1、呼 吸 生 理陳淑萍三、呼吸氣體的交換及運輸三、呼吸氣體的交換及運輸二、肺通氣二、肺通氣四、呼吸的調節四、呼吸的調節一、概一、概 述述 機體同外界環境之間的氣體交換過程，稱為機體同外界環境之間的氣體交換過程，稱為呼吸呼吸（ respiration ），），它是由以下三個環節組成：它是由以下三個環節組成： 一、概一、概 述述呼 吸外呼吸外呼吸（External respiration）氣體運輸氣體運輸（Transpotation）內呼吸內呼吸（Internal respiration）肺通氣肺通氣肺換氣肺換氣外呼吸又稱為肺呼吸；內呼吸又稱為組織呼吸外呼吸又稱為肺呼吸；內呼吸又稱為組織呼吸外呼吸外

2、呼吸內呼吸內呼吸氣氣體體的的運運輸輸二、肺通氣二、肺通氣呼 吸呼吸系統的結構和功能呼吸系統的結構和功能肺通氣的原理肺通氣的原理肺容量和肺通氣量肺容量和肺通氣量呼 吸呼吸系統的結構和功能：呼吸系統的結構和功能：呼吸道呼吸道肺肺 泡泡呼 吸呼吸道呼吸道是氣體進出的通道是氣體進出的通道上呼吸道上呼吸道包括鼻、咽、喉和胸腔外的氣管包括鼻、咽、喉和胸腔外的氣管下呼吸道下呼吸道從氣管一直到呼吸性細支氣管從氣管一直到呼吸性細支氣管氣體進出的通道氣體進出的通道調節進出空氣以及清潔空氣的功能調節進出空氣以及清潔空氣的功能防御性的反射：對機體有保護作用防御性的反射：對機體有保護作用呼 吸 肺泡肺泡是由是由單層扁平

3、上皮單層扁平上皮組成的半球狀含氣小囊泡，組成的半球狀含氣小囊泡，其外表緊貼著豐富的其外表緊貼著豐富的毛細血管網毛細血管網和和彈性纖維彈性纖維。 肺泡是氣體交換的主要場所，氣體進出肺泡所經歷肺泡是氣體交換的主要場所，氣體進出肺泡所經歷的結構被稱為的結構被稱為呼吸膜呼吸膜。呼吸膜主要由六層結構組成：。呼吸膜主要由六層結構組成：含有肺泡表面活性物質的液體層含有肺泡表面活性物質的液體層肺泡的上皮細胞層肺泡的上皮細胞層肺泡的上皮基膜層肺泡的上皮基膜層間質層（膠原纖維和彈性纖維組成的網）間質層（膠原纖維和彈性纖維組成的網）毛細血管的基膜層毛細血管的基膜層毛細血管的內皮細胞毛細血管的內皮細胞呼 吸在液體與氣

4、體的交界面在液體與氣體的交界面上，由于液體分子之間的引上，由于液體分子之間的引力而產生的能夠引起液體表力而產生的能夠引起液體表面收縮的張力。面收縮的張力。 肺內有成千上萬個大小肺內有成千上萬個大小不同的肺泡，而它們各自形不同的肺泡，而它們各自形態的維持有賴于態的維持有賴于肺泡表面活肺泡表面活性物質性物質的作用。的作用。肺泡表面張力：肺泡表面張力：呼 吸肺泡肺泡型細胞分泌的一種復雜的脂蛋白型細胞分泌的一種復雜的脂蛋白二軟脂酰卵磷脂二軟脂酰卵磷脂。 肺泡的表面活性物質：肺泡的表面活性物質：形成單分子層分布于液氣界面，隨肺泡的張縮改變密度。形成單分子層分布于液氣界面，隨肺泡的張縮改變密度。降低肺泡的

5、表面張力降低肺泡的表面張力維持肺泡內壓的相對穩定維持肺泡內壓的相對穩定防止肺泡積液防止肺泡積液功功 能能呼 吸肺通氣的原理：肺通氣的原理： 氣體進出肺取決于兩方面的氣體進出肺取決于兩方面的因素的作用：因素的作用： 前者必須克服后者，方能實現肺通氣。前者必須克服后者，方能實現肺通氣。推動氣體流動的動力推動氣體流動的動力阻止氣體流動的阻力阻止氣體流動的阻力呼 吸推動氣體實現肺通氣的推動氣體實現肺通氣的直接動力直接動力實現肺通氣的實現肺通氣的原動力原動力肺泡與大氣之間的壓力差肺泡與大氣之間的壓力差呼吸肌的舒縮運動呼吸肌的舒縮運動源動力通過源動力通過胸膜腔胸膜腔的傳遞，改變肺容積大小，從的傳遞，改變肺

