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编号:13658
5 呼吸 (Respiration).ppt
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    第五章 呼吸 (Respiration)

    ? 【目的与要求】

    了解呼吸的意义及呼吸的基本过程,掌握肺通气和肺换气的原理,熟悉气体的血液运输形式,呼吸节律的产生和呼吸运动的调节。介绍肺内微环境调控研究的有关进展(如肺表面活性物质研究,气道高反应与哮喘等)。

    ? 【重点】

    1. 肺通气的动力:肺内压与胸内压的概念、形成、呼吸过程中的变化及意义。

    2. 肺通气阻力:肺泡表面张力、肺表面活性物质、肺顺应性、比顺应性,非弹性阻力。

    3. 时间肺活量、用力呼气量、肺泡通气量、功能余气量、肺换气过程及其影响因素。

    4. 呼吸中枢节律的形成及呼吸运动的调节

    ? 【难点】

    胸内压的形成、肺泡表面张力、肺顺应性、比顺应性、胸廓弹性回缩力、气道阻力、肺泡通气量、肺换气影响因素和呼吸运动调节。

    ? 案例:某男性患者,29岁因右下肺肺炎入院。血气分析显示,动脉O2分压(PaO2)49mmHg (正常值100mmHg)PaCO2 38mmHg(正常40mmHg),p H 7.42;每分通气量12 L/分。第二天因右肺炎症加重,呼吸增加到30次/分,虽吸入100%,但PaO2 仍只有63mmHg,PaCO2分压反而降至32mmHg。

    (1)请解释该患者PaO2和PaCO2 同时降低的原因。

    (2)你认为患者处于何种体位有利于改善患者呼吸功能

    ? O2

    呼吸:外界――――机体

    CO2

    体内贮存O21500ml,耗O2 250/min,供O2 5-6分钟。

    ? 人体细胞如何得到O2,排出CO2?

    第一节 肺通气(pulmonary ventilation)

    ? 一.肺通气的动力

    ?

    ? 1.肺内压(intrapulmonary pressure):肺泡内的压力

    ①吸气末 及 呼气末为零

    ②平静呼吸:(-1~-2mmHg)~(+1~2mmHg)

    用力呼吸:(-30~-100mmHg)~(+60~140mmHg)

    ? 由此可见,肺内压周期性↑/↓造成压力差(肺内压-大气压)推动气体进/出肺的直接动力。

    ? 临床意义:人工呼吸(artificial respiration)

    ①人工呼吸机 ②口对口呼吸

    ? 2.呼吸运动

    ⑴ 呼吸肌:

    吸气肌

    ①膈肌:胸腔容积增加à吸气

    成人↓1cmà↑250ml

    平静呼吸下降1~2cmà500ml

    用力呼吸(最大)下降7~10cmà2500ml

    ②肋间外肌:收缩时,胸腔容积增加

    ? 辅助吸气肌

    胸肌、背肌、胸锁乳突肌等收缩à胸腔容积↑

    ? 呼气肌

    ①肋间内肌

    ②壁腹肌

    肌纤维走向与肋间外肌走向相反à收缩时,胸腔容积减少

    ? ⑵ 平静呼吸(eupnea):安静状态下的呼吸

    特点:①呼吸运动平稳、均匀。12~18次/分

    ② 吸气 呼气

    平静呼吸 主动(膈肌、肋间外肌) 被动(膈肌、肋间外肌舒,无呼气肌缩)

    用力呼吸 主动(辅助呼吸肌参与) 主动(有呼气肌缩)

    (forced breathing)

    ? 3.胸膜腔与肺内压

    ⑴ 胸膜腔(pleural cavity):

    特点:①密闭、潜在腔隙、内无气体

    有少量浆液:(a)润滑(粘滞性),减少摩擦

    (b)内聚力(壁脏两层紧贴、不易分离)

    ? ⑵胸内压(intrapleural pressure):胸膜内的压力

    ①形成原理:作用于胸膜上的力

    脏层:紧贴于肺表面(壁薄柔软)

    作用于肺泡的力à脏层

    肺内压?使肺扩张

    肺回缩力à扩张的回缩力

    胸内压=肺内压-肺回缩力

    呼气末、吸气末,大气压为0

    胸内压=0-肺回缩力

    胸内压=-肺回缩力

    ? 图5-4 吸气和呼气时,肺内压、胸膜腔内压及呼吸气容积的变化过程(右)

    和胸膜腔内压直接测量示意图(左)

    ? 吸气时:肺扩张↑à肺回缩力↑à胸膜腔的负值↑(平吸-5~-10mmHg)

    呼气时:肺扩张↓à肺回缩力↓à胸膜腔的负值↓(平呼-3~-5mmHg)

