导图社区 呼吸系统
肺泡和血液间的气体交换,要经过肺泡腔内的表面 活性物质及其下方的液体层、肺泡上皮、上皮基 膜、毛细血管内皮基膜和内皮等结构,这些结构合 称呼吸膜,又称气血屏障。
编辑于2022-10-25 15:13:05 上海呼吸系统
生理学部分
呼吸的基本过程
外呼吸
肺通气
肺换气
气体运输
将氧气从肺运输到组织
将二氧化碳从组织运输到肺
内呼吸
毛细血管血液与组织细胞间的气体交换过程
狭义的呼吸仅指呼吸运动
肺通气的动力
呼吸运动
原动力
肺内压
直接动力
胸膜腔内压
呼吸肌的收缩和舒张所引起的胸廓扩大和缩小 为肺通气提供原动力,由于胸膜腔和肺的结构功能特征,肺随胸廓的张缩而张缩,肺容积也 随之发生变化,进而建立肺内压和大气压之间的压力差,为肺通气提供直接动力,推动气体进出肺,实现肺通气。
呼吸运动的过程与形成
呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小称为呼吸运动
胸廓扩大称为吸气运动
胸廓缩小称为呼气运动
呼吸运动装置
骨性胸廓
由12块胸椎、12对肋、1块胸骨和它们之间的连结共同构成
成人骨性胸廓近似圆锥形,上窄下宽,前后扁平,水平切面上呈肾形
呼吸肌
吸气肌
主要吸气肌
膈肌
肋间外肌
辅助吸气肌
胸大肌
胸小肌
锁骨下肌
前锯肌
胸锁乳突肌
前、中、后斜角肌
上后锯肌
肋提肌
呼气肌
主要呼气肌
肋间内肌
肋间最内肌
胸横肌
肋下肌
辅助呼吸肌
腹外斜肌
腹内斜肌
腹横肌
腹直肌
呼吸运动过程
平静呼吸时
吸气运动由膈肌和肋间外肌的收缩而实现的,是一个主动过程
肺内压低于大气压时,外界气体流入肺内,这一过程称为吸气
呼气运动由膈肌和肋间外肌舒张所致,是一个被动过程
肺内压高于大气压时,气体由肺内流出,这一过程称为呼气
呼吸运动的型式
胸式呼吸
以肋间外肌舒缩活动为主
腹式呼吸
以膈肌舒缩活动为主
平静呼吸
吸气是主动的,呼气是被动的
用力呼吸
吸气和呼气都是主动的
胸膜腔内压及生理意义
由紧贴于肺表面的胸膜脏层和紧贴于胸廓内壁的胸膜壁层所构成胸膜腔
胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压
胸膜腔内没有气体,仅有一薄层浆液,厚约10μm
润滑作用
使两层胸膜紧贴在一起
平静呼吸时,胸膜腔内压始终低于大气压,即为负压
胸膜腔内压=肺内压+ (-肺回缩压)
在呼吸末或吸气末
胸膜腔内压=大气压+ (-肺回缩压)
生理意义
使肺紧贴胸廓,随胸廓而扩张和缩小
维持肺的扩张状态
作用于胸腔内壁薄而扩张性大的腔静脉和胸导管,使其处于扩张状态而促进静脉血与淋巴的回流
气胸
肺通气的阻力
弹性阻力(70%)
肺的弹性阻力
胸廓的弹性阻力
非弹性阻力(30%)
气道阻力
惯性阻力
组织的黏滞阻力
肺的弹性阻力来源
肺组织自身的弹性回缩力
肺泡内表面的液体层与肺泡内气体之间的液-气界面所形成的表面张力
肺表面活性物质可以降低肺泡表面张力
肺的顺应性
在肺充血、肺组织纤维化或肺表面活性物质减少时,肺的顺应性降低,弹性阻力增加
患者表现为吸气困难
在肺气肿时,肺弹性成分大量破坏,肺回缩力减小,顺应性增大, 弹性阻力减小
