生理学原理肺通气原理与呼吸系统
生理学·肺通气的原理
生理学·肺通气的原理生理学 · 呼吸呼吸 呼吸系统由鼻、咽、喉。
气管、支气管和肺等器官组成，其主要功能是从外界环境摄取机体新陈代谢所需要的O2，并向外界排出代谢所产生的CO2。
机体与外界环境之间的气体交换过程，称为呼吸（respiration）。
呼吸是机体维持正常代谢和生命活动所必需的基本功能之一，呼吸一旦停止，便意味着生命的终止。
呼吸系统的功能与血液循环系统的功能紧密相连，气体在肺部与外界环境之间进行交换依赖于肺循环，而在全身器官组织与细胞进行交换则依赖体循环。
另外，呼吸系统的正常功能还有助于体内酸碱平衡的维持。
在人和高等动物，呼吸的全过程由三个相互衔接且同时进行的环节组成，即外呼吸、气体在血液中的运输和内呼吸（图5-1）。
外呼吸（external respiration）即肺毛细血管血液与外界环境之间的气体交换过程，包括肺通气（pulmonary ventilation）和肺换气（gas exchange in lungs）两个过程。
前者是指肺与外界环境之间的气体交换过程；后者则为肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程。
气体在血液中的运输是衔接外呼吸和内呼吸的中间环节，即由循环血液将O2从肺运输到组织以及将CO2从组织运输到肺的过程。
内呼吸（internal respiration）也称组织换气（gas exchange in tissues），是指组织毛细血管血液与组织、细胞之间的气体交换过程，有时也将细胞内的生物氧化过程包括在内。
由于肺通气是整个呼吸过程的基础，而肺通气的动力来源于呼吸运动，因此，狭义的呼吸通常仅指呼吸运动。
第一节 肺通气 实现肺通气的器官包括呼吸道、肺泡、胸膜腔、膈和胸廓等。
呼吸道是气体进出肺的通道，还具有加温、加湿、过滤和清洁吸入气体的作用以及引起防御反射（咳嗽反射和喷嚏反射）等保护功能；肺泡时肺换气的主要场所；胸膜腔时连接肺和胸廓的重要结构，使肺在呼吸过程中能随胸廓的张缩而张缩；膈和胸廓中的胸壁肌则是全身呼吸运动的动力器官。
生理实验报告肺通气(3篇)
第1篇一、实验目的了解肺通气的生理机制，掌握肺通气功能的检测方法，通过实验观察肺通气的生理现象，分析影响肺通气的因素，从而加深对呼吸生理学的认识。
二、实验原理肺通气是指气体在呼吸过程中从外界吸入肺泡，再从肺泡排出体外的过程。
肺通气的动力来源于呼吸肌的收缩与舒张，其影响因素包括呼吸膜的厚度、呼吸膜的面积、通气与血流比值等。
通过测量肺通气量、最大通气量等指标，可以评估肺通气功能。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：肺活量计、肺功能仪、生理盐水、吸氧管、吸痰管、鼻导管等。
2. 实验仪器：计算机、生理信号采集与分析系统、呼吸机、血压计、心电图机等。
四、实验方法1. 受试者取坐位，平静呼吸5分钟，待呼吸平稳后，开始实验。
2. 使用肺活量计测定受试者的肺活量（VC）、用力肺活量（FVC）和用力呼气量（FEV1）。
3. 使用肺功能仪测定受试者的最大通气量（MVV）。
4. 测量受试者的呼吸频率（R）、潮气量（VT）和每分钟通气量（VE）。
5. 观察并记录受试者在实验过程中的生理现象，如呼吸音、呼吸幅度、呼吸频率等。
6. 分析影响肺通气的因素，如呼吸肌力量、胸廓形态、呼吸道的通畅程度等。
五、实验结果1. 肺活量（VC）：男性受试者平均为（4.2±0.5）L，女性受试者平均为（2.8±0.3）L。
2. 用力肺活量（FVC）：男性受试者平均为（3.5±0.4）L，女性受试者平均为（2.3±0.2）L。
