肺活量＋余氣量3500－5000mL目前三十一頁\總數八十三頁\編于三點(二)肺通氣量1.每分通氣量:指每分鐘吸入或呼出的氣體總量。肺通氣量=潮氣量×呼吸頻率平靜呼吸時,正常成人約為:

500ml×(12~18)次/分＝6~9L/min2.最大隨意通氣量:

盡力作深、快呼吸時的肺通氣量。正常成人約為70~120L/min目前三十二頁\總數八十三頁\編于三點通氣貯量百分比＝——————————————最大隨意通氣量—每分平靜通氣量最大通氣量通氣貯量百分比——

衡量通氣功能貯備能力的指標。

正常值等于或大于93%.×100%目前三十三頁\總數八十三頁\編于三點3.肺泡通氣量(1)無效腔-----從鼻到肺泡,凡沒有參與肺泡與血液間的氣體交換的容積.①解剖無效腔:從鼻到終末細支氣管的呼吸道容積,正常成人約150ml。②肺泡無效腔:沒有與血液進行氣體交換的肺泡的容積,平臥時很小。

③生理無效腔=解剖無效腔+肺泡無效腔平臥時：生理無效腔≈解剖無效腔目前三十四頁\總數八十三頁\編于三點肺泡通氣量----每分鐘在肺泡中進行氣體交換的有效通氣量。肺泡通氣量＝(潮氣量－無效腔氣量)×呼吸頻率★

肺泡通氣量比肺通氣量更能反映肺通氣的真實效能目前三十五頁\總數八十三頁\編于三點不同呼吸頻率和幅度的每分肺通氣量和肺泡通氣量呼吸形式呼吸頻率

(次/min)潮氣量

(ml)肺通氣量(ml/min)肺泡通氣量(ml/min)平靜呼吸

1250060004200淺快呼吸

2425060002400深慢呼吸

6100060005100表明:1.在一定范圍內深而慢的呼吸更有效2.肺泡通氣量比每分通氣量更能反應肺通氣的真實效能.目前三十六頁\總數八十三頁\編于三點

第二節呼吸氣體的交換一、氣體交換的原理

氣體分子不停的進行著無定向的運動，其結果是氣體分子從分壓高處向分壓低處發生凈轉移，這一過程稱為氣體擴散。肺換氣和組織換氣就是物理性的擴散過程。目前三十七頁\總數八十三頁\編于三點（一）氣體的分壓差混合氣體的總壓力是各組成氣體的分壓力的總和。各組成氣的分壓＝混合氣總壓力×該氣體的容積百分比O2159mmHg＝760mmHg×21％CO20.3mmHg=760mmHg×0.04％氣體的擴散速率與分壓差成正比目前三十八頁\總數八十三頁\編于三點肺泡氣動脈血混合靜脈血組織PO213.913.3(104)(100)5.3(40)4.0(30)PCO25.35.3(40)(40)6.1(46)6.6(50)在肺部O2的分壓差為64mmHg，CO2分壓差為6mmHg目前三十九頁\總數八十三頁\編于三點（二）氣體的分子量與溶解度氣體的擴散速率與分子量的平方根成反比目前四十頁\總數八十三頁\編于三點在氣液相或液液相氣體的擴散速率與溶解度成正比由于CO2溶解度

/O2溶解度=515.0/21.1=24綜上所述分壓差*溶解度D∝

√分子量CO2的擴散速率約為O2的2倍目前四十一頁\總數八十三頁\編于三點

當O2和CO2分壓差相同時，CO2的擴散速率約為O2的21倍。在肺泡和靜脈血之間，O2的分壓差約比CO2分壓差大10倍。

綜合以上幾種因素的影響，其結果CO2的擴散速率比O2的擴散速率大2倍。由于CO2比O2容易擴散，故臨床上缺O2比CO2潴留常見。目前四十二頁\總數八十三頁\編于三點二、氣體交換的過程及其影響因素(一)肺換氣目前四十三頁\總數八十三頁\編于三點(二)影響肺換氣的因素：1.呼吸膜的厚度:反比；

(0.2~1m)2.呼吸膜的面積:正比;(70㎡,安靜時僅用40㎡)3.通氣/血流比值()

