MinerU_markdown_第五章-呼吸-1-4（全章）.生理学pdf_2074007688062799872

生 理 学

Physiology

王 彬 bwang@cqmu.edu.cn

• 基 础 医 学 院 生 理 教研 室

生理学

第五章

呼 吸

第一节 肺通气第二节 肺换气和组织换气第三节 气体在血液中的运输第四节 呼吸运动的调节

生理学

目 录

教学目标

 能够知道呼吸的概念和生理意义（*），复述呼吸的三个环节 ${(}^{\star \star })$

 能够理解肺通气的原理。（***）

 能够复述胸内负压的形成及其生理意义。（***）

 能够比较肺通气功能的评价指标。 ${(}^{\star \star })$

 能够理解肺换气的原理及影响因素。（***）

 能够阐述气体在血液中的运输形式。（**）

 能够列举呼吸中枢的分布。（**）

 能够分析 ${\mathsf{CO}}_2$ $(\mathbb{E}{0}_2$ 及 $[{\mathsf{H}}^{+}]$ ]对呼吸的调节。（***）

 能够复述肺牵张反射的定义、分类和反射过程。 ${(}^{\star \star })$

生理学

呼吸（Respiration）的定义：机体与外界环境之间的气体交换过程。

外呼吸：肺通气与肺换气

气体在血液中的运输

内呼吸：毛细血管与组织细胞之间进行的气体交换和细胞内氧化代谢。

呼吸过程示意图

生理学

第一节 肺通气

肺通气：肺与外界环境之间的气体交换过程

实现肺通气的结构：呼吸道、肺泡和胸廓、胸膜腔、呼吸肌

生理学

呼吸道、肺泡功能

呼吸系统的传导区和呼吸区

加湿、 加温、过滤、 清洁气体交换

生理学

一、肺通气的原理

（一）肺通气的动力

气体

P1

外界环境

肺脏

生理学

直接动力：

肺泡与外界大气之间的压力差

肺内压的变化 肺的舒缩 胸廓舒缩 呼吸肌收缩舒张

原动力：呼吸运动

呼吸肌的收缩和舒张引起胸廓节律性扩大和缩小。

与呼吸运动有关的呼吸肌 生理学

呼吸时膈肌位置的变化

吸气肌—膈肌、肋间外肌呼气肌—肋间内肌和腹肌此外，还有一些辅助吸气肌，斜角肌、胸锁乳突肌等。

生理学

1. 呼吸运动

吸气运动：胸廓增大

呼气运动：胸廓缩小

主要呼吸肌：吸气肌—膈肌、肋间外肌呼气肌—肋间内肌和腹肌

辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌等。

生理学

吸气

呼气

呼吸时膈肌位置的变化

生理学

（1） 呼吸运动过程（平静呼吸）

1.平静呼气2.平静吸气3. 深吸气

图- 呼吸时肋骨和膈肌位置的变化示意图

生理学

膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下径、前后径和左右径

胸廓容积缩小,肺被动缩小

肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺

呼 气

平静呼吸时，呼气不是由呼气肌收缩引起的。

平静呼吸特点：吸气是主动的，呼气是被动的。

生理学

用力吸气

除吸气肌主动收缩外，还有辅助吸气肌参与收缩

用力呼气

除吸气肌舒张外，还有呼气肌的参与收缩

用力呼吸特点： 吸气与呼气过程都是主动的。

生理学

呼吸运动过程

类别	吸气过程的变化	呼气过程的变化
平静呼吸	膈肌和肋间外肌收缩↓胸廓和肺的容积扩大↓肺内气压低于大气压↓空气进入肺泡(主动)	膈肌和肋间外肌舒张↓胸廓和肺的容积缩小↓肺内气压高于大气压↓气体流出肺泡(被动)
用力呼吸	除同上外,吸气辅助肌如胸锁乳突肌、斜角肌等参与收缩。(主动)	除同上外,腹壁肌、肋间内肌也参与收缩。(主动)

