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1、呼呼吸吸全全过过程程气体运输气体运输外呼吸外呼吸(external respiration)内呼吸内呼吸(internal respiration)O2CO2第五章第五章 呼吸（呼吸（respiration)respiration)呼吸是生命活动呼吸是生命活动必需必需的的基本基本生理过程。生理过程。生理意义：生理意义：1.1.气体交换气体交换(gas exchange),辅助酸碱平衡调节；辅助酸碱平衡调节；2.2.防御功能防御功能:排除异物，排除异物，加温加湿加温加湿,过滤清洁；过滤清洁；3.3.体温调节体温调节:不感蒸发；不感蒸发；4.4.活性物质代谢：活性物质代谢：ACE:AngIAngI
2、I.呼吸系统的功能呼吸系统的功能:呼呼吸吸系系统统呼吸道：呼吸道：气体进气体进 出的通道出的通道肺泡：肺泡：气体交换气体交换 的场所的场所鼻、咽、喉、鼻、咽、喉、气管及支气管气管及支气管第一节第一节 肺通气肺通气(pulmonary ventilation)呼吸道：呼吸道：气体进出肺的气体进出肺的通道通道 肺肺 泡：泡：外呼吸气体交换的外呼吸气体交换的场所场所胸膜腔：胸膜腔：带动带动肺扩张、回缩肺扩张、回缩膈和胸廓：膈和胸廓：节律运动，肺通气节律运动，肺通气动力动力参参与与肺肺通通气气的的器器官官第一节第一节 肺通气肺通气 直接动力直接动力:肺内压与肺内压与大气压之间的大气压之间的压力差压力差
3、一、肺通气的原理一、肺通气的原理原动力原动力:呼吸运动呼吸运动（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力呼吸运动呼吸运动胸廓胸廓肺肺1 1、呼吸运动（、呼吸运动（respiratory movementrespiratory movement）吸气肌：吸气肌：膈肌和肋间外肌，膈肌和肋间外肌，收缩收缩胸廓扩张；胸廓扩张；呼气肌：呼气肌：肋间内肌和腹肌，肋间内肌和腹肌，收缩收缩胸廓缩小；胸廓缩小；辅助吸气肌：辅助吸气肌：斜角肌、胸斜角肌、胸 锁乳突肌锁乳突肌呼吸肌收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小。呼吸肌呼吸肌呼呼 气气肺内压大气压肺内压大气压缩缩 小小肺肺 脏脏吸吸 气气肺内压肺内压 大气压大气压胸
4、胸 廓廓吸吸 气气 肌肌缩缩 小小收收 缩缩舒舒 张张扩扩 张张扩扩 张张（1 1）呼吸运动的过程）呼吸运动的过程主动主动被动被动腹式呼吸腹式呼吸(abdominal breathing):膈肌舒缩，腹部起伏膈肌舒缩，腹部起伏（2 2）呼吸运动的形式呼吸运动的形式 l 按动作部位分按动作部位分:混合呼吸混合呼吸:正常成人正常成人胸式呼吸胸式呼吸(thoracic breathing):肋间外肌舒缩，胸部起伏肋间外肌舒缩，胸部起伏e.g.婴儿、胸膜炎、胸腔积液婴儿、胸膜炎、胸腔积液e.g.严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠，肥胖严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠，肥胖l 按呼吸深度分按呼吸深度分:平静呼
5、吸平静呼吸(eupnea)：成人：成人12-18次次/分分，吸气主动，吸气主动，呼气被动；呼气被动；用力呼吸用力呼吸(forced/deep breathing)：运动、吸入运动、吸入CO2或或O2,吸气与呼气均主动。吸气与呼气均主动。呼吸困难（呼吸困难（dyspnea）:严重缺氧、严重缺氧、CO2、通气阻力、通气阻力平静吸气初平静吸气初:肺内压肺内压 大气压大气压 气体出肺气体出肺平静呼气末平静呼气末:肺内压肺内压 =大气压大气压 气流停气流停2、肺内压、肺内压 (intrapulmonary pressure)肺泡内的压力（随呼吸而变化）肺泡内的压力（随呼吸而变化）平静呼吸时变化小平静呼吸
6、时变化小平静呼吸时变化小平静呼吸时变化小 （1 2 mmHg1 2 mmHg）用力呼吸或呼吸道不通畅时变化大用力呼吸或呼吸道不通畅时变化大用力呼吸或呼吸道不通畅时变化大用力呼吸或呼吸道不通畅时变化大紧闭声门时紧闭声门时紧闭声门时紧闭声门时 吸气吸气吸气吸气 -100 -30 mmHg-100 -30 mmHg 呼气呼气呼气呼气 60 140 mmHg60 140 mmHg肺内压（肺内压（intrapulmonary pressure)实现肺通气的两个基本条件：实现肺通气的两个基本条件：压力差压力差压力差压力差呼吸道通畅呼吸道通畅呼吸道通畅呼吸道通畅 J 人工呼吸人工呼吸(artificial
