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1、【中国医科大学】优质课全国特级教师江新欢博士教授医学生理学医学生理学第五章第五章 呼呼 吸吸第五章第五章 呼呼 吸吸第一节第一节 肺肺 通通 气气第三节第三节 气体在血液中的运输气体在血液中的运输第四节第四节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节第二节第二节 肺换气和组织换气肺换气和组织换气 概概 述述概概 述述 P152呼吸：机体与环境之间的气体交换。人体呼吸的全过程（三个环节）：外呼吸气体运输内呼吸。外呼吸外呼吸（肺呼吸）：（肺呼吸）：指外界空气与血液在指外界空气与血液在肺部实现的气体交换。肺部实现的气体交换。（肺通气：肺泡气与大气的气体交换）（肺通气：肺泡气与大气的气体交换）（肺换气：肺泡气与肺
2、毛细血管血液的气体（肺换气：肺泡气与肺毛细血管血液的气体 交换）交换）内呼吸内呼吸（组织呼吸，组织换气）：体循环毛（组织呼吸，组织换气）：体循环毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换。细血管血液与组织细胞之间的气体交换。呼吸的生理功能：呼吸的生理功能：吸入吸入O2 ，排出，排出C O2,调节调节酸碱平衡。酸碱平衡。第一节肺第一节肺 通通 气气 P152 P152肺通气的概念肺通气的概念：肺泡气与大气的气体交换（或：气体出入肺部的过程）。肺通气的直接动力肺通气的直接动力压力差。呼吸道呼吸道（气道）：上呼吸道上呼吸道鼻咽 喉。下呼吸道下呼吸道气管支气管小支气管细支气管呼吸性细支气管肺泡管 肺泡囊。呼
3、吸道的主要功能：呼吸道的主要功能：1.气体出入肺部的通道（主要功能）；2.调节气道阻力；3.加温加湿空气；4.过滤清洁作用；5.防御性呼吸反射（喷嚏，咳嗽，等）。肺通气的肺通气的直接动力直接动力肺内压与外界大气压间的压压力差。力差。肺通气的原动力原动力呼吸呼吸运动。运动。呼吸运动呼吸运动由呼吸肌的收缩和舒张造成胸廓的扩大和缩小，称为呼吸运动。一、肺通气的原理一、肺通气的原理 P153 P153（一）肺通气的动力（一）肺通气的动力1.呼吸运动:吸气，呼气。(1)(1)型式型式:按呼吸深度分按呼吸深度分:平静呼吸平静呼吸和和用力呼吸（深呼吸）用力呼吸（深呼吸）；按动作部位分按动作部位分:混合呼吸混
4、合呼吸:正常成人（腹式呼吸占正常成人（腹式呼吸占80%80%）。）。腹式呼吸腹式呼吸:婴儿、胸膜炎、胸腔积液。婴儿、胸膜炎、胸腔积液。胸式呼吸胸式呼吸:严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠晚期。严重腹水、腹腔有巨大肿块、妊娠晚期。(2)(2)频率频率:成人成人:12:121818次次/分分 婴儿婴儿:更快更快平静吸气（主动）：平静吸气（主动）：吸气肌（膈肌，肋间外肌）收缩胸廓扩大肺扩张肺内压大气压 气体流入（吸气）。平静呼气（被动）：平静呼气（被动）：吸气肌（膈肌，肋间外肌）舒张胸廓回位（缩小）肺缩小肺内压大气压 气体流出（呼气）。用力吸气（主动）用力吸气（主动）：吸气肌（膈肌，肋间外肌）收缩辅助吸
5、气肌（胸锁乳突肌，斜角肌，等）收缩胸廓扩大 肺扩张 肺内压 大气压 气体流入 （吸气）。用力呼气（主动）用力呼气（主动）：吸气肌（膈肌，肋间外肌）舒张呼气肌（肋间内肌，腹壁肌）收缩胸廓缩小 肺缩小 肺内压 大气压 气体流入 （呼气）。(3)(3)过程过程：平静呼吸平静呼吸：肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道入肺气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺在胸膜胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张腔负压作用下被动扩张膈肌收缩使膈顶下移，增大膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径；胸廓的上下径；肋间外肌收缩使肋骨上提肋间外肌收缩使肋骨上提,扩扩大胸廓前后、左右径大胸廓前后、左右径 吸吸 气气膈肌和肋