生理学

（2）呼吸运动的形式平静呼吸和用力呼吸

平静呼吸：安静状态下的呼吸形式，12～18次/分。用力呼吸（深呼吸）：运动或劳动时，呼吸加深加快。呼吸困难

腹式呼吸和胸式呼吸

胸式呼吸：肋间外肌舒缩活动为主，胸部起伏明显。

腹式呼吸：膈肌舒缩活动为主，腹部起伏明显。

生理学

2. 肺内压 指肺泡内气体的压力

随呼吸活动肺内压呈现周期性的波动

吸气：先下降，低于大气压时，外界气体进入肺脏，逐渐升高。

吸气末：肺内压=大气压

呼气：先升高，高于大气压时，气体流出肺脏，后逐渐下降。呼气末：肺内压=大气压

生理学

肺内压的运用

人为建立肺内压与大气压之间的压力差。

口对口人工呼吸

挤压胸廓

生理学

3. 胸膜腔内压(胸内压）

胸膜腔：由脏层胸膜和壁层胸膜围成的、潜在的、密闭的腔隙，不含气体，仅含少量浆液。

胸膜腔结构

生理学

3. 胸膜腔内压(胸内压）

（1）定义：

胸膜腔内压：胸膜腔内的压力，平静呼吸过程中始终低于大气压，又称胸内负压。

Fluid-filled balloon

胸膜腔壁层胸膜脏层胸膜

生理学

胸膜腔内负压是如何形成的呢？

• 胸廓坚固，大气压不能直接作用于壁层胸膜，所以壁层胸膜不受力的作用

• 胸廓的生长速度比肺快，肺始终处于扩张状态，形成肺回缩力，所以脏层胸膜受肺回缩力的作用

• 胸腔内压=肺内压-肺回缩力

图 - 胸膜腔负压产生示意图

生理学

 以胸膜腔密闭且含浆液为条件

 胸廓生长速度>肺生长速度

 胸廓容积>肺容积

 胸廓将肺拉大

 肺回缩

胸内负压

生理学

（3）呼吸过程中的变化

 胸内压=肺内压 - 肺回缩力

=大气压 - 肺回缩力

= - 肺回缩力

 吸气末：-5 ~ -10（mmHg）

 呼气末：-3 ~ -5 （mmHg）

 用力吸气：-30 ~ -80（mmHg）

 用力呼气：110 mmHg

生理学

（4）生理意义

①维持肺泡和小气道扩张状态，使肺随胸廓运动而运动。

②牵张腔静脉和胸导管，有利于静脉血和淋巴回流，维持心输出量

生理学

气胸

1.为什么肺会塌陷？

2.呼吸、循环的变化？

生理学

(二) 肺通气的阻力

 弹性阻力（ 占70%，静态阻力）

肺、胸廓

 非弹性阻力（占30%，动态阻力）

气道、惯性、粘滞

肺通气阻力增大是临床上肺通气障碍最常见的原因。

生理学

1、弹性阻力

（1）弹性阻力和顺应性的概念

弹性阻力：弹性物体对抗外力作用而引起变形的力

顺应性(compliance)：外力作用下弹性组织的可扩张性

$$\mathbf{C}=1/\mathbf{R}$$

C —顺应性

R—弹性阻力

顺应性大

弹性阻力

肺容易／不容易扩张

顺应性小

弹性阻力

肺容易／不容易扩张

（2）分类：肺弹性阻力和胸廓弹性阻力

生理学

弹性阻力的来源 ？

生理学

（3）肺弹性阻力—吸气阻力、呼气动力

 源于肺弹性成分（1/3）和肺泡表面张力（2/3）

肺泡内表面覆盖一层液体-肺泡内充满气体（肺泡内的液-气界面）

液体分子之间引力较大，使肺泡表面积缩小合力朝向肺泡中心

使肺泡趋于缩小

表面张力越大，肺泡越趋于变小，吸气阻力越大

生理学

 肺弹性阻力—吸气阻力、呼气动力

 肺泡表面活性物质: 降低肺泡表面张力，减小肺弹性阻力(Pulmonary Surfactant)

肺泡表面活性物质由肺泡Ⅱ型细胞能合成和分泌，有重要的生理意义：

①维持大小肺泡容量的相对稳定性。

②减少肺组织液生成，防止肺水肿。

③增加肺的顺应性，降低吸气阻力，防止肺不张。

肺泡张开时表面活性物质密度小，抗弹性阻力弱，防止肺泡破裂肺泡未张开时表面活性物质密度大，抗弹性阻力强

肺泡表面活性物质

缺乏 肺不张、新生儿呼吸窘迫综合征

生理学

【病例分析】患儿，男，出生2小时30分。胎龄32周，剖宫娩出。患儿出生时未见异常。出生后20余分钟出现气促、呻吟，皮肤黏膜青紫，并呈进行性加重2小时入院。

查体:体温正常，呼吸频率70～80次/分（新生儿正常值：35～45次/分），心率增快，血压正常。呻吟，反应差，唇周发绀，可见鼻翼扇动、三凹征（吸气时胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙发生凹陷)。肺部听诊双肺呼吸音低、可闻及少许湿啰音。

生后3小时X线胸片显示，两肺透光度明显降低。 临床诊断：新生儿呼吸窘迫综合征。

【思考】

（1）该患儿出生后不久出现呼吸困难，并呈进行性加重，为什么?

（2）该患儿为什么会出现三凹征、双肺湿啰音及两肺透光度明显下降?

生理学

【思考】

（1）该患儿出生后不久出现呼吸困难，并呈进行性加重，为什么?

（2）该患儿为什么会出现三凹征、双肺湿啰音及两肺透光度明显下降?