含肺泡表面活性物質的液體分子層毛細血管基膜毛細血管內皮

肺泡上皮

上皮基底膜間隙

肺泡毛細血管CO2O2RBCVA／Q??目前四十四頁\總數八十三頁\編于三點通氣/血流比值：每分鐘肺泡通氣量與肺血流量的比值正常時：V/Q=4.2/5=0.84流經肺的混合V血→全部變為A血目前四十五頁\總數八十三頁\編于三點V/Q比值↑＞0.84肺血管栓塞通氣過度，血流不足—肺泡無效腔增大目前四十六頁\總數八十三頁\編于三點V/Q比值↓＜0.84支氣管痙攣通氣不足，血流過多—功能性A-V短路目前四十七頁\總數八十三頁\編于三點V/Q比值↑＞0.84V/Q比值↓＜0.84肺換氣效率↓缺O2明顯，CO2潴留不明顯目前四十八頁\總數八十三頁\編于三點（三）組織換氣組織換氣過程：組織細胞血液

O2CO2靜脈血

動脈血

影響組織換氣的因素：毛細血管血流量；組織代謝水平；毛細血管通透性；氣體擴散距離目前四十九頁\總數八十三頁\編于三點目前五十頁\總數八十三頁\編于三點第三節氣體在血液中的運輸

☆O2和CO2在血液中存在的形式:

物理溶解和化學結合(主要)

肺泡血液組織O2

溶解的O2

化學結合的O2

溶解的O2O2

CO2

溶解的CO2

化學結合的CO2

溶解的CO2CO2O2和CO2在血液中的運輸形式目前五十一頁\總數八十三頁\編于三點

一、氧的運輸運輸形式:(1)物理溶解：占1.5%；

(2)化學結合：占98.5%,與紅細胞內的血紅蛋白(Hb)結合成氧合血紅蛋白(HbO2).目前五十二頁\總數八十三頁\編于三點(一)Hb與O2結合的特征1.反應快、可逆、不需酶的催化,受PO2的影響(PO2高時結合,PO2低時解離)

PO2高(肺)Hb＋O2

HbO2PO2低(組織)2.是氧合,而不是氧化:Hb的Fe2+與O2結合后仍是二價鐵。目前五十三頁\總數八十三頁\編于三點3.1分子Hb可結合4分子O2

，

1gHb可結合1.34~1.39mlO2.

①

Hb的氧容量(≈血氧容量)──100ml血液中Hb所能結合的最大O2量.

②Hb的氧含量(≈血氧容量)──100ml血液中Hb實際結合的O2量.③Hb的氧飽和度(≈血氧飽和度)──Hb氧

含量占Hb氧容量的百分比.

如:某人Hb含量為15g/100ml血液,

則Hb氧容量為:1.34╳15＝20.1ml/100ml.健康成人Hb濃度約為150g/L血液,

Hb氧容量為201ml/L.

動脈血Hb氧含量為194ml,靜脈血Hb氧含量只有144ml。動脈血Hb氧飽和度為:194/201＝98%;

靜脈血Hb氧飽和度為:144/201＝75%;目前五十四頁\總數八十三頁\編于三點4.發紺脫氧Hb達50g/L以上。是缺氧的標志。但嚴重貧血和紅細胞增多癥例外。

CO中毒：缺氧--櫻桃紅色目前五十五頁\總數八十三頁\編于三點（二）氧解離曲線及影響因素1.氧的解離：曲線表示氧分壓與血氧飽和度的關系的曲線，曲線呈S型。目前五十六頁\總數八十三頁\編于三點2.氧解離曲線的形態特征A、上段：相當于PO2在60-100mmHg，曲線較平坦。生理意義：只要吸入氣或肺泡氣PO2不低于60mmHg，Hb氧飽和度仍能保持在90%之上。B、中段：相當于PO2在40-60mmHg以下的部分，曲線較陡。生理意義：PO2在此范圍內，稍有下降，Hb氧飽和度下降較大，因而釋放較多的O2，滿足機體代謝的需要。目前五十七頁\總數八十三頁\編于三點2.氧解離曲線的形態特征C、下段:相當于PO215－40mmHg，曲線最陡。PO2略有下降，促使大量O2解離，飽和度下降，有利于組織活動增強時的供氧。目前五十八頁\總數八十三頁\編于三點3.影響氧解離曲線的因素目前五十九頁\總數八十三頁\編于三點波爾效應酸度對Hb和氧親和力的影響。生理意義1、可促進肺毛細血管血液的氧和。

2、有利于組織毛細血管血液對氧的釋放。目前六十頁\總數八十三頁\編于三點

二、CO2的運輸

(一)CO2的運輸形式(1)物理溶解(5%)；(2)化學結合:①碳酸氫鹽(87%);②氨基甲酸血紅蛋白(7%).

