呼吸生理
第7章.呼吸生理ppt
第三节 呼吸运动的调节
一、呼吸中枢的调控 l 呼吸中枢：是指中枢神经系统中与产生和调节
呼吸运动有关的神经细胞群。 l 延髓—呼吸的基本中枢 产生基本呼吸节律 l 脑桥—呼吸调整中枢 完善正常呼吸节律 l 大脑皮质—呼吸高级中枢 随意控制呼吸
二、呼吸的反射性调节
（一）肺牵张反射 （黑-伯氏反射）：
胸膜腔内压
1、胸膜腔内压的概念 胸膜腔内压—简称胸内压，是指胸膜腔内的压力。
l 胸膜腔为密闭、潜在的腔。 l 通常胸内压低于大气压，又称为胸内负压。 l 气胸—指胸膜破裂，空气进入胸膜腔。
2、胸膜腔负压的形成原理
l 形成前提:胸膜腔的密闭性 l 二种作用力:肺内压,肺回缩力
胸内压=肺内压-肺回缩力 吸气及呼气末肺内压=大气压 胸内压=大气压-肺回缩力 以1个大气压的值为0则: 胸内压= -肺回缩力 l 胸膜腔负压是由肺的回缩力所造 成.
织液中的H+浓度变化。 l 当脑脊液中H+浓度升高时，
中枢化学感受器兴奋，反射 性使呼吸运动增强。 l 血液中H+浓度变动对其作用 不大。不能感受低O2的刺激。
2、CO2、低O2、H+对呼吸的影响
（1）CO2对呼吸的影响： l CO2是调节呼吸运动最重要的化学因素，是促进呼吸的
生理性刺激。 当吸入气中CO2适当增加，可使呼吸加深加快； 当过度通气排出CO2过多，可使呼吸减弱甚至暂停； 当吸入CO2过多，体内CO2堆积，可抑制呼吸中枢。
抑制作用，表现为呼吸抑制。
（3）H+对呼吸的影响
l 动脉血中pH值减小，呼吸加强；pH值增大，呼 吸减弱。
l 作用途径：血液中H+不易通过血-脑屏障，主要 通过刺激外周化学感受器，引起呼吸中枢兴奋， 呼吸加强。
第5章 呼吸 生理学
肺泡通气量
2.肺泡通气量：每分钟吸入到肺泡，并可与血
液进行有效气体交换的总气量。
解剖无效腔(从鼻至呼吸性细支气管， 生理无效腔 150ml)
肺泡无效腔( 肺泡内未发生其他交换，接近于零）
计算真正的有效的气体交换，须采用肺泡通气量
肺泡通气量=(潮气量-无效腔气量)x呼吸频率
不同呼吸频率、潮气量时的肺通气量及肺泡通气量
4、气体的扩散面积和距离和温度
气体的扩散面积和距离(A,d):
扩散速率与A呈正比；与d呈反比。
温度(T): 扩散速率与T呈正比。
综合以上因素, CO2的扩散速率是O2的 2倍，故临床更容易出现O2扩散的障碍导致 机体缺氧。
二、肺 换 气
肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程。
在气相与液相间完成
〔外界环境
肺毛细血管)
包括肺通气〔肺 外界空气〕
肺换气〔肺泡 肺毛细血管〕
〔2〕气体在血液中的运输。
〔3〕内呼吸又称组织换气
〔血液
组织细胞〕
第一节 肺 通 气
一、肺通气的原理
肺通气是肺与外界环境之间的气体交换过 程。
(一)肺通气的动力 直接动力：肺内压与大气压之差 原始动力：呼吸运动
1、呼吸运动
防止肺水肿。 ③降低吸气阻力，有利于肺的扩张。
正常及几种2、异胸常廓情弹况性下阻顺力应和性顺曲应线性
胸廓是一个双向弹性体，其弹性回缩力的方向视 胸廓所处的位置而定。
处于自然位置：肺容量 = 肺总容量的67% 无回弹力 小于自然位置：肺容量﹤肺总容量的67% 向外的回弹力
吸气的动力，呼气的阻力 大于自然位置：肺容量﹥肺总容量的67% 向内的回弹力
