呼吸过程的基本环节：呼吸过程的基本环节： 血液循环 肺 组织细胞 O2 O2

CO2 CO2

血液循环 肺 组织细胞 O2 O2

CO2 CO2

第五章 呼 吸 respiration

肺通气 肺换气 气体在血液中运输

组织换气

细胞内氧 化

外呼吸 内呼吸

第一节 肺通气第一节 肺通气 Pulmonary VentilationPulmonary Ventilation

第一节 肺通气第一节 肺通气 Pulmonary VentilationPulmonary Ventilation

一、肺通气的原理

( 一 ) 肺通气的动力 1. 呼吸运动 Respiratory movement 1) 吸气 inspiration 肋间外肌收缩→肋骨上移→胸廓前 后径和左右径增大→肺内压下降 < 大 气压→气体入肺泡→吸气

一、肺通气的原理

( 一 ) 肺通气的动力 1. 呼吸运动 Respiratory movement 1) 吸气 inspiration 肋间外肌收缩→肋骨上移→胸廓前 后径和左右径增大→肺内压下降 < 大 气压→气体入肺泡→吸气

吸气呼气

膈肌收缩→膈下移→胸廓上下径增大→肺内压下降 < 大气压→气体入肺泡→吸气

2) 呼气 expiration 肋间外 ( 膈 ) 肌舒张→肋骨 ( 膈 ) 下 ( 上 ) 移→胸廓前后 ( 上下 ) 径减小→肺内压 上升 > 大气压→肺泡气体流出→呼气。 * 平静呼吸时 , 因膈肌收缩而增加的胸 腔容积约占总通气量 4/5 。所以膈肌 收缩在肺通气中起重要作用 ∴ 呼吸运动是肺通气的原动力 , 由此造成的肺内压与大气压的压差是推动气体进出肺的直接动力。

2) 呼气 expiration 肋间外 ( 膈 ) 肌舒张→肋骨 ( 膈 ) 下 ( 上 ) 移→胸廓前后 ( 上下 ) 径减小→肺内压 上升 > 大气压→肺泡气体流出→呼气。 * 平静呼吸时 , 因膈肌收缩而增加的胸 腔容积约占总通气量 4/5 。所以膈肌 收缩在肺通气中起重要作用 ∴ 呼吸运动是肺通气的原动力 , 由此造成的肺内压与大气压的压差是推动气体进出肺的直接动力。

3) 呼吸运动的形式(1) 平静呼吸 eupnea: 吸气主动 , 呼气被动 ; 用力呼吸 forced breathing: 吸气、呼 气均为主动 ; 呼吸困难 dyspnea 临床的表现 : 呼吸深大， 鼻翼扇动，胸部困压感等。 (2) 胸式和腹式呼吸 thoracic & abdominal

breathing 临床诊断中的意义

3) 呼吸运动的形式(1) 平静呼吸 eupnea: 吸气主动 , 呼气被动 ; 用力呼吸 forced breathing: 吸气、呼 气均为主动 ; 呼吸困难 dyspnea 临床的表现 : 呼吸深大， 鼻翼扇动，胸部困压感等。 (2) 胸式和腹式呼吸 thoracic & abdominal

breathing 临床诊断中的意义

2. 肺内压 Intrapulmonary pressure

存在于肺泡内 的压力。

人工呼吸 artificial

respiration

2. 肺内压 Intrapulmonary pressure

存在于肺泡内 的压力。

人工呼吸 artificial

respiration

大气压

3. 胸膜腔内压 Intrapleural pressure 胸内压 : 存在于胸膜腔内的压力。 测定方法 : 直接法；间接 ( 测食管内压 ) 法 胸内压 = 大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 平静呼气末 :-5~ -3mmHg; 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。

3. 胸膜腔内压 Intrapleural pressure 胸内压 : 存在于胸膜腔内的压力。 测定方法 : 直接法；间接 ( 测食管内压 ) 法 胸内压 = 大气压 - 肺回缩力 = - 肺回缩力 平静呼气末 :-5~ -3mmHg; 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。

吸气 呼气 肺内压

胸内压

- 4cmH2O-7cmH2O

呼吸时胸内压变化呼吸时胸内压变化呼吸时胸内压变化呼吸时胸内压变化

大气压

pneumothorax 气胸pneumothorax 气胸

人工气胸的临床应用人工气胸的临床应用

(( 二二 )) 肺通气的阻力 肺通气的阻力 ResistanceResistance(( 二二 )) 肺通气的阻力 肺通气的阻力 ResistanceResistance

肺的弹性阻力 占总弹性阻力 阻力 胸廓的弹性阻力 70%

气道阻力 占总阻力非弹性阻力 惯性阻力 30% 粘滞阻力

1. 弹性阻力和顺应性： elastic resistance & compliance * 弹性阻力 : 弹性物体对抗外力作用引起 变形的力。 * 顺应性 : 指外力作用下弹性物体的可扩展 性 ( 即顺应外力引起变形的难易程度 ) 。 阻力小者易变形，顺应性大 , 故 : C=1/R * 顺应性以单位跨壁压 ( 跨肺压、跨胸壁