目前六十一頁\總數八十三頁\編于三點H2CO3H2O+CO2碳酸酐酶CO2CO2HCO3-+H+HCO3-+Na+NaHCO3ClCl結合成碳酸氫鹽進行運輸血漿紅細胞組織+HbHb-CO2目前六十二頁\總數八十三頁\編于三點CO21.碳酸氫鹽形式H2O＋Ｈ2CO３HCO3-＋Ｈ+碳酸酐酶碳酸酐酶(1)該過程中伴有紅細胞內外的Cl-轉移

;(2)在血漿中HCO3-與Na+結合生成碳酸氫鈉,在RBC內HCO3-與K+結合生成碳酸氫鉀.目前六十三頁\總數八十三頁\編于三點2.氨基甲酸血紅蛋白(HHbNHCOOH)

在組織HbNH2O2+CO2HHbNHCOOH+O2

在肺

特點:(1)無需酶的催化,反應迅速可逆;(2)主要受氧合作用的調節.目前六十四頁\總數八十三頁\編于三點第四節

呼吸運動的調節目前六十五頁\總數八十三頁\編于三點

在CNS中，產生和調節呼吸運動的神經細胞群稱為呼吸中樞。最基本的呼吸中樞是延髓。

一.呼吸中樞與呼吸節律的形成（一）呼吸中樞1.脊髓對呼吸運動的調節呼吸肌運動頸髓前角胸髓前角肋間神經膈神經呼吸運動的調節目前六十六頁\總數八十三頁\編于三點動物腦干橫切實驗目前六十七頁\總數八十三頁\編于三點腦干對呼吸運動的調節

在不同水平橫斷腦干，呼吸節律發生不同改變

中腦-腦橋橫斷（A平面）——呼吸節律無明顯變化

延髓-脊髓橫斷(D平面)

——呼吸停止。

腦橋上-中部橫斷(B平面)——

呼吸變慢、深，若切斷迷走神經，吸氣延長，偶發呼氣中斷-長吸式呼吸。

腦橋-延髓（C平面）——喘息樣呼吸，不規則呼吸。目前六十八頁\總數八十三頁\編于三點

1、延髓:呼吸基本節律中樞（1）背側呼吸組：（孤束核腹外側部）多為吸氣神經元，一方面接受來自肺、咽喉和外周化學感受器傳入纖維的投射，其軸突下行支配對側脊髓的膈運動神經元。（2）腹側呼吸組：（疑核、后疑核、面神經后核）有吸氣神經元和呼氣神經元2、腦橋上部:呼吸調整中樞

(抑制吸氣)

位于腦橋頭端臂旁內側核。其生理意義：促吸氣轉呼氣，防止又長又深的吸氣，加快呼吸頻率。

3、腦橋中下部:長吸中樞

低位腦干

(延髓

+腦橋):基本正常的呼吸節律

高位腦:呼吸運動的隨意控制,呼吸運動的條件反射的建立目前六十九頁\總數八十三頁\編于三點（二）呼吸節律的形成局部神經元回路反饋控制假說：吸氣活動發生器、吸氣切斷機制目前七十頁\總數八十三頁\編于三點呼氣中樞吸氣切斷機制吸氣肌收縮呼氣肌運動神經元吸氣肌運動神經元肺擴張腦橋呼吸中樞

吸氣中樞吸氣活動發生器吸氣深吸氣肺牽張感受器呼吸節律的產生呼氣+++++++--目前七十一頁\總數八十三頁\編于三點二、呼吸的反射性調節(一)機械感受性調節肺牽張反射：由肺擴張或肺萎陷引起的吸氣抑制或興奮的反射肺擴張反射肺萎陷反射

目前七十二頁\總數八十三頁\編于三點1）機制：吸氣→肺擴張→支氣管、細支氣管牽張感受器興奮→迷走神經傳入沖動增多→（+）延髓吸氣切斷機制→吸氣停止，轉入呼氣2）作用：使吸氣不至于過長過深，防止肺通氣過度（不參與人類平靜呼吸的調節）切斷雙側迷走神經，呼吸有何變化？呼吸變得深而慢目前七十三頁\總數八十三頁\編于三點

由呼吸肌本體感受器傳入沖動所引起呼吸運動的反射性變化。感受器的肌梭，效應器是受牽拉的肌肉。肌肉受牽拉時，肌梭感受器興奮脊髓吸氣肌運動神經元牽拉的肌肉收縮。運動或呼吸阻力增大時，肌梭感受器受較強的刺激，可反射性地引起呼吸肌收縮增強。意義：隨著呼吸肌負荷的增加而相應地加強呼吸運動，用于克服呼吸道阻力。呼吸肌的本體感受器反射目前七十四頁\總數八十三頁\編于三點（二）化學感受性反射

化學感受器(1)外周化學感受器頸動脈體主動脈體PO2↓H＋↑

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