7、respiration):原原 理理:人为建立肺内压与大气压之间压力差人为建立肺内压与大气压之间压力差方方 法法:口对口人工呼吸、呼吸机口对口人工呼吸、呼吸机概念概念:胸膜腔内的压力胸膜腔内的压力(胸内压胸内压)。3 3、胸膜腔内压、胸膜腔内压 (intrapleural pressure)F胸膜腔胸膜腔(pleural cavity):):肺与胸廓之间肺与胸廓之间存在一存在一密密闭闭、潜在的腔隙，由脏层和壁层胸膜组成，、潜在的腔隙，由脏层和壁层胸膜组成，腔内腔内仅有少量浆液。仅有少量浆液。F浆液的作用：浆液的作用：l润滑，减少摩擦；润滑，减少摩擦；l使两层胸膜紧贴，呼吸使两层胸膜紧贴，呼吸时
8、肺随胸廓运动。时肺随胸廓运动。间接法间接法:气囊测定食管内压气囊测定食管内压F测定方法测定方法:直接法直接法:胸膜腔内压胸膜腔内压 胸内压的特点胸内压的特点:平静呼吸时始终为负压平静呼吸时始终为负压(103mmHg)；用力呼吸时变动很大用力呼吸时变动很大（用力吸气时用力吸气时-90mmHg）有时可为正压有时可为正压(紧闭声门用力呼气时紧闭声门用力呼气时110mHg)。平静呼吸时平静呼吸时平静呼吸时平静呼吸时 吸气末吸气末吸气末吸气末 10 5mmHg 10 5mmHg 呼气末呼气末呼气末呼气末 5 3mmHg 5 3mmHg(胸膜腔负压胸膜腔负压 or 胸内负压胸内负压胸内负压胸内负压)紧闭声
9、门用力呼吸时紧闭声门用力呼吸时紧闭声门用力呼吸时紧闭声门用力呼吸时 吸气末吸气末吸气末吸气末 90 mmHg 90 mmHg呼气末呼气末呼气末呼气末 110 mmHg110 mmHg胸膜腔是一个密闭潜在腔隙胸膜腔是一个密闭潜在腔隙胸胸廓廓生生长长速速度度比比肺肺快快，胸胸廓廓固固有有容容积积远远大大于于肺肺固有容积，肺始终处于扩张状态固有容积，肺始终处于扩张状态F胸内压的成因：胸内压的成因：胸膜腔内压肺内压胸膜腔内压肺内压 +(-+(-肺回缩压）肺回缩压）吸气末或呼气末：肺内压大气压吸气末或呼气末：肺内压大气压 胸膜腔内压大气压胸膜腔内压大气压 +（肺回缩压）（肺回缩压）以大气压为以大气压为0
10、 0，则：，则：胸膜腔内压肺回缩压胸膜腔内压肺回缩压两两种方向相反作用力的代数和即为胸膜腔内压种方向相反作用力的代数和即为胸膜腔内压迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜回位使肺缩小使肺缩小迫使脏层胸膜外移迫使脏层胸膜外移使肺扩张使肺扩张 肺肺 回回 缩缩 压压肺肺 内内 压压 F胸膜腔内压胸膜腔内压与作用于胸膜腔的两种力有关与作用于胸膜腔的两种力有关:胸内压周期性变化胸内压周期性变化:平静平静吸气吸气时时负值增大负值增大，吸气末吸气末5 10mmHg；平静平静呼气呼气时时负值减小负值减小，呼气末，呼气末3 5mmHg。胸内压胸内压 肺回缩压肺回缩压负压利于肺的扩张，使肺通气成为可能；负压利于肺的扩张，
11、使肺通气成为可能；促进（腔静脉）血液和（胸导管）淋巴液回流。促进（腔静脉）血液和（胸导管）淋巴液回流。气胸气胸-影响影响呼吸和循环呼吸和循环功能功能胸内压的生理意义胸内压的生理意义:F密闭状态是形成负压的前提密闭状态是形成负压的前提:弹弹性性阻阻力力非非弹弹性性阻阻力力肺肺通通气气阻阻力力气道阻力气道阻力(80%-90%)(80%-90%)粘滞阻力粘滞阻力惯性阻力惯性阻力肺弹性回缩力肺弹性回缩力:1/3:1/3肺泡表面张力：肺泡表面张力：2/32/3（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力70%30%肺的弹性阻力肺的弹性阻力胸廓的弹性阻力胸廓的弹性阻力（静静态态阻阻力力）（动动态态阻阻力力）1.1
12、.弹性阻力和顺应性弹性阻力和顺应性:弹性阻力（弹性阻力（elastic resistance,R）：）：对抗变形的力。对抗变形的力。顺应性（顺应性（compliance,C）：弹性体变形的难易程度。：弹性体变形的难易程度。顺应性顺应性 =1/=1/弹性阻力弹性阻力C=V P（1 1）顺应性）顺应性:（2 2）肺的弹性阻力和顺应性）肺的弹性阻力和顺应性:=1)肺顺应性肺顺应性 C C肺肺 =VV（肺容积变化）（肺容积变化）PP（跨肺压变化）（跨肺压变化）R R肺肺1 1=2)肺总量对肺顺应性的影响肺总量对肺顺应性的影响平静呼吸时的肺顺应性（平静呼吸时的肺顺应性（L/cmHL/cmH2 2O O）