胎龄32周出生→早产→肺泡表面活性物质不足→肺泡表面张力过大→吸气阻力增大→吸气困难。出生后肺表面活性物质的不断消耗，呼吸困难呈进行性加重。

吸气阻力大→吸气肌强烈收缩导致胸内负压增大（更低于大气压）→胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙部位在大气压作用下发生凹陷，即三凹征。

肺表面活性物质不足→肺泡表面张力过高→对肺组织间液的抽吸作用增强→肺水肿→双肺湿啰音及两肺透光度明显下降。

生理学

（4）胸廓弹性阻力—与其所处位置有关

平静吸气末

平静呼气末

深吸气时

图- 不同情况下肺与胸廓弹性阻力关系

生理学

2、非弹性阻力

气道阻力：与气体流动形式及气道半径有关

非 弹 性 阻 力

粘滞阻力

惯性阻力

常态下可忽略不计

NORMAL

ASTHMA

生理学

气道阻力：气体分子之间和气体分子与气道壁之间摩擦产生的阻力，占非弹性阻力的80%-90%。气道口径的影响最为重要。

气体流速

气道阻力

气流形式

气道管径

R = 1/r⁴

生理学

二、肺通气功能的评价

1、肺容积和肺容量

（1）肺容积:不同情况下肺所容纳的气体量。

①潮气量：每次吸入或呼出的气量，约400~600毫升。

② 补吸气量：平静吸气后再尽力吸入的气量，约1500~2000毫升。

③ 补呼气量：平静呼气后再尽力呼出的气量， 约900~1200毫升。

④余气量：最大呼气末存留在肺内不能再呼出的气量，约1000~1500毫升。

生理学

（2）肺容量

肺容积中两项或两项以上的联合气量。

深吸气量 （IC）

肺 容 量

功能余气量（FRC）

肺活量、用力呼气量

肺总量（TLC)

生理学

①深吸气量：从平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气量，等于补吸气量加潮气量之和。

②功能余气量：平静呼气末存留在肺内的气量。

生理学

③ 肺活量：用力吸气后再用力呼气所能呼出的气量。它是补吸气量、潮气量和补呼气量三者之和。反映肺一次通气的最大能力。

正常成年男性约3500ml，女性约2500ml

测定方便、重复性好

反映肺一次通气的最大能力

生理学

 用力肺活量(forced vital capacity, FVC)

 用力呼气量(forced expiratory volume,FEV)

鉴别阻塞性肺疾病和限制性肺疾病

④肺总量(total lung capacity,TLC)：肺能容纳的最大气体量，等于肺活量与余气量之和。

生理学

生理学

2、肺通气量和肺泡通气量

（1）肺通气量：是指每分钟进或出肺的气体总量。

每分通气量＝潮气量×呼吸频率

正常成人安静时，呼吸频率1218次/分，每分通气量约69升。

最大随意通气量最大运动量的衡量指标

尽力作深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量。一般可达150L/min

生理学

（2）无效腔和肺泡通气量

生理无效腔＝解剖无效腔（150ml）＋肺泡无效腔 (正常人接近于零)

肺泡通气量:

定义：每分钟进入肺泡的新鲜空气量。

=（潮气量-无效腔气量）×呼吸频率

生理意义：计算真正有效的气体交换量

生理学

不同呼吸频率、潮气量对肺通气量和肺泡通气量的影响

呼吸形式	呼吸频率(次/min)	潮气量(ml)	肺通气量(ml/min)	肺泡通气量(ml/min)
平静呼吸	16	500	8000	5600
深慢呼吸	8	1000	8000	6800
浅快呼吸	32	250	8000	3200

适当的深而慢的呼吸可提高肺通气功能

生理学

目 录

第一节 肺通气 第二节 肺换气和组织换气 第三节 气体在血液中的运输 第四节 呼吸运动的调节

生理学

 经过肺通气进人机体的 $0_2:$ ，需要通过肺换气才能进入血液进行运输。

 细胞代谢产生的 $\mathtt{C}{0}_2$ ，也需要经过组织换气才能进入血液进行运输。

 肺和组织的换气过程原理相同。

呼吸全过程示意图

生理学

02

第二节

肺换气

生理学 第五章第二节

一、气体交换的基本原理

（一）气体的扩散

 扩散：气体分子总是由气压高处向气压低处移动，直至气体分子分布均匀为止，这一过程称为扩散(diffusion)。

 肺换气和组织换气，就是以扩散方式进行的。

 气体扩散的速率：单位时间内，气体分子扩散的量为气体扩散的速率(diffusion rate,D)。

生理学 第五章第二节

一、气体交换的基本原理

（一）气体的扩散

 气体扩散的速率主要受下列因素的影响：

①气体的分压差：两个区域之间某一气体分压(P)的差值称为气体的分压差 $(△\mathsf{P})$ o

②气体的分子量和溶解度： $\mathsf{C}{0}_2$ 在血浆中的溶解度(51.5)约为 $0_2$ 的(2.14)24倍， $\mathsf{C}{0}_2$ ,的分子量(44)略大于 $\cdot 0_2$ 的分子量(32)，所以 $\mathsf{C}{0}_2$ 的扩散系数约是 $0_2$ 的 $20$ 倍。

