生理学-呼吸-课件.ppt

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1、第第4(Respiration)4(Respiration)概述概述(Introduction)(Introduction)2.2.气体交换与运输气体交换与运输(Gas Exchang and Transpot)(Gas Exchang and Transpot)3.3.呼吸运动的调节呼吸运动的调节(Respiratory Regulation)(Respiratory Regulation)1.1.肺通气肺通气(Pulmonary Ventilation)(Pulmonary Ventilation)概概 述述(Introduction)(Introduction)Respiration：g

2、as exchange between the atmosphere and the bodyCOCO2 2COCO2 2O O2 2 Respiration:three eventsRespiration:three events外呼吸外呼吸(External respiration)(External respiration)肺通气肺通气(Pulmonary Ventilation)(Pulmonary Ventilation)肺换气肺换气(Pulmonary gas exchange)(Pulmonary gas exchange)气体运输气体运输(Gas Transport)(Gas

3、Transport)内呼吸内呼吸(Internal Respiration)(Internal Respiration)1 1 肺通气肺通气(Pulmonary ventilation)(Pulmonary ventilation)1.1 1.1 呼吸道呼吸道(air way)(air way)1.2 1.2 肺泡肺泡(Alveolus)(Alveolus)呼吸膜呼吸膜(Respiratory(Respiratory Membrane)Membrane)毛细血管内皮层毛细血管内皮层 基膜层基膜层 间隙间隙 肺泡上皮肺泡上皮 液体层液体层 表面活性物质层表面活性物质层 1.3 1.3 Mecha

4、nisms of Mechanisms of pulmonary ventilation pulmonary ventilation 1.3.1 1.3.1 呼吸运动呼吸运动(Respiratory Movement)(Respiratory Movement)吸气吸气(Inspiration):(Inspiration):隔肌和肋间外肌收缩隔肌和肋间外肌收缩,胸廓扩胸廓扩张，肺被牵拉，肺容积增大。张，肺被牵拉，肺容积增大。肺内压肺内压 大气压大气压 1.3.2 1.3.2 呼吸运动类型、呼吸频率和呼吸音呼吸运动类型、呼吸频率和呼吸音 呼吸类型呼吸类型(Respiratory styles)(

5、Respiratory styles)胸式呼吸胸式呼吸（thoracic breathingthoracic breathing）主要靠肋间外肌的收缩主要靠肋间外肌的收缩 腹式呼吸腹式呼吸（abdominal breathingabdominal breathing）主要靠隔肌的收缩主要靠隔肌的收缩 胸腹式呼吸胸腹式呼吸 正常正常呼吸呼吸 呼吸频率呼吸频率(Respiratory rate)(Respiratory rate)呼吸音呼吸音(Respiratory sound)(Respiratory sound)胸内负压胸内负压(pleural negative pressure)胸内压胸内压

6、=肺内压肺内压-肺的回缩力肺的回缩力 =大气压大气压 (肺的弹性纤维回缩力肺的弹性纤维回缩力+表面张力表面张力)=0 -=0 -肺的回缩力肺的回缩力 =-=-肺的回缩力肺的回缩力 胸内压胸内压 肺泡肺泡大气大气胸廓胸廓胸内压是一个负压胸内压是一个负压 生理意义生理意义(Physiological meaning)(Physiological meaning)1 1）肺被牵拉而扩张的条件）肺被牵拉而扩张的条件 2 2）促进静脉血液和淋巴的回流）促进静脉血液和淋巴的回流 3 3）助于食道的扩张，利于逆呕和反刍）助于食道的扩张，利于逆呕和反刍 1.4 1.4 肺通气的阻力肺通气的阻力(Resista

7、nce)(Resistance)弹性阻力弹性阻力(Elastic resistance)(Elastic resistance)非弹性阻力非弹性阻力(non-elastic resistance)(non-elastic resistance)顺应性顺应性(Compliance)(Compliance)肺泡回缩力肺泡回缩力(contraction force)(contraction force)P=2 TP=2 T（表面张力）表面张力）/R R（肺泡半径）肺泡半径）半径大的半径大的液泡液泡回缩力回缩力 半径小的液泡回缩力半径小的液泡回缩力 1.1.5 5 肺容量和肺通气量（肺容量和肺通气量（

