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第五章 呼吸
生理学第五章：呼吸（400主题超详细版）
编辑于2022-03-05 08:41:32
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第五章 呼吸
P147-176
概念
机体与外界环境之间气体交换的过程
呼吸全过程
1. 外呼吸
1. 肺通气
1. 概念
肺通气：气体在外界大气与肺泡之间的交换过程 呼吸道（鼻、咽、喉、气管、支气管），肺泡，胸膜腔，膈，胸廓
2. 原理
i. 原动力与直接动力
原动力：呼吸肌的舒缩活动 直接动力：肺泡气与外界大气的压力差
ii. 平静呼吸，用力呼吸的肌肉作用
平静呼吸时：吸气时主动的，呼气是被动的；用力呼气时：呼气运动也是一个主动过程 吸外膈 呼内腹 ①平静呼气：肋间外肌、膈肌舒张 ②用力呼气：肋间外肌、膈肌舒张，肋间内肌、腹肌收缩 ③平静吸气：肋间外肌、膈肌收缩 ④用力吸气：吸气肌加强收缩，辅助吸气肌(斜角肌、胸锁乳突肌）参与收缩
iii. 胸式呼吸与腹式呼吸
腹式呼吸：以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动 胸式呼吸：以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动
3. 肺内压
概念
肺泡内气体压力
肺内压与大气压关系变化
①吸气时：肺容积➕，肺内压➖，低于大气压时，气体进入肺 到吸气末，肺内压升高到=外界大气压，气流暂停 ②呼气时：肺容积➖，肺内压➕，高于大气压时，气体流出肺 到呼气末，肺内压降低到=外界大气压，气流暂停
肺内压等于大气压的时期
吸气末和呼气末
4. 胸膜腔负压
①胸膜腔：存在于肺表面的脏层胸膜和衬贴于胸廓内壁的壁层胸膜之间的密闭的、潜在的、无气体和仅有少量浆液的腔隙。 ②胸膜腔内压（胸内压）：胸膜腔内的压力
气胸
密闭的胸膜腔与大气相通，空气便进入胸膜腔而患气胸 危害：胸膜腔负压生理意义反面
周期性变化
胸膜腔内压平静呼吸时始终低于大气压 ①平静呼气末：（较大气压）-5 — -3mmHg ②平静吸气末：（较大气压）-10 — -5mmHg
形成与维持
形成与两种力有关
肺内压和肺回缩压
形成原因
①胸膜腔密闭 ②肺泡表面张力 ③胸自然容积大于肺 ④肺弹性纤维回缩力大于肺 注： 维持胸膜腔负压的必要条件：胸膜腔密闭 形成胸膜腔负压的主要原因：肺的回缩力
生理意义
I. 有利于静脉血、淋巴液回流
II. 使肺处于扩张状态
III. 降低气道阻力，使吸气变得省力
降低气道阻力？ 假设胸膜腔内压为正压→压迫细支气管（无软骨环，抗压差）→管径减小→气道阻力变大→即对比下来胸膜腔呈负压可以降低气道阻力
计算公式
（胸膜腔内压=-肺回缩压）以大气压为0计
5. 肺通气的阻力
肺通气阻力
弹性阻力70％
弹性阻力：弹性体在对抗外力作用时所引起变形的力 无气流流通时才存在，为静态阻力，对应了静态顺应性
肺弹性阻力
肺泡内侧面表面张力产生的回缩力2/3
最主要肺弹性阻力 最主要弹性阻力 最主要肺通气阻力
肺组织本身的弹性阻力1/3
✳胸廓弹性阻力：胸廓的弹性成分
非弹性阻力30％
非弹性阻力：气体在发动、变速、换向时因气流和组织的惯性所产生的组织肺通气的力 属于动态阻力，对应动态顺应性
气道阻力80-90％
（管径大小）
影响气道口径的因素： ①自主神经系统的调节： Ⅰ交感神经：使气道平滑肌舒张，口径变大，阻力减小 Ⅱ副交感神经：使气道平滑肌收缩，口径变小，阻力增大 ②化学因素的影响： Ⅰ增大气道阻力（主要使平滑肌收缩） ·前列腺素PG ·过敏反应时肥大细胞释放的组胺、白三烯 ·气道上皮细胞合成、分泌内皮素 ·吸入过量二氧化碳（刺激支气管和C类纤维） Ⅱ减小气道阻力（使气道平滑肌舒张） ·儿茶酚胺 ·PGE2 ③跨壁压：与气道口径成正比，与气道阻力成反比 ④肺实质对气道壁的牵引
惯性阻力
组织的粘滞阻力
肺顺应性
顺应性与弹性阻力在数值上互为倒数
指弹性组织在外力作用下发生形变的难易程度
✳分类
1. 静态顺应性（对应1/弹性阻力）
2. 动态顺应性（对应1/非弹性阻力）
肺表面活性物质
糖皮质激素可以促进其生成
概要