13、平静呼气末肺内气体量平静呼气末肺内气体量（L L）比顺应性比顺应性（单位肺容量的顺应性）（单位肺容量的顺应性）肺总量指肺所能容纳的最大气体量肺总量指肺所能容纳的最大气体量肺总量较大者的肺顺应性较大肺总量较大者的肺顺应性较大 肺总量较小者的肺顺应性较小肺总量较小者的肺顺应性较小3 3）肺弹性阻力的来源）肺弹性阻力的来源:肺的弹性阻力肺的弹性阻力（对抗肺扩张）（对抗肺扩张）:弹性成分的阻力（弹性成分的阻力（1/31/3）肺泡的表面张力（肺泡的表面张力（2/32/3）肺泡液肺泡液-气界面的表面张力气界面的表面张力:使肺泡使肺泡趋于缩小趋于缩小肺泡表面张力肺泡表面张力吸气吸气-阻力阻力呼气呼气-动力动
14、力充盐水时：无液充盐水时：无液-气界面，不存在表面张力，气界面，不存在表面张力，仅弹性成分的阻力起作用，扩张肺较省力仅弹性成分的阻力起作用，扩张肺较省力充气时：有表面张力，扩张肺所需压力要大许多，存在滞后现象充气时：有表面张力，扩张肺所需压力要大许多，存在滞后现象表面张力占肺弹性阻力的表面张力占肺弹性阻力的2/32/3Laplace定律：定律：P=2T/r据据Laplace定律，小肺泡将塌陷，定律，小肺泡将塌陷，大肺泡将过度膨胀大肺泡将过度膨胀?而实际上此种情况不会发生！而实际上此种情况不会发生！来源：肺泡型上皮细胞成分：二棕榈酰卵磷脂和表面活性物质结合蛋白特性：垂直排列于液-气界面，密度随肺
15、泡张缩而改变 （肺泡缩小密度大；扩大密度小）肺表面活性物质肺表面活性物质(pulmonary surfactant,PS)：作用：降低肺泡表面张力，减小肺泡回缩力作用：降低肺泡表面张力，减小肺泡回缩力降低吸气阻力；降低吸气阻力；维持肺泡稳定性；维持肺泡稳定性；防止肺水肿。防止肺水肿。肺泡扩大时，肺泡扩大时，PSPS密度小，防止肺泡过度膨胀。密度小，防止肺泡过度膨胀。肺泡缩小时，肺泡缩小时，PSPS密度大，防止肺泡塌陷。密度大，防止肺泡塌陷。气体层气体层肺泡表面张力肺泡表面张力-对肺毛细血管血浆和肺组织间液有对肺毛细血管血浆和肺组织间液有“抽吸抽吸”作用，作用，促使肺组织液生成，可能致肺水肿促使
16、肺组织液生成，可能致肺水肿PSPS降低肺泡表面张力，防止肺水肿降低肺泡表面张力，防止肺水肿肺充血、肺组织纤维化或肺泡表面活性物肺充血、肺组织纤维化或肺泡表面活性物质减少时，肺弹性阻力质减少时，肺弹性阻力，肺顺应性，肺顺应性，吸气困难。吸气困难。肺气肿时，肺弹性成分破坏，肺弹性阻力肺气肿时，肺弹性成分破坏，肺弹性阻力，肺，肺顺应性顺应性，呼气困难。，呼气困难。肺肺通气通气功能功能肺的弹性阻力肺的弹性阻力-吸气的阻力，呼气的动力吸气的阻力，呼气的动力(3)(3)胸廓的弹性阻力和顺应性胸廓的弹性阻力和顺应性 （与胸廓所处的位置有关）（与胸廓所处的位置有关）=胸腔容积的变化（胸腔容积的变化（V V）跨
17、胸壁压的变化（跨胸壁压的变化（P P）胸廓的顺应性胸廓的顺应性(C(Cchwchw)（L/cmHL/cmH2 2O O）(4)(4)肺和胸廓的总弹性阻力和总顺应性肺和胸廓的总弹性阻力和总顺应性 =C CL+chwL+chw1 1C CL L1 1+C Cchwchw1 12.2.非弹性阻力非弹性阻力:非弹性阻力非弹性阻力惯性阻力（可忽略）惯性阻力（可忽略）粘滞阻力（较小）粘滞阻力（较小）气道阻力（气道阻力（80809090）气道阻力气道阻力（airway resistance）：）：气体流经呼吸道时，气体分子间、气体分子与气道壁气体流经呼吸道时，气体分子间、气体分子与气道壁之间的之间的摩擦摩擦
18、。鼻部（鼻部（50%）声门（声门（25%）气管支气管（气管支气管（15%）细支气管以下（细支气管以下（10%）大气压与肺内压之差大气压与肺内压之差(cmH2O)单位时间内气体流量单位时间内气体流量(L/s)气道阻力的影响因素：气道阻力的影响因素：跨壁压跨壁压牵引作用牵引作用自主神经（交感自主神经（交感-舒张）舒张）化学因素化学因素气道阻力：气道阻力：吸气时气道阻力吸气时气道阻力，呼气时气道阻力，呼气时气道阻力。气道管径（主要）：气道管径（主要）：R1/r4气流速度：正变关系气流速度：正变关系气流形式：层流、湍流（气流快、气道窄）气流形式：层流、湍流（气流快、气道窄）影响气道管径的因素影响气道管
19、径的因素周期性周期性影响影响海姆立克急救法海姆立克急救法海姆立克急救法海姆立克急救法二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价肺容积肺容积肺容量肺容量不同状态下肺所能容纳的气体量：不同状态下肺所能容纳的气体量：潮气量、补吸气量、补呼气量、余气量潮气量、补吸气量、补呼气量、余气量肺容积中两项或两项以上的联合气体量：肺容积中两项或两项以上的联合气体量：深吸气量、功能余气量、肺活量、肺总量深吸气量、功能余气量、肺活量、肺总量l 潮气量潮气量(tidal volume,TV):1 1、肺容积、肺容积(pulmonary volume)四种基本肺容积互不重叠，总和等于肺总量四种基本肺容积互不重叠，总和等于