3. 用力呼气量（FEV1）：男性受试者平均为（2.8±0.3）L，女性受试者平均为（1.9±0.1）L。
4. 最大通气量（MVV）：男性受试者平均为（100±10）L/min，女性受试者平均为（80±5）L/min。
5. 呼吸频率（R）：男性受试者平均为（16±2）次/min，女性受试者平均为（15±1）次/min。
6. 潮气量（VT）：男性受试者平均为（0.6±0.1）L，女性受试者平均为（0.4±0.05）L。
生理学课件呼吸-1肺通气
吸气末: -10 ~ -5mmHg
意义:1)有利于维持肺的扩张状态; 2)有利于静脉和淋巴回流。
吸
呼
肺回缩力
气
气
胸内压=
胸内压
肺内压-肺回缩
肺内压
= -肺回缩力
-7cmH2O
- 4cmH2O
形成：肺和胸廓 的自然容积不 同
最大随意通气量 定义:尽力作深、快呼吸时，每分钟吸入或呼
出的最大气体量。约为150L/min
通气贮量百分比
最大通气量(150L)—每分通气量(6L)
= ━━━━━━━━━━━━━━×100%
最பைடு நூலகம்通气量(150L)
等于或大于93%
生理无效腔 解剖无效腔： 鼻→终末细支
气管
肺泡无效腔： 血流在肺分布
直接动力：肺内压与大气压之差 原动力：呼吸肌舒缩引起的呼吸运动
1. 呼吸运动 （Respiratory movement）
(1) 呼吸运动的过程 吸气（inspiration） 吸气肌：膈肌、肋间外肌 辅助吸气肌：斜角肌、胸锁乳突肌
呼气
吸气
膈肌收缩→膈下移→胸廓上下径增大→ 肺内压下降<大气压→吸气
C=1/R C=ΔV/ΔP= L/cmH2O 顺应性越大，弹性阻力越小，越易变形。
(1)肺的弹性阻力和顺应性： 肺的弹性阻力:肺扩张时产生的回缩力 CL =△V/△P = 0.2 L/cmH2O △P跨肺压(为肺内压与胸膜腔内压之差)
肺的顺应性曲线
肺弹性阻力来源: 弹力纤维1/3；肺泡表面张力2/3
其密度随肺泡的张缩而改变。
作用：降低肺泡表面张力，减小肺泡回缩力 生理意义 ：
生理学原理肺通气原理和呼吸系统
非弹性阻力（动态阻力） 1）为惯性阻力 + 粘滞阻力 + 气道阻力 2）气道阻力 （占80-90%）
80%-90%来自大气道（直径大于2毫米） 10%来自小气道（直径小于2毫米）
临床通气障碍最常见的病因。
气道口径的影响因素：
1）自主神经 副交感神经：Ach M受体 平滑肌收缩 交感神经： NE 2受体 平滑肌舒张
2.中段:40～60mmHg 坡度较陡。
表明：PO2降低能促进大量氧离，血氧饱和度 下降显著。75％～90％ 释放氧5ml/100ml
意义:维持正常时组织的氧供。
3.下段:15～40mmHg 坡度更陡。
表明：PO2稍有下降,血氧饱和度就急剧下降。 22％～75％ 释放氧15ml/100ml
意义:维持活动时组织的氧供。
（三）胸膜腔内压（Intrapleural pressure )
壁
胸 胸膜 膜
脏
胸膜顶 肋胸膜 膈胸膜
纵隔胸膜
胸
膜
胸膜腔
➢肋膈隐窝为胸膜腔最低部位，积液常积聚于此， 为临床穿刺或引流部位。
（1）胸膜腔内浆液的作用： 润滑;吸附 （2）胸内负压测定方法:直接法、间接法
平静呼气末约为： -5～－3mmHg 平静吸气末约为：-10 ～ －5mmHg
不张和肺泡内表面透明质膜形成，造成新生儿呼 吸窘迫综合征，导致死亡。
糖皮质激素等可促合成。
2、胸廓的弹性阻力 肺容量占 肺总容量百分比 胸廓容积
胸廓弹性回位力
67％
自然容积
无
> 67％
大于自然容积 向内 （吸气阻力）
< 67％ 小于自然容积 向外 （吸气动力）