6、容積大小，從而轉化為實現肺通氣的直接動力。而轉化為實現肺通氣的直接動力。呼 吸呼吸肌：呼吸肌：引起呼吸運動的肌肉。引起呼吸運動的肌肉。呼氣肌呼氣肌肋間內肌和腹肌肋間內肌和腹肌吸氣肌吸氣肌肋間外肌和膈肌肋間外肌和膈肌呼 吸呼 吸 肋間外肌收縮，肋骨向前向外移動；肋間外肌收縮，肋骨向前向外移動；膈肌收縮，膈向后移動。胸腔容積增大，膈肌收縮，膈向后移動。胸腔容積增大，肺被動牽引而擴張，氣體進入肺內。肺被動牽引而擴張，氣體進入肺內。吸氣運動：吸氣運動：呼氣運動：呼氣運動： 吸氣肌舒張，膈和肋回位。肺失去吸氣肌舒張，膈和肋回位。肺失去牽引力，由于自身彈性和肺泡表面張力牽引力，由于自身彈性和肺泡表面張力而

7、回縮，氣體被壓出肺外；用力呼氣時而回縮，氣體被壓出肺外；用力呼氣時呼氣肌才參與。呼氣肌才參與。呼 吸 胸膜有兩層，胸膜有兩層，即緊貼于肺表面的即緊貼于肺表面的臟層臟層和緊貼于胸廓和緊貼于胸廓內壁的內壁的壁層壁層。兩層。兩層胸膜形成一個密閉胸膜形成一個密閉的、潛在的腔隙。的、潛在的腔隙。胸膜腔胸膜腔呼 吸 胸膜腔內只有少量的漿液，沒有氣體：胸膜腔內只有少量的漿液，沒有氣體： （2）使兩層胸膜貼附在一起使兩層胸膜貼附在一起，不易分開，所以肺就，不易分開，所以肺就可隨著胸廓的運動而運動。可隨著胸廓的運動而運動。（1）潤滑作用潤滑作用，減小摩擦力，兩層胸膜可互相滑動。，減小摩擦力，兩層胸膜可互相滑動。

8、 胸膜腔的密閉性和兩層胸膜間漿液分子的內聚力有重要胸膜腔的密閉性和兩層胸膜間漿液分子的內聚力有重要生理意義，如果密閉性被破壞，在臨床上產生生理意義，如果密閉性被破壞，在臨床上產生氣胸氣胸（pneumothorax）呼 吸胸內壓胸內壓（胸內負壓）（胸內負壓）胸廓的彈性回位力胸廓的彈性回位力肺的彈性回縮力肺的彈性回縮力呼 吸胸內壓為負壓的生理學意義：胸內壓為負壓的生理學意義： 在呼吸周期中，肺被動擴張的程度和因此產生的肺在呼吸周期中，肺被動擴張的程度和因此產生的肺回縮力的大小不一樣，所以，胸內負壓也隨呼吸周期而回縮力的大小不一樣，所以，胸內負壓也隨呼吸周期而變化。但變化。但無論是呼氣還是吸氣時，胸

9、內壓均為負壓無論是呼氣還是吸氣時，胸內壓均為負壓。（2）有利于胸腔其它組織器官生理功能的正常發揮。有利于胸腔其它組織器官生理功能的正常發揮。（1）保證肺在呼氣與吸氣時均處于擴張狀態，以確保證肺在呼氣與吸氣時均處于擴張狀態，以確 保氣體交換的順利進行。保氣體交換的順利進行。呼 吸呼 吸肺通氣的阻力來自于兩方面：肺通氣的阻力來自于兩方面：肺與胸廓的回位力肺與胸廓的回位力彈性阻力彈性阻力呼吸道氣流阻力呼吸道氣流阻力非彈性阻力非彈性阻力 氣體與呼吸道管壁之間，氣體分子氣體與呼吸道管壁之間，氣體分子之間所產生的摩擦阻力以及肺和胸廓活之間所產生的摩擦阻力以及肺和胸廓活動時，有關組織之間的粘滯阻力。動時，有