患者表现为呼气困难
表面活性物质
主要成分是二棕榈酰卵磷脂(DPPC)
生理意义
有助于维持肺泡的稳定性
减少肺组织液生成,防止肺水肿
降低吸气阻力,减少吸气做功
气道阻力
来自气体流经呼吸道时气体分子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦
是非弹性阻力的主要成分,占 80%-90%
影响因素
跨壁压
肺实质对气道壁的牵引
自主神经系统的调节
化学因素影响
儿茶酚胺可使气道平滑肌舒张
前列腺素 (PG)中,PGF2α可使 之收缩,而 PGE2 却使之舒张
过敏反应时,由肥大细胞释放的组胺和白三烯等物质可使支气管收缩
吸入气 CO2 含量增加可刺激支气管和肺的 C 类纤维,反射性引起支气管收缩
肺容量与肺容积
肺容积
潮气量
补吸气量
补呼气量
余气量
肺总量
肺所能容纳的最大气体量
肺容量
深吸气量
潮气量与补吸气量之和
功能余气量
余气量与补呼气量之和
肺活量
潮气量、补吸气量与补呼气量之和
用力肺活量
一次最大吸气后,尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量
用力呼气量
尽力吸气后尽力尽快呼气,一定时间内的呼出气量
肺泡通气量
指每分钟吸入肺泡的新鲜空气量,它等于潮气量和无效腔气量之差与呼吸频率的乘积
肺换气与组织换气的动力与过程
动力:气体分压差
混合静脉血流经肺毛细血管时,血液 PO2 为 40mmHg,比肺泡气的 102mmHg 低,O2 就在分压差的作用下由肺泡气向血液净扩散,使血液 PO2 逐渐上升,最后接近肺泡气的 PO2;混合静脉血 PCO2,为 46mmHg,肺泡气 PCO2 为 40mmHg,所以,CO2 便向相反的方向净扩散,即从血液向肺泡扩散。O2 和 CO2 在血液和肺泡之间的扩散都极为迅速,只需要 0.25s 即可达到平衡。通常血液流经肺毛细血管的时间约 0.75s,所以当血液流经肺毛细血管全长约 1/3时,肺换气过程已基本完成
影响肺换气的因素
气体分压差
扩散面积
扩散距离
温度
扩散系数
通气/血流比值
正常成年人安静时,VA 约为 4.2L/min,Q 约为 5L/min,因此,VA/Q 约为 0.84
VA/Q 比值增大,就意味着通气过剩,血流相对不足,部分肺泡气体未能与血液气体充 分交换,致使肺泡无效腔增大
VA/Q 比值下降,则意味着通气不足,血流相对过多, 部分血液流经通气不良的肺泡,混合静脉血中的气体不能得到充分更新,犹如发生了功能性动-静脉短路
衡量肺换气功能的指标
氧气与二氧化碳在血液中的存在与运输形式
氧气
物理溶解1.5%
起到桥梁作用
化学溶解98.5%
与血红蛋白(Hb)结合
二氧化碳
物理溶解5%
化学结合95%
碳酸氢盐88%
氨基甲酰血红蛋白7%
血红蛋白与氧气结合的特征
快速性和可逆性
氧合而非氧化
1分子Hb可以结合4分子氧气
Hb与氧气的结合和解离曲线呈S形
氧含量,氧容量,氧饱和度
氧容量
在 100ml 血液中,Hb 所能结合的最大 O2 量
氧含量
Hb 实际结合的 O2 量
氧饱和度
Hb 氧含量与氧容量的百分比