向外
40
小于自然容积 （＝肺回缩力）
呼吸系统生理学
肺内压
平静呼吸：吸气：-1~-2mmHg (-0.133~0.266kPa）；呼气：1~2 mmHg (0.133~0.266kPa） 用力呼吸：吸气：-100~-30 mmHg (-13.3~3.99kPa）；呼气：60~140 mmHg (7.98~18.62kPa）
人工呼吸
肺内压交替升降，造成的肺内压与大气压之 间的压力差，是推动气体进出肺的直接动力。 当呼吸停止时，就根据这个原理，人为改变 肺内压，以维持肺通气——人工呼吸。 人工呼吸要保持呼吸道的通畅
三、肺通气量
每分通气量：每分种进出肺的气体总量。 =潮气量×呼吸频率 平静呼吸时，正常成年人呼吸频率12-18次/分， 潮气量500ml，则每分通气量为6-9L。
容量
深吸气量（IC）：从平静呼气末作最大吸气时所能 吸入的气量。=TV+IRV。衡量最大通气潜力的一个 重要指标。 功能残气量（FRC）：平静呼气末尚存留于肺内的 气量。=RV+ERV。≈2500ml其生理意义是缓冲呼吸 过程中肺泡PO2和PCO2的变化幅度。 肺活量（VC）：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最 大气量。=TV+IRV+ERV。正常男性≈ 3500ml，女 性≈ 2500ml。
胸廓的弹性阻力和顺应压
因胸廓的位置不同，胸廓的弹性阻力既可能 是吸气或呼气的阻力，也可能是动力。
非弹性阻力
包括惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力。 气道阻力（80-90%）
二、肺容积
潮气量（TV）：每次呼吸时吸入或呼出的气量，平 静呼吸400-600ml。 补吸气量（IRV）：平静吸气末，再尽力吸气所能 吸入的气量，正常成人1500-2000ml。 补呼吸量（ERV）：平静呼气末，再尽力呼气所能 吸入的气量，正常成人900-1200ml。 残气量（RV）：最大呼气末尚存留于肺内不能再呼 出的气量。正常成人约1000-1500ml。 四项相加等于肺总量。
肺通气的原理和应用
肺通气的原理和应用1. 肺通气的定义肺通气是指通过呼吸系统将氧气输送到肺部，经过肺泡与血液进行气体交换，同时将二氧化碳从肺部排出体外的过程。
2. 肺通气的原理肺通气的过程主要包括呼吸道的通气、肺泡与血液的气体交换、肺泡内和外的气体运动等。
2.1 呼吸道的通气肺通气的第一步是通过呼吸道将空气送入肺部。
呼吸道包括鼻腔、口腔、咽部、气管和支气管等。
当我们呼吸时，空气会经过鼻腔或口腔进入咽部，然后通过气管进入支气管，最终到达肺部。
呼吸道的通气过程主要依靠肺部的负压吸入和呼气的力量把空气送入和排出呼吸道。
2.2 肺泡与血液的气体交换肺泡是肺部的基本单位，主要用于气体交换。
当空气通过支气管进入到肺泡时，氧气会通过肺泡壁进入到毛细血管中的红细胞，与血液中的血红蛋白结合，形成氧合血红蛋白。
同时，二氧化碳从毛细血管中的血红蛋白释放到肺泡中，再通过呼吸道呼出体外。
2.3 肺泡内和外的气体运动在肺内，氧气通过呼吸道和肺泡进入到肺泡内，与肺泡内的血液进行气体交换。
而二氧化碳则从肺泡内进入到呼吸道，最终呼出体外。
这种肺泡内外的气体运动是通过气道的扩张和收缩来实现的。
3. 肺通气的应用肺通气不仅是人体正常呼吸过程的基础，也是一些医疗技术的基础。
以下是肺通气的一些应用：•人工通气：人工通气是指通过呼吸机等设备为患者提供人工通气支持。
这种技术常用于重症监护、手术麻醉等领域，可以帮助患者保持呼吸功能，维持氧气供应和二氧化碳排出。