6、间外肌舒张，膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位肋骨和膈肌弹性回位胸廓容积缩小胸廓容积缩小,肺被动缩小肺被动缩小肺内压大气压，肺内压大气压，气体经呼吸道出肺气体经呼吸道出肺 呼呼 气气用力呼吸用力呼吸：人工呼吸人工呼吸:(4)(4)特点特点：平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌平静呼吸时，肋间外肌所起的作用膈肌（4/54/5）。）。用力吸气时，辅助吸气肌也参加。用力吸气时，辅助吸气肌也参加。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌（肋间内用力呼气时，除吸气
7、肌舒张外，呼气肌（肋间内肌肌+腹壁肌）也收缩。腹壁肌）也收缩。基本原理基本原理:使肺内压与外界大气压之间产生压力差使肺内压与外界大气压之间产生压力差 方法方法:负压负压吸气吸气式式(压胸法压胸法)正压正压吸气吸气式式(口对口呼吸法，呼吸机口对口呼吸法，呼吸机)2.2.肺内压肺内压:P154 P154 肺内压肺内压肺内气道和肺泡内气体的压力。肺内气道和肺泡内气体的压力。呼吸过程中，肺内压呼吸过程中，肺内压 的周期性变化：的周期性变化：平静吸气初平静吸气初:肺内压肺内压 大气压大气压平静呼气末平静呼气末:肺内压肺内压=大气压大气压平静呼吸：平静呼吸：1 12mmHg(2mmHg(较大气压较大气压)
8、用力呼吸（深呼吸）：用力呼吸（深呼吸）：肺内压肺内压 的变化幅度增大。的变化幅度增大。3.3.胸内压胸内压=胸膜腔内压胸膜腔内压 P155（1 1）概念）概念:胸内压是指胸内压是指胸膜腔内的压力胸膜腔内的压力。（2 2）测定方法）测定方法:间接法间接法:气囊测定气囊测定食管内压食管内压以间接反映以间接反映胸内压胸内压 直接法直接法:胸内负压的形成机制胸内负压的形成机制：肺被牵拉而扩张后产生的弹性回缩力胸膜脏层受到两种力的作用：肺内压（大气压）；肺的回缩力肺泡表面张力肺的弹性纤维的回缩力胸内压肺内压肺的回缩力胸内压大气压肺的回缩力胸内压0肺的回缩力胸内压肺的回缩力胸内负压是可变的：吸气时肺扩大肺
9、回缩 胸内负压 呼气时肺缩小回缩力 胸内负压（3 3）不同呼吸状态时的胸膜腔内压力）不同呼吸状态时的胸膜腔内压力:平静呼气末平静呼气末:-3:-3-5mmHg-5mmHg 平静吸气末平静吸气末:-5:-5-10mmHg-10mmHg 深吸气末深吸气末:负压负压 最大吸气末最大吸气末:可达可达-30mmHg-30mmHg 最大呼气末最大呼气末:-1mmHg:-1mmHg 特点特点:平静呼吸时胸内压始终为负压；平静呼吸时胸内压始终为负压；用用力力呼呼吸吸时时胸胸内内压压也也始始终终为为负负压压，但但负负压压 变动更大；变动更大；有时可为正压有时可为正压(如紧闭声门用力呼气如紧闭声门用力呼气)。（4
10、 4）成因）成因:两两种方向相反作用力的代数和种方向相反作用力的代数和胸内压大气压肺回缩力胸内压大气压肺回缩力胸内压胸内压0 0肺回缩力肺回缩力迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜回位迫使脏层胸膜外移使肺扩张迫使脏层胸膜外移使肺扩张(肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力肺弹性组织回缩力和肺泡表面张力)肺肺 回回 缩缩 力力 (大大 气气 压压)肺肺 内内 压压 (5)(5)胸内负压的生理意义胸内负压的生理意义:1.1.维持肺处于扩张状态。维持肺处于扩张状态。2.2.促进血液和淋巴液的回流。促进血液和淋巴液的回流。结论：结论：胸胸膜膜腔腔内内负负压压是是脏脏层层胸胸膜膜受受到到两两个个相相反反作作用用力力相相
11、互互抵抵消消的的代代数数和和,经经脏脏层层胸胸膜膜间间接接反反映映在在胸胸膜膜腔腔的的压压力。力。跨肺压 P155跨肺压-肺泡壁两边的压力差。跨肺压=肺内压胸膜腔内压气胸气胸：胸膜腔内有气体时，称为气胸。P156产生原因产生原因：胸壁的穿通性外伤；脏层胸膜完整性的破坏（肺结核，穿刺损伤肺，等）。气胸的危害气胸的危害：胸内负压可消失肺萎陷失去呼吸功能；纵膈向健側移位而压迫健側肺，使健側肺的肺通气肺换气障碍；血液和淋巴液的回流障碍。处理处理：立即堵塞创口；抽出空气；用人工呼吸机正压呼吸。（二）肺通气的阻力（二）肺通气的阻力 P156肺通气的阻力肺通气的阻力-肺通气过程中所遇到的肺通气过程中所遇到的
