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生 理 学

生 理 学. PHYSIOLOGY. 蔡文杰 usstmed@yahoo.cn. 肺容积. 潮气量 (TV) 400-600 ml 肺通气功能基本指标 补吸气量 (IRV) 1500-2000ml 吸气储备能力 补呼气量 (ERV) 900-1200 ml 呼气储备能力 残气量 (RV) 1000-1500ml. 肺容量. 深吸气量（ IC ） 潮气量 + 补吸气量 衡量最大通气潜力 功能残气量（ FRC ） 补呼气量 + 残气量 缓冲呼吸过程中肺泡气 P O2 和 P CO2 的变化程度 肺活量（ VC ） 肺总量（ TLC ）

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  1. 生 理 学 PHYSIOLOGY 蔡文杰 usstmed@yahoo.cn

  2. 肺容积 • 潮气量(TV) • 400-600 ml • 肺通气功能基本指标 • 补吸气量(IRV) • 1500-2000ml • 吸气储备能力 • 补呼气量(ERV) • 900-1200 ml • 呼气储备能力 • 残气量(RV) • 1000-1500ml

  3. 肺容量 • 深吸气量（IC） • 潮气量+补吸气量 • 衡量最大通气潜力 • 功能残气量（FRC） • 补呼气量+残气量 • 缓冲呼吸过程中肺泡气PO2和PCO2的变化程度 • 肺活量（VC） • 肺总量（TLC） • 潮气量+补吸气量+补呼气量+残气量

  4. 肺容量 • 肺活量（VC） ★ • 潮气量+补吸气量+补呼气量 • 肺一次通气的最大能力，个体差异大 • 男 3500 ml；女 2500 ml • 用力肺活量 • 一次最大吸气后，尽力尽快呼出最大气体量 • 用力呼气量/时间肺活量 • 以FEVt /FVC的百分数表示 • 一秒用力呼气量（FEV1)，正常FEV1 /FVC%约80% • 反映肺组织的弹性状态和气道通畅程度

  5. 肺通气量和肺泡通气量 • 肺通气量 • 每分钟吸入或呼出的气体总量 • ＝潮气量 × 呼吸频率 • 正常值：0.5×(12～18)＝6～9 L/min • 最大随意通气量 • 尽力作深快呼吸时每分钟吸入或呼出的最大气体量 • 150L／min，测定10或15秒 • 估计能进行多大运动量的生理指标之一 • 通气贮量百分比 =(最大随意通气量－每分通气量)/最大随意通气量，正常值  93%

  6. 无效腔和肺泡通气量 • 解剖无效腔 • 口鼻与终末细支气管之间的呼吸道 • 成人：2.2ml/kg（70kg，150 ml) • 肺泡无效腔 • 未能发生气体交换的部分肺泡容量（有通气无血供） • 生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔

  7. 无效腔和肺泡通气量 • 肺泡通气量★ • 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量 • =(潮气量－无效腔气量)×呼吸频率 • 如：潮气量＝500ml，无效腔＝150ml， • 功能残气量＝2500ml，则 • 每次呼吸肺泡气体的更新率＝ (500－150)/2500=1/7

  8. 呼吸形式对肺通气量和肺泡通气量的影响 呼吸频率 潮气量 肺通气量 肺泡通气量 （次/分钟） （ml) (ml/min) (ml/min) 16 500 8000 5600 8 1000 8000 6800 32 250 8000 3200 结论：浅快呼吸降低肺泡通气量，肺通气效率↓ 深慢呼吸可增加肺泡通气量，但呼吸做功

  9. 呼吸功 • 一次呼吸中呼吸肌克服通气阻力所做的功 • 平静呼吸时，呼吸功很小 • 弹性阻力时，浅快呼吸省力 • 气道阻力时，深慢呼吸省力

  10. 第二节 肺换气和组织换气 • 肺换气和组织换气基本原理 • 肺换气 • 组织换气

  11. 肺换气和组织换气基本原理 • 肺气体交换的方式——扩散（D） • 影响因素 • 气体的分压差( △ P ) • 气体分压＝总压力×该气体容积％ • 气体分子量 ( MW )和溶解度( S ) • 扩散系数∝S / MW ，CO2是 O2的20倍 • 扩散面积( A )和扩散距离( d ) • 温度( T ) 51.5• 32 44 •2.14

  12. 肺换气和组织换气基本原理 • 气体交换的动力——气体的分压差 肺换气 组织换气 各种气体分压差 (单位：mmHg） 空气 肺泡气 动脉血 静脉血 组织 Po2158.4 103.4 100 40 30 PCO2 0.3 40.3 40 46 50

  13. 影响肺换气的因素★ • 呼吸膜的厚度 • 厚度＜ 1 m；厚度 肺换气 • 呼吸膜的面积 • 使用面积：40m2（总面积：70m2） • 面积 肺换气 • 通气/血流比值 • 其它因素 • 气体分压差、温度、扩散系数等