血氧指标
• 血红蛋白氧容量：特定条件下，每升(L)血液中血红蛋 白所能负载的最大氧量。〔190～200ml/ L血液〕
呼吸生理
主要呼吸肌
吸气
呼气
膈肌和肋间外肌收缩，使 胸廓的上下、左右、前后 径增大，则胸腔和肺容积 增大，肺内压下降。
膈肌和肋间外肌弛缓，肺依靠 本身的回缩力量而回位。用力 呼气时，肋间内肌收缩，腹肌 收缩使隔肌向上移动。
（二）呼吸运动
1. 平静呼吸:安静状态下的呼吸，12-18次/分。 （1）平静吸气：
肺活量 =潮气量＋补吸气量＋补呼气量 肺活量是常用的肺通气功能指标，
2．用力呼气量 ：用力吸气后，用力以 最快的速度尽力呼气，测定第1、2、3 秒内呼出的气体量，通常用它占用力 肺活量的百分数表示。
正常人分别1、2、3秒末为83％、 96％和99％， 如第1秒末低于65%， 提示有一定程度的气道阻塞。
膈肌⊕★→膈顶下降→胸廓上下径↑ 肋间外肌⊕→肋骨上提外展→胸廓前后左右径↑ －→肺随之扩大→肺内压↓(<大气压)→吸气入肺
（2）平静呼气：
膈肌(—)
肋间外肌ө
－→膈顶、肋骨、胸骨回位→胸廓↓→肺随之缩小→肺内压↑(>大气压)→呼气出肺
平静呼吸特点：吸气——膈肌、肋间外肌⊕引起——主动 呼气——吸气肌引起——被动
是呼气时胸内压都低于大气压， 故又称为胸内负压 。 平静吸气末：-5~-10 mmHg 平静呼气末：-3~-5 mmHg
2、 形成原因
胸内负压是由肺的回缩力形成的 两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔： 肺内压——使肺泡扩张 肺的回缩力——使肺泡缩小 ∴ 胸内压=肺内压－肺回缩力 在吸气末和呼气末，肺内压＝大气压 ∴ 胸内压=大气压－肺回缩力 如以大气压为0,则：胸内压＝－肺回缩力 吸气：肺扩张→肺回缩力↑→胸内压负值↑ 呼气：肺缩小→肺回缩力↓→胸内压负值↓
3. 无效腔和肺泡通气量
呼吸生理 生理学
大通气量× 100% ，正常不小于 93％，反映通气功 能贮备。
肺泡通气量
无效腔
解剖无效腔 ：鼻或口至终末细支气管无气体交换 功能的呼吸道腔隙，约 150ml 。
肺泡无效腔 ：因血流分布不均匀而未能发生气体 交换的肺泡容量。
气体分压差·温度·扩散面积·溶解度 D∝
距离· √分子量
——————O——2、——C——O—2—扩——散——速——率——（——D—）——比——较—————————
分子量 血浆溶解度 肺泡 A血 V血 D
(ml/L) （KPa ） （KPa ） （KPa ）
—————————————————————————————————————— O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3 1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 ———————————————————————————————————————
2、原动力：呼吸运动
① 呼吸肌： 吸气肌:膈肌、肋间外肌 呼气肌:肋间内肌、腹肌 辅助呼吸肌:斜角肌、胸锁乳突 肌
② 平静、用力呼吸 ③ 胸式、腹式、混合式 ④ 12～18次/分；小儿快，老人慢。
3、胸膜腔内压：将原动力 转化为 直接动力
胸膜腔内压 = 肺内压-肺弹性回缩力
决定因素：
1. 密闭潜在腔隙：少 量浆液 --润滑，内聚力。