12、阻力阻力（需要克服的的阻力），称为肺通气，称为肺通气的阻力。的阻力。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胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关胸廓弹性阻力：与胸廓所处的位置有关肺弹性阻力肺弹性阻力气道阻力：与气体流动形式气道阻力：与气体流动形式+气道半径有关气道半径有关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肺泡表面张力：肺泡表面张力：2/3常态下可忽略不计常态下可忽略不计肺通气的阻力：肺通气的阻力：肺通气时必须克服的的阻力。临床上，肺通气阻力临床上，肺通气阻力可致肺通气障碍。可致肺通气障碍。弹性阻力弹性阻力：物体对抗对抗外力作用所引起的变形的力力。（举
13、例：薄纸片，黑板擦。同样的力，薄纸片变形大说明薄纸片的弹性阻力小；黑板擦变形小说明黑板擦的弹性阻力大）顺应性顺应性：物体在外力的作用下发生形变的难易程度。（容易变形 顺应性大）顺应性顺应性1/弹性阻力弹性阻力弹性阻力弹性阻力1/顺应性顺应性衡量胸廓和肺的衡量胸廓和肺的顺应性的指标顺应性的指标：单位压力变化（P）所能引起的容积变化（V）。顺应性顺应性 V/P L/cmHL/cmH2 2O O比顺应性：比顺应性：单位肺容量的顺应性。比顺应性比顺应性测得的整个双肺的顺应性（升）肺总量（升）肺容积变化（肺容积变化（V V）肺顺应性肺顺应性(CL)=0.2L/cmH(CL)=0.2L/cmH2 2O O
14、 跨肺压变化跨肺压变化(P)(P)测得的肺顺应性（测得的肺顺应性（L/cmHL/cmH2 2O O）比顺应性比顺应性=肺总量（肺总量（L L）(作最大吸气时作最大吸气时)(8(8版版 P157)P157)：平静呼吸时平静呼吸时的肺顺应性（的肺顺应性（L/cmHL/cmH2 2O O）比顺应性比顺应性=功能余气量（功能余气量（L L）-实为多余！且不精确。实为多余！且不精确。平静平静吸气时吸气时的肺顺应性（的肺顺应性（L/cmHL/cmH2 2O O）比顺应性比顺应性=功能余气量（功能余气量（L L）+潮气量潮气量 -己己 平静平静呼气时呼气时的肺顺应性（的肺顺应性（L/cmHL/cmH2 2O
15、 O）比顺应性比顺应性=功能余气量（功能余气量（L L）-己己即平静吸气时，比顺应性较小；平静呼气时，比顺应性较大。即平静吸气时，比顺应性较小；平静呼气时，比顺应性较大。-己己比顺应性比顺应性的的意义意义:举例：如成人与小孩比较，举例：如成人与小孩比较，成人肺总量大成人肺总量大成人成人肺顺应性大；但成人肺顺应性大；但成人与小孩比较，小孩肺的与小孩比较，小孩肺的比顺应性比顺应性很可能比很可能比成人大。成人大。比顺应性比顺应性能较好地反映肺组织的弹性（可能较好地反映肺组织的弹性（可扩张性）。扩张性）。P157P157 肺的弹性阻力肺的弹性阻力（1 1）肺泡表面张力）肺泡表面张力 产生原因：肺泡内表
16、面的液产生原因：肺泡内表面的液-气界面液体分子间气界面液体分子间 的吸引力。的吸引力。力的方向：指向肺泡腔的中心。力的方向：指向肺泡腔的中心。力的作用：力的作用：使肺泡缩小。使肺泡缩小。肺弹性组织回缩力肺弹性组织回缩力:1/3:1/3肺泡表面张力肺泡表面张力:2/3:2/3根据根据LaplaceLaplace定律定律:P P 肺泡回缩力肺泡回缩力(P P):):与表面张力与表面张力(T T)成正比成正比,与肺泡半径与肺泡半径(r r)成反比。成反比。即：表面张力越大，肺泡回缩力越大；肺即：表面张力越大，肺泡回缩力越大；肺泡半径越小，肺泡回缩力越大。泡半径越小，肺泡回缩力越大。肺泡回缩力肺泡回缩
17、力是是吸气吸气的阻力的阻力。肺泡回缩力肺泡回缩力是是呼气呼气的动力的动力。2T2Tr r（2 2）表面活性物质）表面活性物质P158P158(二棕榈酰卵磷脂二棕榈酰卵磷脂)来源：来源：肺泡肺泡型细胞型细胞分泌分泌P158：表面活性物质的生理功能：表面活性物质的生理功能：降低肺泡表面张力。降低肺泡表面张力。从而：从而：（1）降低吸气阻力；）降低吸气阻力；（2）减少肺泡内液体生成）减少肺泡内液体生成防肺水肿的发生防肺水肿的发生（3）在在呼呼吸吸过过程程中中，调调节节大大小小肺肺泡泡内内压压稳稳定定大大小小肺肺泡泡体体积积防防肺肺泡泡破破裂裂或或萎萎缩缩：举举例例：吸吸气气时时肺肺泡泡变变大大表表面
