第五章呼吸

肺通氣

—外呼吸肺換氣呼吸過程

氣體在血液中的運輸

組織換氣—內呼吸

[呼吸respiration]:

機體與外界環境之間的氣體交換過程。外呼吸內呼吸肺通氣肺換氣氣體在血液中運輸組織換氣

[肺通氣pulmonaryventilation]：肺與外界環境之間的氣體交換過程第一節肺通氣

作用：維持肺泡內一定的PO2和PCO2

，保證肺換氣正常進行。一、肺通氣原理胸廓呼吸道肺泡胸膜腔實現肺通氣的結構：（一）肺通氣的動力

直接動力：肺泡氣與外界大氣之間的壓力差

原動力：呼吸運動

[呼吸運動respiratorymovement]：由呼吸肌收縮和舒張所引起的胸廓擴大和縮小。

1.呼吸運動肋間外肌膈肌吸氣肌肋間內肌腹肌呼氣肌輔助呼吸肌斜角肌、胸鎖乳突肌

[平靜呼吸eupnea]:機體處于安靜狀態下的呼吸運動平靜呼吸與用力呼吸

平靜呼吸的產生：

吸氣肌收縮→吸氣吸氣肌舒張→呼氣特點：吸氣主動，呼氣被動。吸氣（inspiration)呼氣(expiration)肋間外肌收縮膈肌收縮胸壁和肺擴張肋骨和胸骨向上、向外擴張肋骨和胸骨回縮胸腔和肺收縮膈肌舒張肋間外肌舒張呼氣肌

[用力呼吸forcedrespiration]:

機體活動或吸入氣二氧化碳含量增加、氧含量減少時，所出現的加深加快的呼吸運動。用力呼吸的產生：

吸氣肌收縮增強→吸氣加深輔助呼吸肌收縮（胸鎖乳突肌、斜角肌、背肌等）

呼氣肌收縮→呼氣加深

特點：吸氣和呼氣都是主動的。

[腹式呼吸abdominalbreathing]：以膈肌舒縮活動為主的呼吸運動。

[胸式呼吸thoracicbreathing]：以肋間外肌舒縮活動為主的呼吸運動。

腹式呼吸與胸式呼吸肺內壓

肺泡內氣體的壓力。

呼吸過程中肺內壓和呼吸氣容積的變化

胸膜腔內壓胸膜腔：

由臟層胸膜和壁層胸膜構成；是密閉的，里面只有少量漿液，沒有氣體。

胸膜腔內漿液的作用：

①減小兩層胸膜之間的摩擦力；

②能使兩層胸膜貼附在一起不易分開。

胸膜腔內的壓力，低于外界大氣壓-負壓(胸內負壓)；

吸氣—胸內負壓↑呼氣—胸內負壓↓胸膜腔內壓(intrapleuralpressure)肺內壓肺回縮力大氣壓胸內負壓的形成：

胸膜腔受肺內壓和肺彈性回縮力的作用，在數值上：胸內壓=肺內壓﹣肺回縮力

吸氣末和呼氣末：

胸內壓=大氣壓-肺回縮力以大氣壓為0，這時：胸內壓=-肺回縮力即胸內負壓是由肺回縮力決定的。

②促進靜脈血和淋巴液的回流

胸內負壓的生理意義：

①維持肺擴張狀態，并使肺能隨胸廓擴張而擴張

胸膜腔的密閉性是肺能夠隨胸廓擴張而擴張的根本原因。

氣胸（二）肺通氣的阻力彈性阻力（約占70﹪）

elasticresistance非彈性阻力（約占30%）

non-elasticresistance

1.彈性阻力：物體對抗外力作用所引起變形的力。肺彈性阻力肺通氣彈性阻力胸廓彈性阻力

⑴肺彈性阻力：肺擴張變形時產生的彈性回縮力；其方向向內，是吸氣的阻力，呼氣的動力。肺彈性阻力的組成（來源）：

肺彈性回縮力肺泡表面張力(占2/3)

