第三讲：呼吸生理(生物工程）

null范新民 Jerry Fan, MD范新民 Jerry Fan, MDOffice: Room 707 Office phone: 86671916 Cell: 13632904957 E-mail: xinminfan1962@yahoo.comnull 呼吸 Respiration 机体与外界环境之间的气体交换过程 呼吸一旦停止, 生命便将终结null上呼吸道： 鼻 咽 喉 下呼吸道： 气管 各级支气管 呼 吸 系 统 组成：呼吸道、肺 主要功能是进行气体交换。 鼻腔 口腔 喉 咽 气管 右主支气管 左主支气管 上叶(左肺) 膈 下叶(左肺) nullnullnullnull肺泡光镜图 1. I型肺泡细胞 2. II型肺泡细胞 ↑ 尘细胞 null呼吸全过程呼吸运动 (Respiratory movement)呼吸运动 (Respiratory movement)呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小 主要吸气肌为膈肌和肋间外肌, 其收缩引起胸廓扩大, 产生吸气(Inspiration) 主要呼气肌为肋间内肌和腹肌, 其收缩使胸腔容积缩小, 参与用力呼气(Forced expiration)null呼吸运动肺内压 (Intrapulmonary pressure)肺内压 (Intrapulmonary pressure)肺泡内的压力称为肺内压 吸气时为-2 ~ -1mmHg 呼气时为1 ~ 2mmHgnull吸气和呼气时肺内压, 胸膜腔内压及呼吸气 容积的变化肺弹性阻力的产生肺弹性阻力的产生弹性回缩力 弹力纤维和胶原纤维具有弹性 只占弹性阻力的1/3 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面张力(Surface tension) 肺泡内液--气界面形成表面张力 使肺泡缩小 占弹性阻力2/3 Laplace定律 P = 2T/Rnull相连通的大小不同的肺泡内压及气流方向示意图肺表面活性物质 (Pulmonary surfactant)肺表面活性物质 (Pulmonary surfactant)由肺泡II型细胞产生 化学成份为脂蛋白: 二棕榈酰卵磷脂(DPPC) + 表面活性物质结合蛋白(SP) 主要作用为降低表面张力 ---降低吸气阻力, 减少吸气做功 ---维持肺泡的稳定性新生儿呼吸窘迫综合症 (Neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)新生儿呼吸窘迫综合症 (Neonatal respiratory distress syndrome, NRDS)胎儿在六,七个月时, 肺泡II型细胞开始合成和分泌肺表面活性物质 早产儿 (<6个月) 可患此症 检测羊水中表面活性物质 延长妊娠时间; 糖皮质类固醇非弹性阻力 (Inelastic resistance)非弹性阻力 (Inelastic resistance)惯性阻力(Inertial resistance)指气流在发动,变速,换向时因惯性所产生的力 粘滞阻力(Viscous resistance)来自呼吸时组织相对位移所发生的摩擦 气道阻力(Airway resistance)是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气道阻力 (Airway resistance)气道阻力 (Airway resistance)气流速度: 快, 则阻力大; 反之, 亦然 气流形式: 层流阻力小, 湍流阻力大 气道管径大小: 与管径4次方成反比 ---自主神经系统的调节: 副交感神经使气道 收缩; 交感神经则舒张气道 ---化学因素的影响: 儿茶酚胺,PGE-2舒张 气道; 组织胺,内皮素则收缩气道(Asthma)肺容积 (Pulmonary volumn)肺容积 (Pulmonary volumn)潮气量: 每次呼吸时吸入或呼出的气体量 (500ml) 补吸气量: 平静吸气末, 再尽力吸气所能吸入的气体(1500-2000ml) 补呼气量: 平静呼气未, 再尽力呼气所能呼出的气体量(1000ml) 余气量: 最大呼气末留在肺内的气体(1000-1500ml)肺容量肺容量肺活量: 尽力吸气后, 从肺内所能呼出的最大气体量 • 用力肺活量: 最大吸气后, 尽力尽快呼气所能呼出的最大气体量 null肺容积和肺容量肺通气量和肺泡通气量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 肺通气量 = 潮气量 X 呼吸频率 无效腔和肺泡通气量 解剖无效腔 • 肺泡通气量 每分钟吸入肺泡的新鲜空气量nullnull呼吸全过程肺换气和组织换气 (Gas exchange in lungs and tissues)肺换气和组织换气 (Gas exchange in lungs and tissues)气体的扩散(Diffusion) 扩散速率(D) = ∆P x T x A x S / d x √MW ---气体的分压差(∆P)呼吸气体和人体不同部位气体分压呼吸气体和人体不同部位气体分压空气,肺泡,血液和组织中气体的分压(mmHG) 空气 肺泡气 动脉血 静脉血 组织 Po2 158 103 100 40 30 Pco2 0.3 40 40 46 50null肺换气和组织换气影响肺换气的因素影响肺换气的因素呼吸膜的厚度(respiratory membrane): 由六层结构组成, 总厚度约0.6um 呼吸膜的面积: 两肺约3亿个肺泡, 总扩散面积达70m2null呼吸膜null呼吸全过程气体在血液中的运输气体在血液中的运输物理溶解: 气体在溶液中溶解的量与分压和溶解度成正比, 与温度成反比(Henry 定律)正常情况下, 每100ml动脉血含溶解的O2 0.31ml, 每100ml静脉血含0.11ml 化学结合 氧的运输 (Transport of oxygen)氧的运输 (Transport of oxygen)血红蛋白(Hemoglobin,Hb)的分子结构 由1个珠蛋白和4个血红素组成 Hb与O2结合 Hb + O2 ↔ HbO2 (氧合血红蛋白) Hb与O2结合的量:1分子Hb结合4分子氧 血氧容量; 血氧含量; 血氧饱和度氧解离曲线 (Oxygen dissociation curve)氧解离曲线 (Oxygen dissociation curve)血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线, S型 氧解离曲线的上段: Hb 与O2的结合部分 氧解离曲线的中段: HbO2释放O2的部分 氧解离曲线的下段: HbO2与O2解离的部分 P50: 使Hb氧饱和度达到50%时的Po2, 正常为26.5mmHgnull氧解离曲线null影响氧解离曲线位置的主要因素null nullCO2在血液中的运输示意图null呼吸全过程呼吸运动的调节呼吸运动的调节呼吸中枢(Respiratory center): 产生和调节呼吸运动的神经元群 ---脊髓(Spine): 呼吸运动神经元是联系呼吸中枢和呼吸肌的中继站, 位于脊髓前角 ---低位脑干(Lower brainstem): 包括脑桥和延髓。 脑桥: 呼吸调整中枢(Pneumotactic center); 长吸中枢 延髓: 喘息中枢(Gasping center) ---高位脑: 大脑皮层, 下丘脑等null呼吸中枢(脑干)呼吸运动的反射性调节呼吸运动的反射性调节化学感受性反射(Chemoreceptive reflex) ---外周化学感受器 (Peripheral chemoreceptor):位于颈动脉体和主动脉体, 分别通过窦神经和迷走神经将冲动传至延髓, 可感受PO2, PCO2, 和H+的改变 ---中枢化学感受器 (Central chemoreveptor): 位于延髓, 只能感受脑脊液H+的改变nullPaco2 [H+]a Pao2Carotid & aortic bodiesResp. Center (Medulla)BBBCO2+H2OCentral chemoreceptorResp. A  & F HCO3 H+CO2 O2 O2H+H+CSF Blood(−)A: amplitude; F: frequency BBB: blood-brain barrier CSF: cerebrospinal fluid null