参
(拟交感药物治疗哮喘)
与
器
注:体液因素(组胺、5-HT 、缓激肽等)→收缩
官
传入神经末梢---机械、化学感受器
肺泡：平均直径0.1mm
呼吸肌：肺通气动力
胸膜腔：负压
呼吸生理
+ （2）H 浓度对呼吸的影响
①动脉血H+浓度增加，呼吸加深加快，
肺通气增加；
② [H+] ↓→呼吸受抑制。
③血[H+]↑→外周化学感受器→呼吸中
枢兴奋（动脉血H+难于通过血脑屏障） ④脑脊液中的H+→中枢化学感受器的最
有效刺激。
（3）低O2对呼吸的影响
●
●
吸入气PO2降低，动脉血PO2降低， 呼吸加深加快，肺通气量增加。 动脉血PO2↓＜10.7kPa（80mmHg） 肺通气量方明显增加。
③ 降低吸气阻力，减少吸气作功。
4）胸廓弹性阻力
作用：肺容量 = 67%肺总量时 无回缩力 肺容量 < 67%肺总量时 吸气动力 呼气阻力 肺容量 > 67%肺总量时 呼气动力 吸气阻力
5）胸廓顺应性
胸廓的顺应性＝
△V（胸腔容积）
△P（跨胸壁压）
肥胖、胸廓畸形 胸膜增厚 腹内占位病变
呼吸生理
呼吸环节：
1 外呼吸（肺通气+ 肺换气）
2 气体在血液中的运输 3 内呼吸（组织换气）
第一节 肺通气
一、定义
肺与外界环 境之间的气 体交换过程
二、肺通气原理
气体进出肺取决两方面因素： 动力：大气压与肺内压之间的压力差； 阻力：肺、气管的弹性阻力和非弹性阻力
二、肺通气原理
（一）肺通气的动力
呼吸过程：平静呼吸
（1）吸气运动（主动过程）
膈肌和肋间外肌收缩 → 膈顶下降、
肋骨和胸骨上举、肋骨下缘外翻→胸腔上
下径、前后径、左右径↑→ 胸腔容量↑ →
肺被动扩张 →肺容积↑→肺内压 ↓<大气压
→外界气体进入肺泡（主动吸气）
生理学第五章 呼吸生理
意义：反映肺活量及呼吸阻力（弹性阻力及气道通
畅程度）。
（4）肺总量 = 肺活量 + 余气量 男：5000 ml； 女：3500 ml
（二）肺通气量和肺泡通气量
1. 肺通气量（pulmonary ventilation） = 潮气量 × 呼吸频率
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。
血氧容量、血氧含量、血氧饱和度
HbO2呈鲜红色， Hb呈蓝紫色
临床：发绀（Hb含量达5g/100ml）,常表示缺氧。 例外：红细胞增多症；相反，严重缺氧和CO中毒
4. Hb与O2的结合或解离曲线呈S形 与Hb的变构效应有关 Hb为紧密型 HbO2为松弛型
（三）氧解离曲线
表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线
•胸廓容积>肺容积
•胸廓将肺拉大
•肺回缩
胸内负压
•胸内压=肺内压 - 肺回缩力 =大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力
•平静呼吸时，胸膜腔内压为负压 呼气末：-3 ~ -5 mmHg 吸气末：-5 ~ -10 mmHg
临床：气胸
胸内负压的作用：
①利于肺扩张, 实现肺通气
②利于静脉血、 淋巴液回流
第五章 呼吸生理
第一节 第二节 第三节 第四节
肺通气 呼吸气体的交换 气体在血液中的运输 呼吸运动的调节
呼吸：机体与外界环境之间的气体交换过程。
呼吸的全过程包括：
1 外呼吸（肺通气+肺换气）