18、面活活性性物物质质的的浓浓度度降降低低肺肺泡泡表表面面张张力力的的作作用用肺肺泡泡表表面面张力张力防止肺泡过度膨大破裂。防止肺泡过度膨大破裂。临床临床：成成人人肺肺炎炎、肺肺血血栓栓等等表表面面活活性性物物质质肺不张。肺不张。6 67 7个个月月胎胎儿儿才才开开始始分分泌泌表表面面活活性性物物质质，故故早早产产儿儿可可因因缺缺乏乏表表面面活活性性物物质质而而发发生生肺肺不不张张和和新新生生儿儿肺肺透透明明膜膜病病呼呼吸吸窘窘迫迫综合征。综合征。吸气吸气肺泡表面积肺泡表面积表面活性物质表面活性物质分散分散降表面张力的作用降表面张力的作用肺泡表面张力肺泡表面张力肺泡回缩肺泡回缩防肺泡破裂防肺泡破裂
19、 (呼气呼气)()(密集密集)()()(扩张扩张)(防防萎陷萎陷)肺弹性组织回缩力肺弹性组织回缩力：弹力纤维，胶原纤：弹力纤维，胶原纤维，其弹性象维，其弹性象皮筋皮筋。P159P159 胸廓的弹性阻力：胸廓的弹性阻力：当胸廓在外力的作用下发生变当胸廓在外力的作用下发生变形时，产生弹性回位力，即弹性阻力。形时，产生弹性回位力，即弹性阻力。胸廓不受外力作用胸廓不受外力作用(任何呼吸肌均不收缩任何呼吸肌均不收缩)时，时，胸廓有一胸廓有一自然容积自然容积(肺总量的肺总量的6767，如，如平静呼气末平静呼气末时时胸廓的容积胸廓的容积）。）。吸气时吸气时胸廓扩大胸廓扩大胸廓的容积胸廓的容积其自然容积其自然
20、容积 产生一内向（使胸廓缩小）的回位力（吸气的阻产生一内向（使胸廓缩小）的回位力（吸气的阻力）。力）。用力呼气时用力呼气时胸廓缩小胸廓缩小胸廓的容积胸廓的容积 其自然容其自然容积积产生一外向（使胸廓扩大）的回位力（呼气的产生一外向（使胸廓扩大）的回位力（呼气的阻力）。阻力）。P159 胸腔容积变化胸腔容积变化(V)胸廓顺应性胸廓顺应性 =0.2L/cmH2O 跨胸壁压变化跨胸壁压变化(P)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P159教材中说：实测成人：肺的顺应性=0.2L/cmH2O胸廓的顺应性=0.2L/cmH2O又说：又说：肺和胸廓的总顺应性=0.1L/cmH2O？
21、当当肺和胸廓的弹性阻力同时存在时，跨肺压或跨肺和胸廓的弹性阻力同时存在时，跨肺压或跨胸壁压每改变胸壁压每改变1个个cmH2O，肺的容积与胸廓的容，肺的容积与胸廓的容积只改变积只改变0.1L?仔细想想，这是匪夷所思的结论！仔细想想，这是匪夷所思的结论！测定测定肺或胸廓的顺应性时，肺和胸廓的弹性阻力本来就同时存肺和胸廓的弹性阻力本来就同时存在！测出的在！测出的0.2L/cmH2O本来就是本来就是总顺应性！总顺应性！问题在哪？问题在哪？测定测定肺的顺应性（=0.2L/cmH2O）时，实际测定结果是由肺的顺应性和胸廓的顺应性共同决定的！测定测定胸廓的顺应性（=0.2L/cmH2O）时，实际测定结果也是
22、由肺的顺应性和胸廓的顺应性共同决定的！即：0.2L/cmH2O就是就是肺肺和和胸廓胸廓的的总顺应性总顺应性什么呼吸状态时，胸廓的容积称为胸廓的自然容积？胸廓的自然容积应该是指既没有吸气肌收缩，也没有呼气肌收缩时胸廓的容积。即吸气肌与呼气肌全都处于舒张状态时胸廓的容积。如平静呼气末时。8版P159,倒数第4行：“吸气末吸气末，胸廓回到其自然位置，”-是否正确？例如，人死了，呼吸停止了，胸廓能回到其“自然位置”吗？影响弹性阻力的因素：影响弹性阻力的因素：肺肺气气肿肿、肺肺充充血血、肺肺不不张张、表表面面活活性性物物质质减减少少、肺肺纤纤维维化化和和肺肺部部感感染染等等肺肺弹弹性性阻阻力力 (肺肺的
23、的顺应性顺应性)肥肥胖胖、胸胸廓廓畸畸形形、胸胸膜膜增增厚厚、腹腹内内占占位位病病变变等原因等原因胸廓胸廓的弹性阻力的弹性阻力(胸廓的顺应性胸廓的顺应性)P159P159非弹性阻力：非弹性阻力：气道阻力气道阻力（主）（主）惯性阻力粘滞惯性阻力粘滞阻力阻力气道阻力：气道阻力：气流通过呼吸道时，气体分子间及气气流通过呼吸道时，气体分子间及气体分子与呼吸道管壁间的摩擦阻力。（体分子与呼吸道管壁间的摩擦阻力。（80%80%90%90%）影响气道阻力的主要因素：影响气道阻力的主要因素：气道的管径气道的管径(主主)：气道阻力与气道半径：气道阻力与气道半径的的4次方成反比：次方成反比：R1r4 如哮喘。如哮
24、喘。气流的速度气流的速度：流速快：流速快阻力大阻力大。气流的形式气流的形式：层流：层流阻力小；湍流阻力小；湍流阻阻力大。力大。影响气道管径的因素：影响气道管径的因素：呼吸道管壁平滑肌的舒缩（主）呼吸道管壁平滑肌的舒缩（主）：交感：交感N N兴奋兴奋NE NE 舒张；副交感舒张；副交感N N兴奋兴奋Ach Ach 收缩；过敏时收缩；过敏时组织胺组织胺白三烯白三烯内皮素内皮素收缩。收缩。跨壁压跨壁压：呼吸道管壁两側的压力；：呼吸道管壁两側的压力；肺实质的纤维对气道壁的外向放射状牵引作用。肺实质的纤维对气道壁的外向放射状牵引作用。某些体液因素对呼吸道平滑肌舒缩的影响：某些体液因素对呼吸道平滑肌舒缩的