10、關組織之間的粘滯阻力。呼 吸順應性（順應性（C）= 1/彈性阻力（彈性阻力（R）彈性組織在發生變形時，要產生阻止變形恢復原彈性組織在發生變形時，要產生阻止變形恢復原位的力，稱彈性阻力。位的力，稱彈性阻力。彈性阻力（彈性阻力（elastic resistance）順應性是指在外力作用下，彈性組織的可擴展性。順應性是指在外力作用下，彈性組織的可擴展性。順應性（順應性（compliance）呼 吸肺的彈性阻力和順應性肺的彈性阻力和順應性胸廓的彈性阻力和順應性胸廓的彈性阻力和順應性 肺在被擴張變形時，會產生回縮力，回縮力的方肺在被擴張變形時，會產生回縮力，回縮力的方向與肺擴張方向相反，因而是向與肺擴張

11、方向相反，因而是吸氣的阻力吸氣的阻力，即肺的回，即肺的回縮力構成了肺擴張的彈性阻力。縮力構成了肺擴張的彈性阻力。 胸廓的彈性阻力來自胸廓的彈性成分，胸廓處于胸廓的彈性阻力來自胸廓的彈性成分，胸廓處于自然位置時的肺容量約相當于肺總量的自然位置時的肺容量約相當于肺總量的67%，此時胸，此時胸廓無變形，不表現有彈性阻力。呼吸運動時廓無變形，不表現有彈性阻力。呼吸運動時既可能是既可能是吸氣或呼氣的阻力，也可能是吸氣或呼氣的動力吸氣或呼氣的阻力，也可能是吸氣或呼氣的動力。呼 吸氣流在發動、氣流在發動、 變速、換向時因氣流和組織慣變速、換向時因氣流和組織慣性性 所產生的阻止氣體流動的因素；所產生的阻止氣體

12、流動的因素；慣性阻力：慣性阻力：呼吸時組織相對位移所發生的摩擦；呼吸時組織相對位移所發生的摩擦；粘滯阻力：粘滯阻力：氣體流經呼吸道時，氣體分子之間以及氣體分子與氣體流經呼吸道時，氣體分子之間以及氣體分子與氣道壁之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分。氣道壁之間的摩擦，是非彈性阻力的主要成分。 氣道阻力：氣道阻力：影響因素：影響因素：呼吸道的半徑和氣流的速度呼吸道的半徑和氣流的速度呼 吸肺容量：肺容量：殘氣量殘氣量補呼氣量補呼氣量潮氣量潮氣量補吸氣量補吸氣量潮氣量（潮氣量（TV）補呼氣量（補呼氣量（ERV）補吸氣量（補吸氣量（IRV）殘氣量（殘氣量（RV）功能殘氣量（功能殘氣量（FRC）肺活量（肺活

13、量（VC）肺總容量（肺總容量（TLC）功能殘氣量功能殘氣量肺活量肺活量肺總容量肺總容量呼 吸 各種動物的呼吸頻率，隨個體大小、年齡、各種動物的呼吸頻率，隨個體大小、年齡、機體狀態而有所差異。一般與機體的代謝強度相機體狀態而有所差異。一般與機體的代謝強度相關，代謝活動強，呼吸頻率快。關，代謝活動強，呼吸頻率快。呼吸頻率呼吸頻率一分鐘內呼或吸的次數稱為呼吸頻率。一分鐘內呼或吸的次數稱為呼吸頻率。呼 吸肺通氣量：肺通氣量：每分通氣量每分通氣量每分鐘進或出肺的氣體總量。每分鐘進或出肺的氣體總量。每分通氣量每分通氣量=潮氣量潮氣量 X 呼吸頻率呼吸頻率肺泡通氣量肺泡通氣量=（潮氣量（潮氣量-生理無效腔生

14、理無效腔）X 呼吸頻率呼吸頻率解剖無效腔解剖無效腔肺泡無效腔肺泡無效腔呼 吸胸腹式呼吸胸腹式呼吸（混合式呼吸）（混合式呼吸） （combined breathing）：）：哺乳動物的哺乳動物的呼吸式呼吸式有有3種類型：種類型：胸式呼吸胸式呼吸（thoracic breathing）：）：腹式呼吸腹式呼吸（abdominal breathing）：）：吸氣時以肋間外肌收縮為主，胸壁起伏明顯；吸氣時以肋間外肌收縮為主，胸壁起伏明顯；吸氣時以隔肌收縮為主，腹部起伏明顯；吸氣時以隔肌收縮為主，腹部起伏明顯；吸氣時肋間外肌與膈肌都參與的，胸壁和腹壁的吸氣時肋間外肌與膈肌都參與的，胸壁和腹壁的運動都比較明

