第五章 呼吸系统 respiration

1. 第五章 呼吸系统respiration 生理教研室 朱亮zhuliang0708@sina.com

2. 呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸的全过程包括： 1 外呼吸（肺通气+肺换气） 2 气体在血中的运输 3 内呼吸（组织换气+细胞内氧化）

3. 第一节 肺 通 气 肺通气是指肺与外界环境之间的气体交换。 一、肺通气的原理 （一）肺通气的动力 • 原动力－呼吸运动 • 直接动力－肺内压与大气压的压力差

4. 1. 呼吸运动 呼吸运动：呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩张与缩小。 呼吸运动是肺通气的原动力

5. 1.呼吸运动 • 平静呼吸： • 吸气：主动过程 • 呼气：被动过程 • 用力呼吸： • 吸气：主动过程 • 呼气：主动过程 • 胸式呼吸和腹式呼吸

6. 2. 肺内压 • 吸气初：肺内压 < 大气压 吸气开始 • 吸气末：肺内压 = 大气压 吸气停止 • 呼气初：肺内压 > 大气压 呼气开始 • 呼气末：肺内压 = 大气压 呼气停止 肺内压和大气压之间的压力差:直接动力

7. 肺内压 • 胸内压 • 潮气量

8. 3. 胸膜腔内压 胸膜腔内压 = 肺内压－ 肺回缩力 = 大气压 － 肺回缩力 =－肺回缩力 负压是指其低于大气压 呼气末：-3 ～-5mmHg； 吸气末：-5 ～ -10mmHg

9. 胸膜腔负压及其生理意义： • 维持肺泡的扩张状态，有利于肺的扩张 • 有利于静脉血及淋巴液的回流 气胸

10. 胸廓 扩大和 缩小 浆液内聚力 胸内负压 呼吸运动 肺扩大和缩小 原动力 肺内压与大气压的压力差 降低<大气压 吸气 肺内压 升高>大气压 呼气 直接动力 吸气肌 收缩 （呼气肌） 舒张

11. 弹性阻力和非弹性阻力 弹性阻力：70% 肺的弹性回缩力(1/3) 肺泡表面张力(2/3)： 液气界面，液体分子间的引力 肺泡内压与表面张力的关系： P=2T/r （二）肺通气的阻力

12. 早产儿？ • 肺泡表面活性物质： • 脂蛋白，肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌。 • 二棕榈酰卵磷脂(DPPC)，位于液体分子层表面。 • 作用：降低肺泡表面张力 • 降低弹性阻力。 • 维持大小肺泡容积的相对稳定。 • 防止肺水肿。 • 防止肺不张。

13. 复 习 呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。 呼吸的全过程包括： 1 外呼吸（肺通气+肺换气） 2 气体在血中的运输 3 内呼吸（组织换气+细胞内氧化）

14. 胸廓 扩大和 缩小 浆液内聚力 胸内负压 呼吸运动 肺扩大和缩小 原动力 肺内压与大气压的压力差 降低<大气压 吸气 肺内压 升高>大气压 呼气 直接动力 吸气肌 收缩 （呼气肌） 舒张

15. 弹性阻力和非弹性阻力 弹性阻力：70% 肺的弹性回缩力(1/3) 肺泡表面张力(2/3)： 液气界面，液体分子间的引力 肺泡内压与表面张力的关系： P=2T/r （二）肺通气的阻力

16. 早产儿？ • 肺泡表面活性物质： • 脂蛋白，肺泡Ⅱ型上皮细胞分泌。 • 二棕榈酰卵磷脂(DPPC)，位于液体分子层表面。 • 作用：降低肺泡表面张力 • 降低弹性阻力。 • 维持大小肺泡容积的相对稳定。 • 防止肺水肿。 • 防止肺不张。

17. （2）胸廓弹性阻力 • 作用：平静吸气末 • 肺容量 = 67%肺总量时 无回缩力 • 平静呼气末 • 肺容量 < 67%肺总量时 吸气动力 • 呼气阻力 • 深吸气 • 肺容量 > 67%肺总量时 呼气动力 • 吸气阻力

18. （3）肺和胸廓的顺应性 0.2L/cmH2O 0.1L/cmH2O

19. 非弹性阻力：30% • 气道阻力（主要）：80~90%, R = 8L/r4。 • 惯性阻力 • 粘滞阻力

21. 二、肺通气功能的评价 • 肺容量 • 潮气量(TV)：500ml • 补吸气量(IRV)：1.5~2L • 补呼气量(ERV)：0.9~1.2L • 残气量(RV)：1.0~1.5L • 功能残气量(FRV) : RV+ERV

22. 肺活量 最大吸气后，从肺内所能呼出 的最大气量。意义：反映肺一次通气的最大能力 时间肺活量：最大吸气后以最快速度呼气，第1、2、3秒末呼出气量占肺活量的百分数。意义：反映肺活量及呼吸阻力。