2 气体在血中的运输
3 内呼吸（组织换气+细胞内氧化）
血液循环
组织细胞
肺
O2 CO2
O2 CO2
肺通气 肺换气 外呼吸
西医学概论_人体生理学第五章 呼吸
性动-静脉短路。
第三节 气体在血液中的运输
一、O2和CO2在血液中存在的形式
血液O2和CO2的含量（ml/L血）
动脉血
静脉血
物理 化学 合 物理 化学 合 溶解 结合 计 溶解 结合 计
O2 3.0 200.0 203.0 1.2 152.0 153.2 CO2 26.2 464.0 490.2 30.0 500.0 530.0
呼吸性细支气管）。150ml 肺泡无效腔：因无血流通过而不能进行气体交换的
肺泡腔。 生理无效腔：解剖无效腔＋肺泡无效腔
第二节 呼吸气体交换
一、气体交换的原理
原理：扩散。动力：膜两侧的气体分压差。 条件：气体的理化特性、膜通透性和面积、分压差。 速率：= 扩散速率（D）
分压差×温度×气体溶解度×扩散面积 扩散距离×√分子量
Hb氧含量和氧容量的百分比。
(三)氧离曲线
△ 概念： 表示血氧分压与血红蛋白氧饱和度关
系的曲线。
△ 意义： 表示在不同PO2下O2与Hb的分离或结合
的情况。呈“S”型。
1.上段:PO28.0～13.3kPa （60～100mmHg） 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。
直接动力:肺内压 与外界大气压间的压
吸气
呼气
力差。
3.胸膜腔内压
(1)胸内压的概念：胸膜腔内的压力，正常时，不 论吸气或呼气，胸膜腔内的压力总是低于大气 压，又称胸内负压。
(2)特点: 平静呼吸时胸内压始终为负压 用力呼吸时负压变动更大
（4）成因:
呼吸生理学
呼吸生理学目录•呼吸系统的结构与功能•呼吸过程及调控•气体交换与运输•呼吸功能与代谢•呼吸运动的调节与适应•呼吸运动的异常与疾病01呼吸系统的结构与功能包括鼻、咽、喉，具有温暖、湿润和过滤空气的作用，同时作为发音器官。
上呼吸道下呼吸道呼吸道黏膜包括气管、支气管及其分支，主要功能是传导气流，为气体交换提供通道。
覆盖呼吸道内壁，具有分泌黏液、免疫防御等功能。
030201呼吸道结构与功能肺的基本功能单位，由单层上皮细胞构成，是进行气体交换的主要场所。
肺泡薄而富有弹性，有利于肺泡的扩张和缩小，实现肺通气。
肺泡壁位于肺泡之间的结缔组织，含有血管、淋巴管和神经等，对维持肺的正常生理功能具有重要作用。
肺间质肺的结构与功能胸廓与呼吸肌胸廓由胸椎、肋骨、胸骨和肋间肌等构成，为呼吸运动提供空间。
呼吸肌主要包括肋间肌和膈肌，通过收缩和舒张驱动胸廓运动，实现肺通气。
辅助呼吸肌包括胸锁乳突肌、斜角肌等，在深呼吸或呼吸困难时协助呼吸肌完成呼吸运动。
02呼吸过程及调控膈肌和肋间外肌收缩，胸廓扩大，肺内压降低，空气被吸入肺内。
吸气过程膈肌和肋间外肌舒张，胸廓缩小，肺内压升高，肺内气体被呼出。
呼气过程包括颈部肌、胸部肌和腹部肌，它们协助完成呼吸运动。
呼吸运动的辅助肌呼吸运动的过程呼吸中枢的调控通过神经和体液调节，维持呼吸运动的正常进行。
其中，化学感受器和外周感受器对呼吸中枢的调控起重要作用。
呼吸中枢的位置位于延髓和脑桥，是控制呼吸运动的基本中枢。
呼吸节律的形成呼吸中枢通过神经元网络产生节律性活动，控制吸气和呼气的交替进行。
呼吸中枢与调控呼吸节律与深度呼吸节律的生理意义保证机体获得足够的氧气和排出二氧化碳，维持内环境稳定。
