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1.呼吸运动
呼吸肌收缩、舒张所造成的胸廓扩大和缩小成为呼吸运动。
(1)吸气肌
●膈肌(Diaphragm):
收缩使膈顶下移,增大胸廓的上下径。
●
呼吸肌
红色:
吸气肌;
蓝色:
呼气肌
肋间外肌(Externalintercostalmuscles):
收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径
辅助吸气肌:
胸肌、背肌、胸锁乳突肌等.
(2)呼气肌
●肋间内肌(Internalintercostalmuscles):
肌纤维走向与肋间外肌走向相反.收缩时,胸腔容积减少
●腹壁肌
(3)呼吸运动的形式:
根据用力程度分为:
1平静呼吸(eupnea):
安静状态下的呼吸
特点:
呼吸运动平稳、均匀。
12~18次/分。
吸气:
主动(膈肌、肋间外肌);
呼气:
被动(膈肌、肋间外肌舒张,无呼气肌收缩)
2用力呼吸(forcedbreathing)
主动(辅助呼吸肌参与);
主动(有呼气肌缩)
根据参与活动的呼吸肌分为:
①腹式呼吸膈肌活动为主
②胸式呼吸肋间外肌活动为主
③混合式呼吸
2.肺内压(intrapulmonarypressure):
肺泡内的压力
①吸气末及呼气末为零
②平静呼吸:
(-1~-2mmHg)~(+1~2mmHg)
③用力呼吸:
(-30~-100mmHg)~(+60~140mmHg)
由此可见,肺内压周期性↑/↓造成压力差(肺内压-大气压)推动气体进/出肺的直接动力。
人工呼吸(artificialrespiration)
①人工呼吸机②口对口呼吸
3.胸膜腔内压(胸内压)
⑴胸膜腔(pleuralcavity):
①密闭、潜在腔隙、内无气体
有少量浆液:
(a)润滑(粘滞性),减少摩擦;
(b)内聚力(壁脏两层紧贴、不易分离)
⑵胸膜腔内压(intrapleuralpressure):
胸膜腔内的压力
①形成原理:
呼气末、吸气末,大气压为0
胸内压=0-肺回缩力
胸内压=-肺回缩力
图吸气和呼气时,肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积的变化过程(右)
和胸膜腔内压直接测量示意图(左)
吸气时:
肺扩张↑,肺回缩力↑,胸膜腔的负值↑(平吸-5~-10mmHg)
呼气时:
肺扩张↓,肺回缩力↓,胸膜腔的负值↓(平呼-3~-5mmHg)
平静呼吸中,呼气末、吸气末总为负值。
②生理意义:
●有利于肺扩张
●有利于静脉血与淋巴液回流
如果胸膜腔破裂造成开放性气胸→肺萎缩→呼吸困难,血压↓(V回心血↓)
抢救措施:
堵塞破口、抽气,恢复胸内负压
小结:
(二)肺通气的阻力
分为:
弹性阻力和非弹性阻力
(一)弹性阻力(elasticresistance)
1.肺的弹性阻力
弹性阻力:
弹性组织对抗外力引起的变形而产生的回位力。
⑴肺的弹性回缩力:
来源――肺组织中的弹性纤维、胶原纤维等扩张
弹性阻力平静呼吸占1/3
⑵肺泡表面张力(alveolarsurfacetension)
表面张力:
液体表面积尽可能缩小的力
肺泡内的液-气界面,因界面层的液体分子受力不均匀,表现的内聚力(表面张力)方向是向中心的→使肺泡缩小。
相连通的大小不同的液泡内压及气流方向示意图
大、小肥皂泡连通(小:
塌陷,大:
破裂)
同理,成人3亿个大小不等的肺泡内存在液气界面,即有T,r不等。
肺泡内压力(P)与表面张力(T)成正比,与肺泡半径(r)成反比。
如果大小肺泡相等T,则如图所示。
肺泡表面张力的作用:
a.肺泡回缩→肺通气(吸气)阻力
b.肺泡内压不稳定→肺泡破裂或萎缩
c.促肺泡内液生成→产生肺水肿
肺泡表面活性物质(pulmonarysurfactant,PS)
成分:
为复杂的脂蛋白复合物
磷脂占PS重量的80-90%
其中主要成分为二棕榈酰卵磷脂(dipalmitoylphosphatidylcholine,DPPC)
来源:
肺II型细胞合成、贮存、释放
作用:
降低肺表面张力
机制:
DPPC为双极性分子,一端为疏水的脂肪酸链、另一端为亲水的磷脂酰胆碱。
亲水端插入液体分子间,疏水端朝向空气,成单分子层分布于肺泡液气界面。
早产儿PS少(胎儿:
30W左右PS合成,40W达高峰,常出现新生儿呼吸窘迫综合症(neonatalrespiratorydistresssyndrome,NRDS)
(3)肺顺应性(lungcompliance)
顺应性(compliance,C):
在外力作用下,弹性组织的可扩张性。
弹性小,易扩张,C大;
反之亦然。
而顺应性可用单位压力变化所引起的容积变化衡量