20、肺总量l 补吸气量或补吸气量或吸气储备量吸气储备量(inspiratory reserve volume,IRV)：l 补呼气量或呼气储备量补呼气量或呼气储备量(expiratory reserve volume,ERV)l 余气量余气量(residual volume,RV)每次呼吸时吸入或呼出的气体量。每次呼吸时吸入或呼出的气体量。平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量。平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量。15002000ml平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量。平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量。9002000ml最大最大呼气末尚留存于肺内不能再呼出的气体量。呼气末尚留存于肺内不能再呼
21、出的气体量。10001500ml平静呼吸平静呼吸400600ml，运动增大运动增大;2 2、肺容量、肺容量(pulmonary capcity)肺容积中两项或两项以上联合气体量肺容积中两项或两项以上联合气体量l 深吸气量深吸气量(inspiratory capacity,IC):平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。平静呼气末做最大吸气时所能吸入的气体量。潮气量潮气量+补吸气量。补吸气量。衡量最大通气潜力。衡量最大通气潜力。l 功能余气量功能余气量(functional residual capacity,FRC):平静呼气末尚留存于肺内的气体量。余气量平静呼气末尚留存于肺内的气体量。余气量
22、+补呼气量。补呼气量。生理意义：缓冲肺泡气氧分压和二氧化碳分压的变化幅度。生理意义：缓冲肺泡气氧分压和二氧化碳分压的变化幅度。l 肺活量肺活量(vital capacity,VC):尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气体量。潮气量潮气量+补吸气量补吸气量+补呼气量补呼气量,个体差异大，男个体差异大，男3500ml;女女2500ml生理意义：生理意义：反映肺一次反映肺一次通气最大能力通气最大能力，一定程，一定程度上作为肺通气功能指标（例如健康体检时）。度上作为肺通气功能指标（例如健康体检时）。测定不限呼气时间测定不限呼气时间,不能反映肺组织弹性和气道通不能反
23、映肺组织弹性和气道通畅程度。畅程度。l 用力肺活量用力肺活量(forced vital capacity,FVC)一次最大吸气后，一次最大吸气后，尽力尽快尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量。呼气所能呼出的最大气体量。生理意义：生理意义：反映肺通气反映肺通气量和速度量和速度，充分反映充分反映肺通气功能。肺通气功能。l 肺总量肺总量(total lung capacity,TLC)：肺活量肺活量+余气量余气量 个体差异大，男个体差异大，男5000ml;女女3500ml；限制性通气不足限制性通气不足TLC限制性肺疾病限制性肺疾病 FEVFEV1 1/FVC/FVC正常或正常或 阻塞性肺疾病阻塞性肺疾病
24、 FEVFEV1 1/FVC/FVC用力呼气量（用力呼气量（FEV）：）：一次最大吸气后尽力尽快呼气，在一次最大吸气后尽力尽快呼气，在 一定时间内一定时间内所能呼出的气量所能呼出的气量.FEV1/FVC、FEV2/FVC、FEV3/FVC：83%、96%、98%（二）肺通气量和肺泡通气量（二）肺通气量和肺泡通气量 肺通气量肺通气量 (pulmonary ventilation)概念：概念：每分钟每分钟吸入或呼出的气体总量。正常值：正常值：6 69L/min;可因性别、年龄、身材、活动量而不同。可因性别、年龄、身材、活动量而不同。计算：计算：每分通气量每分通气量=潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率最大
25、随意通气量：尽力做深快呼吸时每分可达最大随意通气量：尽力做深快呼吸时每分可达150L150L（评估运动能力）（评估运动能力）通气储量百分比通气储量百分比最大通气量最大通气量 -每分平静通气量每分平静通气量最大通气量最大通气量100%93%100%93%生理无效腔生理无效腔(physiological dead space)：解剖无效腔解剖无效腔 +肺泡无效腔肺泡无效腔无效腔无效腔解剖无效腔解剖无效腔(anatomical dead space):):未参加气体交换的未参加气体交换的呼呼吸道吸道容量，与体重相关，约容量，与体重相关，约150ml150ml。（鼻、口与终末细支气。（鼻、口与终末细支