8、Pulmonary Pulmonary capaacities and pulmonary ventilation)capaacities and pulmonary ventilation)潮气量潮气量(Tidal volume)(Tidal volume)补吸气量补吸气量(inspiratory reserve volume)(inspiratory reserve volume)补呼气量补呼气量(Espiratory reserve volume)(Espiratory reserve volume)余气量余气量(Residual volume)(Residual volume)功能余气

9、量功能余气量(functional Residual volume)(functional Residual volume)功能余气量功能余气量余气量补呼气量余气量补呼气量 肺活量肺活量(vital capacity)(vital capacity)：用力吸气后再用力呼气，用力吸气后再用力呼气，所能呼出的气体量所能呼出的气体量.肺活量肺活量补吸气量潮气量补补吸气量潮气量补呼气量呼气量 肺总容量肺总容量(Total lung capacity(Total lung capacity：肺所容纳的最大肺所容纳的最大气体量气体量 2 2 气体交换与运输气体交换与运输(Gas exchange and

10、Transport)(Gas exchange and Transport)2.1 2.1 气体交换气体交换(Gas exchange)(Gas exchange)2.1.1 2.1.1 气体交换的原理气体交换的原理(Principles of gas(Principles of gas exchange)exchange)原理：原理：扩散扩散 动力：动力：膜两侧的气体分压差膜两侧的气体分压差(partial pressure)(partial pressure)扩散速率（扩散速率（D D）(rate of diffusion):(rate of diffusion):扩散速率与扩散速率与pa

11、rtial pressure difference、temperaturetemperature、solubilitysolubility、area of diffusionarea of diffusion呈正比；与呈正比；与distancedistance、molecular massmolecular mass呈反比。呈反比。O O2 2COCO2 2 2.1.2 2.1.2 肺换气肺换气(gas exchange in the lung(gas exchange in the lung）(录象录象）POPO2 2：alveolus alveolus：13.613.6kPakPa，Cap

12、illaryCapillary：5.335.33kPakPa 氧从肺泡进入血液氧从肺泡进入血液 PCOPCO2 2：alveolus alveolus 5.335.33kPakPa，CapillaryCapillary：6.136.13kPakPa COCO2 2从血液进入肺泡从血液进入肺泡COCO2 2O O2 2 2.1.3 2.1.3 内呼吸内呼吸(Gas exchange in tissues)(Gas exchange in tissues)PO2：tissuetissue：3.993.99kPakPa，capillarycapillary：13.3313.33kPakPa 氧从血液

13、进入组织氧从血液进入组织 PCO2：tissuetissue：6.666.66kPakPa，capillarycapillary：5.335.33kPakPa COCO2 2从组织进入血液从组织进入血液 厚度厚度(thickness)(thickness)：呼呼吸吸膜膜厚厚度度通通透透性性气体交换气体交换 面积面积(surface area)(surface area)：呼吸膜面积呼吸膜面积气体交换气体交换。6 6层层1 1mm厚厚COCO2 2O O2 2 2.1.4 2.1.4 影响气体交换的因素影响气体交换的因素(Factors affecting gas(Factors affecti

14、ng gas exchange)exchange)A.A.呼吸膜呼吸膜(respiratory membrane)(respiratory membrane)B.B.气体扩散速率气体扩散速率 (rate of gas diffusion)(rate of gas diffusion)分压差分压差温度温度气体溶解度气体溶解度扩散面积扩散面积=扩散距离扩散距离分子量分子量 COCO2 2的扩散系数的扩散系数(diffusion coefficient)(diffusion coefficient)是是O O2 2的的2020倍，在同等条件下，倍，在同等条件下，COCO2 2的扩散速率是的扩散速率是