25、影响：儿茶酚胺（儿茶酚胺（NENE，AdrAdr）气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。PGFPGF2 2气道平滑肌收缩；气道平滑肌收缩；PGEPGE2 2气道平滑肌舒张。气道平滑肌舒张。肥大细胞释放的肥大细胞释放的组胺组胺气道平滑肌收缩。气道平滑肌收缩。吸入气吸入气COCO2 2反射性支气管收缩。反射性支气管收缩。哮喘病人的气道上皮合成、释放肺哮喘病人的气道上皮合成、释放肺内皮素内皮素气气道平滑肌收缩。道平滑肌收缩。二、肺通气功能的评价二、肺通气功能的评价 P160(一一)肺容积与肺容量肺容积与肺容量肺容积肺容积(pulmonary volume)-不同呼吸状态不同呼吸状态下，肺内的气体量的下，肺
26、内的气体量的改变值改变值，或，或改变后肺改变后肺内的气体量。内的气体量。肺容量肺容量(pulmonary capacity)-四种基本肺四种基本肺容积中，某两种、三种或四种肺容积容积中，某两种、三种或四种肺容积之和之和。四种基本肺容积：潮气量：潮气量：呼吸时，每次吸入或呼出的气体量（安静时：400 600mL）。补吸气量（吸气贮备量）：补吸气量（吸气贮备量）：在平静吸气后，接着作最大吸气，所能增加的吸气量（正常成人：15002000mL）。补呼气量（呼气贮备量）：补呼气量（呼气贮备量）：在平静呼气后，接着作最大呼气，所能增加的呼气量（正常成人：9001200mL）。余气量（残气量）：余气量（残
27、气量）：用最大力量呼气后，仍存留在肺内的气体量（正常值：男平1.5升，女平1升）。肺容量肺容量(pulmonary capacity）P161深吸气量深吸气量机能余气量机能余气量肺活量肺活量肺总容量肺总容量深吸气量：深吸气量：潮气量补吸气量潮气量补吸气量机能余气量机能余气量：余气量补呼气量：余气量补呼气量肺活量肺活量：补吸气量潮气量补呼气量：补吸气量潮气量补呼气量时间肺活量（时间肺活量（用力呼气量用力呼气量）：在最大深吸气后，再作最快最深：在最大深吸气后，再作最快最深的呼吸，测定一定时间内呼出的气量占的呼吸，测定一定时间内呼出的气量占肺活量肺活量的百分数。（的百分数。（1S1S末：末：83%8
28、3%；2S 2S末：末：96%96%；3S 3S末：末：99%99%）肺总容量肺总容量：肺活量余气量：肺活量余气量 (二二)肺通气量与肺泡通气量肺通气量与肺泡通气量 P162P1621.肺通气量肺通气量-呼吸时，吸入或呼出的气体量呼吸时，吸入或呼出的气体量每分肺通气量每分肺通气量-呼吸时，每分钟吸入或呼出的气体呼吸时，每分钟吸入或呼出的气体总量总量每分肺通气量每分肺通气量潮气量潮气量呼吸频率呼吸频率(次次/分分)最大（随意）通气量最大（随意）通气量=以最大呼吸深度和最快呼吸速以最大呼吸深度和最快呼吸速度进行呼吸时的每分肺通气量度进行呼吸时的每分肺通气量 （男平（男平100100升；女升；女平平
29、8080升）升）最大通气量每分平静通气量最大通气量每分平静通气量通气贮量百分比通气贮量百分比=100%100%（93%93%）最大通气量最大通气量2.肺泡通气量：肺泡通气量：吸气时，进入肺泡的吸气时，进入肺泡的新鲜新鲜空气量。空气量。每分肺泡通气量每分肺泡通气量（潮气量无效腔气量）（潮气量无效腔气量）呼吸频率呼吸频率生理无效腔生理无效腔解剖无效腔肺泡无效腔解剖无效腔肺泡无效腔解剖无效腔：解剖无效腔：从鼻腔到细支气管的呼吸道从鼻腔到细支气管的呼吸道（150ml）。）。肺泡无效腔：肺泡无效腔：因故失去气体交换功能的肺因故失去气体交换功能的肺泡。泡。(如某些肺泡血流减少如某些肺泡血流减少)肺泡气体的
30、更新率肺泡气体的更新率 P163大气（新鲜空气）：大气（新鲜空气）：N2 78%，O2 21%，CO2 0.032%，等。，等。肺泡气：肺泡气：N2 78%，O2 16%，CO2 5%功能余气量：功能余气量：约约2500mL平静吸气：平静吸气：2500mL肺泡气肺泡气+350mL新鲜空气新鲜空气新鲜空气占肺泡气新鲜空气占肺泡气约约17（14%）深吸气：深吸气：2500mL肺泡气肺泡气+1250mL新鲜空气新鲜空气新鲜空气占肺泡气新鲜空气占肺泡气12 （50%）呼吸频率呼吸频率 潮气量潮气量 肺通气量肺通气量 肺泡通气量肺泡通气量（次（次/分）分）（mlml）（ml/minml/min）（ml/