•氧疗：氧疗是指通过给予高浓度氧气来补充或增加患者体内的氧气供应。
氧疗常用于肺部疾病、低氧血症以及一些慢性疾病的治疗中，可以提高血氧饱和度，改善患者的生理功能。
•肺功能检测：肺功能检测是通过一系列测试方法来评估患者的肺功能状况。
这些测试包括呼气峰流速测试、肺活量测定、血氧饱和度检测等。
肺功能检测可用于评估肺部疾病的严重程度、监测疾病的进展以及指导治疗方案的制定。
•呼吸训练：呼吸训练是通过一系列的呼吸练习来改善肺功能和呼吸肌肉的力量。
2024版中职生理学课件《呼吸概述与肺通气》
最大通气量及其影响因素
最大通气量
最大通气量是指在尽力深快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气体量。它反映了单 位时间内肺脏的最大扩张和最大回缩的幅度与速度，是评价肺通气功能的综合指标。
影响因素
最大通气量受多种因素的影响，包括胸廓的完整性和呼吸肌的力量、气道的通畅程度、 肺组织的弹性以及呼吸中枢的兴奋性等。其中，任何一个环节的减弱或阻塞都会使最大
呼吸调节机制
• 化学感受性反射：是指化学感受器受到刺激时，引起呼吸中枢兴奋或抑制的反射性调节。化学感受器主要位于 颈动脉体和主动脉体，能感受血液中氧分压降低、二氧化碳分压升高和H+浓度升高的刺激。
• 肺牵张反射：包括肺扩张反射和肺萎陷反射。肺扩张反射是肺充气或肺血流量增加时，抑制吸气中枢，使吸气 转为呼气，或抑制吸气动作的产生。肺萎陷反射是肺放气或肺血流量减少时，兴奋吸气中枢，引起吸气动作。
是气体交换的场所，位 于胸腔内，左右各一， 由肺实质和肺间质组成。 肺实质包括肺内各级支 气管和肺泡，肺间质包 括结缔组织、血管、淋
巴管和神经等。
胸膜腔和胸膜
胸膜腔是脏层胸膜和壁 层胸膜之间的潜在腔隙， 内含少量浆液，起润滑 作用。胸膜分为脏层胸 膜和壁层胸膜两部分。
呼吸肌
包括膈肌、肋间外肌、 肋间内肌和胸锁乳突肌 等，通过收缩和舒张引 起胸廓节律性扩大和缩 小，从而完成呼吸运动。
呼吸过程及意义
呼吸过程
呼吸过程包括肺通气、肺换气和组织换气三个环节。肺通气是指肺与外界环境之间 的气体交换过程；肺换气是指肺泡与肺毛细血管血液之间的气体交换过程；组织换 气是指组织毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换过程。
呼吸的意义
呼吸为机体提供氧气，排出二氧化碳，保证机体新陈代谢的正常进行和内环境的相 对稳定。同时，呼吸过程中产生的能量也为机体的各种生理活动和维持体温提供了 必要的能源。
生理学课件呼吸-1肺通气讲解材料
症状
呼吸困难、喘息、胸闷等。
限制性通气障碍
总结词
由于肺组织弹性减弱或胸廓活动受限引起的通气障碍。
常见疾病
肺纤维化、肺结核、胸膜炎等。
详细描述
限制性通气障碍通常由肺纤维化、肺不张、胸膜增厚等原 因引起，导致肺组织弹性减弱或胸廓活动受限，影响肺部 扩张和气体交换。
症状
呼吸困难、乏力、缺氧等。
通气/血流比例失调
由于通气和血流灌注在不同肺泡内的分布不均引起的 异常。
输入 标题
详细描述
通气/血流比例失调通常由慢性缺氧、长期吸烟、肺气 肿等原因引起，导致通气和血流灌注在不同肺泡内的 分布不均，影响气体交换效率。
总结词
常见疾病
低氧血症、呼吸困难、乏力等。
症状
慢性阻塞性肺疾病（COPD）、肺气肿、慢性支气管 炎等。
03 肺通气过程
吸气与呼气过程
吸气
当膈肌和肋间外肌收缩时，胸腔的容积增大，肺随之扩张，产生负压，使外界气 体经呼吸道进入肺泡。
呼气
当膈肌和肋间外肌舒张时，胸腔的容积减小，肺也随之回缩，将肺泡内的气体排 出体外。
肺容量与通气量
肺容量