C=△V/△P
肺顺应性:
单位压力变化引起的肺容量变化
CL=(△V)肺容量的变化/(△P)跨膜压的变化(L/cmH2O)
(跨肺压=肺内压-胸内压)
肺顺应性曲线的临床意义:
正常及几种异常的肺顺应性曲线
(4)胸廓的弹性阻力与顺应性:
胸廓的弹性阻力可用胸廓的顺应性(thoraciccompliance,CT)表示
胸廓的弹性阻力则是由胸廓的弹性组织所形成
①胸廓处于自然位置时(肺容量≈67%),不表现有弹性回缩力;
②胸廓缩小时(肺容量<67%),胸廓的弹性回缩力向外=吸气的动力,呼气的阻力;
③胸廓扩大时(肺容量>67%),胸廓的弹性回缩力向内=吸气的阻力,呼气的动力。
CT=胸腔容积△V/跨壁压变化(△P=胸内压-大气压)
成人=0.2L/cmH2O
2、非弹性阻力(non-elasticresistance):
包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力
气道阻力(airwayresistance,R):
占非弹性阻力的80-90%。
气道阻力的90%由大气道(直径32mm气道)产生。
影响气道口径有:
气道跨壁压、肺实质牵引、神经支配
吸气时跨壁压↑,肺牵引↑以及交感N兴奋时口径↑,阻力↓
呼气时跨壁压↓、肺牵引↓以及副交感N兴奋或内皮素等使口径↓,阻力↑
气道阻力在吸气时小些,呼气时大些。
所以临床上支气管痉挛(哮喘),气道阻力↑,呼吸困难,呼气时更明显。
二、肺通气功能的指标
(一)基本肺容积和肺容量(Pulmonaryvolumes)
1.基本肺容积(Pulmonaryvolumes)
1)潮气量(tidalvolume,TV):
是指每次吸入或呼出的气量。
平静呼吸时潮气量约为500ml。
2)补吸气量(inspiratoryreservevolume,IRV):
指平静吸气末,再用力吸气所能吸入的气量。
正常成年人补吸气量约为1500~2000ml。
3)补呼气量(expiratoryreservevolume,ERV):
指平静呼气末,再尽力呼气所能呼出的气量。
正常成年人补呼气量约为900~1200ml。
4)余气量(residualvolume,RV):
最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量,正常成人约为1000~1500ml。
支气管哮喘和肺气肿患者,残气量增加。
2.肺容量(Pulmonarycapacity)
1)深吸气量(inspiratorycapacity,IC)指在平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量。
2)功能余气量(functionalresidualcapacity,FRC):
指平静呼气末存留于肺内的气量。
正常成年人约为2500ml。
3)肺总容量(totallungcapacity,TLC):
指肺所能容纳的最大气量。
成年男性平均约5000ml,女性约3500ml。
4)肺活量(vitalcapacity,VC):
指最大吸气后作最大呼气所呼出的气量。
正常成年男性平均约3500ml,女性约2500ml。
5)用力肺活量(forcedvitalcapacity,FVC):
指最大吸气后,以最快速度用力呼气时所呼出的最大气量。
6)用力呼气量(forcedexpiratoryvolume,FEV):
是指最大吸气后以最快速度用力呼气时在一定时间内所呼出的气量,一般以它所占用力肺活量的百分数来表示,即FEVt/FVC%。
其中,第1秒钟内呼出的气量称为1秒用力呼气量(thefirstsecondofaforcedexpiration,FEVl),是临床反映肺通气功能最常用的指标,正常时FEV1/FVC%约为80%。
因此,FEV1/FVC%是评定慢性阻塞性肺病的常用指标,也常用于鉴别阻塞性肺病和限制性肺病。
(二)肺通气量(pulmonaryventilation)和肺泡通气量(alveolarventilation)
1.每分通气量
每分通气量:
每分钟进或出肺的气体总量。
最大随意通气量:
尽力作深快呼吸时,每分钟所能吸入或呼出的最大气量。
通气贮量百分比=(最大通气量-每分平静通气量)/最大通气量×
l00%
2.无效腔和肺泡通气量
解剖无效腔(anatomicaldeadspace):
不能与血液进行气体交换的呼吸道的容积。
正常成年人其容积约为150mL。
肺泡无效腔(alveolardeadspace):
未能与血液进行气体交换的肺泡容量。
生理无效腔=解剖无效腔+肺泡无效腔
肺泡通气量(alveolarventilation):