31、minml/min）12 500 12 500 60006000 4200 4200 6 1000 6 1000 6000 6000 51005100 24 250 24 250 60006000 24002400深呼吸，深呼吸，提高提高肺泡气的更新率；肺泡气的更新率；浅呼吸，浅呼吸，降低降低肺泡气的更新率。肺泡气的更新率。P165P165呼吸功：呼吸功：在肺通气过程中，通过吸气肌和呼气肌在肺通气过程中，通过吸气肌和呼气肌的收缩以克服肺通气的阻力所作的功，称为呼的收缩以克服肺通气的阻力所作的功，称为呼吸功。吸功。呼吸功呼吸功(1J1J10.2L10.2LcmHcmH2 2O O)跨壁压变化跨壁
32、压变化（cmHcmH2 2O)O)肺容积变化肺容积变化(L)(L)平静呼吸耗能平静呼吸耗能全身总耗能全身总耗能3%3%5%5%第二节肺换气和组织换气第二节肺换气和组织换气 P165P165体内气体交换的部位：体内气体交换的部位：（1 1）肺泡气与肺毛细血管血液（）肺泡气与肺毛细血管血液（肺换气肺换气）；）；（2 2）体循环毛细血管血液与组织液（）体循环毛细血管血液与组织液（组织换气组织换气）。）。一、气体交换的原理一、气体交换的原理-扩散扩散扩散扩散-物质因分子物质因分子(或离子或离子)运动而从高浓度区域向低浓运动而从高浓度区域向低浓度区域的净移动。度区域的净移动。气体扩散的动力：气体扩散的动
33、力：膜两侧的气体分压差。膜两侧的气体分压差。气体扩散速率：气体扩散速率：单位时间内，气体扩散的容单位时间内，气体扩散的容积积(mL,L/min)(mL,L/min)。影响气体扩散速率的因素影响气体扩散速率的因素：（1 1）气体的分压（张力）差；）气体的分压（张力）差；（2 2）气体的分子量）气体的分子量溶解度（扩散系数）溶解度（扩散系数）(3(3）气体的扩散面积；）气体的扩散面积；（4 4）气体的扩散距离；）气体的扩散距离；（5 5）气体的温度。）气体的温度。气体的气体的张力张力-液体中气体的液体中气体的分压分压。如：如：100mL100mL血液血液中溶解有中溶解有2.2mL2.2mLO O2
34、 2 时的时的POPO2 2 760mmHg760mmHg气体的分压：气体的分压：在混合气体中，各种气体的分子运动所产在混合气体中，各种气体的分子运动所产生的压力，称为各相应气体的分压。生的压力，称为各相应气体的分压。计算：计算：某一气体的分压混合气体的总压力某一气体的分压混合气体的总压力该气体所占该气体所占的容积百分比。的容积百分比。如空气：如空气：POPO2 2 760mmHg 760mmHg 20.84%20.84%158.4mmHg158.4mmHg分压差（分压差（PP）与扩散速度：）与扩散速度：某一气体在两个区域之间的某一气体在两个区域之间的分压差愈大分压差愈大扩散速度愈快；没有分压
35、差，就没有扩扩散速度愈快；没有分压差，就没有扩散。散。气体的气体的分子量（分子量（MWMW）溶解度溶解度(S)(S)扩散系数扩散系数(S/(S/MWMW)气体的气体的扩散速率扩散速率与与分子量的平方根分子量的平方根成反比（成反比（1/1/MWMW ）。即：）。即：分子量分子量愈大，愈大，扩散速率扩散速率愈小。愈小。O O2 2 32 CO32 CO2 2 44 N44 N2 2 28 H28 H2 2 2 2气体的溶解度（气体的溶解度（S S）：）：单位分压下（一个大气压，单位分压下（一个大气压，760mmHg760mmHg）溶解于单位容积）溶解于单位容积(100mL)(100mL)的溶液中的
36、气的溶液中的气体的量体的量(mL)(mL)，称为，称为该气体该气体在在该液体中该液体中的的溶解度溶解度。举例：举例：（1 1）血液，）血液，3737，一个大气压的纯，一个大气压的纯O O2 2，每，每100mL100mL血液可溶血液可溶解解 2.2mL O 2.2mL O2 2。即。即O O2 2在血液中的溶解度为在血液中的溶解度为2.2mL2.2mL。（2 2）血液，）血液，3737，一个大气压的纯，一个大气压的纯COCO2 2，每，每100mL100mL血液可血液可溶解溶解 51.1mLCO 51.1mLCO2 2。即。即COCO2 2在血液中的溶解度为在血液中的溶解度为51.1mL51.