指肺所能容纳的气体量，包括潮气量、 补呼气量和残气量等。
通气量
指每分钟吸入或呼出的气体总量，等 于潮气量与呼吸频率的乘积。
05 肺通气的影响因素
年龄与性别
年龄
不同年龄段的人具有不同的肺通气功能。新生儿的肺容量和通气量相对较小，随着年龄的增长，肺通 气功能逐渐增强。老年人的肺通气功能则会有所下降。
性别
男性和女性在肺通气方面存在差异。一般来说，男性的肺容量和通气量相对较大，而女性则较小。
环境因素Βιβλιοθήκη 海拔高度生活在高海拔地区的人由于空气稀薄，氧气含量较低，因此肺通气量相对较大。长期生活在高海拔地区的人会逐 渐适应这种环境，肺通气功能会有所增强。
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跨肺压是指肺内压与胸膜内压之差
比顺应性=实测肺顺应性／肺总量
（平静呼吸时测得的肺顺应性／肺功能残气量）
比较不同个体肺弹性阻力大小的指标。
2）肺弹性阻力的来源 肺弹性回缩力（占1/3） 肺泡表面张力（占2/3）：肺泡内面的液体层
与肺泡内气体之间的液-气界面的表面张力 Lalpace P = 2T/r
壁 胸 胸膜 膜 脏
胸膜顶 肋胸膜 膈胸膜
纵隔胸膜
胸
膜
胸膜腔
➢肋膈隐窝为胸膜腔最低部位，积液常积聚于此，
为临床穿刺或引流部位。
（1）胸膜腔内浆液的作用： 润滑;吸附 （2）胸内负压测定方法:直接法、间接法
平静呼气末约为： -5～－3mmHg 平静吸气末约为：-10 ～ －5mmHg
（3）形成机制
不能直接作用于肺。 （2）肺和胸廓是弹性组织； （3）胸廓自然容积>肺容积；
（二）肺通气阻力 弹性阻力（占70%） + 非弹性阻力（占30%）
胸廓的弹性阻力 肺弹性阻力 肺弹性回缩力 肺表面张力
气道阻力 惯性阻力 粘滞阻力
弹性阻力（ elastic resistance R）： 物体对抗外力作用所引起变形的力
一.肺通气的原理 (一)肺通气的动力
呼吸运动
原动力
克服通气阻力
胸廓张缩 肺被动张缩
胸膜腔密闭
肺内压与大气压间P
直接动力
肺通气
1、呼吸运动 呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩
小的运动。 包括吸气运动和呼气运动
（1）呼吸肌 吸气肌：膈肌、肋间外肌 呼气肌：肋间内肌、腹壁肌
呼吸辅助肌： 斜角肌、胸锁乳突肌等
生理学原理肺通气原理和呼吸系统
呼吸全过程示意图
肺 O2
肺 毛
细
泡
Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2
血 管
肺通气 肺换气
外呼吸
肺
动
静
脉
脉
肺右静 动 脉心脉
气体运输
组 织
O2
组
毛
织
细
细
血 管
CO2
胞
组织换气 (内呼吸)
第一节 肺 通 气
实现肺通气的器官： 1.呼吸道：
沟通肺泡与外界环境，加温、加湿、过滤、 清洁吸入气体和防御反射 2.肺泡：交换的场所 3.胸廓：肺通气的动力
80%-90%来自大气道（直径大于2毫米） 10%来自小气道（直径小于2毫米）
临床通气障碍最常见的病因。
气道口径的影响因素：
1）自主神经 副交感神经：Ach M受体 平滑肌收缩 交感神经： NE 2受体 平滑肌舒张
2）化学因素 使其收缩者有：组织胺，CO2升高，PGF2α, 内皮素，白三烯 使其舒张者有：儿茶酚胺，PGE2
作用：1) 降低肺泡表面张力，增加肺顺应性 2) 维持大小肺泡容积的稳定 3) 防止肺水肿。
临床：妊娠25－30周，开始出现;分娩前(40周)， 达最高,可经胎儿呼吸道到羊水（腹腔穿刺采取 羊水定量分析法）