肺表面活性物质：是由肺泡Ⅱ型上皮细胞合成和分泌的含脂质与蛋白质的混合物。 ①脂质占90％，其中60％以上是二棕榈酰卵磷脂DPPC ②表面活性物质结合蛋白SP占10％
作用
①降低肺泡表面张力，减小肺泡回缩力，增加肺顺应性 ②维持不同大小肺泡稳定 ③降低吸气阻力，减少吸气做功
肺通气受限
1. 吸气困难
①肺充血 ②肺组织纤维化 ③肺表面活性物质减少
2. 呼气困难
肺气肿（肺回缩力减小，肺顺应性增大，弹性阻力减小）
6. 肺通气功能的评价
肺容积
1. 潮气量
2. 补吸气量
3. 补呼气量
4. 余气量
互不重叠，全部相加等于肺总量
肺容量
肺容积中任意两项或以上指标相加的联合气体量
深呼气量IC
①是指从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量 ②深吸气量=潮气量+补吸气量 ③是衡量最大通气潜力的指标之一
功能余气量FRC
①是指平静呼气末尚存留于肺内的气体量 ②功能余气量=补呼气量+余气量 ③生理意义：缓冲呼吸过程中肺泡气氧分压和二氧化碳分压的变化度（稀释作用）
肺活量VC
①尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量 ②肺活量=潮气量+补呼气量+补吸气量 ③肺活量是肺功能测定时的常用指标，反映肺一次通气的最大能力
用力肺活量FVC
①用力肺活量FVC：一次最大吸气后，尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量 ②用力呼气量FEV：一次最大吸气后尽力尽快呼气，在一定时间内所能呼出的气体量 ②排除背景肺容量的影响，常用第1、2、3秒末的FEV所占FVC的百分比来表示。正常人FEV1/FVC、FEV2/FVC、FEV3/FVC分别为83％、96％、99％。 ·其中FEV1/FVC的临床应用价值最大，是鉴别阻塞性肺疾病和限制性肺疾病最常用的指标。 * Ⅰ阻塞性肺疾病：FEV1降低比FVC明显；FEV1/FVC整体变小，余气量增加 Ⅱ限制性肺疾病：FEV1和FVC均减小，且FEV1/FVC基本正常，余气量减少
肺总量
肺通气量=潮气量✖呼吸频率
最大随意通气量
①在尽力做深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量 ②是衡量个人最大运动量、劳动量的指标
肺泡通气量=（潮气量-无效腔）✖呼吸频率
①解剖无效腔：每次吸入的气体，有一部分留在鼻或口至终末支气管之间的呼吸道内，不参与肺泡与血液之间的气体交换，这部分传导性呼吸道的容积成为解剖无效腔 ②肺泡无效腔：进入肺泡的气体也可因血流在肺内分布不均而不能全部与血液进行气体交换，未能进行气体交换的这部分肺泡容积成为肺泡无效腔（基本可忽略） 生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔
进行快、浅呼吸受影响最大：肺泡通气量
慢、深的呼吸可以： ①增加肺泡通气量 ②提高气体更新率 ③增加呼吸做功
2. 肺换气
1. 概念；
肺换气：肺泡与肺泡毛细血管血液之间的气体交换过程 实现肺换气的主要场所：肺泡
2. 气体扩散速率影响因素
I. 气体的分压差
是指两个区域间某气体分压的差值，也是气体扩散的动力和决定气体扩散方向的关键因素
①体内氧分压最高：肺泡气 ②体内二氧化碳分压最高：细胞内液
II. 气体的分子量和溶解度
①相同条件下，气体相对扩散速率与气体分子量的平方根成反比（分子量小的气体扩散速率快） ②扩散速率与气体在溶液中的溶解度成正比
III. 扩散面积和距离
扩散面积越大，所扩散的分子总数也越多 扩散距离越大，扩散需要的时间也越长
IV. 温度（人体体温恒定，基本忽略）
3. 肺换气影响因素
I. 呼吸膜的厚度
①气体扩散速率与呼吸膜厚度（扩散距离）成反比：呼吸膜越厚，扩散耗时越长，单位时间内扩散的气体量越少。 ·使呼吸膜增厚/扩散距离增加的疾病：肺纤维化，肺水肿→降低气体扩散速率，减少扩散量 ②呼吸膜也称气-血屏障，有六层结构：含肺表面活性物质的液体层、肺泡上皮细胞层、上皮基底膜层、上皮基底膜和毛细血管之间的间隙（间质层）、毛细血管基膜层、毛细血管内皮细胞层
II. 呼吸膜面积
与扩散速率成正比
III. 通气/血流比值（VA/Q）