呼吸深度的调节通过改变潮气量来调节呼吸深度。
潮气量的大小取决于膈肌和肋间外肌的收缩程度以及胸廓的弹性回缩力。
呼吸频率与深度的关系在安静状态下，呼吸频率较慢，潮气量较大；在运动或情绪激动时，呼吸频率加快，潮气量减小。
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实验十八兔呼吸运动的调节与胸膜腔内压的观察
［目的］学习直接描记呼吸运动曲线及测定胸膜腔内压的方法，
观察各种因素对呼吸运动的影响，并了解其作用的机理。
［原理］呼吸运动是呼吸中枢节律性活动的反映。
其节律性活
动主要来源于延髓与脑桥，呼吸的深度和频率随机休活动水平而
变化，受神经和体液因素的调节。
体内、外各种刺激有的作用于
呼吸中枢，有的则作用于不同的感受器，反射性地影响呼吸运动。
平静呼吸时，胸膜腔内压力虽然随着呼气和吸气而升降，随着呼
吸深度的变化而变化，但其始终低于大气压力而为负值，故胸膜腔内压也称为胸内负压。
胸内负压主要由肺的弹性回缩力所产生，是保证呼吸运动正常进行的必要条件，破坏胸腔的密闭性，则胸内负压消失，肺萎缩。
［实验对象］家兔
［实验材料］20％氨基甲酸乙酯溶液、3%乳酸溶液、生理盐水。
生物信号采集处理系统（或二道生理记录仪、刺激器）、呼吸换能器（或张力换能器）、压力换能器、胸内插管或粗穿刺针头、刺激电极、手术台、兔用手术器械一套、气管插管、50 cm橡皮管、注射器（20 ml）、CO2球胆、空气球胆、钠石灰瓶、纱布、棉线等。
［实验方法与步骤］
1．手术
（1）麻醉、固定动物
取家兔一只，称重，用20%氨基甲酸乙酯溶液按5 ml/kg体重耳缘静脉注射，麻醉后，仰卧位固定于手术台上，剪去颈部、剑突和右侧胸部的兔毛。
（2）插气管插管沿颈部正中做3～4 cm长的皮肤切口，用止血钳钝性分离颈部肌肉，暴露气管，在甲状软骨以下剪开气管，进行气管插管，用线结扎固定，气管插管的两个侧管各连接一3cm长的橡皮管。
分离颈部两侧的迷走神经，穿线备用。
（3）游离剑突软骨切开胸骨下端剑突部位的皮肤，并沿腹白线作2cm切口，沿腹白线剪开约2cm小口，打开腹腔。
暴露出剑突内侧面附着的两块膈小肌，仔细分离剑突与膈小肌之间的组织，并剪断剑突软骨柄（注意止血），使剑突完全游离（图8.2-1）。
此时可观察到剑突软骨完全跟随膈肌收缩而上下自由运动。
用一弯钩勾住剑突软骨，弯钩另一端与张力换能器相联。
由换能器将信息输入生物信号采集处理系统，以描记呼吸运动曲线。
或将呼吸换能器（流量式和热敏式）安放在气管插管的侧管上，以记录呼吸运动。
（4）安装胸内套管将胸内套管尾端的塑料套管连至压力换能器（无需充满生理盐水），在兔右胸腋前线4~5肋骨之间，沿肋骨上缘作一2cm长的皮肤切口，用止血钳将插入点处的表层肌肉稍作分离。
将胸内插管的箭头形尖端从肋间插入胸膜腔后，此时在记录仪上可见记录曲线向零线下移位，并随呼吸运动升高和降低，说明胸内套管已插入胸膜腔内，将胸内套管迅速旋转90，并向外牵引，使箭头形尖端的后缘紧贴胸廓内壁，将套管的长方形固定片同肋骨方向垂直，旋紧固定螺丝，使胸膜腔保持密封而不致漏气。
目前使用较多的是有粗穿刺针头（或9号粗针头）代替胸内套管，操作更为简便，
无须切开皮肤及分离表层
肌肉。
将穿刺针头尾端的
塑料套管连接至压力换能
器（不要充生理盐水），