37、1mL。51.1 51.12.2232.223如果气体的扩散是从如果气体的扩散是从气相气相到到液相液相，或从，或从液相液相到到液相液相，气，气体的扩散速率体的扩散速率还与还与溶解度成正比。溶解度成正比。（DS/1DS/1）例如：例如：仅从仅从溶解度来看，溶解度来看，CO CO2 2在体内的扩散速率快，在体内的扩散速率快，O O2 2在体内的扩散速率慢，约为在体内的扩散速率慢，约为23:1.23:1.气体的扩散系数：气体的扩散系数：气体的溶解度与分子量的气体的溶解度与分子量的平方根之比平方根之比（S/S/MWMW ），合称为），合称为气体的扩气体的扩散系数。散系数。气体的扩散系数气体的扩散系数的
38、的意义：意义：某一气体的扩散系某一气体的扩散系数反映了该气体中数反映了该气体中每一个气体分子本身每一个气体分子本身（内因内因）的扩散能力。）的扩散能力。O O2 2的扩散系数的扩散系数2.2/5.6 2.2/5.6 0.40.4COCO2 2的扩散系数的扩散系数51.1/6.6 51.1/6.6 8 8/0.4 8 8/0.4 2020 表明表明COCO2 2的扩散能力是的扩散能力是O O2 2的的2020倍。倍。即在分压差即在分压差扩散面积扩散面积扩散距离及温度相同时，扩散距离及温度相同时，COCO2 2 的的扩散速度为扩散速度为O O2 2的的2020倍。倍。气体的扩散速率与气体的扩散速率
39、与扩散距离扩散距离成反比。成反比。（D D 1/d1/d）气体的扩散速率与气体的扩散速率与气体温度气体温度成正比。成正比。（D D T/1T/1）综上所述：综上所述：D P D P S SA AT T/d d MWMW在人体生理情况，在人体生理情况，T T，A A，d d 一定，故：一定，故：不同气体的不同气体的 D D（P P S/S/MW MW）常数常数由于任何一种气体，其由于任何一种气体，其S S，MWMW一定，故：一定，故：某一特定气体的某一特定气体的 D D P P 常数常数即：即：在生理情况下，在生理情况下，某一特定气体的某一特定气体的扩扩散速率（散速率（mL/minmL/min）
40、几乎完全取决于该）几乎完全取决于该气体的分压差。气体的分压差。二、肺换气二、肺换气 P166P166 换气动力换气动力：分压差：分压差换气方向换气方向：分压高分压高分压低分压低肺泡气：肺泡气：POPO2 2 102mmHg102mmHg PCO PCO2 2 40mmHg40mmHgV V血：血：POPO2 2 40mmHg40mmHg PCO PCO2 2 46mmHg46mmHgA A血：血：POPO2 2 100mmHg100mmHg PCO PCO2 2 40mmHg40mmHg组织细胞内：组织细胞内：PO2 30mmHgPO2 30mmHgPCO2 50mmHgPCO2 50mmHg
41、肺换气结果肺换气结果：血：血AA血血 O2CO2的运输的运输O2的运输的运输肺肺换换气气过过程程组组织织换换气气过过程程影响肺换气的因素影响肺换气的因素 1.1.肺泡气的更新率肺泡气的更新率（主）（加）（主）（加）2.2.呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度 3.3.呼吸膜的面积呼吸膜的面积 4.4.通气通气/血流比值血流比值 5.5.气体扩散系数（气体扩散系数（S/S/MWMW ）1.1.肺泡气的更新率肺泡气的更新率（主主）：深呼吸）：深呼吸肺泡通气量大肺泡通气量大肺肺泡气的更新率大泡气的更新率大肺泡气的肺泡气的 PO PO2 2 高而高而 PCO PCO2 2低低PP肺换气肺换气。2.2.呼吸膜的厚度
42、：呼吸膜的厚度：呼吸膜的厚度呼吸膜的厚度11 厚度厚度 气体交换气体交换3.3.呼吸膜的面积：呼吸膜的面积：呼吸膜面积约呼吸膜面积约70 m70 m2 2 面积面积气体交换气体交换4.4.通气通气/血流比值血流比值（V VA A/Q/Q ）：每分钟的肺泡通气量与每分钟的肺泡通气量与每分钟的肺血流量（心输出量）之比值。每分钟的肺血流量（心输出量）之比值。正常值：正常值：整个肺的整个肺的V VA A/Q/Q0.84(4.2L0.84(4.2L5L5L0.84)0.84)运动时：运动时：通常，肺的通气的通常，肺的通气的 血流的增加血流的增加 ，V VA A/Q/Q 0.840.84。但此时不存在肺换
43、气的障碍，即不存在。但此时不存在肺换气的障碍，即不存在功能无效腔的增大。功能无效腔的增大。病理情况：病理情况：（1 1）部分肺泡通气不良或不通气（如支气部分肺泡通气不良或不通气（如支气管哮喘）管哮喘）V VA A/Q/Q比值比值 流经通气不良的肺泡周围流经通气不良的肺泡周围的血液不能充分更新的血液不能充分更新相当于血液从肺动脉不经肺毛相当于血液从肺动脉不经肺毛细血管直接到肺静脉，称为：细血管直接到肺静脉，称为：功能性动静脉短路。功能性动静脉短路。（2 2）部分肺毛细血管堵塞（如肺血管栓塞）部分肺毛细血管堵塞（如肺血管栓塞）V VA A/Q/Q比比值值 由于流经某些肺泡周围的血液少由于流经某些肺
44、泡周围的血液少部分肺泡部分肺泡气未充分交换，称为：气未充分交换，称为：肺泡无效腔增大肺泡无效腔增大（功能无效腔功能无效腔增大增大）。病理情况下，病理情况下，无论无论VA/QVA/Q比值比值 或或VA/QVA/Q比值比值均使呼均使呼吸膜的有效扩散面积下降吸膜的有效扩散面积下降降低肺换气的效率降低肺换气的效率导致导致缺缺O O2 2和和COCO2 2潴留；但以缺潴留；但以缺O O2 2为主，原因是：为主，原因是：CO CO2 2 的的扩散系数（扩散系数（S/S/MWMW ）是是O O2 2的的2020倍，倍，COCO2 2的的扩散速率（扩散速率（mL/minmL/min ）是是O O2 2的的2
45、2倍，倍，不易出现不易出现COCO2 2潴留的症状。潴留的症状。整个肺脏的整个肺脏的V/Q0.84,V/Q0.84,但肺脏各局部的肺泡通气量和但肺脏各局部的肺泡通气量和血流量不均匀。肺上区的血流量不均匀。肺上区的V V少，少，肺上区的肺上区的Q Q更少；更少；故肺故肺上区的上区的 V/Q V/Q 0.840.84，而肺下区的而肺下区的 V/Q V/Q 0.840.84人体直立时肺局部的人体直立时肺局部的VA/QVA/Q 肺上区肺上区 肺下区肺下区VAVA（L/minL/min）0.24 0.820.24 0.82 Q Q（L/minL/min）0.07 1.290.07 1.29VA/Q 3.