压 ) 所引起的容积变化来表示： C= V/ P △ △ = N L/cmH2O

1. 弹性阻力和顺应性： elastic resistance & compliance * 弹性阻力 : 弹性物体对抗外力作用引起 变形的力。 * 顺应性 : 指外力作用下弹性物体的可扩展 性 ( 即顺应外力引起变形的难易程度 ) 。 阻力小者易变形，顺应性大 , 故 : C=1/R * 顺应性以单位跨壁压 ( 跨肺压、跨胸壁

压 ) 所引起的容积变化来表示： C= V/ P △ △ = N L/cmH2O

(1)(1) 肺的弹性阻力和顺应性：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 CLung= V/ P △ △ = 0.2 L/cmH2O △P 跨肺压 ( 为肺内压与胸膜腔内压之差 ) 1) 肺静态顺应性曲线

2)) 比顺应性 比顺应性 specific compliancespecific compliance

① 肺顺应性受肺总量的影响： 肺总量大，顺应性大；肺总量小，顺应性小

② 肺比顺应性：单位肺容量下的肺顺应性。

= ——————————————

用于比较不同大小个体的肺组织弹性阻力

平静呼吸时测得的肺顺应性 (L/cmH2

O)肺的功能残气量 (L)

3) 肺弹性阻力来源： 肺组织弹性纤维回缩力 ( 占 1/3)1/3) 液液 -- 气界面表面张力气界面表面张力 ( 占 2/3)/3)

3) 肺弹性阻力来源： 肺组织弹性纤维回缩力 ( 占 1/3)1/3) 液液 -- 气界面表面张力气界面表面张力 ( 占 2/3)/3)

4) 表面张力：在液 - 气界面由于水分子之间的引力作用而产生的使界面的表面积趋于缩小力。

根据 Laplace 公式： P=2T/r

(P 为肺泡的回缩压； T 为表面张力； r 为肺泡半径 ), 将发生：

4) 表面张力：在液 - 气界面由于水分子之间的引力作用而产生的使界面的表面积趋于缩小力。

根据 Laplace 公式： P=2T/r

(P 为肺泡的回缩压； T 为表面张力； r 为肺泡半径 ), 将发生：

r=0.01cm r=0.005cm

气流方向

大肺泡趋于胀破，小肺泡趋于萎陷

呼吸膜结构示意图

5)5) 肺表面活性物质肺表面活性物质 pulmonary surfactanpulmonary surfactantt

分泌部位 : 肺泡Ⅱ型细胞分泌 ;

主要成分 : 二软脂酰卵磷脂 (DPPC) Dipamitoyl phosphatidyl choline 表面活性物质结合蛋白 (SP) Surfactant-associated protein 生理作用 : 降低肺泡液 - 气界面表面张力 .

这种作用的生理意义 :

① 有助于维持大小肺泡的稳定性

② 增大顺应性，维持肺扩张，降低 吸气 阻力， 减少吸气作功。③防止肺水肿。

② 增大顺应性，维持肺扩张，降低 吸气 阻力， 减少吸气作功。③防止肺水肿。

(2) 胸廓的弹性阻力和顺应性： 1) 肺容量 / 肺总量 =67%( 平静吸气末 ) 胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力； 2) 肺容量 / 肺总量 <67%( 平静呼气或深呼气 ) 胸廓缩小，弹力向外，吸气动力，呼气阻力； 3) 肺容量 / 肺总量 >67%( 深吸气 ) 胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力； 4) Cchest wall= V/ P △ △ = 0.2 L/cmH2O

△V: 胸腔容积的变化 △P: 跨胸壁压 ( 为胸膜腔内压与大气压之差 )

(2) 胸廓的弹性阻力和顺应性： 1) 肺容量 / 肺总量 =67%( 平静吸气末 ) 胸廓处于自然位置，不表现弹性阻力； 2) 肺容量 / 肺总量 <67%( 平静呼气或深呼气 ) 胸廓缩小，弹力向外，吸气动力，呼气阻力； 3) 肺容量 / 肺总量 >67%( 深吸气 ) 胸廓扩大，弹力向内，吸气阻力，呼气动力； 4) Cchest wall= V/ P △ △ = 0.2 L/cmH2O

△V: 胸腔容积的变化 △P: 跨胸壁压 ( 为胸膜腔内压与大气压之差 )

(3) 肺、胸廓的总弹性阻力和总顺应性： ∵肺和胸廓两者呈串联排列 ∴1) 总弹性阻力： RL+ch w=RL+Rch W

2) 总顺应性： 1/CL+ch w=1/CL + 1/Cch W

=1/0.2 + 1/0.2

CL+ch w =0.1 L/cmH2O

2. 非弹性阻力 non-elastic resistance (1) 惯性阻力 : 气流在发动、变速、换向时， 因气流和组织的惯性所产生的阻力 . (2) 粘滞阻力 : 来自呼吸时组织相对位移所发 生的摩擦 ; (3) 气道阻力 : 来自气体流经呼吸道时气体分 子之间和气体分子与气道壁之间的摩擦 ; 占 非弹性阻力的 80%~90% 。 气道阻力的表示：维持单位时间内气体流量