影响氧气与二氧化碳在血液中运输的因素
氧
pH和PCO2
温度
2,3-DPG
其他
高价铁血红蛋白等
波尔效应
pH 降低或 PCO2 升高时,Hb 对 O2 的亲和力降低,P50 增大, 氧解离曲线右移
pH 升高或 PCO2 降低时,则 Hb 对 O2 的亲和力增加,P50 降低,氧解离 曲线左移
何尔登效应
O2 与 Hb 结合可促使 CO2 释放,而去氧的 Hb 则容易与 CO2 结合
呼吸基本中枢和呼吸节律调整中枢
脑桥上部
呼吸节律调整中心
脑桥中下部
长吸中心(尚未证实)
延髓
基本呼吸中枢
延髓前包钦格复合体
呼吸节律的起源部位
化学感受器
外周化学感受器
主动脉体
对氧气总量敏感
颈动脉体
对氧气分压敏感
反应较快
血液中的过多的 CO2 和 H+主要通过中枢化学感受器,刺激吸气和呼气运动神经元,引起呼吸增强
中枢化学感受器
延髓外侧浅表部位
感受H+
反应较慢
低氧、二氧化碳、氢离子浓度对呼吸运动的调节及相互关系
CO2 对呼吸的刺激作用最强,而且比其他单因素作用更明显;H+浓度的作用次之;低 O2 的作用最弱。PCO2 升高时,H+浓度也随之升高, 二者协同用,使肺通气反应比单纯 PCO2 升高时更强
H+浓度增加时,因肺通气增加而使 CO2 排出增加导致 PCO2 下降,H+浓度也有所降低,因此可部分抵消 H+的刺激作用,使肺通气量的 增加比单因素 H+浓度升高时小。PO2降低时。也因肺通气量增加而呼出较多的 CO2,使 PCO2 和 H+浓度降低,从而减弱低 O2的刺激作用。
系统解剖学部分
上下呼吸道的组成
上呼吸道
鼻
咽
喉
下呼吸道
气管
各级支气管
鼻旁窦名称与开口
四对,左右对称
额窦
中鼻道
筛窦
前筛窦
中鼻道
中筛窦
中鼻道
后筛窦
上鼻道
蝶窦
蝶筛隐窝
上颌窦
中鼻道的半月裂孔
鼻咽部的主要结构
咽鼓管咽口
下鼻甲后方1cm
维持鼓膜两侧的气压平衡
中耳炎
咽鼓管圆枕
咽鼓管咽口的前、上和后方的明显弧形隆起
寻找咽鼓管咽口的标志
咽隐窝
咽鼓管圆枕与咽后壁之间的纵行深窝
鼻咽癌
咽扁桃体
鼻咽部上壁略呈拱顶形,后壁粘膜下的丰富淋巴组织
喉的前庭襞和声襞的位置
前庭襞
连于甲状软骨前角与杓状软骨声带突稍上方
声襞
连于甲状软骨与杓状软骨声带突之间
喉腔分部与特点
喉前庭
喉口——前庭襞
上宽下窄漏斗状
喉中间腔
前庭襞——声襞
向两侧经前庭襞和声襞间突出的裂隙称喉室
声门下腔
声襞以下,接气管
感染时易发喉水肿
左右支气管的差别
左支气管
粗、短、直
右支气管
细、长、斜
肺的位置与形态
位置
胸腔内,左右两肺位于膈的上方、纵隔的两侧
一尖一底、两面三缘
肺尖
钝圆,经胸廓上口突至颈根部,超出锁骨内侧1/3段上方达2.5cm。
肺底
位于膈上面,故又称膈面,呈半月形凹陷
肋面
肺的前、后、外侧面膨隆,与胸壁的肋和肋间肌相邻
纵隔面
肺的内侧面邻纵隔
出入肺门的这些结构被结缔组织包裹构成肺根
中央有椭圆部凹陷称肺门,是主支气管、肺血管、支气管血管、淋巴管和神经等出入之门户
前缘
较锐利,左肺前 缘下部有心切迹,其下方有一突起称左肺小舌
后缘
位于脊柱两侧的沟中
肋面和纵隔面在前面、后面的移行处分别形成肺前缘和肺后缘