15、O O2 2的的2020倍倍 肺功能衰竭患者往往缺肺功能衰竭患者往往缺O O2 2显著，显著，COCO2 2潴留不明显潴留不明显2.2 2.2 气体运输气体运输(Gas transport in the blood)(Gas transport in the blood)2.2.1 2.2.1 氧的运输氧的运输(Oxygen transport)(Oxygen transport)物理溶解：物理溶解：(1.5%)(1.5%)化学结合：化学结合：(98.5%)(98.5%)2.2.1.1 O2.2.1.1 O2 2与与Hb(Hemoglobin)Hb(Hemoglobin)的可逆性结合的可逆性结

16、合(Reversible combination)(Reversible combination)POPO2 2(氧合氧合)Hb+O Hb+O2 2 HbOHbO2 2 暗红色暗红色 POPO2 2(氧离氧离)鲜红色鲜红色 2.1.2.2 2.1.2.2 氧离曲线氧离曲线(Oxygen-(Oxygen-hemoglobin dissociation hemoglobin dissociation curve)curve)当当HbHb某某亚亚基基与与O O2 2结结合合或或解解离离后后HbHb变变构构其其他他亚亚基基 的的 亲亲 O O2 2力力 orHb4orHb4个个亚亚基基的的协协同同效效

17、应应便便呈呈现现S S形的氧离曲线特征。形的氧离曲线特征。特征及生理意义特征及生理意义 1 1）上段：）上段：POPO2 28.08.013.3kPa 13.3kPa (60(60100mmHg)100mmHg)坡度较平坦。坡度较平坦。表表明明：POPO2 2变变化化大大时时，血血氧氧饱饱 和和 度度(oxyhemoglobin(oxyhemoglobin saturation)saturation)变化小。变化小。意意义义：保保证证低低氧氧分分压压时时的的高载氧能力。高载氧能力。上上 3)3)下段：下段：PO2.53PO2.532.0kPa2.0kPa (15 (1540mmHg)40mmH

18、g)坡度更陡。坡度更陡。表明：表明：POPO2 2稍有下降稍有下降,血氧血氧饱和度就急剧下降。饱和度就急剧下降。意义：维持意义：维持活动时活动时组织的组织的氧供。氧供。因下段释放因下段释放O O2 2量为正常量为正常时的时的3 3倍倍(=(=O O2 2储备段储备段)。上上中中下下影响氧离曲线的因素影响氧离曲线的因素(factors that shift the(factors that shift the oxygen-hemoglobin dissociation curve)oxygen-hemoglobin dissociation curve)1 1）PcoPco2 2 PH PH

19、PcoPco2 2PHPH氧氧离离曲曲线线右右移移;PcoPco2 2PHPH氧氧离离曲线左移曲线左移 2 2）温度）温度 TT氧离曲线右移氧离曲线右移TT氧离曲线左移氧离曲线左移 3 3）2,3-2,3-DpGDpG DpG DpG 氧离曲线右移氧离曲线右移 DpG DpG 氧离曲线左移氧离曲线左移 2.2.2 Transport of 2.2.2 Transport of carbon dioxidecarbon dioxidedissolved state:dissolved state:5 5 Chemical formsChemical forms：9595 HCO HCO3 3-的

20、形式的形式(Form of(Form of Bicarbonate ion):Bicarbonate ion):88 88COCO2 2H H2 2O OCarbonic anhydraseCarbonic anhydraseH H2 2COCO3 3HCOHCO3 3-H H+COCO2 2的运输的运输碳酸酐酶碳酸酐酶 氨基甲酸血红蛋白的形式氨基甲酸血红蛋白的形式(carbaminohemoglobin)(carbaminohemoglobin)：7 7反应过程反应过程 HbNH HbNH2 2+H+H+CO+CO2 2 HHbNHCOOHHHbNHCOOHO O2 2tissuetissu