③扩散面积和距离：气体扩散速率与扩散面积成正比，与扩散距离成反比。

④温度：气体扩散速率与温度成正比。

生理学 第五章第二节

一、气体交换的基本原理

（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压

1.呼吸气和肺泡气的成分和分压

 空气中各气体的容积百分比一般不因地域不同而异，但分压可随总大气压的变化而改变。例如，高原上大气压较低，各气体的分压也相应降低。

 吸入的空气被呼吸道内的水蒸气饱和，所以呼吸道内吸入气的成分也不同于大气，各种气体成分的分压也随之发生改变。

 呼出气是无效腔内的吸入气和部分肺泡气的混合气体。

不同海拔的氧气分压

生理学 第五章第二节

一、气体交换的基本原理

（一）呼吸气体和人体不同部位气体的分压

2.血液气体和组织气体的分压

 气体的张力(tension)：指液体中的气体分压。

 $\mathsf{P}{0}_2$ 和 ${\mathsf{PCO}}_2$ 的含量在不同组织中是不相同的，即使在同一组织， $\mathsf{P}{0}_2$ 和 ${\mathsf{PCO}}_2$ 的含量还要受组织活动水平的影响。

生理学 第五章第二节

一、气体交换的基本原理

（一）呼吸气体和人体不同部位气体的分压

	吸入气kPa(mmHg)	肺泡气kPa(mmHg)	静脉血kPa(mmHg)	动脉血kPa(mmHg)	组织kPa(mmHg)
氧分压(PO_2)	20.0(149)	13.83(104)	5.32(40)	13.3(100)	4.0(30)
二氧化碳分压(PCO_2)	0.04(0.3)	5.32(40)	6.12(46)	5.32(40)	6.65(50)

生理学 第五章第二节

二、肺换气

（一）肺换气过程

 静脉血经过肺毛细血管流经肺泡时，由于 $0_2$ 和$\mathsf{C}{0}_2$ 可以自由通过肺泡膜，并且膜两侧气体存在分压差，使 $0_2$ 和 $\mathsf{C}{0}_2$ 从分压高的一侧扩散到分压低的一侧。

 肺换气有很大的储备能力， $0_2$ 和 $\mathtt{C}{0}_2$ 在血液和肺泡之间的扩散极为迅速，不到0.3s即可达平衡，而通常情况下血液流经肺毛细血管的时间约0.7s，也就是说血液约流经肺毛细血管全长的1/3时，肺换气过程已基本完成。

肺换气和组织换气示意图图中数字为气体分压值(mmHg)

生理学

二、肺换气

2. 肺泡上皮细胞层

3.上皮基底膜层4. 上皮基底膜和毛细血管基膜之间的间隙(间质层)

（二）影响肺换气的因素

5.毛细血管基膜层

1.呼吸膜的厚度

 呼吸膜指肺泡腔与肺毛细血管之间的膜，它有六层结构。

6. 毛细血管内皮细胞层4组织间隙

 总厚度＜1μm，有的地方只有0.2μm，如此薄的呼吸膜非常有利于气体扩散通过。

 发生肺水肿、肺纤维化等病理情况时，呼吸膜的厚度增加将导致气体扩散量减少。

5毛细血管基膜Capillary basementmembrane

图 - 呼吸膜示意图

生理学 第五章第二节

二、肺换气

（二）影响肺换气的因素

2.呼吸膜的面积

 气体扩散速率和扩散面积成正比。

 呼吸膜总扩散面积有70m²，安静状态下用于气体扩散的呼吸膜面积近40m²，因此，呼吸膜有相当大的储备面积。

 运动或劳动时，毛细血管开放的数量和程度增大，有效扩散面积也随之增加。

 肺不张、肺实变、肺气肿、肺叶切除等均可使呼吸膜扩散面积减小，进而影响肺换气。

图 - 呼吸膜示意图

生理学 第五章第二节

二、肺换气

（二）影响肺换气的因素

3.通气/血流比值 $(V_A/Q)$

 定义：指每分钟肺泡通气量 $({\mathsf{V}}_{\mathsf{A}})$ 与每分钟肺血流量的比值(Q)。

 正常值：正常成年人安静时， $v_A/0$ 约为0.84。在此情况下，气体交换的效率高，静脉血流经肺毛细血管时，将全部变为动脉血。

 生理意义：是衡量肺换气功能的指标。

$$V_A/Q=4.2/5=0.84$$

生理学

二、肺换气

（二）影响肺换气的因素

由于肺泡通气量与肺毛细血管血流量在肺内分布是不均习的，因此肺底至肺尖，各部VA反不相同

3.通气/血流比值 $(V_A/Q)$

 ${\mathtt{V}}_{\mathtt{A}}/0$ ＝肺泡通气量 $({\mathsf{V}}_{\mathsf{A}})$ /肺血流量（Q） $=4.2\mathsf{L}/\mathsf{min}/5.0\mathsf{L}/\mathsf{min}=0.84$

