1、 第二節(jié) 肺換氣和組織換氣一、氣體交換的原理（一）氣體的擴(kuò)散氣體擴(kuò)散氣體分子由高分壓側(cè)轉(zhuǎn)移至低分壓側(cè)氣體的擴(kuò)散速率（diffusion rate , D ）單位時間內(nèi)氣體擴(kuò)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(kuò)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(kuò)散面積（A）和距離（d）4、溫度（T）擴(kuò)散系數(shù)：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(shù)。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(xì)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(kuò)散系數(shù)( 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(jié)構(gòu)（0.21.0 m）1、含表面活性物質(zhì)的極薄液體層2、肺泡上皮細(xì)胞層3、上皮基底膜4、肺泡上皮與毛細(xì)血管膜之間的間隙5、毛細(xì)血管的基膜6、毛細(xì)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(xì)血管的總血量約60140ml，分布在40的面積上肺毛細(xì)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(qū)的VA/Q（0.63）大34倍由于呼吸膜的面積遠(yuǎn)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(jīng)通氣不良的肺泡未得到更新，相當(dāng)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(jīng)交換即被呼出，相當(dāng)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(jī)體缺O(jiān)2或CO2潴留(缺O(jiān)2為主)(1)CO2的擴(kuò)散系數(shù)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(dāng)動脈血PO2和 PCO2時，可調(diào)節(jié)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(kuò)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(kuò)散的氣體的ml數(shù)。 （用來測定氣體通過呼吸膜能力的指標(biāo)）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(xì)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(xì)胞內(nèi)液100 mmHg40 mmHg30 mmHg 40mmHg46 mmHg50mmHg(40 mmHg)(46mmHg)PO2PCO2第三節(jié) 氣體在血液中的運輸 第三節(jié) 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(xué)結(jié)合O2 溶解O2 結(jié)合O2 溶解O2 O2CO2溶解CO2 結(jié)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(xué)結(jié)合合計物理溶解化學(xué)結(jié)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(jié)構(gòu)(二) Hb與O結(jié)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(jié)構(gòu)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(huán)， 中心為二價鐵原子結(jié)合形式O2與Hb結(jié)合成氧合血紅蛋白( HbO2 ) (占98.5%)（二）Hb與O2的結(jié)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(yīng)迅速、可逆，不需酶的催化，受PO2的影響2Fe 2+與O2結(jié)合后仍是二價鐵31分子Hb可結(jié)合4分子O24Hb與O2結(jié)合或解離曲線呈S形。特點原因：4個亞單位有協(xié)同作用Hb的1個亞單位結(jié)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(dāng)Hb5g/100ml,毛細(xì)血管豐富的皮膚、粘膜呈暗紫色 發(fā)紺(cyanosis) (常為缺氧的表現(xiàn))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(jié)合的最大O2量。100ml血液中， Hb實際結(jié)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(guān)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(jié)合段）表明意義肺泡PO2在一定范圍內(nèi)降低時，不會明顯缺氧 ；VA/Q不匹配，即使呼吸加強(qiáng),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(fā)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(yīng)組織。 PO2的變化使血氧飽和度發(fā)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(jī)體每分鐘耗氧量=5L/min50ml/L=250ml/minO2的利用系數(shù)血液流經(jīng)組織時釋放出的O2容積 占動脈血O2含量的百分?jǐn)?shù)。 （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(dāng)組織代謝增強(qiáng)， PO2進(jìn)一步降低時，HbO2將會釋放更多的O2在嚴(yán)重缺O(jiān)2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(shù)：75% 當(dāng)組織代謝增強(qiáng)， 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(dá)50%時的PO2 （正常為26.5 mmHg）P50 表示親和力：需更高的PO2才能達(dá)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(dá)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(zhì)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(jìn)肺毛細(xì)血管血液的氧合（PCO2低）又利于組織毛細(xì)血管血液釋放O2 （PCO2高）波爾效應(yīng) 酸度對Hb、O2親和力的影響機(jī) 制pH：H+促進(jìn)鹽鍵形成，使Hb變構(gòu)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(gòu)為R型（疏松型HbO2 ） 對O2的親和力pH可影響Hb的構(gòu)型2、溫度T，曲線右移，促進(jìn)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(fā)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(yīng)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(jìn)組織中O2的釋放； 也妨礙肺中Hb與O2結(jié)合 缺氧時對機(jī)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(jī)制2，3-DPG是紅細(xì)胞無氧酵解的產(chǎn)物，缺氧時與Hb分子中的 鏈形成鹽鍵而使Hb變構(gòu)為T型增高H+波爾效應(yīng)4、 Hb的自身性質(zhì)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(jié)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(jié)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(xué)結(jié)合（95%） （RBC內(nèi)）(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(nèi)）肺部CO2 進(jìn)入紅細(xì)胞生成1、碳酸氫鹽特點反應(yīng)速度比血漿中快5000倍（碳酸酐酶濃度高）伴隨HCO3的外運產(chǎn)生Cl- 進(jìn)入RB

17、C： 氯轉(zhuǎn)移（利于反應(yīng)向右進(jìn)行）在肺部毛細(xì)血管，反應(yīng)向左進(jìn)行，釋放CO2CO2+H2OH2CO3H+HCO3 碳酸酐酶（RBC內(nèi)）肺部血漿特點2、氨基甲酸酰Hb由 CO2與Hb的氨基結(jié)合而產(chǎn)生 HbNH2O2+H+CO2HHbNHCOOH+O2 組織肺不需酶催化，反應(yīng)迅速、可逆； Hb酸性弱，結(jié)合H+ ，反應(yīng)向右進(jìn)行（組織）HbO2酸性強(qiáng)，反應(yīng)向左進(jìn)行（肺）運輸CO2效率高結(jié)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(zhuǎn)移（二） CO2解離曲線表示血液中CO2含量與PCO2關(guān)系的曲線特點CO2含量隨PCO2 而增加： 幾乎呈線形關(guān)系，無飽和點 CO2含量受血中PO2 的影響：所以，呼吸加強(qiáng)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