每分钟吸入肺泡的新鲜气量,
=(潮气量-无效腔气量)×
呼吸频率
第二节肺换气和组织换气
一.肺换气和组织换气的基本原理
(一)气体的扩散
在同等条件下,CO2的扩散速率是O2的20倍;
但在肺中,由于肺泡气和V血间分压差的不同,CO2的扩散速率实际约为O2的2倍。
(二)气体分压
三、肺换气
(一)肺换气过程
肺泡与毛细血管之间的气体交换过程。
(二)影响因素
1呼吸膜厚度
6层<1μm厚:
呼吸膜厚度↑→气体交换↓
肺纤维化、肺水肿时增厚
呼吸膜结构示意图
2.面积:
呼吸膜面积↓→气体交换↓。
肺不张、肺实变、肺毛细血管闭塞时面积减小
3.通气/血流比值(ventilation/perfusionratio,VA/Q)
VA/Q:
每分钟肺泡通气量(VA)与每分钟肺血流量的比值。
VA/Q↑或↑都不利于气体交换,肺血栓VA/Q↑、肺不张VA/Q↓。
健康成人整肺的VA/Q为0.84,但实际上肺内各部分的VA和cap静脉血流的分步是不均匀的。
所以,各处的VA/Q变化很大:
肺尖可达3.3,肺底部可低至0.6。
通气/血流比值改变后的不同状态
(三).肺扩散容量(pulmonarydiffusioncapacity,DL):
―单位分压差下每分钟通过呼吸膜扩散的气量。
三、组织换气
血液与组织细胞之间的气体交换过程。
第三节气体在血液中的运输
一、O2、CO2在血中存在的形式
物理溶解:
气体直接溶解于血浆中。
特征:
①量小;
②溶解量与分压呈正比:
化学结合:
气体与某些物质进行化学结合。
量大,主要运输形式。
氧离曲线特征及生理意义
1.上段:
坡度较平坦。
表明:
PO2变化大时,血氧饱和度变化小。
意义:
保证低氧分压时的高载氧能力。
2.中段:
坡度较陡。
PO2降低能促进大量氧离。
维持正常时组织氧供。
3.下段:
坡度更陡。
PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。
维持活动时组织氧供。
Hb氧容量100ml血的Hb所能结合的最大氧量。
Hb氧含量100血的Hb实际结合的氧量。
Hb氧饱和度Hb氧含量和Hb氧容量的百分比。
二、CO2的运输
运输形式:
物理溶解(5%)
化学结合①碳酸氢盐(88%)②氨基甲酸Hb(7%)
第四节呼吸运动调节
一.呼吸中枢与呼吸节律的形成
(一)呼吸中枢(respiratorycentre)
中枢神经系统内与呼吸运动有关的神经元集中的部位。
横切实验
1.脊髓
中继站
某些呼吸反射的初级中枢
2.低位脑干
(1)延髓呼吸节律基本中枢
产生呼吸节律
(2)脑桥呼吸调整中枢
作用:
限制吸气,促吸气向呼气转化
前面横切实验得知,延髓是基本呼吸中枢,而正常呼吸节律的形成有赖于脑桥与延髓的共同配合。
(二)呼吸节律形成
◆起步细胞学说:
延髓内起步细胞
◆神经元网络学说
迷走神经
呼吸节律的形成
二、呼吸的反射性调节
(一)化学感受性呼吸反射
1.化学感受器
包括外周化学感受器和中枢外周化学感受器
中枢化学感受器的特点、作用
①不感受缺氧的刺激
②对CO2的敏感性比外周化学感受器的高,反应潜伏期较长
主要调节脑脊液的[H+](pH稳态)
2.CO2、H+和O2对呼吸的调节
(1)CO2
一定水平的PCO2是维持呼吸中枢兴奋性的必要条件,CO2是调节呼吸最主要的生理性体液因子
•一定范围内动脉血的PCO2升高可使呼吸加深加快,肺(泡)通气量增加;
•超过限度,则抑制呼吸。
PCO2↑,可作用于中枢、外周。
但主要是中枢>
外周
这是由于PaCO2↑2mmHg即可兴奋中枢化学感受器,但CO2对中枢作用有潜伏期
PCO2↑作用于中枢化学感受器的机理
(2)H+
效应:
[H+]增加,引起呼吸深快,肺(泡)通气量增加。
动脉中的[H+]主要刺激外周化学感受器
(3)O2
一定范围内A血的PO2升高引起呼吸加深加快,肺(泡)通气量增加。
严重低O2可致呼吸障碍(低氧对中枢的直接抑制作用)。
。
特点:
①缺氧对呼吸的刺激作用远不及PCO2和[H+]↑作用明显,仅在动脉血PO2<80mmHg以下时起作用;
②当长期高CO2和低O2状态(严重肺水肿、肺心病),中枢化学感受器对高CO2发生适应,此时低O2对外周化学感受器的刺激成为驱动呼吸的主要刺激。
若给予高O2吸入会导致呼吸停止。
低O2刺激外周化学感受器
(二)肺牵张反射(Pulmonarystretchreflex)
由肺扩张或缩小引起的吸气抑制或兴奋的反射。
感受器:
支气管、细支气管平滑肌中的牵张感受器
适宜刺激:
牵张(气道壁扩张)
2肺萎陷反射
阻止呼气过深和肺不张
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- 呼吸