 ${\mathtt{V}}_{\mathtt{A}}/0$ ↑≈肺血流↓→增大无效腔→换气效率↓(如心衰、肺动脉栓塞)

 ${\mathsf{V}}_{\mathsf{A}}/0\perp \approx$ 肺通气↓→增大功能性动-静脉短路→换气效率↓（如哮喘、支气管栓塞）

V/Q 正常

V/Q 增大

通气过剩

V/Q 减小

通气不足

图5-8 正常人直立时肺通气量和肺血流量的分布及V/Q

生理学 第五章第二节

三、组织换气

组织换气的机制和影响因素与肺换气相似，不同的是气体交换发生于液相介质（血液、细胞内液、组织液）之间

扩散膜两侧O₂和CO₂的分压差随细胞内氧化代谢的强度和血流量的多寡而改变

肺换气和组织换气示意图图中数字为气体分压值(mmHg)

生理学

03

第三节

气体在血液中的运输

生理学

$0_2$ 和 $\mathsf{C}{0}_2$ 在血液中的运输形式有物理溶解和化学结合两种形式。

 $0_2$ 和 $\mathtt{C}{0}_2$ 进入血液时，先经物理溶解提高血浆中相应气体的分压，再发生化学结合。

 结合状态的 $0_2$ 和 $\mathsf{C}{0}_2$ ，也必须先解离成溶解状态，才能逸出血液。

 物理溶解和化学结合，两者之间处于动态平衡。

量少，前提条件

化学结合

量大，主要形式

表 5-3 血液中 ${\mathrm{O}}_2$ 和 ${\mathsf{CO}}_2$ 的含量

单位:ml/100ml 血液

气体	动脉血(PO_2 95mmHg, PCO_2 40mmHg, Hb 氧饱和度 97%)			静脉血(PO_2 40mmHg, PCO_2 46mmHg, Hb 氧饱和度 75%)
	物理溶解	化学结合	合计	物理溶解	化学结合	合计
O_2	0.29	19.5	19.79	0.12	15.1	15.22
CO_2	2.62	46.4	49.02	2.98	49.7	52.68

$0_2$ 物理溶解约1.5%， $0_2$ 化学结合约98.5%

${\mathtt{CO}}_2$ 物理溶解约5%， ${\mathtt{CO}}_2$ 化学结合约95%

生理学 第五章第三节

一、 $0_2$ 的运输

（一）Hb 的分子结构

 每个Hb分子由一个珠蛋白和四个血红素（亚铁原卟啉）组成。

 每个珠蛋白由四个亚单位组成，成年人的Hb由两条α链和两条β链组成，为α2β2结构。

 每个血红素中心为一个Fe²⁺，每个F $\cdot e^{2+}$ 可与氧分子结合而使Hb成为氧合血红蛋白 $({Hb0}_2)$

 运输 $0_2$ 的主要工具，也参与 $\mathsf{C}{0}_2$ 的运输。

血红蛋白(Hb)组成示意图

生理学 第五章第三节

一、 $0_2$ 的运输

（二）Hb 与 ${\mathbf{O}}_2$ 结合的特征

1.快速性和可逆性

 Hb与 $0_2$ 的结合反应快，不到0.01秒，可逆，解离也很快。

 结合和解离不需酶的催化，但受 $\mathsf{P}{0}_2$ 的影响。

2.是氧合而非氧化

 ${\mathsf{Fe}}^{2+}$ 与 $0_2$ 结合后仍保持为二价铁离子，因此，此结合反应是氧合，而不是氧化。

$$\mathrm{Hb}+{\mathrm{O}}_2\underset{{\mathrm{PO}}_2\text{低(组织)}}{\overset{{\mathrm{PO}}_2\text{高(肺部)}}{\to }}{\mathrm{HbO}}_2$$