來源于肺泡內液-氣界面液體分子之間的吸引力，是使肺泡縮小的力。液體氣體液-氣界面肺泡表面張力（surfacetension):Ⅱ型細胞二棕櫚酰卵磷脂分子堿基肺泡表面活性物質(pulmonarysurfactant)分泌：

肺泡Ⅱ型細胞；主要成分：二棕櫚酰卵磷脂；作用：降低肺泡表面張力。

（1/7~1/4）肺泡表面活性物質:表面活性物質作用的意義：

①減小吸氣阻力，使吸氣更省力②維持肺泡大小的穩定性，防止肺泡過度回縮或過度膨脹③減少肺組織液生成，防止發生肺水腫

2T（表面張力）

P(回縮壓)=r（肺泡半徑）

表面張力相同時，小肺泡回縮壓大，大肺泡回縮壓小。

表面張力的影響：根據Laplace定律：

肺泡表面活性物質的分子密度隨肺泡表面積變化而變化

大肺泡，肺泡表面積大表面活性物質密度表面張力肺回縮力防止肺泡過度擴張肺泡表面張力肺泡縮小肺組織間隙肺間質靜水壓毛細血管內血漿滲入肺組織肺水腫呼吸窘迫綜合征與肺不同，胸廓是雙向的彈性體：胸廓位置﹥自然位置(肺容量67%)

——彈性阻力方向向內

——吸氣阻力、呼氣動力⑵胸廓的彈性阻力

胸廓位置﹤自然位置

——彈性阻力方向向外

——吸氣動力、呼氣阻力2.非彈性阻力

慣性阻力—由氣流和組織的慣性產生；

粘滯阻力—組織間的摩擦；

氣道阻力—氣體分子間及其與氣道管壁間的摩擦

(80-90％)。

影響氣道阻力的因素：

氣流速度—快時大，慢時小氣流形式—湍流時大，層流時小氣道口徑—R∝1/r4氣道阻力的分布：

鼻——50％聲門——25％氣管、支氣管——15％細支氣管(﹤2mm)——10％

氣道平滑肌口徑阻力

副交感神經

收縮↓↑

交感神經

舒張↑↓

兒茶酚胺

舒張↑↓

組胺

5-羥色胺收縮↓↑

內皮素氣道口徑的調節：（一）肺容積:在不同狀態下肺所容納的氣體量。

肺通氣功能的評定

潮氣量（tidalvolume,TV）：每次呼吸吸入或呼出的氣體量(400~600ml)。

補吸氣量（inspiratoryreservevolume,IRV）：平靜吸氣末再盡力吸氣，所能增加的吸入氣量(1500-2000ml)。

補呼氣量（expiratoryreservevolume，ERV）:

平靜呼氣末再盡力呼氣，所能增加的呼出氣體量（900-1200ml）。

殘氣量(residualvolume,RV)：最大呼氣末，肺內存留的不能呼出的氣體量(1000-1500ml)。（二）肺容量（pulmonarycapacity）

深吸氣量（inspiratorycapacity,IC）：平靜呼氣末作最大吸氣時所能吸入的氣體量（=TV+IRV）。

衡量最大通氣潛力

功能殘氣量：平靜呼氣末肺內存留的氣量(=RV+ERV2500)。作用：緩沖呼吸過程中肺泡氣氧分壓和二氧化碳分壓的過度變化，保證肺換氣過程的平穩進行。

[肺活量vitalcapacity]:最大吸氣后盡力呼氣，所能呼出的最大氣體量(=TV+IRV+ERV)。男-3500ml女-2500ml意義：反映一次呼吸的最大通氣能力。肺活量與用力呼氣量：[用力呼氣量forcedexpiratoryvolume]:

最大吸氣后盡力盡快呼氣，在一定時間內呼出的氣體量。以占用力肺活量的百分數表示。1s-83％

2s-96％3s-99％肺活量100%正常氣道阻力增大意義：既能反映肺活量的大小，也能反映呼吸阻力的變化。功能殘氣量深吸氣量

每分通氣量minuteventilationvolume：每分鐘吸入或呼出肺的氣體量(=潮氣量×呼吸頻率)。每分平靜通氣量:6-9L

最大通氣量:盡力做深快呼吸時，每分鐘吸入或呼出的氣量（70-120L/min)。（三）肺通氣量

通氣儲量百分比:最大通氣量與每分平靜通氣量之差占最大通氣量的百分比。

最大通氣量–

每分平靜通氣量

=%

最大通氣量

正常值：≥93﹪生理無效腔(physiologicaldeadspace)

：

解剖無效腔:從鼻到呼吸性細支氣管之間，沒有氣體交換能力的管腔

(150ml)。

肺泡無效腔:不能發生氣體交換的肺泡容量。2.肺泡通氣量靜脈血動脈血肺泡無效腔解剖無效腔O2CO2

肺泡通氣量(alveolarventilation):每分鐘吸入肺泡內的氣體量。

每次進入肺泡的新鮮空氣與功能殘氣量決定肺泡氣更新率：

正常肺泡氣更新率==1/7

=(潮氣量-無效腔)×呼吸頻率3502500潮氣量與呼吸頻率對肺泡通氣量的影響潮氣呼吸每分肺泡量(ml)頻率通氣量通氣量

500168000560025032800032001000880006800一定范圍內，深而慢的呼吸可使肺泡通氣量加大，對肺換氣更有利第二節呼吸氣體的交換肺換氣組織換氣一、氣體交換原理

動力：氣體分壓差。

方式：單純擴散。

氣體擴散速率(diffusionrate):

單位時間內氣體的擴散量。

CO2：51.5O2：2.14√44√32③擴散面積和距離④溫度影響擴散速率的因素：①氣體的分壓差

溶解度(s)

擴散速率(D)∝√分子量(MW)

②氣體的溶解度和分子量混合靜脈血動脈血二、肺換氣（一）肺換氣過程

混合靜脈血PCO2(46mmHg)﹥肺泡氣PCO2(40mmHg)，CO2向肺泡擴散；

肺泡氣PO2(103mmHg)﹥混合靜脈血PO2(40mmHg)，O2向血液擴散；

結果靜脈血變成動脈血(PCO240，PO2100)。影響肺換氣的因素：

1.呼吸膜的厚度和面積：

肺換氣與呼吸膜的厚度成反比,與呼吸膜的面積成正比。正常呼吸膜的厚度:﹤1μm

呼吸膜的面積—安靜時，40㎡

—運動時，70㎡

上皮基底膜肺泡上皮含肺泡表面活性物質的液體分子層毛細血管基膜毛細血管內皮肺泡毛細血管間隙

2.[通氣／血流比值ventilation／perfusionratio，V／Q]：每分肺泡通氣量與每分肺血流量的比值。正常安靜時：V／Q＝4.2／5

＝0.84

V／Q比值0.84時，換氣效率最高；

V／Q比值↓,動-靜脈短路，

V／Q比值↑,肺泡無效腔↑,

均使肺換氣效率降低。靜脈血動脈血第三節氣體在血液中的運輸

物理溶解氣體運輸形式

化學結合(主要)紅細胞一、氧的運輸100ml動脈血含O2量(ml)物理溶解化學結合合計

0.312020.31

物理溶解—1.5%

化學結合—98.5%O2的化學結合運輸血紅蛋白(hemoglobin,Hb)分子結構珠蛋白血紅素

⑴O2與Hb的結合反應快、可逆、不需酶催化、受氧分壓影響;（一）O2與Hb結合的特征O2血漿

紅細胞

O2+Hb→HbO2Hb+O2O2PO2↑PO2↓O2⑵O2與Hb的結合是氧合不是氧化;⑶HbO2呈鮮紅色,去氧Hb呈藍紫色；血中去氧Hb超過5g/100ml時，淺表毛細血管豐富的部位(如口唇、甲床、粘膜)呈暗紫色，稱紫紺(cyanosis)。