26、气管间）管间）肺泡无效腔肺泡无效腔(alveolar dead space):):未发生气体交换的未发生气体交换的肺肺泡泡容量。（血流分布不均）容量。（血流分布不均）生理无效腔生理无效腔解剖无效腔解剖无效腔(健康人平卧健康人平卧)肺泡通气量肺泡通气量 (alveolar ventilation)概概 念：念：每分钟吸入肺泡的每分钟吸入肺泡的新鲜新鲜气体量。气体量。计计 算：算：（潮气量无效腔容量）（潮气量无效腔容量）呼吸频率呼吸频率(150ml)(150ml)一定范围内，深而慢还是浅而快的呼吸一定范围内，深而慢还是浅而快的呼吸对机体更有利？对机体更有利？肺泡通气量（潮气量解剖无效腔）肺泡通气量
27、（潮气量解剖无效腔）呼吸频率呼吸频率一定范围内，深而慢的呼吸更有利一定范围内，深而慢的呼吸更有利每分通气量潮气量每分通气量潮气量呼吸频率呼吸频率呼吸频率呼吸频率（次（次/分钟）分钟）潮气量潮气量（mlml）每分通气量每分通气量（ml/minml/min）肺泡通气量肺泡通气量（ml/minml/min）16 16500500 80008000 5600 5600 8 810001000 8000 8000 68006800 32 32 250 250 80008000 3200 3200（三）最大呼气流速（三）最大呼气流速-容积曲线容积曲线(maximum expriatory flow vol
28、ume,MEFV)受试者尽力吸气后，尽力尽快呼气至余气量，绘制受试者尽力吸气后，尽力尽快呼气至余气量，绘制最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系曲线。最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系曲线。（四）气道反应性测定（四）气道反应性测定 支气管激发试验支气管激发试验(bronchial provocation test)(bronchial provocation test)吸入激发剂（组胺或乙酰胆碱）前后检测吸入激发剂（组胺或乙酰胆碱）前后检测FEVFEV1,1,记录引起记录引起FEVFEV1 1下降下降20%20%的激发剂浓度（的激发剂浓度（PC20-FEVPC20-FEV1 1)。用于哮喘的诊
29、断和治疗效果检测。用于哮喘的诊断和治疗效果检测。（五）呼吸功（五）呼吸功 (work of breathing)呼吸肌在呼吸运动中克服通气阻力而实现肺通气呼吸肌在呼吸运动中克服通气阻力而实现肺通气所做的功。所做的功。呼吸功呼吸功 =跨壁压变化（跨壁压变化（cmHcmH2 2O O）肺容积变化（肺容积变化（L L）以一次呼吸运动或一分钟所做的功来表示。以一次呼吸运动或一分钟所做的功来表示。正常人平静呼吸，呼吸功占全身耗能正常人平静呼吸，呼吸功占全身耗能3%-5%3%-5%一、基本原理一、基本原理动力：动力：气体分压差气体分压差分压高处分压高处分压低处分压低处气体气体（一）气体的扩散（换气的方式）
30、（一）气体的扩散（换气的方式）第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气气体扩散速率的影响因素：气体扩散速率的影响因素：1 1、气体的分压差（、气体的分压差（P P）气体的分压气体的分压=总压力总压力该气体的容积百分比该气体的容积百分比每一气体的分压取决于浓度和总压力每一气体的分压取决于浓度和总压力2 2、气体的分子量（、气体的分子量（MWMW）和溶解度（）和溶解度（S S）3 3、扩散面积（、扩散面积（A A）和距离（）和距离（d d）4 4、温度（、温度（T T）扩散系数：扩散系数：SMWD P TASP TASd MW扩散系数扩散系数 COCO2 2:O:O2 2 =20:1 =20
31、:1，COCO2 2扩散速率快扩散速率快D 扩散系数扩散系数P TAP TAd（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（二）呼吸气体和人体不同部位气体的分压（mmHg mmHg）动脉血动脉血动脉血动脉血 混合静脉血混合静脉血混合静脉血混合静脉血 组织组织组织组织P PO2O2 97100 40 30 P PCO2 CO2 40 46 50 二、肺换气二、肺换气（一）肺换气的过程（一）肺换气的过程0.3s/0.7s0.3s/0.7s储备能力大储备能力大（二）影响肺换气的因素（二）影响肺换气的因素1、呼吸膜的厚度、呼吸膜的厚度2、呼吸膜的面积、呼吸膜的面积3 3亿肺泡的总面积约亿肺泡的总面积约707