生理学 第五章第三节

一、 $0_2$ 的运输

（二）Hb 与 ${\mathbf{O}}_2$ 结合的特征

3.Hb与 $0_2$ 结合的量

 一分子Hb可以结合四分子 $\cdot 0_2$ 。

 100ml血液中，

 Hb氧容量(血氧容量)：Hb能结合的最大 $0_2$ 量。

 Hb氧含量(血氧含量)：Hb实际结合的 $|0_2$ 量

 Hb氧饱和度(血氧饱合度)：

(Hb氧含量/Hb氧容量)×100%

 动脉血98%

 静脉血75%

Blood Oxygen Level Chart

NORMAL

95%-100%

LOW

91%-94%

DANGER

≤90%

生理学 第五章第三节

一、 $0_2$ 的运输

（二）Hb 与 ${\mathbf{O}}_2$ 结合的特征

4.Hb与 $0_2$ 的结合或解离曲线呈S型

 Hb的两种构型：氧合Hb-疏松型(R型)、去氧Hb-紧密型(T型)。

5.Hb ${\overline{0}}_2$ 和Hb的颜色

 $\mathsf{Hb}{0}_2$ 鲜红色、Hb紫蓝色。

 Hb达5g/100ml以上，皮肤、粘膜暗紫色，称为发绀(cyanosis)。

生理学 第五章第三节

一、 $0_2$ 的运输

（三）氧解离曲线（课外自学）

（四）影响氧解离曲线的因素（课外自学）

生理学 第五章第三节

$0_2$ 的运输

氧的运输

生理学 第五章第三节

二、 $\mathbf{C}{0}_2$ 的运输

（一） $\mathbf{C}{0}_2$ 运输形式

生理学 第五章第三节

二、 $\mathbf{C}{0}_2$ 的运输

（一） $\mathbf{C}{0}_2$ 运输形式

1.碳酸氢盐

①反应可逆，取决于 ${\mathsf{PCO}}_2$ 的高低；②酶促反应，碳酸酐酶；③氯离子转移。

$$\{\begin{array}{l}{\mathrm{CO}}_2+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\stackrel{\text{碳酸酐酶}}{\to }{\mathrm{H}}_2{\mathrm{CO}}_3\to {\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{HCO}}_3^{-}\text{红细胞内}\\ {\mathrm{K}}^{+}+{\mathrm{HCO}}_3^{-}\to {\mathrm{KHCO}}_3\text{红细胞内(小部分)}\\ {\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{HCO}}_3^{-}\to {\mathrm{NaHCO}}_3\text{血浆中(大部分)}\\ {\mathrm{H}}^{+}+\mathrm{Hb}\to \mathrm{HHb}\text{红细胞内}\end{array}$$

生理学 第五章第三节

二、 $\mathbf{C}{0}_2$ 的运输

（一） $\mathbf{C}{0}_2$ 运输形式

2.氨基甲酰血红蛋白

①反应迅速，可逆； ②非酶促反应； ③主要调节因素是氧合作用。

$${\mathrm{HbNH}}_2{\mathrm{O}}_2+{\mathrm{H}}^{+}+{\mathrm{CO}}_2\underset{\text{肺部}}{\overset{\text{组织}}{\to }}\mathrm{HHbNHCOOH}+{\mathrm{O}}_2\text{红细胞内}$$

生理学 第五章第三节

二、C0₂的运输

生理学

GAS EXCHANGE AT RESPIRING TISSUES

GAS EXCHANGE AT LUNGS (ALVEOLI)

气体在血液中的运输

生理学 第五章第三节

二、 $\mathbf{C}{0}_2$ 的运输

（二） $\mathbf{C}{0}_2$ 解离曲线（课外自学）

生理学

第四节

呼吸运动的调节

生理学

随意呼吸

自主呼吸

本节讨论的中心内容：

●调节呼吸运动的中枢？

●呼吸为什么有节律？

●呼吸运动的调节方式？

生理学 第五章第四节

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

（一）呼吸中枢

呼吸中枢（respiratory center）指的是在中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群，广泛分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓等各级部位。

生理学 第五章第四节

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

（一）呼吸中枢

1.脊髓

 初级中枢。

 脊髓中有支配呼吸肌的运动神经元，它们的胞体位于第3～5颈段脊髓前角（支配膈肌）和胸段脊髓前角（支配肋间肌和腹肌等）。

 呼吸肌在相应脊髓前角运动神经元支配下，发生节律性收缩、舒张运动，即呼吸运动。

生理学

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

（一）呼吸中枢

2.低位脑干

 自主呼吸节律产生的部位。

抑制吸气，使吸气向呼气转换

图-脑干内呼吸核团和在不同平面横断脑干后呼吸的变化

三级呼吸中枢假说

生理学 第五章第四节

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

（一）呼吸中枢

3.高位脑

 随意呼吸调节系统。

 指的是脑桥以上中枢部位，如大脑皮层、边缘系统、下丘脑等。

 大脑皮层可调节皮层脊髓束和皮层脑干束神经元的活动，保证其他呼吸运动相关活动的完成，如说话、唱歌、哭笑、咳嗽、吞咽、排便等。

 一定程度的随意屏气或加深加快呼吸也靠大脑皮层的控制而实现。

THE HUMAN BRAIN(大脑)