15、顯。運動都比較明顯。三、氣體交換及運輸三、氣體交換及運輸呼 吸氣體交換氣體交換氣體運輸氣體運輸呼 吸氣體交換原理：氣體交換原理： 混合氣體中，每種氣混合氣體中，每種氣體分子運動所產生的壓力體分子運動所產生的壓力為該氣體的為該氣體的分壓分壓。 氣體分子不停地進行氣體分子不停地進行著無定向運動，其結果是著無定向運動，其結果是氣體分子從高分壓區域向氣體分子從高分壓區域向低分壓區域擴散低分壓區域擴散。呼 吸肺和組織內氣體交換過程：肺和組織內氣體交換過程：肺換氣肺換氣肺與血液間的氣體交換。肺與血液間的氣體交換。組織換氣組織換氣血液與組織間的氣體交換。血液與組織間的氣體交換。呼 吸影響肺內氣體交換的主要因

16、素：影響肺內氣體交換的主要因素：氣體分壓差、溶解度和分子量氣體分壓差、溶解度和分子量呼吸膜的面積和厚度呼吸膜的面積和厚度通氣通氣/血流量比值（血流量比值（VA/Q）呼 吸氧離曲線（氧離曲線（oxygen dissociation curve） ： 氧離曲線或稱氧合血氧離曲線或稱氧合血紅蛋白解離曲線紅蛋白解離曲線是表是表示示PO2與與Hb氧飽和度的關氧飽和度的關系曲線系曲線。 該曲線表示不同該曲線表示不同PO2下下O2與與Hb分離情況，同樣分離情況，同樣也反映了不同也反映了不同PO2時時O2與與Hb的結合情況。的結合情況。呼 吸氧離曲線的位移：氧離曲線的位移： Hb與氧的結合與分離受許與氧的結合

17、與分離受許多因素的影響。當氧離曲線的多因素的影響。當氧離曲線的位置發生變化時，表明血紅蛋位置發生變化時，表明血紅蛋白與氧的親和力發生了改變。白與氧的親和力發生了改變。 曲線右移：曲線右移：表明表明Hb與氧的親和力下降。與氧的親和力下降。表明表明Hb與氧的親和力增加。因為曲線與氧的親和力增加。因為曲線左移后，在低氧條件下，左移后，在低氧條件下，Hb仍然有較仍然有較高的氧飽和度。高的氧飽和度。曲線左移：曲線左移：呼 吸、pH值和值和CO2濃度的影響濃度的影響、溫度的影響、溫度的影響、2，3二磷酸甘油酸（二磷酸甘油酸（2，3DPG）、Hb自身性質的影響自身性質的影響影響氧離曲線位移的因素：影響氧離曲

18、線位移的因素：呼 吸四、呼吸的調節四、呼吸的調節另一方面是隨意的控制另一方面是隨意的控制，主要是大腦皮層的功能，主要是大腦皮層的功能，它可以改變正常的呼吸節律，進行與意識有它可以改變正常的呼吸節律，進行與意識有關的活動，如：屏氣、說話、唱歌等。關的活動，如：屏氣、說話、唱歌等。中樞系統對呼吸運動的調節分為兩個方面：中樞系統對呼吸運動的調節分為兩個方面：一方面是自動節律性的控制一方面是自動節律性的控制，主要是通過低位腦干的，主要是通過低位腦干的功能而產生正常的呼吸節律。功能而產生正常的呼吸節律。呼 吸結結 論：論：1、延髓、延髓存在存在 基本的呼吸中樞基本的呼吸中樞2、腦橋、腦橋 的的1/3處存

19、在處存在 呼吸調整中樞呼吸調整中樞 1923年英國學者年英國學者Lumsden用分段切除法成功地觀察用分段切除法成功地觀察了呼吸節律的變化，提出了三級呼吸中樞的理論設想。了呼吸節律的變化，提出了三級呼吸中樞的理論設想。呼 吸呼吸中樞：呼吸中樞：脊脊 髓髓中繼站和整合某些呼吸反射的初級中樞中繼站和整合某些呼吸反射的初級中樞延延 髓髓呼吸的基本中樞（生命活動的基本中樞）呼吸的基本中樞（生命活動的基本中樞）腦腦 橋橋呼吸的調整中心呼吸的調整中心高位腦高位腦大腦皮層、邊緣系統和下丘腦大腦皮層、邊緣系統和下丘腦呼 吸呼吸的反射性調節：呼吸的反射性調節： 呼吸活動可受機體內外環境各種刺激的影響，如傷呼吸活