1、正常人安静时VA/Q=0.84，比值偏高偏低都表明两者匹配不佳，气体交换的效率均降低： ①偏大：气血交换不充分，肺泡无效腔增大 ②偏小：通气不足，血流过多，气体不能充分更新 2、衡量肺换气效率的最佳指标：VA/Q
2. 气体运输
3. 内呼吸
组织换气
组织换气影响因素： ①毛细血管开放数量 ②毛细血管通透性 ③毛细血管血流量 ④细胞代谢水平 ⑤气体扩散距离
气体交换包括：组织换气、肺换气
体循环毛细血管中的血液与组织细胞之间的气体交换
气体在血液中的运输
氧气和二氧化碳均以物理溶解和化学结合两种方式进行运输，且血液中二者都主要以化学结合形式存在，物理溶解形式占比极小： ①物理溶解：建立分压差，实现部分气体运输 ②化学结合：离子形式
氧的运输
血液中氧气仅1.5％以物理溶解形式运输，98.5％则以化学结合形式运输（主要运输形式为氧合血红蛋白HbO2）
血红蛋白Hb的分子结构
Hb分子由1个珠蛋白、4个血红素组成（4亚基，8盐键） ①每个血红素基团中心为一个二价铁，亚铁离子可结合氧，使Hb成为氧合血红蛋白HbO2， ②每个珠蛋白有4条多肽链，每条多肽链与1个血红素相连接构成Hb的单体或亚单位，Hb的4个单体之间和亚单位内部有盐键链接→Hb与氧气的结合与解离的本质：盐键的形成与断裂（即Hb变构效应)
①Hb与氧结合反应迅速而可逆②结合反应是氧合而非氧化：亚铁离子不变价③存在饱和现象：1分子Hb可结合4分子氧气
Hb的类型
Hb：紧密型T型，对O2亲和力低 HbO2：疏松型R型，对O2亲和力高 *HbO2呈鲜红色，Hb呈蓝紫色。血液中Hb含量过高（大于5g/100ml）时，皮肤、粘膜呈紫色，即发绀P164
评价Hb结合氧气的量
Hb氧容量：100ml血液中，Hb所能结合的最大O2量 Hb氧含量：100ml血液中，Hb实际结合的O2量 Hb氧饱和度：Hb氧含量与Hb氧容量的百分比 通常情况下血浆溶解的氧气量极少，可忽略，故以上指标可直接视为血......
氧解离曲线
★影响氧解离曲线的因素： ①血液PH和PCO2： pH降低/PCO2升高，Hb对O2亲和力降低，P50增大，曲线右移 ②温度： 温度升高，Hb对O2亲和力降低，P50增大，曲线右移 ③RBC内2，3-二磷酸甘油酸浓度： 2，3-DPG浓度升高，Hb对O2亲和力降低，P50增大，曲线右移 ④CO的影响： CO可与Hb结合形成一氧化碳血红蛋白（HbCO),占据Hb分子中O2的结合位点，严重影响血液对O2的运输能力 *CO中毒时：氧含量减小，氧饱和度减小，携氧能力减小，PO2可能正常，但机体缺氧
氧解离曲线右移的意义
Hb对O2亲和力下降，氧解离曲线右移促进O2释放，有助于组织获得更多的O2 使氧解离曲线右移： ①组织PO2减小 ②组织PCO2升高 ③组织温度升高 ④组织2，3-DPG浓度升高 ⑤组织pH降低
二氧化碳的运输
血液中所含CO2约5％以物理溶解形式运输，其余95％则以化学结合的形式运输 化学结合的主要形式：碳酸氢盐约88％、氨基甲酰血红蛋白约12％
呼吸运动的调节
调节呼吸运动最重要的生理因素：CO2
呼吸中枢：是指在中枢神经系统内产生呼吸节律和调节呼吸运动的神经元细胞群
猫的脑干横切实验（自上而下）： ①切中脑、脑桥之间：呼吸节律无明显变化 ②切脑桥中上部：呼吸变深变慢 ③再切断两侧颈迷走神经：吸气大大延长，偶尔出现短暂呼气 ④切延髓与脑桥之间：产生不规则的呼吸运动 ⑤切脊髓和延髓之间：呼吸停止
呼吸的反射性调节：①化学感受性呼吸反射②肺牵张反射③防御性反射④呼吸肌本体感受性反射
①化学感受性呼吸反射包括化学感受器（外周/中枢化学感受器），CO2、氢离子、O2对呼吸运动的调节，CO2、氢离子和O2在呼吸运动中的相互作用 外周化学感受器：位于颈动脉体和主动脉体 中枢化学感受器：位于脑内 ②肺牵张反射：包括肺扩张反射、肺萎缩反射 ③防御性反射：喷嚏反射、咳嗽反射 ④呼吸肌本体感受性反射
1、外周化学感受器敏感的是：①PO2下降②PCO2上升③氢离子浓度上升2、中枢化学感受器最敏感的刺激是：脑脊液中的氢离子浓度
1、感受动脉血氧分压降低，引起肺通气增强的最主要感受器：颈动脉体2、血液中氢离子浓度升高使呼吸运动加强的主要途径：刺激外周化学感受器3、血液中二氧化碳分压升高使呼吸运动加强的主要途径：刺激中枢化学敏感区（血液中CO2迅速通过血-脑屏障，使外周化学感受器周围细胞外液中氢离子浓度升高，进而刺激中枢化学感受器）