分泌不足 呼吸窘迫综合症 成年人患肺炎、肺血栓等疾病时，可因肺表
面活性物质减少而发生肺不张。 初生儿可因缺乏肺表面活性物质，发生肺
不张和肺泡内表面透明质膜形成，造成新生儿呼 吸窘迫综合征，导致死亡。
糖皮质激素等可促合成。
2、胸廓的弹性阻力
肺容量占 肺总容量百分比
胸廓容积
胸廓弹性回位力
67％
自然容积
无
> 67％
大于自然容积 向内 （吸气阻力）
< 67％ 小于自然容积 向外 （吸气动力）
40
小于自然容积
向外 （＝肺回缩力）
％
非弹性阻力（动态阻力） 1）为惯性阻力 + 粘滞阻力 + 气道阻力 2）气道阻力 （占80-90%）
二.肺通气功能的评价 （一）肺容积和肺容量 1．潮气量 Tidal Volume(TV) ：平静 500ml 2．补吸气量 IRV(inspiratory reserve volume)
正常成年人 1500～2000ml 3．补呼气量 ERV(expiratory reserve volume)
正常成年人 900～1200ml 4. 深吸气量 IC Inspiratory Capacity
（2）过程 平静呼吸： 吸气（主动），呼气（被动） 吸气：吸气肌收缩－胸廓扩张－肺扩张－肺容 量增加－肺内压暂时下降－气体进入肺。 用力呼吸：用力吸气时，辅助吸气肌也参加， 胸廓容积进一步扩大。
用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参 加，胸廓容积进一步缩小。
（3）呼吸运动形式 平静呼吸、用力呼吸 腹式呼吸 (Abdominal breathing )： 膈肌舒缩活动为主，腹壁起伏明显。 胸式呼吸 (Thoracic breathing )： 肋间外肌舒缩活动为主，胸壁扩大或缩小明显
5．余气量（残气量） RV(residual volume) 正常成人为1000 ～1500ml
6．功能余气（残气）量 FRC Functional residual capacity = 补呼气量+余气量
小肺泡的压强大于大肺泡内的压强，小肺泡内 的气体会流向大肺泡。
3）肺泡表面活性物质( Pulmonary surfactant ) 能够使某液体表面张力系数减小的物质。 分泌细胞：II型肺泡上皮细胞 成分：饱和卵磷脂占41% （90%为二棕榈酰卵磷脂Dipalmitoylecithin DPL,二软脂酰卵磷脂DPPC） 不饱和卵磷脂占25％ 胆固醇占8％
（二）肺内压的周期性变化 肺内压与大气压间P（肺通气直接动力） 吸气:肺内压大气压（-1– -2mmHg） 呼气:肺内压大气压（+1- +2mmHg） 肺内压=大气压呼吸暂停
人工呼吸： 基本原理:使肺内与外界大 气压间产生压力差 方法:负压吸气式(压胸法)
正压吸气式 ( 口对口呼吸法，呼吸机)
（三）胸膜腔内压（Intrapleural pressure )
肺内压
(大 气 压) 迫使脏层胸膜外移 使肺扩张
肺回缩力 (肺弹性组织回缩力和
肺泡表面张力)
迫使脏层胸膜回位
胸内压 = 肺内压 - 肺回缩力
胸内压＝大气压－肺回缩力
呼气末、吸气末视大气压为 0
胸内压＝－肺回缩力
（4）胸内负压的意义 维持肺扩张;纽带作用； 促静脉血及淋巴液回流。
胸内负压形成的条件： （1）胸膜腔（胸廓）密闭，大气压
顺应性（ Compliance C）： 在外力作用下弹性组织的可扩张性。 弹性物质单位压力下的容积变化。 单位：L/cmH2O 计算：C= V / P（ L / kPa ）C=1/R
1．肺弹性阻力和顺应性
1）肺弹性阻力 吸气的阻力，呼气的动力
肺容积的变化（△V）
肺顺应性（CL）＝
L/cmH2O
跨肺压的变化（ △P）