32、0（安静时（安静时4040）D P TASP TASd MW0.6 m每分肺泡通气量（每分肺泡通气量（VA）/每分肺血流量（每分肺血流量（Q）.正常成人安静时全肺：正常成人安静时全肺：.VA .Q4.2L/min5L/min=0.84生理意义：生理意义：通气通气/血流相匹配才能实现适宜的肺换气。血流相匹配才能实现适宜的肺换气。3、通气血流比值通气血流比值(ventilation/perfusion ratio)VA/Q：肺通气肺通气或肺血流或肺血流增大无效腔增大无效腔换气效率换气效率 VA/Q：肺通气肺通气功能性功能性A-V短路短路换气效率换气效率 V VA A/Q/Q异常的后果：缺异常的后果
33、：缺O O2 2为主为主 (CO(CO2 2潴留潴留)（2）CO2的扩散系数是的扩散系数是O2的的20倍；倍；（1 1）动脉血动脉血动脉血动脉血 静脉血静脉血静脉血静脉血 P PO2O2 97100 40 P PCO2 CO2 40 46动动-静脉短路时，静脉短路时，动脉血动脉血POPO2 2程度程度 PCOPCO2 2程度；程度；（3）动脉血）动脉血PO2 PCO2 颈颈A体主体主A体化学感受性反射体化学感受性反射 呼吸加深加快呼吸加深加快 肺泡通气量肺泡通气量 有助于有助于CO2排出而几乎无助于排出而几乎无助于O2的摄取（的摄取（下节内容下节内容）直立时肺尖部直立时肺尖部VA/Q大于肺底大
34、于肺底VA/Q（三）肺扩散容量（三）肺扩散容量(pulmonary diffusion capacity,DL)气体在气体在1mmHg的分压差作用下，的分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体的每分钟通过呼吸膜扩散的气体的ml数。数。（测定气体通过呼吸膜能力的指标）（测定气体通过呼吸膜能力的指标）V 每分钟通过呼吸膜的气体量（每分钟通过呼吸膜的气体量（ml/min）PA 肺泡气中该气体的平均分压肺泡气中该气体的平均分压PC 肺毛细血管血液中该气体的平均分压肺毛细血管血液中该气体的平均分压正常人安静时正常人安静时 O2的的 DL=20ml/(min.mmHg)CO2的的 DL 是是O2的的20倍
35、倍 D DL L=V V P PA AP PC C 三、组织换气三、组织换气动脉血动脉血动脉血动脉血混合静脉血混合静脉血混合静脉血混合静脉血物理溶解物理溶解物理溶解物理溶解 化学结合化学结合化学结合化学结合合计合计合计合计物理溶解物理溶解物理溶解物理溶解 化学结合化学结合化学结合化学结合合计合计合计合计OO2 2 0.310.31 20.0 20.31 20.0 20.31 0.110.11 15.2 15.31 15.2 15.31COCO2 2 2.532.53 46.4 48.93 46.4 48.93 2.912.91 50.0 52.91 50.0 52.91血液血液O O2 2和和
36、COCO2 2的含量（的含量（ml/100mlml/100ml血液）血液）物理溶解的量很少，物理溶解的量很少，物理溶解的量很少，物理溶解的量很少，OO2 2占占占占1.5%1.5%；COCO2 2占占占占5%5%第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输O2和和CO2在血液中存在的形式在血液中存在的形式、物理溶解、物理溶解、化学结合、化学结合肺肺肺肺 泡泡泡泡组组组组 织织织织 血液运输血液运输 OO2溶解溶解COCO2溶解溶解COCO2溶解溶解OO2溶解溶解结合结合结合结合一、氧的运输一、氧的运输（一）血红蛋白（一）血红蛋白(hemoglobin)的分子结构的分子结构一个珠蛋白：一个
37、珠蛋白：4 4条多肽链条多肽链四个血红素四个血红素:中心为二价铁原子中心为二价铁原子O2COPOPO2 2(氧合氧合)POPO2 2(氧离氧离)HbOHbO2 2(鲜红色鲜红色)(紫蓝色紫蓝色)Hb+OHb+O2 2POPO2 2(氧合氧合)POPO2 2(氧离氧离)lHb是有效的运是有效的运O2工具工具2 2、是氧合、是氧合(oxygenation)(oxygenation)，非氧化，非氧化(oxidation);(oxidation);FeFeFeFe2+2+3 3、1 1分子分子HbHb可与可与4 4分子分子O O2 2可逆结合可逆结合,1.34mlO,1.34mlO2 2/gHb/gH
