第五章 呼 吸呼吸,机体与外界环境之间的气体交换过程,
第一节 肺通气肺通气,肺与外界环境之间的气体交换过程。参与的器官有呼吸道、肺泡和胸廓肺通气的动力：气体进出肺源于肺泡和大气之间的压力差，
此压力差来源于肺容积的变化。呼吸运动导致肺容积的变化。呼吸运动是肺通气的原动力。
一,肺通气原理
1,呼吸运动吸气运动：膈肌收缩?中心腱下移?胸廓上下径扩大；
平静吸气时，膈肌下移 1-2cm,增大容积相当总通气量的 4/5。
肋间外肌收缩?肋骨上举?胸腔前后,
左右径增大吸气有腹式和胸式之分，不论那一种形式的呼吸，
吸气运动均为主动过程；
（ 2）呼气运动,膈肌和肋间外肌舒张? 肺因本身的回缩力而回位?胸腔和肺容积缩小 。
平静吸气时，呼气为被动过程。
（ 3）平静呼吸和用力呼吸：
平静呼吸：平稳均匀（ 12-18次 /分）；
吸气主动呼气被动。
用力呼吸：呼吸加深加快；
参与的吸气肌和呼气肌增多，吸气和呼气均为主动。
2,肺内压：
指肺泡内的压力。呼吸暂停时，应与大气 压相等。
平静吸气：开始低于大气压 1～ 2mmHg,吸气末等于大气压。
平静呼气：开始高于大气压 1～ 2mmHg,呼气末等于大气压。
呼吸过程中，肺内压的周期性交替升降，造成肺内压与大气之间的压力差，为推动气体进出肺的直接动力。
3.胸膜腔和胸内压胸膜腔解剖：
特点,1.密闭
2.有少量液体,a.润滑,b.分子吸附作用作用,使肺脏能够随着胸廓的运动而运动,
胸内压,
指胸膜腔内的压力。与大气压相比较为负值。
胸内负压的成因,有两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔：
肺内压使肺泡扩张，肺的弹性回缩力使肺泡缩小。
胸膜腔内压实际上是两种作用相反力的代数和。
胸内压 = 肺内压－肺回缩力吸气末与呼气末：胸内压＝－肺回缩力 （约 -5mmHg）
胸膜腔负压是肺的弹性纤维回缩力造成。
吸气时，肺扩张，肺的弹性回缩力 增大,胸膜腔内压 更负；
呼气时，肺缩小，肺的弹性回缩力 缩小,胸膜腔内压 减少。
平静吸气末,-10 ～ -5 mmHg,
用力吸气末可达 -90 mmHg。
平静呼气末,-5 ～ -3 mmHg,
用力呼气末可达 110mmHg。
胸膜腔负压的生理意义：
1.作用于肺，使肺处于扩张状态，有利与肺通气；当胸膜腔密闭性遭到破坏时（气胸），肺因弹性回缩而塌陷。肺通气功能障碍。
2.作用于胸腔内其他脏器如壁薄而可扩性大的腔静脉、
胸导管等，影响静脉血和淋巴液的回流。
(二）肺通气的阻力,
分类,弹性阻力,肺,胸廓非弹性阻力,惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力
1.弹性阻力和顺应性弹性阻力,弹性组织在外力作用下变形时，产生的对抗变形和回位的力。
在同样大小外力作用下，弹性阻力越大，变形程度越小；弹性阻力越小，变形程度越大。
顺应性,用于度量弹性阻力的大小。指在外力作用下弹性组织的可扩张性。易扩张者，弹性阻力小，顺应性大。
顺应性与弹性阻力成反变关系。 C = 1/R （弹性阻力）
(1)肺的弹性阻力和顺应性,
肺顺应性（ CL)＝
肺容积变化 (△ V)
跨肺压的变化 (△ P)
(肺内压－胸腔内压）
L/cmH2O
比顺应性：排除个体间肺总容量的差别比顺应性 ＝ 测得的肺顺应性肺总量肺泡上皮的表面,有一薄层液体分子层,它与肺泡内气体形成了液－气界面,由于液体分子之间存在着吸引力,因而产生了使液体表面趋于缩小的力,这种力称为表面张力,它可使肺泡回缩,萎陷,
肺弹性阻力的来源,
肺组织的弹性回缩力：肺组织具弹力和胶原纤维，
肺扩张牵拉时产生弹性阻力。
肺泡内衬液与肺泡气之间夜－气界面产生的表面张力实验表明 不存在表面张力时，肺的弹性阻力仅占肺总弹性阻力的 1/3。
根据 Laplace定律,
P = 2T/r
P－肺泡回缩力，
r－肺泡半径，
T－表面张力假设大小肺泡的表面张力一样，肺泡内压将随肺泡的半径而变化。小肺泡大压力，
大肺泡小压力。
表面活性物质：
来源：肺泡 II型上皮细胞合成和释放主要成份：二软酯酰卵磷脂作用：降低肺泡表面张力，防止肺泡因回缩而塌陷；
维持各种大小不一的肺泡容量的稳定性；
（因其密度随肺泡半径变化而变化）
防止肺泡毛细血管中的液体渗入肺泡。
（减弱表面张力对肺毛细血管中液体的吸引作用）
2,非弹性阻力惯性阻力,
粘滞阻力,
气道阻力,来自气流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦,
为非弹性阻力的主要成份,(80-90%)
气道阻力可用单位时间内推动一定量气体流动所需的压力表示,
总气道阻力 = △ P/V/t
影响因素,呼吸深度,
气道口径,
肺容量变化,
自主神经活动弹性阻力占总阻力的 70%,
非弹性阻力占总阻力的 30%.
