1、 第二節 肺換氣和組織換氣一、氣體交換的原理（一）氣體的擴散氣體擴散氣體分子由高分壓側轉移至低分壓側氣體的擴散速率（diffusion rate , D ）單位時間內氣體擴散的容積肺容積和肺容量 呼吸頻率（次/分鐘）潮氣量（ml）肺通氣量（ml/min）肺泡通氣量（ml/min）165008000560081000800068003225080003200為什么慢而深的比淺而快的呼吸更有效？氣體擴散速率的影響因素：1、氣體的分壓差（P）氣體的分壓=總壓力該氣體的容積百分比2、氣體的分子量（MW）和溶解度（S）3、擴散面積（A）和距離（d）4、溫度（T）擴散系數：SMW CO2 : O2 = 2

2、0 : 1D P TASd MW溶解度（S）指一個大氣壓下，38時，100ml 液體中溶解的氣體ml 數。血漿中CO2的S為51.5； O2的S為2.14 （相差24倍）（二）呼吸氣體和人體不同部位氣體的分壓1、呼吸氣和肺泡氣的成分和分壓海平面各呼吸氣體的容積百分比（ml%）和分壓（mmHg）大氣 容積百分比 容積百分比 容積百分比 容積百分比分壓分壓分壓分壓吸入氣呼出氣肺泡氣O2 20.84 159.0 19.67 149.3 15.7 120.0 13.6 104.0CO2 0.04 0.3 0.04 0.3 3.6 27.0 5.3 40.0 N2 78.62 597.0 74.09 5

3、63.4 74.5 566.0 74.9 569.0 H2O 0.50 3.7 6.20 47 6.20 47 6.20 47 合計 100 760 100 760 100 760 100 760血液和組織中氣體的分壓（ kPa , mmHg ）2、血液氣體和組織氣體的分壓（張力）動脈血 混合靜脈血 組織PO2 12.913.3 5.32 4 ( 97100 ) ( 40 ) ( 30 ) PCO2 5.32 6.12 6.65 ( 40 ) ( 46 ) ( 50 ) 0.3s/0.7s 二、肺換氣（一）肺換氣過程肺泡肺毛細血管104 O2 CO240（100 )46 40 （40 ）（二）

4、影響肺換氣的因素氣體分壓差（P） 擴散系數( SMW )厚度 (d )面積 （A)溫度（T）通氣/血流比值1、呼吸膜的厚度（d）呼吸膜的6層結構（0.21.0 m）1、含表面活性物質的極薄液體層2、肺泡上皮細胞層3、上皮基底膜4、肺泡上皮與毛細血管膜之間的間隙5、毛細血管的基膜6、毛細血管的上皮2、呼吸膜的面積（A）3億肺泡的總面積約70（安靜時約40）肺毛細血管的總血量約60140ml，分布在40的面積上肺毛細血管的直徑 8 m，RBC能與血管壁接觸3、通氣/血流比值（ventilation/perfusion ratio ) 每分肺泡通氣量和每分肺血流量的比值（VA/Q）正常成年人安靜時

5、VA/Q = 4.2/5 = 0.84 （總比值） （二者匹配，換氣效率高）站立時：肺尖的VA/Q（3.3）比肺下區的VA/Q（0.63）大34倍由于呼吸膜的面積遠超過氣體交換的實際需要，所以影響不明顯。肺換氣和組織換氣VA/Q : 通氣不良或肺血流量過剩，部分血流經通氣不良的肺泡未得到更新，相當于功能性動 靜脈短路 ； VA/Q : 通氣過度或肺血流量不足，部分肺泡氣未經交換即被呼出，相當于肺泡無效腔增大。VA/Q 異常的情況下，換氣效率降低:VA/Q異常的后果:機體缺O2或CO2潴留(缺O2為主)(1)CO2的擴散系數是O2的20倍；動脈、靜脈的PO2（100，40） PCO2 （46，4

6、0）， 動-靜脈短路時， 動脈血PO2程度 PCO2程度；當動脈血PO2和 PCO2時，可調節呼吸使肺泡通氣量，這只有助于CO2排出而幾乎無助于O2的攝取。解離曲線的特點不同）（三）肺擴散容量(pulmonary diffusion capacity,DL)氣體在0.133kPa（1mmHg）的分壓差作用下， 每分鐘通過呼吸膜擴散的氣體的ml數。 （用來測定氣體通過呼吸膜能力的指標）V 每分鐘通過呼吸膜的氣體容積（ml/min）PA 肺泡氣中該氣體的平均分壓PC 肺毛細血管血液中該氣體的平均分壓正常人安靜時 O2的 DL =20ml/(min.mmHg)CO2的 DL 是O2的20倍 DL =