38、b Hb+OHb+O2 2结合的结合的最大量最大量 氧容量氧容量 20.1ml20.1ml Hb+OHb+O2 2结合的结合的实际量实际量 氧含量氧含量 19.4ml(19.4ml(动脉）；动脉）；14.4ml(14.4ml(静脉）；静脉）；氧含量氧含量氧容量氧容量%氧饱和度氧饱和度 97.4%97.4%（动脉）；（动脉）；75%75%（静脉）（静脉）（二）（二）O O2 2与与HbHb结合的特征结合的特征:1 1、迅速、可逆：受、迅速、可逆：受POPO2 2的影响、不需酶的催化；的影响、不需酶的催化；100ml100ml血血血液中血液中去氧去氧HbHb达达5g/100ml5g/100ml以上
39、，皮肤、黏膜呈暗紫以上，皮肤、黏膜呈暗紫色称色称紫绀。紫绀。一般是缺一般是缺O O2 2的标志，但也有例外。的标志，但也有例外。l紫绀紫绀/发绀发绀 (cyanosis)4 4、氧解离曲线呈、氧解离曲线呈S S形形（二）（二）O O2 2与与HbHb结合的特征结合的特征:去氧去氧Hb 为紧密型（为紧密型（T型）型）亲亲O2力低力低Hb 4Hb 4个亚基的个亚基的协同效应协同效应 4 4、HbHb与与O O2 2的结合或解离曲线呈的结合或解离曲线呈S S形形HbHb的的1 1个亚单位结合个亚单位结合O O2 2，其他三个亚单位对，其他三个亚单位对O O2 2 的亲和力的亲和力HbOHbO2 2的
40、的1 1个亚单位释放个亚单位释放O O2 2，其他三个亚单位更易释放，其他三个亚单位更易释放O O2 2 氧合氧合Hb 为疏松为疏松型（型（R型）型）亲亲O2力高力高（三）（三）氧解离曲线氧解离曲线表示血液表示血液PO2与与Hb氧饱和氧饱和度关系的曲线。度关系的曲线。反映不同反映不同血液血液PO2下，下，O2与与Hb结合、解离的情况结合、解离的情况l上段上段60-100mmHg60-100mmHg较平（结合段）较平（结合段）反映：反映：HbHb与与O O2 2结合结合(主要在肺主要在肺)表明：表明：POPO2 2变化大时，血氧变化大时，血氧 饱和度变化小饱和度变化小(90(909898)意义意
41、义:上上下下中中肺泡肺泡POPO2 2在一定范围内降低时，不会明显缺氧在一定范围内降低时，不会明显缺氧 ；V VA A/Q/Q不匹配，即使呼吸加强不匹配，即使呼吸加强,POPO2 2 可达可达100100150mmHg,150mmHg,因血氧饱和度因血氧饱和度很少很少,也无助也无助O O2 2的摄取。的摄取。V VA A/Q/Q异常的后果：缺异常的后果：缺O O2 2为主为主 (CO(CO2 2潴留潴留)（2）CO2的扩散系数是的扩散系数是O2的的20倍；倍；（1 1）动脉血动脉血动脉血动脉血 静脉血静脉血静脉血静脉血 P PO2O2 97100 40 P PCO2 CO2 40 46动动-静
42、脉短路时，静脉短路时，动脉血动脉血POPO2 2程度程度 PCOPCO2 2程度；程度；（3）动脉血）动脉血PO2 PCO2 颈颈A体主体主A体化学感受性反射体化学感受性反射 呼吸加深加快呼吸加深加快 肺泡通气量肺泡通气量 有助于有助于CO2排出而几乎无助于排出而几乎无助于O2的摄取的摄取l 中段中段40-60mmHg40-60mmHg较陡（释放段）较陡（释放段）反映：反映：HbHb释放释放O O2 2表明：表明：POPO2 2降低能促大量氧离降低能促大量氧离，血氧饱和度下降显著血氧饱和度下降显著(90(907575)上上中中下下意义意义:维持正常安静时组织的氧供。维持正常安静时组织的氧供。l
43、下段下段15-40mmHg15-40mmHg更陡更陡反映：反映：HbHb与与O O2 2解离。解离。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(75%-22%)(75%-22%)每每100ml100ml血液向组织释氧血液向组织释氧15ml,15ml,是安静时是安静时3 3倍，此段代表氧贮备。倍，此段代表氧贮备。上上中中下下意义意义:维持活动时组织的氧供。维持活动时组织的氧供。当组织代谢增强，当组织代谢增强，PO2进一步降低时，进一步降低时，HbO2将会释放更多的将会释放更多的O2 (反映血液供反映血液供O2的储备的储备)上段：结合段上段：结合段肺肺中段
44、：释放段中段：释放段组织组织 （安静状态）（安静状态）下段：解离段下段：解离段组织组织 （代谢旺盛）（代谢旺盛）氧解离曲线氧解离曲线P50 表示表示亲和力亲和力：需更高的需更高的PO2才能达才能达SO2 50%，曲线右移曲线右移P50 表示表示亲和力亲和力：需较低的需较低的PO2即能达即能达SO2 50%，曲线左移曲线左移(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素P50:指血氧饱和指血氧饱和度达度达50%时的时的PO2（正常为（正常为26.5mmHg）(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素1 1、PH 和和 PCO2PCO2/PHH+氧离曲线氧离曲线右右移移PCO2/PHH+氧
