呼吸生理 基础知识
呼吸概论
• 低级动物无呼吸系统,靠细胞膜的扩散来完成 • 昆虫的呼吸系统和循环系统是分离的,他们没
有肺 • 鱼类有了鳃 • 鸟有了肺,但鸟的肺是靠气囊泵的作用完成呼
吸 • 哺乳动物的肺进化完全,也更复杂和完善
呼吸生理中常用的符号
• C (Compliance) • f (Respiratory frequemcy) • Q (Volumw of blood) • R (Risistance) • V (Gas volume) • E ( Expired gas) • I (Inspired gas)
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呼吸力学
肺通气动力
• 参与呼吸的肌肉
• 基本呼吸肌肉 △ 膈肌 △ 肋间肌 △ 腹肌
• 辅助呼吸肌肉 △ 颈部肌 △ 上胸部肌肉 △ 背肌
•参与呼吸的肌肉
• 吸气肌 – 膈肌 – 肋间外肌
• 呼气肌 – 肋间内肌 – 腹肌
• 用力呼吸：辅助肌肉参与
呼吸运动的基本概念
正常呼吸
静止 压力平衡
无气流
呼吸运动的基本概念
呼吸动力
吸气 呼吸肌收缩 压力变化
形成吸入气流
呼吸运动的基本概念
呼吸阻力
气道阻力
弹性阻力
呼吸功
胸内压
•胸腔、胸膜液
•胸内压=肺内压-肺弹性回缩 力
•胸内压波动在 -5和 -8 cmH2O 之间，吸气时负压增大，呼 气时减小
阻力的分类及与气流的关系
0
空气
气管
肺泡
脉血
血 脉
血 脉
体 立
燥 内干
静 肺
动
合静
混
线
室
气体交换的主要场所——肺泡
• 表面覆盖两种细胞 – I型细胞 • 血-气屏障 – II型细胞 • 分泌表面活性物质
肺通气和换气功能
• 肺换气 – 进入肺泡的气体与毛细血管的气体交换， 吸收氧气，排出二氧化碳
• 弥散： – 氧气和二氧化碳通过肺泡、毛细血管和血 液，即血-气屏障的过程
肺泡表面张力 随肺容积的变化其占肺弹性
阻力的比重变化 在肺容积
较小时约占2/3
• 胸廓弹性阻力 总弹性阻力=肺弹性阻力+胸廓弹性阻力 总顺应性 = 1/肺顺应性+1/胸廓顺应性
动态阻力 (气道阻力)
• 惯性阻力 粘滞阻力:所占成分小,可忽略不计 • 气道阻力 气道阻力=驱动压/气流率
气道阻力
顺应性 呼吸频率 血流量 阻力 气流量 呼出气 吸入气
呼吸系统解剖
呼吸系统组成
• 上呼吸道 – 鼻：外鼻、鼻腔、鼻窦 – 咽：鼻咽、口咽、喉咽 – 喉：声门上区、声门区、声门下区
• 下呼吸道 – 气管、支气管、支气管树、肺泡
• 分界点——环状软骨
• 上呼吸道： • 鼻和鼻腔 • 过滤、湿化、加温 •咽 •喉
• 阻力分类
• 静态阻力 →弹性阻力（63%）
•
↘
•
非摩擦阻力
• • • 动态阻力 •
↗
↗ 惯性阻力（5%） →气道阻力（27%）→ 摩擦阻力 ↘ 粘滞阻力（5%）↗
静态阻力
肺弹性阻力
顺应性 C=ΔV/ΔP
弹性阻力为肺顺应性的倒数（1/C）表示
肺硬度
肺弹性阻力的来源
肺弹性成分
主要存在于肺间质
弹性纤维 胶原纤维
• 湍流:气流迅速通过毛糙而粗大的管道时,特别 是在叉道口,呈旋涡状,这种不规则的,与前进方 向不一致的分子运动回流态称为湍流,驱动压 与气流率成指数关系,驱动压成倍增加时,气流 率只增加0.4倍.
• 湍流产生的摩擦阻力大大的高于层流 • 维持气道通畅,减少分泌物十分重要
气道口径
• 气道半径是层流阻力的决定因素
气道阻力的分布 第10级之前的大气道占85% 其中鼻腔气道曲折,阻 力极大(所以呼吸困难时需要张口呼吸), 第10级以下的气道占15%
影响气道阻力的因素
• 气流形式 • 气道口径 • 肺容积 • 身材与年龄 • 肺弹性回位及其它因素的影响 • 气道的动态挤压作用
气流形式
• 层流:气流通过平直光滑的管道时,呈流线性,分 子平行运动.其阻力小, 驱动压与气流率呈线性.
神经节、29 节间支
支 气 管 树 的 分 级
支气管树及肺泡的组成
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级别 数目 直径（cm）
总横截面积（cm2）
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气管
0
1
18~25
5
支气管
1
2
12
3.2
叶支气管
2
5
8
2.7
段支气管
3
18
6
3.2
亚段支气管
• R=8ηl/πr4 层流计算公式 • 气道阻力与半径的4次方成反比，半径减
小一半，阻力不是增加一半，将增加16倍 ，反之，半径加倍，阻力减小至1/16 • 机体通过完善的神经体液因素来改变气道 半径，从而调节气道半径
肺容积与肺通气
呼吸气体交换
180 160 140
120 100
80
60 40 20
4 42~44
3
7.9
小支气管
5~11 1024
1.3
13.4
细支气管
12 4000
1.0
113
终末细支气管 13~15 32768
0.7
116
呼吸性细支气管 16~18 26万+ 0.5
1000
肺泡管
19~21 420万 0.4
1.7×104
肺泡

22~23 3亿 0.2~0.25
4×104~12×104
肺泡毛细血管网
电镜下的肺泡毛细血管网
气体在血液中的运输及组织中交换
肺泡通气量和肺血流量的匹配
• 通气/血流比值 = 4/5=0.8 – 通气不足/血流正常 < 4/5 – 通气正常/血流不足 > 4/5
通气/血流比值的变化
谢谢
下呼吸道：
气管 支气管 终末细支气管 肺泡
(肺内气体交换)
左肺
右肺
下呼吸道
气道分级
主支气管和食管的动脉：1 右迷走神经、2 颈总动脉、 3 臂丛、4 锁骨下动脉、5 喉返神经、6 头臂干、7 右 主支气管、8 交感干、9 奇 静脉、10 内脏大神经、11 肋间后动、静脉、12 甲状 腺、13 左迷走神经、14 气 管、15 肋胸膜、16 主动脉 弓、17 左主支气管、18 胸 主动脉、19 食管、20 胸导 管、21膈、22 腹主动脉、 23 肋间后动脉、24 支气管 支、25 食管支、26 肋间神 经、27 交通支、28 交感干