    平静呼吸中,呼气末、吸气末总为负值。

    ? ②生理意义:i.有利于肺扩张

    ii.有利于静脉血与淋巴液回流

    如果胸膜腔破裂à开放性气胸à肺萎缩à呼吸困难

    à循环血量↓à血压↓(V回心血↓)

    抢救措施:堵塞破口、抽气 à恢复胸内负压

    ? 小结:

    二.肺通气的阻力

    ? 分为:弹性阻力和非弹性阻力

    (一) 弹性阻力(elastic resistance)

    ? 1. 肺的弹性阻力

    ⑴ 肺的弹性回缩力:来源――肺组织中的弹性纤维、胶原纤维等扩张

    弹性阻力平静呼吸占1/3

    ? ⑵ 肺泡表面张力(alveolar surface tension)

    表面张力:液体表面积尽可能缩小的力

    肥皂泡存在有液气界面àT,而大、小肥皂泡的T是一样大

    P=μT/r, r大àP小

    R小àP大

    大、小肥皂泡连通,小à大(小:塌陷,大:破裂)

    同理,成人3亿个大小不等的肺泡内存在液气界面,即有T,r不等。

    如果大小肺泡相等T,则如图所示。

    ? 图5-6 相连通的大小不同的液泡内压及气流方向示意图

    ? 肺泡表面活性物质(pulmonary surfactant ,PS)

    成分:PS为复杂的脂蛋白复合物

    磷脂占PS重量的80-90%

    其中主要成分为 二棕榈酰卵磷脂 (dipalmitoyl phosphatidyl choline,DPPC)

    ? 作用:降低肺表面张力

    机制:DPPC为双极性分子,一端为疏水的脂肪酸链、另一端为亲水的磷脂酰胆碱。

    亲水端插入液体分子间,疏水端朝向空气,成单分子层分布于肺泡液气界面。

    ? PS的生理功能:

    1、降低T

    ? 由于PS的上述作用,故有其临床意义:早产儿PS少(胎儿:30W左右PS合成,40W达高峰)

    PS少,降T小,肺泡T↑à肺回缩力↑à吸气困难

    PS少,降T小,肺泡T↑;尤其是呼气末期容积↓、T很大à肺泡塌陷

    PS少,降T小,肺泡T↑à肺cap中液体抽吸作用↑à肺泡间液体↑à肺水肿

    早产儿常出现 新生儿呼吸窘迫综合症( neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)

    ? 2、PS与肺防御功能有关

    80年代以来,进一步研究表明:AM、N有PS时,吞噬、杀菌作用强;

    AM、N缺乏PS时,吞噬、杀菌作用弱些。

    说明:PS与肺防御功能有关。

    ? 3、器官保护作用

    * 抗氧化性作用

    * 促进吸入异物颗粒排出

    * 抗弹性蛋白酶损伤

    * 降低矿物质粉尘的生物学活性

    * 下调炎症因子产生,抑制成纤维细胞增殖。

    4、维持气道的通畅

    ? PS生成的调控:

    (1) 体液调节:

    促进PS合成的因素有:糖皮质激素、甲状腺激素、肾上腺素和胰岛素。本室的研究表明,内皮素、雌二醇和表皮生长因子等亦可促进PS的合成与分泌。

    ? (2)物理因素

    肺扩张刺激是出生后促进和调控PS分泌的主要因素。

    ? 低温可抑制PS的合成。

    ? 肺PS与肺部疾病

    (1) 新生儿呼吸窘迫综合征(newborn respireatory disease syndrome, NRDS)

    PS 促进胚胎肺的发育

    PS替代治疗NRDS

    (2) 急性呼吸窘迫综合征(adult respireatory disease syndrome, NRDS)

    (3) 哮喘

    哮喘时PS功能下降。

    ? DPPC的作用还需 表面活性物质相关蛋白(surfactant-associated protein,SP),SP分为SP-A、SP-B、SP-C、SP-D,SP-A、SP-B、SP-D由肺泡Ⅱ型上皮细胞和支气管非纤毛上皮细胞(Clara细胞),SP-C仅由肺泡Ⅱ型上皮细胞。SP-A和SP-D为亲水性蛋白,SP-B和SP-C为疏水性蛋白。SP为pulmonary surfactant 发挥作用必需。

    ? ⑷ 肺顺应性(lung compliance)

    顺应性(compliance, C):在外力作用下,弹性组织的可扩张性。

    弹性小,易扩张,C大;反之亦然。

    即C=1/R

    而顺应性可用单位压力变化所引起的容积变化衡量

    C=△V/△P

    肺顺应性:单位压力变化引起的肺容量变化

    CL=(△V)肺容量的变化/(△P)跨膜压的变化(L/cmH2O)