21、elunglung Factors affecting COFactors affecting CO2 2 transport transport Haldane effectHaldane effect：氧分压影响二氧化碳和血红蛋白氧分压影响二氧化碳和血红蛋白的结合和解离。的结合和解离。在肺部：在肺部：氧分压高，促进二氧化碳的解离。氧分压高，促进二氧化碳的解离。在组织：在组织：氧分压低，促进二氧化碳的结合。氧分压低，促进二氧化碳的结合。波尔效应波尔效应：二氧化碳分压影响氧和血红蛋白的结合二氧化碳分压影响氧和血红蛋白的结合和解离。和解离。在肺部：在肺部：二氧化碳分压低，促进氧和血红蛋白的二氧化

22、碳分压低，促进氧和血红蛋白的结合。结合。在组织：在组织：二氧化碳分压高，促进氧和血红蛋白的二氧化碳分压高，促进氧和血红蛋白的解离。解离。在在肺肺脏脏氧氧与与二二氧氧化化碳碳运运输输形形式式组组织织换换气气过过程程基基本本呼呼吸吸中中枢枢 main contentsmain contents：respiratory respiratory center?center?respiratory respiratory rhythmrhythm？Process of Process of respiratory respiratory regulationregulation？3 3 Respirat

23、ory regulation(Respiratory regulation(videovideo）脊髓脊髓(Spine)(Spine)：初级中枢初级中枢延髓延髓(medulla)(medulla)：基本的基本的呼吸节律中枢呼吸节律中枢背侧呼气组背侧呼气组(Dorsal(Dorsal respiratory group)respiratory group)：吸吸气神经元气神经元腹侧呼气组腹侧呼气组(Ventral(Ventral respiratory group)respiratory group)：呼呼气神经元和过度性神经元气神经元和过度性神经元 3.1 3.1 呼吸中枢呼吸中枢(respi

24、ratory center)(respiratory center)脑桥脑桥(pons)(pons)：呼吸节律的调整中枢（呼吸节律的调整中枢（Pneumotaxic Pneumotaxic center)center)大脑皮质大脑皮质(3.2 3.2 呼吸节律呼吸节律(rhythmical breathing)(rhythmical breathing)局部神经元回路反馈控制假说局部神经元回路反馈控制假说吸气活动发生器吸气活动发生器(inspiratory activity generator)(inspiratory activity generator)：吸气神经元的自发性兴奋吸气神经元的

25、自发性兴奋 吸气切断机制吸气切断机制(Switch-off mechanism)(Switch-off mechanism)：负反馈性地终止吸气神经元的兴奋负反馈性地终止吸气神经元的兴奋使吸气转为呼气使吸气转为呼气 吸气活动发生器和吸气切断机制模型吸气活动发生器和吸气切断机制模型 吸气活动发生器：吸气活动发生器：当当H H+COCO2 2 等等作作用用下下兴兴奋奋并并引引起起:向向下下兴兴奋奋延延髓髓I-NI-N元元脊脊髓髓吸吸气气肌肌运运动动N N元元吸吸气气；向向上上兴兴奋奋脑脑桥桥呼呼吸吸调调整整中中枢枢;兴奋吸气切断机制兴奋吸气切断机制N N元。元。吸气切断机制：吸气切断机制：当当接接

26、受受到到吸吸气气活活动动发发生生器器、延延髓髓I-NI-N元元、脑脑桥桥呼呼吸吸调调整整中中枢枢和和肺肺牵牵张张感感受受器器的的冲冲动动，兴兴奋奋总总和和达达到到某某一一阈阈值值，反反馈馈抑抑制制延延髓髓I-NI-N元元,切切断断吸吸气气，从从而而使吸气转化为呼气。使吸气转化为呼气。H H+CO CO2 2 3.3.3 3 呼吸反射性调节呼吸反射性调节(Reflex regulation of(Reflex regulation of respiration)respiration)肺牵张反射肺牵张反射(pulmonary stretch reflex)(pulmonary stretch r

27、eflex)概念：概念：由肺扩张或缩小而引起的抑制吸气或呼气的由肺扩张或缩小而引起的抑制吸气或呼气的过程过程 反射弧：反射弧：感受器感受器(Sensor)(Sensor):位于支气管，细支气管平滑肌位于支气管，细支气管平滑肌 传入神经传入神经(Afferent fiber)(Afferent fiber):迷走神经迷走神经 中枢中枢(Controller):(Controller):吸气中枢吸气中枢 传出神经传出神经(Efferent fiber):(Efferent fiber):控制呼吸肌的运动神经控制呼吸肌的运动神经 效应器效应器(Effector):(Effector):呼吸肌呼吸肌