  14. 气体泵 血液泵 缺氧、 CO2潴留 · · · · · · · · VA/Q = 4.2/5 = 0.84 VA/Q 影响肺换气的因素 • 通气/血流比值 • 每分肺泡通气量和每分肺血流量间的比值 • 正常值： • 匹配关系： VA/Q通气过剩或血流不足， 肺泡无效腔增大 VA/Q通气不足或血流过剩， 犹如动-静脉短路 • 意义：肺换气功能的指标

  15. 组织换气 • 与肺换气类似 • 气体交换发生于液相介质之间 • 扩散膜两侧PO2、PCO2受细胞内氧化代谢和组织血流量影响

  16. 气体交换小结 通透性 • 气体交换的条件— • 气体交换的动力— • 气体交换的方式— • 气体交换的过程 分压差 扩散 • 肺换气 • 呼吸膜 • 影响因素（面积和厚度、通气／血流比值） • 组织换气

  17. 第三节 气体在血液中的运输 • O2和CO2在血液中存在的形式 • O2的运输 • CO2的运输

  18. O2和CO2在血液中存在的形式 • 物理溶解 化学结合 • 先有物理溶解，各自分压 ，才能发生化学结合 血液O2和CO2的含量（ml/100ml血液） 动 脉 血 混 合 静 脉 血 物理溶解 化学结合 合计 物理溶解 化学结合 合计 O2 0.31 20.0 20.31 0.11 15.2 15.31 CO2 2.53 46.4 48.93 2.91 50.0 52.91

  19. O2的运输 • 物理溶解 1.5% • 化学结合 98.5% • 氧合血红蛋白 HbO2

  20. Hb与O2结合的特征 • 反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响 • PO2↑，HbO2 运O2 • PO2↓，释放 O2成Hb • Fe2+与O2结合后仍是二价铁，该反应是氧合, 不是氧化

  21. Hb与O2结合的特征 • 1分子Hb可以结合4分子O2 • Hb氧容量（≈血氧容量） • 100ml血液中，Hb能结合的最大O2量，与Hb浓度有关 • 血液携氧能力的指标 • Hb氧含量（≈血氧含量） • 100ml血液中，Hb实际结合的O2量，与PO2有关。 • 血液实际携氧量的指标 • Hb氧饱和度（≈血氧饱和度） • Hb氧含量／Hb氧容量。 • 动脉：93-98%；静脉：60-70%

  22. 紫绀： • 当血液中去氧Hb含量达5g/100mL以上时，皮肤、粘膜呈浅蓝色 • 一般表明缺氧 • 皮肤、粘膜呈樱桃红色 • HbCO（CO中毒）

  23. Hb与O2结合的特征 • Hb与O2的结合/解离曲线呈S形 • 与Hb的变构效应有关 • 一个亚单位与O2结合后，其它亚单位更易与O2结合（协同效应）

  24. 氧解离曲线★ • 表示血液PO2与Hb氧饱和度之间关系的曲线，S型

  25. 氧解离曲线★ • 上段 • 相当于PO2 60～100mmHg，是Hb和O2结合的部分，较平坦。 PO2的变化对血氧饱和度影响不大 • 中段 • 相当于PO2 40～60mmHg，是HbO2释放O2的部分，较陡。释放适量的O2，满足组织代谢需求 • 下段 • 相当于PO2 15～40mmHg ，是HbO2与O2解离的部分，最陡。代表血液的释O2储备，满足组织活动增强时需要

  26. 氧解离曲线 • 曲线右移 — • Hb对O2亲和力↓ • 利于释放O2 • 曲线左移 — • Hb对O2亲和力↑ • 利于结合O2

  27. 影响氧解离曲线的因素 • pH和PCO2 • 温度 • 2，3-二磷酸甘油酸 • 其他因素

  28. 影响氧解离曲线的因素 • pH和PCO2 (Bohr效应) ★ • 血pH  Hb对O2亲和力，曲线右移 • PCO2血pH  CO2与Hb结合 降低Hb与O2的亲和力 • 生理意义：加强O2的运输效率 • 肺部：促进氧合 • 组织：促使解离

  29. 影响氧解离曲线的因素 • 温度 • TH+活度  Hb对O2亲和力 曲线右移 • 低温麻醉? • 2，3-二磷酸甘油酸 • 缺氧糖酵解 2,3-DPG ①与Hb分子结合，改变其构型；②羧基电离出H+，血pH Hb对O2的亲和力曲线右移 • 输入长期贮存血液?