生理学 第五章第四节

一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

（二）呼吸节律的形成（课外自学）

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

化学因素（如血液中的O2、CO2和H+水平变化）可对呼吸运动产生反射性调节，称为化学感受性反射。

1.化学感受器

 以化学物质的变化为适宜刺激的感受器。

 分类：外周化学感受器、中枢化学感受器。

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

1.化学感受器

（1）外周化学感受器

 颈动脉体和主动脉体，前者主要参与呼吸调节，后者则在循环调节方面较为重要。

 适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(对PO2↓敏感，对O2含量↓不敏感)，且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。

 生理意义：机体低氧时，维持对呼吸中枢的驱动作用，改善机体的缺氧状态。

颈动脉窦区与主动脉弓区的压力感受器与化学感受器

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

1.化学感受器

（2）中枢化学感受器

 适宜刺激：对脑脊液中和局部细胞外液中[H+]浓度变化最敏感；它不感受缺O2的刺激；间接感受CO2的变化，对CO2的反应有一定的时间延迟。

 生理意义：调节脑脊液中的[H+]浓度，使中枢神经系统有合适并稳定的pH环境。

延髓腹外侧浅表区

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

2. $\mathsf{C}{0}_2,$ 、H⁺和低氧对呼吸运动的调节

（1） ${\mathtt{CO}}_2\mathtt{i}$ 对呼吸运动的调节

 CO2是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素。

· 一定水平的P ${\mathbf{CO}}_2$ →维持呼吸中枢兴奋性；

${\mathrm{PCO}}_2\uparrow$ →呼吸加深加快→肺通气量↑

${\mathrm{PCO}}_2$ ↑↑→ 呼吸中枢抑制

(呼吸困难、头痛、头昏、甚昏迷，出现 ${\mathbf{CO}}_2$ 麻醉)

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

$\mathsf{C}{0}_2$ 对呼吸运动的调节途径：

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

2. $\mathsf{C}{0}_2,$ 、H⁺和低氧对呼吸运动的调节

（2）H⁺对呼吸运动的调节

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（一）化学感受性呼吸反射

2. $0_2,$ H⁺和低氧对呼吸运动的调节

（3）低氧对呼吸运动的调节

 低O2通过兴奋外周化学感受器，引起呼吸加深加快；

 若动脉血PCO2分压长期升高，中枢化学感受器对CO2适应，低氧成为维持和加强呼吸的主要刺激因素—慎重吸氧。

 严重低O2时，外周兴奋作用无法克服中枢直接抑制作用，表现为呼吸抑制。

$$\begin{array}{rl}& {\mathrm{PO}}_2\downarrow \stackrel{\text{直接作用(-)}}{\to }\text{延髓呼吸中枢}⟶\text{呼吸减弱}\\ & \stackrel{(+)}{\to }\text{外周化学感受器(主要是颈动脉体)}\stackrel{(+)}{\to }\text{呼吸中枢}⟶\text{肺通气量}\uparrow \end{array}$$

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（二）肺牵张反射

 定义：由肺扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或兴奋的反射

 生理意义： 以负反馈调节的形式，调节呼吸频率，阻止吸气过深过长，促使吸气转为呼气（不参与人类平静呼吸的调节）。

肺扩张反射肺萎陷反射

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（二）肺牵张反射

1.肺扩张反射（肺扩张时抑制吸气的反射）

肺扩张 → 肺牵张感受器传入冲动↑↓迷走N↓延髓↓兴奋吸气切断机制↓切断吸气，转为呼气

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（二）肺牵张反射

2.肺萎陷反射（肺萎陷时引起吸气的反射）

肺萎陷→肺牵张感受器传入冲动↓↓迷走N↓延髓↓兴奋吸气神经元↓产生吸气

生理学 第五章第四节

二、呼吸运动的反射性调节

（三）呼吸肌本体感受性反射（课外自学）

（四）防御性呼吸反射（课外自学）

（五）肺毛细血管旁感受器反射（课外自学）

生理学 第五章第四节

三、特殊条件下的呼吸运动及其调节（课外自学）

四、临床监控呼吸状态的生理参数及意义（课外自学）

生理学

1.气体的分压差是推动气体在肺泡和肺毛细血管，毛细血管和组织细胞之间进行交换的动力。 ${\mathtt{V}}_{\mathtt{A}}/0$ 值影响肺换气。

2. $0_2$ 在肺与血红蛋白结合，在组织与血红蛋白分离提供氧，氧与血红蛋白的结合分离可以通过氧解离曲线来反应。 $\mathsf{C}{0}_2$ 在血液中运输主要是碳酸氢盐的方式进行。

3.延髓是呼吸的基本中枢，化学感受性反射是呼吸重要的调节方式，其感受器包括中枢和外周两种。

生理学 第五章第一节

【病例分析】患儿，男，出生2小时30分。胎龄32周，剖宫娩出。患儿出生时未见异常。出生后20余分钟出现气促、呻吟，皮肤黏膜青紫，并呈进行性加重2小时入院。

查体:体温正常，呼吸频率70～80次/分（新生儿正常值：35～45次/分），心率增快，血压正常。呻吟，反应差，唇周发绀，可见鼻翼扇动、三凹征（吸气时胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙发生凹陷)。肺部听诊双肺呼吸音低、可闻及少许湿啰音。

生后3小时X线胸片显示，两肺透光度明显降低。 临床诊断：新生儿呼吸窘迫综合征。

【思考】

（1）该患儿出生后不久出现呼吸困难，并呈进行性加重，为什么?