再将穿刺针头沿肋骨上缘
顺肋骨方向斜插入胸膜
腔，调整好方向和插入深
度，出现上述曲线变化后，
有胶布将针尾固定在胸部
皮肤上，以防针头移位或
滑出。
2．仪器连接：
（1）在张力换能器和压力
换能器都连接至生物信号
采集系统或二道生理记录
仪的基础上，按仪器使用
说明书或计算机项目提示
进行呼吸运动调节实验项目。
刺激电极与刺激插孔相连（图8.2-2）。
3．观察项目
（1）平静呼吸：记录呼吸运动和胸膜腔内压曲线，观察正常平静呼吸运动与曲线的关系，并区分心搏波、呼气波、吸气波和梅耶氏波（图8.2-3）。
比较吸气和呼气时的胸膜腔内压，读出其数值。
（2）用力呼吸：夹闭气管插管套管的1/2～2/3，持续10～20秒，观察和记录呼吸运动和胸膜腔内压曲线的最大幅度，注意用力呼气时胸膜腔内压是否高于大气压。
（3）增加吸入气中CO2浓度：将充满CO2的球胆开口对准气管插管一侧管，松开球胆夹子，缓慢增加吸入气中CO2浓度，呼吸运动发生明显变化后，夹闭球胆，观察呼吸运动和胸膜腔内压曲线的变化。
（4）缺氧：将一侧气管套管夹闭，呼吸平稳后，另一侧套管通过一只钠石灰瓶与盛有空气的球胆相连，使动物呼吸球胆中的空气。
经过一段时间后，球胆中的氧气明显减少，但呼出
的CO2被钠石灰吸收，但CO2含量并没有增多，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化情况。
（5）增大无效腔：夹闭一侧气管套管，呼吸平稳后，另一侧套管接一段约50 cm长的橡皮管，动物通过此橡皮管呼吸，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化，结果明显后去掉橡皮管恢复正常呼吸。
（6）牵张反射：将事先装有空气(约20ml)的注射器(或用洗耳球)经橡皮管与气管套管的一侧相连，在吸气相之末堵塞另一侧管，同时立即向肺内打气，可见呼吸运动暂时停止在呼气状态。
当呼吸运动出现后，开放堵塞口，待呼吸运动平稳后再于呼气相之末，堵塞另一侧管，同时立即抽取肺内气体，可见呼吸暂时停止于吸气状态，分析变化产生的机理。
（7）迷走神经的作用：
①切断一侧迷走神经，呼吸运动和胸膜腔内压有何变化?再将另一侧迷走神经结扎后在离中端剪断，呼吸运动和胸膜腔内压又有何变化?
②重复第6项实验，比较呼吸和胸膜腔内压变化有什么区别。
③以中等强度重复脉冲刺激迷走神经向中端，观察在刺激期间呼吸运动和胸膜腔内的变化情况。
（10）增加血液中H+浓度：经耳缘静脉快速注入3％乳酸1～2ml，观察呼吸运动和胸膜腔内压的变化情况。
（11）膈肌运动的观察：沿腹中线打开腹腔，暴露膈肌，观察膈肌缩舒与呼吸运动的关系。
（12）气胸观察：用一支粗针头，穿透右侧胸壁使胸膜腔与大气直接相通，即成气胸。
观察气胸时胸内负压和呼吸运动的变化。
[注意事项]
1．气管插管时应注意止血，内壁分泌物必须清理干净后才能进行插管。
2．每项观察项目前均应有正常描记曲线作对照。
出现效应后，观察时间不宜太长，及时去除施加因素，待呼吸正常后进行下一项观察。
3．经耳缘静脉注射乳酸要避免外漏，引起动物燥动。
[思考题]
1．增加吸入气中CO2浓度、缺O2刺激和血液pH下降均使呼吸运动加强，机制有何不同？2．在平静呼吸时，胸膜腔内压为何始终低于大气压？在什么情况下胸膜腔内压可高于大气压。
3．迷走神经在节律性呼吸运动中起何作用？。