  30. 影响氧解离曲线的因素 • 其他因素 • Hb自身性质 • Fe2+ Fe3+：高铁血红蛋白血症 • CO的影响 • CO与Hb的亲和力是O2与Hb亲和力的250倍  严重影响Hb与O2的结合 • CO结合后使氧离曲线左移，防碍Hb与O2的解离

  31. CO2的运输 • CO2的运输形式 • 物理溶解：5% • 化学结合：碳酸氢盐 88%，氨基甲酰血红蛋白7%（RBC内）

  32. 组织 CA CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ 肺 肺 CO2的运输 • CO2的运输形式 • 碳酸氢盐 • 碳酸酐酶（CA）是限速酶 • 氨基甲酰血红蛋白 • HbNH2O2+CO2+H+HHbNHCOOH + O2 • 受氧合作用调节：（组织中）Hb易与CO2结合； （肺中）HbO2难与CO2结合 组织

  33. CO2解离曲线 生理范围内近似线性 无饱和点 在相同PCO2条件下，静脉血的CO2量比动脉血含量高

  34. CO2解离曲线 • 何尔登效应：O2与Hb的结合可促使CO2释放，而去氧的Hb容易与CO2结合的现象。 • 组织：HbO2→O2＋Hb →Hb与CO2结合力↑→Hb结合CO2↑ →将CO2携带到肺。 • 肺：O2＋Hb→ HbO2 →HbO2与CO2的结合力↓ →CO2释放→扩散入肺泡呼出。

  35. O2和CO2运输之间的相互影响 O2何尔登效应CO2 CO2 波尔效应O2

  36. 第四节 呼吸运动的调节 • 呼吸中枢与呼吸节律的形成 • 呼吸的反射性调节

  37. 呼吸中枢与呼吸节律的形成 • 呼吸中枢 • 脊髓（中继站和初级中枢） • 低位脑干（自主节律呼吸调节系统） • 延髓（基本中枢） • 脑桥（呼吸调整中枢） • 高位脑 （随意呼吸调节系统）

  38. 呼吸的反射性调节 • 化学感受性呼吸反射 • 肺牵张反射 化学感受器 机械感受器 呼吸中枢 传入神经 呼吸肌 气道平滑肌 肺血管平滑肌 呼吸道腺体 传出神经 呼吸器官

  39. 化学感受性呼吸反射 • 化学感受器 感受物质：化学因素（动脉血、组织液、脑脊液中的PCO2、PO2和H＋浓度） • 外周化学感受器 • 颈动脉体和主动脉体 • 感受物质：动脉血液中的PCO2 、 PO2 和H＋浓度 • 生理功能：低氧时维持对呼吸的驱动 • 中枢化学感受器

  40. 化学感受性呼吸反射 • 化学感受器 • 外周化学感受器 • 中枢化学感受器 • 延髓腹外侧浅表部 • 感受物质：脑脊液和局部细胞外液中的H＋ 不能感受低氧的刺激 CO2通过H＋的形式起效 • 生理功能：调节脑脊液H＋浓度

  41. CO2对呼吸的调节 • 地位 • 维持呼吸中枢的基本活动 • 是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素 • 作用 • 在一定范围内动脉血PCO2 呼吸加深加快 • CO2过多抑制呼吸中枢→CO2麻醉症状 • 机制 • PCO2 [H＋]↑→中枢化学感受器⊕ 呼吸中枢⊕ 外周化学感受器⊕窦、迷走神经 呼吸

  42. 中枢化学感受器 外周化学感受器 [H+] 呼吸中枢⊕呼吸 H+对呼吸的调节 • 作用 • [H+]呼吸加深加快  肺通气增加 • 机制 • 血液中的H+不易通过血脑屏障，对中枢化学感受器的直接作用不大，起效慢

  43. O2对呼吸的调节 • 作用 • Po2（ ＜80mmHg） 呼吸加深加快 • 机制 • Po2→ 外周化学感受器⊕ → 呼吸中枢⊕ → 呼吸 → 动脉血Po2  • 低氧对呼吸中枢的直接作用是抑制性的 • 一般情况下，作用不及PCO2；但对于严重慢性呼吸功能障碍者，是维持呼吸中枢兴奋性的重要因素

  44. PO2  肺通气  PCO2+[H+]  [H+] 肺通气  PCO2 PCO2  肺通气   [H+]  CO2、H+和 O2在呼吸调节中的相互作用 • 自然呼吸时，一个因素的改变可引起其他因素的改变，作用既可加强，也可减弱：CO2> H+> O2

  45. 肺牵张反射 • 肺扩张或萎陷引起吸气抑制或兴奋的反射 • 肺扩张反射 • 吸气 → 肺扩张 → 牵张感受器（气管、细支气管的平滑肌层中）兴奋 → 迷走神经（传入神经）→延髓（中枢）→吸气转为呼气（效应） • 生理意义：加速吸气过程向呼气过程的转换 • 平静呼吸时不参与呼吸的调节 • 肺萎陷反射 • 平静呼吸时不参与呼吸的调节

  46. 防御性呼吸反射 • 咳嗽反射 • 感受刺激： • 大支气管及以上部位：机械刺激 • 二级支气管以下部位：化学刺激 • 喷嚏反射

  47. 本章重点 • 胸膜腔内压 • 肺表面活性物质 • 肺泡通气量 • 理解氧解离曲线 • 了解CO2、H+、O2对呼吸的调节

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