45、离曲线氧离曲线左左移移机制：机制：CO2+H2OHCO3-+H+H+H+与与Hb的某些的某些A-的残基结合，促的残基结合，促Hb盐键形成盐键形成Hb变变T型型Hb与与O2亲和力下降亲和力下降曲线右移。曲线右移。组织：组织：CO2扩散入血扩散入血血液血液H+曲线右移曲线右移促氧离促氧离肺脏：肺脏：CO2扩散入肺泡扩散入肺泡血液血液H+曲线左移曲线左移促氧合促氧合 酸度对酸度对Hb与与O2亲和力的影响亲和力的影响-波尔效应波尔效应(Bohr effect)意义：意义：2 2、温度温度T氧离曲线右移氧离曲线右移T氧离曲线左移氧离曲线左移 机制：机制：TH+的活度的活度易解离易解离 e.g.组织代谢组
46、织代谢局部局部 T、CO2和和H+易解离易解离;TH+的活度的活度难难解离解离 e.g.冬天，末梢循环冬天，末梢循环局部局部T难解离，组织缺氧难解离，组织缺氧(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素3、2,3-二磷酸甘油酸二磷酸甘油酸(2,3-DPG)DPG 氧离曲线右移氧离曲线右移 DPG 氧离曲线左移氧离曲线左移 e.g.e.g.高原缺氧高原缺氧RBCRBC无氧代谢无氧代谢DPGDPG曲线右移曲线右移 氧离易氧离易 对低对低O O2 2适应的重要机制适应的重要机制;e.g.e.g.大量输入库存血大量输入库存血DPGDPG曲线左移曲线左移释氧少。释氧少。（冷冻血（冷冻血3 3周后，周
47、后，RBCRBC无氧代谢停止无氧代谢停止DPGDPG。大量输入贮存。大量输入贮存 血时应注意缺氧。）血时应注意缺氧。）机制：机制：能与能与Hb结合形成盐键结合形成盐键Hb构型变为构型变为T型；型；能提高能提高H+波尔效应波尔效应(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素4、CO：CO曲线左移曲线左移氧离难氧离难 机制机制：（：（煤气中毒）煤气中毒）CO与与Hb亲和力大亲和力大亲和力大亲和力大:是是是是O O O O2 2 2 2的的的的250250250250倍倍倍倍；CO与与Hb的的结合位点与结合位点与O2相同相同，影响氧合影响氧合；CO与与Hb的的某某亚亚基基结结合合后后，将将增增加
48、加其其余余三三个个亚亚 基基对对O2的亲和力的亲和力，妨碍氧解离妨碍氧解离。所以所以所以所以:既妨碍既妨碍既妨碍既妨碍HbHbHbHb与与与与O O O O2 2 2 2结合，结合，结合，结合，又妨碍又妨碍又妨碍又妨碍HbHbHbHb对对对对O O O O2 2 2 2的解离的解离的解离的解离,危害极大。危害极大。危害极大。危害极大。(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素 5 5、HbHb的自身性质和含量的自身性质和含量的自身性质和含量的自身性质和含量1 1）Fe Fe 2+2+氧化成氧化成氧化成氧化成Fe Fe 3+3+，失去运氧能力，失去运氧能力，失去运氧能力，失去运氧能力2 2
49、）胎儿）胎儿）胎儿）胎儿HbHb为为为为 2 2 2 2（HbHbF F），），），），比成人比成人比成人比成人HbHb 2 2 2 2（HbHbA A）对氧的亲和力大。）对氧的亲和力大。）对氧的亲和力大。）对氧的亲和力大。利于由母体摄氧利于由母体摄氧利于由母体摄氧利于由母体摄氧3 3）HbHb含量减少，如含量减少，如含量减少，如含量减少，如贫贫贫贫血血血血 异常异常异常异常HbHb病，常染色体病，常染色体病，常染色体病，常染色体显显显显性性性性遗传遗传遗传遗传病病病病(四四)影响氧解离曲线的因素影响氧解离曲线的因素l 反应过程：反应过程：1.HCO3-的形式：的形式：88 二、二、COCO2
50、 2的运输的运输碳酸酐酶碳酸酐酶H H2 2COCO3 3COCO2 2H H2 2O Ol 反应特征反应特征:极快且可逆，反应方向取决于极快且可逆，反应方向取决于PCO2差，需差，需酶酶催化催化 在在RBC内反应内反应,在血浆内运输在血浆内运输 RBC膜上有膜上有Cl-HCO3-特异转运载体，特异转运载体，Cl-转移转移（一）（一）COCO2 2的运输形式的运输形式细胞细胞肺泡肺泡CAH H2 2COCO3 3 CO CO2 2H H2 2O COO CO2 2 CO CO2 2 CO CO2 2肺泡肺泡细胞细胞碳酸酐酶碳酸酐酶 HbNHOHbNHO2 2+H+H+CO+CO2 2组织组织肺