下缘
肋面、纵隔面与膈面的移行处形成肺下缘
位置随呼吸运动而上下移动
组织胚胎学部分
气管与支气管壁的组织结构
气管
黏膜
上皮
假复层纤毛柱状上皮
纤毛细胞
清除细菌与异物,净化吸入的空气
杯状细胞
可黏附吸入空气中的异物颗粒
基细胞
可分化为上皮的其他类型细胞
刷细胞
功能不详,可能为某种感受器
小颗粒细胞
对呼吸道以及血管壁平滑肌的收缩和腺体的分泌有调节作用
上皮由单层纤毛柱状上皮逐渐移行为单层立方上皮,外侧肌层很薄
固有层
疏松结缔组织
纵行弹性纤维
弥散淋巴组织
浆细胞
粒细胞
……
黏膜下层
疏松结缔组织
小血管
淋巴组织
混合腺
便于纤毛正常摆动和黏液层的流动更新
外膜
C字型软骨环
外周结缔组织
软骨环缺口处有弹性纤维与平滑肌束连接
较多气管腺(混合腺)
支气管
与气管基本相似,但管径变细、管壁变薄,三层结构分界不明显
环状软骨被不规则软骨片代替
平滑肌增多,围绕管壁呈螺旋状排列
肺导气部和呼吸部的组成和组织结构
导气部
气体通道
肺内小支气管
细支气管
上皮为假复层纤毛柱状上皮,逐渐移行为单层纤毛柱状
平滑肌相对增多,腺体与软 骨片逐渐减少或消失,细支气管失去软骨支持
管壁平滑肌收缩,管径即缩小,因而借助 管径的改变,可调节进入呼吸部空气的流量
终末细支气管
黏膜上皮为单层(纤 毛)柱状上皮或立方上皮,杯状细胞消失
固有层甚薄,平滑肌纤维呈完整环形,腺体和软 骨片完全消失,黏膜皱壁明显。
产生气道阻力但主要部位
管壁上皮有两种细胞
纤毛细胞
分泌细胞(克拉拉细胞)
分泌蛋白水解酶,分解粘液
保持管腔通畅
有较多的氧化酶系,解毒
可分裂分化为纤毛细胞
呼吸部
气体交换
呼吸性细支气管
终末细支气管的分支,较短,直径在 0.5mm 以下
上皮由单层纤毛柱状上皮逐渐移行为单层立方上皮,外侧肌层很薄
肺泡开口处为单层扁平上皮,外围少量环行平滑肌和弹性纤维。
肺泡管
系呼吸性细支气管的分支,亦为肺泡囊的共同通道
管壁四周有更多肺泡或肺泡囊的开口,切片上无完整管壁,呈一系列间断性结节状膨大
结构衬以单层立方上皮,上皮外方有薄层弹性纤维、网状纤维以及少量平滑肌纤维环绕
肺泡囊
为数个有共同开口的肺泡聚成的囊腔
相邻肺泡开口之间无平滑肌,故不见结节状膨大
肺泡
是肺进行气体交换的重要结构,位于气道终末部分, 为多面形囊泡
开口于肺泡囊、肺泡管或呼吸性细支气管,有利于气体广泛交换
由肺泡上皮围成,上皮外方有极薄的结缔组织
肺泡上皮细胞与气血屏障的组成
肺泡上皮细胞
I型肺泡细胞
细胞扁平,胞核扁椭圆形,细胞体在核部略厚,其余部分则异常扁薄,光镜下难以分辨
电镜下,胞质内细胞器不发达,有较多吞饮小泡
数量少于Ⅱ型肺泡细胞,但几乎覆盖(97%)肺泡表面,有利于血液和肺泡间气体交换
II型肺泡细胞
胞体圆形或立方形,核圆,胞质着色浅,呈泡沫状
电镜下,细胞游离面有微绒毛。胞质内含较多有薄膜包裹的嗜锇性板层小体,内含二棕榈酰卵磷脂
Ⅱ型肺泡细胞尚可增生并转化成为Ⅰ型肺泡细 胞,以修复肺泡上皮
气血屏障
肺泡和血液间的气体交换,要经过肺泡腔内的表面活性物质及其下方的液体层、肺泡上皮、上皮基膜、毛细血管内皮基膜和内皮等结构,这些结构合称呼吸膜,又称气血屏障