所需的压力差。即 :大气压与肺内压之差 (cmH2O)气道阻力 =单位时间内气体流量 (L/s)

(4) 影响气道阻力的因素 : ① 气流速度 ② 气流形式 层流阻力小，涡流阻力大 ③气道管径 阻力与半径 4次方成反比 :

a. 跨壁压 : 气道内压高 , 跨壁压↑→管径↑ ,R↓ b. 肺组织对气道外向放射状牵引； c.副交感使气道平滑肌收缩，交感作用相反； d. 化学因素 : PGF2α、组胺、白三烯等使气 道平滑肌收缩； CA、 PGE2 使之舒张。

二、肺通气功能指标二、肺通气功能指标(( 一一 )) 肺容积和肺容量肺容积和肺容量 Pulmonary volume andPulmonary volume and pulmonary capacities pulmonary capacities

二、肺通气功能指标二、肺通气功能指标(( 一一 )) 肺容积和肺容量肺容积和肺容量 Pulmonary volume andPulmonary volume and pulmonary capacities pulmonary capacities

肺容积和肺容量图解肺容积和肺容量图解

肺总量

肺

活

量

功能残气量

残气量

补吸气量深

吸气量

补呼气量

潮气量

吸 呼

呼 吸

肺通气功能的测定及意义 1. 深吸气量 : 是衡量最大通气潜力的指标之一。 胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。 2. 功能残气量 :缓冲呼吸过程中肺泡气 PO2 和 PCO2 变化幅度，维持肺换气的稳定。 3. 肺活量 :尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大 气量。反映了肺一次通气的最大能力。 4. 用力肺活量 : 一次最大吸气后，尽力尽快呼气 所能呼出的最大气量。正常 < 肺活量。 5. 用力呼气量 ( 时间肺活量 ): 一次最大吸气后再 尽力尽快呼气时 , 在一定时间内所能呼出的气量 . 以它占用力肺活量的百分数表示 :1s=80%,2s=96

%, 3s=99% 。是衡量肺通气功能的最佳指标。

肺通气功能的测定及意义 1. 深吸气量 : 是衡量最大通气潜力的指标之一。 胸廓、胸膜、肺、呼吸肌病变此量减少。 2. 功能残气量 :缓冲呼吸过程中肺泡气 PO2 和 PCO2 变化幅度，维持肺换气的稳定。 3. 肺活量 :尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大 气量。反映了肺一次通气的最大能力。 4. 用力肺活量 : 一次最大吸气后，尽力尽快呼气 所能呼出的最大气量。正常 < 肺活量。 5. 用力呼气量 ( 时间肺活量 ): 一次最大吸气后再 尽力尽快呼气时 , 在一定时间内所能呼出的气量 . 以它占用力肺活量的百分数表示 :1s=80%,2s=96

%, 3s=99% 。是衡量肺通气功能的最佳指标。

( 二二 ) 肺通气量和肺泡通气量( 二二 ) 肺通气量和肺泡通气量 1.每分肺通气量 minute ventilation volume

定义 :每分钟吸入或呼出的气体总量 (基础状态下测定 ) 。

每分通气量 =潮气量 × 呼吸频率 =500ml×12次 /min=6L/min

2.最大随意通气量 maximal voluntary ventilation

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

最大通气量 (150L)—每分通气量 (6L)

3. 通气贮量百分比 =━━━━━━━━━━━━×100%

最大通气量 (150L) ≥93%

1.每分肺通气量 minute ventilation volume

定义 :每分钟吸入或呼出的气体总量 (基础状态下测定 ) 。

每分通气量 =潮气量 × 呼吸频率 =500ml×12次 /min=6L/min

2.最大随意通气量 maximal voluntary ventilation

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

最大通气量 (150L)—每分通气量 (6L)

3. 通气贮量百分比 =━━━━━━━━━━━━×100%

最大通气量 (150L) ≥93%

解剖无效腔：鼻→终末细支 气管

肺泡无效腔：血流在肺分布不均引起

4. 生理无效腔Physiological dead space

5. 肺泡通气量 Alveolar ventilation 定义 :每分钟吸入肺泡的新鲜气量，是与血液 进行真正有效气体交换的气量。 =(潮气量－无效腔气量 )× 呼吸频率 =(500-150)×12=350 ×12=4.2 L/min

浅而快呼吸 :

(250-150)×24=100 ×24=2.4 L/min

深而慢呼吸 :

(1000-150)×6=850 ×6=5.1 L/min

((三三 )) 呼吸功 呼吸功 Work of breathingWork of breathing 呼吸肌收缩克服弹性及非弹性阻力实现肺通

气所作的功。 W = V△ × P △ = N L/cmH2O

△V: 肺容积的变化；△ P: 跨壁压 1J = 10.2 L/cmH2O

正常一次平静呼吸作功仅 0.25J 。 劳动、运动及疾病致肺弹性及非弹性阻力增 大时，呼吸功增加。