7、 VPAPC肺換氣和組織換氣 三、組織換氣血液 O2 CO2 O2 CO2組織液細胞內液100 mmHg40 mmHg30 mmHg 40mmHg46 mmHg50mmHg(40 mmHg)(46mmHg)PO2PCO2第三節 氣體在血液中的運輸 第三節 氣體在血液中的運輸一、O2和CO2在血液中存在的形式二、O2的運輸三、CO2的運輸一、 O2和CO2在血液中存在的形式、物理溶解、化學結合O2 溶解O2 結合O2 溶解O2 O2CO2溶解CO2 結合CO2 溶解CO2CO2肺 泡組 織（血液運輸）動脈血混合靜脈血物理溶解化學結合合計物理溶解化學結合合計O2 0.31 20.0 20.31 0

8、.11 15.2 15.31CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液）物理溶解的量很少， O2占1. 5%； CO2占5%二、氧的運輸(一) Hb分子結構(二) Hb與O結合的特征(三) 氧離曲線(四) 影響氧離曲線的因素（一）Hb的分子結構一個珠蛋白：4條多肽鏈（2 2）四個血紅素（亞鐵原卟啉）(4條多肽鏈 + 4個血紅素 4個亞單位或單體)各由4個吡咯基組成一個環， 中心為二價鐵原子結合形式O2與Hb結合成氧合血紅蛋白( HbO2 ) (占98.5%)（二）Hb與O2的結合O2 + HbHbO2PO2高（肺）PO2低

9、（組織）（去氧血紅蛋白）（氧合血紅蛋白）PO2 (氧合)PO2 (氧離)1反應迅速、可逆，不需酶的催化，受PO2的影響2Fe 2+與O2結合后仍是二價鐵31分子Hb可結合4分子O24Hb與O2結合或解離曲線呈S形。特點原因：4個亞單位有協同作用Hb的1個亞單位結合O2 ，其他三個亞單位對O2 的親和力HbO2的1個亞單位釋放O2 ，其他三個亞單位更易釋放O2 Hb緊密（T）型；HbO2疏松（R）型。概念當Hb5g/100ml,毛細血管豐富的皮膚、粘膜呈暗紫色 發紺(cyanosis) (常為缺氧的表現)Hb的氧容量（oxygen capacity）Hb的氧含量（oxygen content）H

10、b的氧飽和度（oxygen saturation）100ml血液中， Hb所能結合的最大O2量。100ml血液中， Hb實際結合的最大O2量。Hb的氧含量占Hb氧容量的百分比。取決于血中Hb含量(15g /100ml):151.34=20.1(ml/100ml)動脈血（HbO2多,色紅）：20mlO2/100ml血液、飽和度為98%靜脈血（Hb多，色暗）：15.2mlO2/100ml血液、飽和度為75%（三）氧解離曲線 (oxygen dissociation curve) 用來表示血PO2與Hb氧飽和度的 關系曲線 （ HbO2 解離曲線）曲線各段的特點及意義：1、上段：PO2=60100m

11、mHg 90%-97.4%曲線平坦（結合段）表明意義肺泡PO2在一定范圍內降低時，不會明顯缺氧 ；VA/Q不匹配，即使呼吸加強,PO2 100150mmHg, 因血氧飽和度很少,也無助O2的攝取。PO2的變化對血氧飽和度和血氧含量影響不大 PO2(mmHg)血氧飽和度 (%)血氧含量(ml/100ml)100 ( 動脈血 ) 97.4 % 19.480 96 % 19 60 90 % 18 150 100 % 20.1 PO2的變化對血氧飽和度和血氧含量影響不大2、中段：PO2=4060mmHg 75%-90%曲線較陡（釋放段表明意義PO2的變化使血氧飽和度發生較大變化在組織水平的PO2下，血

12、液中的HbO2可及時解離出O2供應組織。 PO2的變化使血氧飽和度發生較大變化如PO2=40mmHg時(V血)，血氧飽和度為75%； 血氧含量為14.4 ml/100ml血液組織消耗的氧量=19.414.4 = 5 ml/100ml血液機體每分鐘耗氧量=5L/min50ml/L=250ml/minO2的利用系數血液流經組織時釋放出的O2容積 占動脈血O2含量的百分數。 （安靜時為 25%）3、下段：PO2=1540mmHg 22%-75%曲線最陡（釋放段表明意義PO2稍有降低，血氧飽和度即大大下降當組織代謝增強， PO2進一步降低時，HbO2將會釋放更多的O2在嚴重缺O2的組織： PO2 =1