24. 每分通气量=潮气量呼吸频率。6~9L 最大通气量，反映肺通气功能的最大潜力。150L （二）肺通气量和肺泡通气量 • 肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量） 呼吸频率 • 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔 • 呼吸效率：慢、深>快、浅

26. 肺通气量和肺泡通气量 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 (次/min) (ml) (ml/min) (ml/min) 12 500 500×12 （500-150）× 12 6000 4200 6 1000 1000× 6 （1000-150）×6 6000 5100 24 250 250×24 （250-150）×24 6000 2400

27. 每分通气量=潮气量呼吸频率。6~9L 最大通气量，反映肺通气功能的最大潜力。150L （二）肺通气量和肺泡通气量 • 肺泡通气量=（潮气量-无效腔气量） 呼吸频率 • 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔 • 呼吸效率：慢、深>快、浅

28. 第二节 肺换气和组织换气 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。 气体交换的形式:扩 散 气体交换的动力:分压差

29. 基膜 肺泡上皮细胞 间质 液体层 Cap.基膜 O2 Cap. 内皮 细胞 CO2 一、肺换气过程 结构基础:呼吸膜(6层结构) 功能:静脉血动脉血

30. 肺换气 0.3s----0.7s

31. 二、影响肺换气的因素 • 呼吸膜的面积和厚度 • 正常面积约40m2 运动(Cap.开放↑)→ 面积↑ 肺实变、肺气肿及肺不张→面积↓ • 正常厚度0.2 ~1.0μm 肺纤维化与肺水肿→呼吸膜厚度↑

32. ★通气/血流比值（Va/Q）： • 概念:每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。 • 正常值:0.84(4.2L/5L/min) • 生理意义: • Va/Q =0.84→气体交换效率最高 • Va/Q增大 无效腔气量增加：心衰、肺栓塞 • Va/Q减小 功能性动静脉短路：肺泡通气不良

33. 通气/血流比值

34. ★通气/血流比值（Va/Q）： • 概念:每分肺泡通气量与每分肺血流量之间的比值。 • 正常值:0.84(4.2L/5L/min) • 生理意义: • Va/Q =0.84→气体交换效率最高 • Va/Q增大 无效腔气量增加：心衰、肺栓塞 • Va/Q减小 功能性动静脉短路：肺泡通气不良

35. 三、组织换气 结构基础:毛细血管壁、细胞膜 功能:动脉血 静脉血

36. 第三节 气体在血液中运输 • 物理溶解 • 化学结合 • 气体  物理溶解 化学结合

37. 溶解度

38. 血液O2和CO2的含量 （ml/100ml血液） 动脉血 静脉血 物理 化学 合 物理 化学 合 溶解 结合 计 溶解 结合 计 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91

39. 一、O2的运输 形式：物理溶解（1.5%） 化学结合（98.5%）

40. Hb与O2结合的特征： ①反应快、可逆、不需酶催化，主要受 PO2影响 ②属氧合反应 ③HbO2鲜红色、Hb紫蓝色、 Hb5g/100ml发绀 ④1分子Hb可结合4分子O2 ⑤氧离曲线呈S形

41. Hb氧容量 100ml血的Hb所能结合的最 大氧量。 Hb氧含量 100血的Hb实际结合的氧量。 Hb氧饱和度 Hb氧含量和Hb氧容量的 百分比。

42. 氧离曲线 上段

43. 氧离曲线中下段

44. PO2

45. PO2（肺） HbO2（氧合血红蛋白） Hb + O2 PO2（组织） 一、氧的运输 • 物理溶解：0.3ml/dl，1.5%。 • 化学结合：19.5ml/dl，98.5%。 • 可逆、快速、不需要酶催化，受PO2影响 • 是氧合而非氧化（Hb中的Fe 2+始终为亚铁状态） • 紫绀：去氧Hb＞5g/100ml，皮肤黏膜呈浅蓝色。

46. 二、二氧化碳的运输 • 物理溶解：3ml, 6% • 化学结合： • 碳酸氢盐：88% CO2 + H2O  H2CO3 HCO 3- +H+ CA: Carbonic Anhydrase • 氨基甲酸血红蛋白：7% HbNH2 + CO2HbNHCOOH

48. 二、二氧化碳的运输 • 物理溶解：3ml, 6% • 化学结合： • 碳酸氢盐：87% CO2 + H2O  H2CO3 HCO 3- +H+ CA: Carbonic Anhydrase • 氨基甲酸血红蛋白：7% HbNH2 + CO2HbNHCOOH

50. 小结 • 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（正常8L），呼吸频率增加到24次/分，第二天因右肺炎症加重，呼吸频率增加到30次/分，虽吸入100％O2，但PaO2仍只有63mmHg，PaCO2分压反而降至32mmHg。 • 请解释该患者PaO2和PaCO2同时降低的原因？ • 给予吸氧的治疗对不对？ • 你认为患者处于何种体位有利于改善患者呼吸功能？