46、4 0.64VA/Q 3.4 0.645.5.气体扩散系数（气体扩散系数（S/S/MWMW ）对肺换气的对肺换气的影响影响 CO CO2 2 的的扩散系数（扩散系数（S/S/MWMW ）是是O O2 2的的2020倍，当各种原因导致肺换气障碍时，虽然倍，当各种原因导致肺换气障碍时，虽然可同时导致缺可同时导致缺O O2 2和和COCO2 2潴留，但以缺潴留，但以缺O O2 2为主。为主。P168 P168肺扩散容量肺扩散容量：某气体在：某气体在1mmHg1mmHg分压差分压差作用下，作用下，每分钟每分钟通过呼吸膜扩散的气体的通过呼吸膜扩散的气体的mLmL数数，称为，称为该该气体的气体的肺扩散容量
47、。肺扩散容量。计算：计算：某气体的肺扩散容量每分钟经呼吸膜某气体的肺扩散容量每分钟经呼吸膜扩散的气体的扩散的气体的mlml数数（肺泡中该气体的平均分肺泡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压肺毛细血管血液中该气体的平均分压）即：即：D DL L V V(Pa(Pa Pc)Pc)肺扩散容量的肺扩散容量的正常值：正常值：正常人，安静时：正常人，安静时：O O2 2的的肺扩散容量平均肺扩散容量平均20mL20mL/min/mmHg/min/mmHg；C CO O2 2的的肺扩散容量平均肺扩散容量平均400ml400ml/min/mmHg/min/mmHg；(2020倍！倍！)（因为肺换
48、气时，因为肺换气时，PPO O2 2 为为6060mmHg;mmHg;PPC CO O2 2为为6 6mmHg,mmHg,故在肺内，故在肺内，C CO O2 2的的扩散速率（扩散速率（mL/minmL/min）为）为O O2 2的的扩散速率的扩散速率的2 2倍倍）意义：意义：肺扩散容量的大小代表了肺扩散容量的大小代表了呼吸膜的呼吸膜的肺换气能力肺换气能力。影响肺扩散容量的因素：影响肺扩散容量的因素：肺（呼吸膜面积）的大小肺（呼吸膜面积）的大小（胸廓大小，身材（胸廓大小，身材大小）。大小）。活动状态活动状态：活动：活动肺泡通气量肺泡通气量 ，Cap,Cap,血流血流，通气血流的不均匀分布得到改善
49、，通气血流的不均匀分布得到改善肺肺扩散容量扩散容量。病理情况病理情况：面积：面积 肺扩散容量肺扩散容量；厚度；厚度 肺扩散容量肺扩散容量 O O2 2、COCO2 2扩散速率（扩散速率（D D）的比较的比较 分子量分子量 血浆溶解度血浆溶解度 肺泡气肺泡气 A A血血 V V血血 D D O O2 2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 1COCO2 2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 2COCO2 2的的扩散系数扩散系数（S/MW）是是O O2 2的的2020倍；但在肺中，倍；但在
50、肺中，由于肺泡气和由于肺泡气和V V血间分压差的不同，血间分压差的不同，COCO2 2的的扩散速率扩散速率（mL/minmL/min）实际约为实际约为O O2 2的的2 2倍。倍。(ml/L)(ml/L)（KPaKPa）（KPaKPa）（KPaKPa）CO2O2组织换气组织换气 P168 P168毛细血管内的动脉血：毛细血管内的动脉血：POPO2 2 100mmHg100mmHg；PCOPCO2 240mmHg40mmHg；组织液：组织液：PO PO2 2 40mmHg40mmHg；PCOPCO2 246mmHg46mmHg；细胞内液：细胞内液：PO PO2 2 30mmHg30mmHg；PC