（2）该患儿为什么会出现三凹征、双肺湿啰音及两肺透光度明显下降?

生理学 第五章第一节

【思考】

（1）该患儿出生后不久出现呼吸困难，并呈进行性加重，为什么?

（2）该患儿为什么会出现三凹征、双肺湿啰音及两肺透光度明显下降?

解析：

胎龄32周出生→早产→肺泡表面活性物质不足→肺泡表面张力过大→吸气阻力增大→吸气困难。出生后肺表面活性物质的不断消耗，呼吸困难呈进行性加重。

吸气阻力大→吸气肌强烈收缩导致胸内负压增大（更低于大气压）→胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙部位在大气压作用下发生凹陷，即三凹征。

肺表面活性物质不足→肺泡表面张力过高→对肺组织间液的抽吸作用增强→肺水肿→双肺湿啰音及两肺透光度明显下降。

生理学 第五章第一节

【病例分析】患儿，男，出生2小时30分。胎龄32周，剖宫娩出。患儿出生时未见异常。出生后20余分钟出现气促、呻吟，皮肤黏膜青紫，并呈进行性加重2小时入院。

入院时动脉血气分析结果: pH 7.2（pH正常值：7.35～7.45）， ${Pa0}_2$ 50mmHg $(\mathsf{Pa}{0}_2$ 正常值： $80\sim$ $100\mathrm{mmHg})$ ${Pac0}_2$ 60mmHg（ ${Pac0}_2$ 正常值：35～45mmHg）， $\mathsf{Sp}{0}_2$ 75%（正常为 ≥ 95%）。入院后给予经鼻无创呼吸支持，60%高浓度给氧，但病情仍呈进行性加重。生后3小时X线胸片显示，两肺透光度明显降低，可见细小颗粒和支气管征，横膈位置正常。 临床诊断：新生儿呼吸窘迫综合征。

【思考】

该患儿为什么会出现PaO2降低、 $PaCO2.$ 增高?

生理学 第五章第一节

【思考】该患儿为什么会出现PaO2降低、PaCO2增高?

解析：

肺通气阻力增加→通气不足→缺氧和CO2排出障碍；肺水肿使肺换气障碍→缺氧。

单纯的肺换气障碍，通常不会有CO2潴留（CO2扩散速率远大于氧），而肺通气受阻则对两种气体均产生同等影响。

生理学 第五章第一节

【病例分析】患儿，男，出生2小时30分。胎龄32周，剖宫娩出。患儿出生时未见异常。出生后20余分钟出现气促、呻吟，皮肤黏膜青紫，并呈进行性加重2小时入院。

查体:体温正常，呼吸频率70～80次/分（新生儿正常值：35～45次/分），心率增快，血压正常。呻吟，反应差，唇周发绀，可见鼻翼扇动、三凹征（吸气时胸骨上窝、锁骨上窝、肋间隙发生凹陷)。肺部听诊双肺呼吸音低、可闻及少许湿啰音。

临床诊断：新生儿呼吸窘迫综合征。

【思考】

该患儿为什么会出现皮肤黏膜青紫和唇周发绀?

生理学 第五章第一节

【思考】该患儿为什么会出现皮肤黏膜青紫和唇周发绀?

解析：

动脉血氧分压降低→体内氧饱和度降低→紫蓝色的去氧血红蛋白增加→去氧血红蛋白超过5g/100ml 血液时→皮肤黏膜青紫和唇周发绀

生理学

本章练习题

一、名词解释

呼吸 肺表面活性物质、肺通气、潮气量、肺通气量通气/血流比值 肺牵张反射

二、简答题

1. 试述肺表面活性物质的来源、成分、作用和生理意义。

2. 胸内负压是如何形成的？有什么生理意义。

3.为什么临床上易出现缺氧而不易发生二氧化碳潴留？

4.简述 $b_{0_2}$ 和 $|{\mathbf{CO}}_2⟩$ 在血液中的主要运输形式，各占比多少？

5.简述平静呼吸和用力呼吸的进行过程。

三、论述题

1. 试述缺 $.0_2,\subset 0_2$ 蓄积、血液中pH降低时呼吸运动有何影响？作用机制如何？

2. 在呼吸运动调节实验中，在家兔气管插管上连接一段长橡皮管，家兔的呼吸会出现什么变化？为什么？