    (跨肺压=肺内压-胸内压)

    ? 分步向肺内注空气后再抽气,随后注/抽生理盐水测定相应的肺容量和压力变化。以压力为横坐标,以容量为纵坐标,所得到的曲线称为压力容积曲线。曲线斜率为△V/△P=CL

    分析压力容积曲线,

    ? ① 同样使肺扩张50%,注气比注NS所需的压力大,原因是注NS消除了液气界面à取消了T , 克服的弹性阻力仅为肺弹性组织回缩力

    ② 不同肺基础容量下充气或注NS,使△V一样,△P不同。

    即 压力容积曲线的斜率不同(不为直线),即 不同肺容量下,CL不同,则肺弹性不同。

    ③ 注气、抽气时,曲线相差很大,即有滞后(hysteresis)

    注NS、抽NS时,基本重合,无滞后。

    由此可见,滞后与肺T有关。

    CL反映了肺弹性阻力大小。

    ? 肺顺应性曲线的临床意义:

    ? 1、正常成年人全肺平均CL=0.2 L/cmH2O

    2、肺纤维、肺不张时,曲线变平、右移(shift to the right)。

    CL下降:0.1L/cmH2O,弹性阻力↑à呼吸困难

    3、弹性成分大量破坏,曲线左移(shift to the left)

    表示:CL增加0.4L/cmH2O,弹性阻力↓à呼吸困难à肺气量↑à肺气肿

    ? 临床上CL常用作衡量肺弹性阻力变化的指标。

    ? 但CL是否为反应肺弹性阻力的最好指标,下面看看:

    ? 同样的道理,成人与新生儿身材不同à肺容量、CL不同,比顺应性(specific compliance)一样。

    符合成人与新生儿肺弹性阻力相近的事实。

    ? 2. 胸廓的弹性阻力与顺应性:

    胸廓为弹性组织,呼吸运动时也产生弹性。

    ? 可见,胸廓的弹性回缩力在胸廓容积不变时,可成为吸气的阻力/动力。

    ? 胸廓的弹性阻力可用 胸廓的顺应性( thoracic compliance,CT)表示

    CT=胸腔容积△V/跨壁压变化(△P=胸内压-大气压)

    成人=0.2L/cmH2O

    ? (二) 非弹性阻力(non-elastic resistance):

    包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力

    气道阻力(airway resistance, R):占非弹性阻力的80-90%。

    R=压力差(cmH2O)/单位时间气流量(L/S)

    正常成年人平静呼吸时,总气道阻力为1-3cmH2O/L.S-1

    气道阻力的90%由大气道(直径32mm气道)产生。

    ? 影响气道口径有:

    气道跨壁压、肺实质牵引、神经支配

    吸气时跨壁压↑,肺牵引↑以及交感N兴奋时口径↑à阻力↓

    呼气时跨壁压↓、肺牵引↓以及副交感N兴奋或内皮素等使口径↓à阻力↑

    气道阻力在吸气时小些,呼气时大些。

    所以临床上支气管痉挛(哮喘),气道阻力↑à呼吸困难,呼气时更明显。

    ? 近年来气道高反应的机制与哮喘的研究成为

    呼吸功(work of breathing):

    呼吸肌为克服弹性阻力和肺弹性阻力所作的功。

    三、肺通气功能的评价

    (Evaluation of function of pulmonary ventilation)

    ? (一) 基本肺容量(Pulmonary volumes)

    1.潮气量 (tidal volume,TV):是指每次吸入或呼出的气量。平静呼吸时潮气量约为500 ml。

    2.补吸气量(inspiratory reserve volume,IRV):指平静吸气末,再用力吸气所能吸入的气量。正常成年人补吸气量约为1500~2000ml。

    3.补呼气量(expiratory reserve volume,ERV):指平静呼气末,再尽力呼气所能呼出的气量。正常成年人补呼气量约为900~1200ml。

    4. 余气量(residual volume,RV): 最大呼气末存留于肺内不能再呼出的气量,正常成人约为1000 ~1500ml。

    支气管哮喘和肺气肿患者,残气量增加。

    ? (二)评价肺通气功能的指标(Evaluation of function of pulmonary ventilation)

    ? 1.深吸气量(inspiratory capacity,IC) 指在平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量,等于潮气量和补吸气量之和。深吸气量一般与肺活量呈平行关系,是衡量最大通气潜力的重要指标。胸廓、胸膜、肺组织和呼吸肌等发生病变时,肺通气功能下降,深吸气量减少。......(后略) ......