13、5 mmHg ； 血氧飽和度：22% 血氧含量：4.4ml/100ml血液組織對氧的消耗量：15 ml/100ml血液 O2的利用系數：75% 當組織代謝增強， HbO2將會釋放更多的O2（四）影響氧解離曲線的因素各種因素是通過改變Hb對O2的親和力，使曲線移位的。用P50的概念來表示Hb對O2的親和力大小。P50: 指血氧飽和度達50%時的PO2 （正常為26.5 mmHg）P50 表示親和力：需更高的PO2才能達50%的血氧飽和度，曲線右移P50 表示親和力：需較低的PO2即能達50%的血氧飽和度，曲線左移（四）影響氧解離曲線的因素1、pH和PCO22、溫度3、2，3-DPG（2，3-二磷

14、酸甘油酸）4、 Hb的自身性質1、pH和PCO2pH或PCO2 P50增大，曲線右移 （親和力，有利于O2的釋放） pH或PCO2 P50減小，曲線左移 （親和力，有利于HbO2 的生成）意義既促進肺毛細血管血液的氧合（PCO2低）又利于組織毛細血管血液釋放O2 （PCO2高）波爾效應 酸度對Hb、O2親和力的影響機 制pH：H+促進鹽鍵形成，使Hb變構為T型（緊密型Hb） 對O2的親和力pH：使鹽鍵斷裂釋放H+ ,使Hb變構為R型（疏松型HbO2 ） 對O2的親和力pH可影響Hb的構型2、溫度T，曲線右移，促進O2的釋放（H+活度增加）T，曲線左移，不利O2的釋放20 Po2=40mmHg

15、血樣飽和度90% 凍得發紅-缺氧意義代謝旺盛的組織 （CO2和H+，局部組織T）曲線右移，獲得更多的O2供應3、2，3-DPG（2，3-二磷酸甘油酸）時，Hb對O2的親和力，曲線右移時，Hb對O2的親和力，曲線左移3、2，3-DPG（2，3-二磷酸甘油酸）意義既促進組織中O2的釋放； 也妨礙肺中Hb與O2結合 缺氧時對機體影響？ 輸入存期較長的血液， 2，3-DPG下降 運氧功能差（不易解離O2 ） 機制2，3-DPG是紅細胞無氧酵解的產物，缺氧時與Hb分子中的 鏈形成鹽鍵而使Hb變構為T型增高H+波爾效應4、 Hb的自身性質Fe 2+氧化成Fe 3+ ，失去運氧能力胎兒Hb為22 （ HbF

16、），比成人Hb 22（ HbA）對氧的親和力大。利于由母體攝氧CO與Hb結合HbCO：櫻桃紅色親和力大:是O2的250倍！氧離曲線左移:其余亞單位對氧的親和力 所以: 既妨礙Hb與O2結合， 又妨礙Hb對O2的解離,危害極大。三、CO2的運輸（一）運輸形式物理溶解（5%）（血漿中） 生成 H+HCO3少化學結合（95%） （RBC內）(CO2+血漿蛋白氨基甲酰血漿蛋白)（極少）碳酸氫鹽（88%）氨基甲酰Hb（7%）CO2+H2OH2CO3H+HCO3碳酸酐酶（RBC內）肺部CO2 進入紅細胞生成1、碳酸氫鹽特點反應速度比血漿中快5000倍（碳酸酐酶濃度高）伴隨HCO3的外運產生Cl- 進入RB

17、C： 氯轉移（利于反應向右進行）在肺部毛細血管，反應向左進行，釋放CO2CO2+H2OH2CO3H+HCO3 碳酸酐酶（RBC內）肺部血漿特點2、氨基甲酸酰Hb由 CO2與Hb的氨基結合而產生 HbNH2O2+H+CO2HHbNHCOOH+O2 組織肺不需酶催化，反應迅速、可逆； Hb酸性弱，結合H+ ，反應向右進行（組織）HbO2酸性強，反應向左進行（肺）運輸CO2效率高結合量也受Hb酸性程度的影響運輸比例只占7%，卻占肺中CO2釋放的比例的17.5%氯轉移（二） CO2解離曲線表示血液中CO2含量與PCO2關系的曲線特點CO2含量隨PCO2 而增加： 幾乎呈線形關系，無飽和點 CO2含量受血中PO2 的影響：所以，呼吸加強時，有利于CO2排出相同PCO2下：PO2 ， CO2含量 A點(V血)PO2 =40mmHg, PCO2 = 45mmHg CO2含量為 52ml%B點(A血)PO2 =100mmHg, PCO2 = 40mmHg