100ml血液中Hb所能結合的最大O2量，稱Hb氧容量。

⑷飽和現象：1分子Hb可結合4分子O2，1gHb可結合1.34mlO2。

正常人血液中Hb含量:15g/100mlHb氧容量=15×1.34=20ml/100ml

100ml血液中血紅蛋白實際結合的O2量，稱Hb氧含量。

Hb氧含量占Hb氧容量的百分比,稱Hb氧飽和度。=Hb氧含量/Hb氧容量×%

動脈血:PO2100mmHgHb氧含量19.4ml/100ml

靜脈血:PO240mmHgHb氧含量14.4ml/100ml

⑸Hb在結合或解離O2的過程中發生變構效應，使氧解離曲線呈S型。去氧Hb-緊密型氧合Hb-疏松型(二)氧解離曲線（oxygendissociationcurve）

表示血液PO2與Hb氧飽和度關系的曲線。26.51.氧離曲線上段

—PO260-100mmHg的一段

—曲線較平坦

—反應Hb結合氧的特點

意義:只要血液中的PO2不低于60mmHg，Hb氧飽和度約90%，組織不會明顯缺氧。2.氧離曲線中段—PO240-60mmHg的一段—曲線較陡—反應HbO2釋放O2的特點

意義：血液流經組織時能夠釋放較多的氧(250ml/min)，滿足安靜狀態下組織代謝需求。3.氧離曲線下段

—PO2為15-40mmHg的一段

—曲線最陡

—反應HbO2最易釋放O2

意義：保證代謝增強的組織得到更多的氧(750ml/min)，代表血液的氧貯備。影響氧解離曲線的因素:P50表示Hb與O2的親和力P50↑--Hb對O2的親和力↓，氧解離曲線右移，促使HbO2釋放O2P50↓--Hb對O2的親和力↑，氧解離曲線左移，有利于Hb與O2結合

①血液pH↓、PCO2↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移血液pH和PCO2對Hb氧親和力的影響，稱波爾效應。意義:

促進肺毛細血管血液中Hb的氧合；促進組織毛細血管血液中HbO2釋放O2

②溫度↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移；

③2,3-二磷酸甘油酸(2,3-DPG)

2,3-DPG↑→Hb與O2親和力↓→氧離曲線右移；氧離曲線影響因素(一)呼吸中樞(respiratorycenter)

指中樞內產生和調節呼吸運動的神經細胞群。第四節呼吸運動的調節一、呼吸中樞與呼吸節律的形成腦橋延髓低位腦干橫斷實驗

—腦橋上部存在抑制吸氣的中樞，稱呼吸調整中樞；

—腦橋中下部存在興奮吸氣的中樞，稱長吸中樞

—延髓存在可獨立產生呼吸節律的基本中樞。(二)呼吸節律的形成(一)化學感受性反射二、呼吸運動的反射性調節

1.化學感受器外周化學感受器中樞化學感受器延髓舌咽神經迷走神經頸動脈體主動脈體外周化學感受器

頸動脈體主動脈體感受的刺激：

血中PO2↓PCO2↑[H+]↑血中PO2↓呼吸加深加快PCO2↑→心率↑、心輸出量↑[H+]↑外周阻力↑，血壓↑感受的刺激：

腦脊液和局部細胞外液[H+]↑血中CO2進入腦脊液與H2O結合生成H2CO3，解離出H+，間接刺激中樞化學感受器興奮。中樞化學感受器CO2對呼吸運動的調節

②吸入氣中在一定范圍內CO2升高(1-6%)時，呼吸加深加