28、3.3.1 3.3.1 化学感受器化学感受器(chemoreceptor)(chemoreceptor)Peripheral chemoreceptorPeripheral chemoreceptor 颈动脉体颈动脉体 主动脉体主动脉体 前前者者主主要要参参与与呼呼吸吸调调节节，后后者者则则在在循环调节方面较为重要。循环调节方面较为重要。适宜刺激：适宜刺激：对对POPO2 2、PCOPCO2 2、HH+高高度度敏敏感感.3.3.4 4 化学因素对呼吸的调节化学因素对呼吸的调节(Respiratory regulation by(Respiratory regulation by chemica

29、l factors)chemical factors)Central chemoreceptor:Central chemoreceptor:位位于于延延髓髓腹腹侧侧表表面面下下0.20.2mmmm的的区区域域，可可分分为为头头、中中、尾三部分。尾三部分。适宜刺激：适宜刺激：对对H H+高度敏感高度敏感.3.3.2 Respiration controlled by CO3.3.2 Respiration controlled by CO2 2 PCO PCO2 2 1 1时时呼吸开始加深呼吸开始加深 PCO PCO2 244时时呼吸加深加快呼吸加深加快 6 6时时肺通气量可增大肺通气量可增大

30、6-76-7倍倍 7 7以上以上呼吸减弱呼吸减弱=COCO2 2麻醉麻醉 PCO PCO2 2呼吸减慢呼吸减慢呼吸加深加快呼吸加深加快延髓呼吸中枢延髓呼吸中枢+外周化学感受器外周化学感受器+中枢化学感受器中枢化学感受器+COCO2 2透过血脑屏障进入脑脊液：透过血脑屏障进入脑脊液：COCO2 2H H2 2OHOH2 2COCO3 3HH+HCOHCO3 3-COCO2 2 3.3.3 3.3.3 Respiration controlled by ORespiration controlled by O2 2 轻度缺氧轻度缺氧:通过外周化学感受器的传入冲动兴奋通过外周化学感受器的传入冲动兴奋

31、呼吸中枢的作用呼吸中枢的作用,能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。表现为呼吸增强。严重缺氧严重缺氧:来自外周化学感受器的传入冲动，对来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减弱，甚至停止。弱，甚至停止。3.3.4 3.3.4 Respiration controlled by HRespiration controlled by H+HH+呼吸加强呼吸加强 H H+呼吸抑制呼吸抑制 H H+呼吸抑制呼吸抑制 机制：机制：类似类似COCO2 2 特点：特点：主要通过刺激主

32、要通过刺激外周化学外周化学感受器感受器而引起的而引起的 H H+对呼吸的调节作对呼吸的调节作用用PCO2PCO2 复习思考题复习思考题 1.1.什么是呼吸神经元？分布于脑干哪些区域？什么是呼吸神经元？分布于脑干哪些区域？2.2.为什么切断迷走神经使吸气变慢、变深为什么切断迷走神经使吸气变慢、变深?3.3.切除外周化学感受器后，低氧对呼吸运动有何影切除外周化学感受器后，低氧对呼吸运动有何影响？响？4.4.如果将无效腔增加如果将无效腔增加1 1倍，呼吸运动会有什么变化？倍，呼吸运动会有什么变化？其机制如何？其机制如何？5.5.为什么慢性阻塞性肺病患者不能吸高浓度氧？为什么慢性阻塞性肺病患者不能吸高浓度氧？6.6.试述缺氧和试述缺氧和COCO2 2增多时对呼吸影响的主要机制。增多时对呼吸影响的主要机制。7.7.试述长管呼吸时呼吸运动加深加快的机制。试述长管呼吸时呼吸运动加深加快的机制。返回返回返回