20、動可受機體內外環境各種刺激的影響，如傷害性刺激、冷刺激、血壓的驟然變化等都可使呼吸發生害性刺激、冷刺激、血壓的驟然變化等都可使呼吸發生變化。重要的反射如下：變化。重要的反射如下：（一）肺牽張反射（一）肺牽張反射（Pulmonary strech reflex）（二）呼吸肌的本體感受性反射（二）呼吸肌的本體感受性反射（三）防御性呼吸反射（三）防御性呼吸反射呼 吸1、定義：、定義：由肺擴張或肺縮小引起的吸氣抑制或由肺擴張或肺縮小引起的吸氣抑制或興奮的反射稱興奮的反射稱肺牽張反射肺牽張反射，又稱，又稱黑黑伯二氏反伯二氏反射（射（Hering-Beruer reflex） （一）肺牽張反射（一）肺牽張

21、反射（Pulmonary strech reflex）（1）肺擴張反射）肺擴張反射（2）肺縮小反射）肺縮小反射2、意義：意義：使呼吸不致過長，促使吸氣及時轉入呼氣，使呼吸不致過長，促使吸氣及時轉入呼氣，它與腦橋呼吸調整中樞共同調節著呼吸的頻率和深它與腦橋呼吸調整中樞共同調節著呼吸的頻率和深度。度。呼 吸1、定義：、定義：肌梭和腱器官是骨骼肌的本體感受器，肌梭和腱器官是骨骼肌的本體感受器，它們所引起的反射為它們所引起的反射為本體感受性反射本體感受性反射。 呼吸肌內也有本體感受器呼吸肌內也有本體感受器. 當呼吸道通氣阻力增大時，通過本體感受器當呼吸道通氣阻力增大時，通過本體感受器反射增強呼吸肌的收

22、縮力，克服通氣阻力，保持反射增強呼吸肌的收縮力，克服通氣阻力，保持足夠的肺通氣量。足夠的肺通氣量。（二）呼吸肌的本體感受性反射（二）呼吸肌的本體感受性反射呼 吸（三）防御性呼吸反射（三）防御性呼吸反射 當鼻腔、咽、喉、氣管與支氣管的粘膜當鼻腔、咽、喉、氣管與支氣管的粘膜受到受到機械或化學刺激機械或化學刺激時，則會引起防御性反時，則會引起防御性反射。此反射具有清除刺激物，防止異物進入射。此反射具有清除刺激物，防止異物進入肺泡的作用。常見的呼吸性防御反射有：肺泡的作用。常見的呼吸性防御反射有：噴嚏反射噴嚏反射咳嗽反射咳嗽反射呼 吸呼吸的體液調節：呼吸的體液調節：當血中或腦脊液中的當血中或腦脊液中的

23、CO2、H+濃度升高，或濃度升高，或O2濃濃度降低時，通過刺激體內的度降低時，通過刺激體內的化學感受器化學感受器，對呼吸產生，對呼吸產生調節，從而排出體內過多的調節，從而排出體內過多的CO2、H+，攝入攝入O2以維持以維持血液與腦脊液中血液與腦脊液中CO2、O2、H+濃度的相對恒定。濃度的相對恒定。（一）二氧化碳對呼吸的影響（一）二氧化碳對呼吸的影響（二）低氧對呼吸的影響（二）低氧對呼吸的影響（三）氫離子對呼吸的影響（三）氫離子對呼吸的影響呼 吸 （1）中樞化學感受器：）中樞化學感受器：位位于延髓腹外側表層的對稱化學敏于延髓腹外側表層的對稱化學敏感區域。引起中樞化學感受器興感區域。引起中樞化學感受器興奮的有效刺激是奮的有效刺激是H+而不是而不是CO2。（2）外周化學感受器：）外周化學感受器：頸動頸動脈體和主動脈體。當血液中脈體和主動脈體。當血液中缺缺O2、二氧化碳分壓二氧化碳分壓和和H+增高增高時其傳入的神經沖動增加。時其傳入的神經沖動增加。 呼 吸（一）二氧化碳對呼吸的影響（一）二氧化碳對呼吸的影響 血液中血液中一定水平的一定水平的CO2對維持呼吸和呼吸中樞對維持呼吸和呼吸中樞的興奮性是必需的的興奮性是必需的，但血中，但血中PCO2增高或降低對呼吸增高或降低對呼吸有顯著影響。有顯著影響。 實驗證明，當動脈血中實驗證明，當動脈血中PCO2增高增高0.2kPa