（一）基本肺容积,包括四个互不重叠的基本容积。全部相加等于肺的最大容量。
1.潮气量,平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量,
500ml,运动时?
2.补吸气量,平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量,1500-2000ml
3.补呼气量,平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量,900-1200ml
4.余气量,最大呼气末尚留存于肺中不能再呼出的余气量。只能间接测定。 1000-1500ml
二,基本肺容积和肺容量
(二）肺容量基本肺容量中两项或两项以上的联合气体量
1.深吸气量,平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量,深吸气量 = 潮气量 +补吸气量,
2.功能余气量,平静呼气末肺内所留存的气体量,
= 余气量 +补呼气量,肺气肿病人?
（三）肺活量和时间肺活量
1,肺活量,最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量,
= 潮气量 +补吸气量 +补呼气量男,3500ml,女,2500ml
2,时间肺活量,最大吸气后再用力并以最快的速度呼气,
在头几秒钟内所呼出的气体量占肺活量的百分数,
正常成人,1秒,83%,2秒,96%,3秒,99%.
意义,动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化,是评价肺功能的较好指标,
（三）肺活量和时间肺活量
1,肺活量,最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量,
= 潮气量 +补吸气量 +补呼气量男,3500ml,:2500ml
2,时间肺活量,最大吸气后再用力并以最快的速度呼气,在头几秒钟内所呼出的气体量占肺活量的百分数,正常成人,1
秒,83%,2秒,96%,3秒,99%.
意义,动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化,是评价肺功能的较好指标,
3,肺总量,肺所能容纳的最大气量,
= 肺活量 +余气量,男,5L,
女,3.5L
(一）每分通气量每分通气量,每分钟进或出肺的气体总量,
每分通气量 = 潮气量 x呼吸频率平静呼吸时,正常成人,500 ml x 12-18,6-9L
每分最大通气量,以最快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时,所得到的每分通气量,
正常成人可达 70-120L
通气储量百分比：
三,肺通气量最大通气量－平静呼吸时每分通气量最大通气量
× %
意义,了解通气功能的贮备能力,
测定人体所能从事体力劳动强度的最大限度,
（二）无效腔和肺泡通气量,
生理无效腔,解剖无效腔,150ml
肺泡无效腔,0
正常人生理无效腔接近解剖无效腔计算真正的有效的气体交换，须采用肺泡通气量肺泡通气量 =(潮气量 -无效腔气量 )x呼吸频率潮气量和呼吸频率对肺通气和肺泡通气都有影响。
例,每分通气量 肺泡通气量
16x500=8000 (500-150)x16=5600
8x1000=8000 (1000-150)x8=6800
32x250=8000 (250-150)x32=3200
从气体交换角度而言，浅而快的呼吸是 不利的。
第二节 呼吸气体的交换一,气体交换原理
(一）气体的扩散气体扩散,气体分子从分压高处向分压低处发生的净移动,
单位时间内气体扩散的容积称气体 扩散速率,
气体扩散速率的影响因素,
1.气体的分压差 (△ P),△ P大，扩散快；
2.气体的分子量和溶解度 (MW,S):与 MW平方根呈反比；与
Ｓ呈正比。 S/?MW为扩散系数。
3.扩散面积和距离 (A,d):扩散速率与 A呈正比；与 d呈反比。
4.温度 (T):扩散速率与 T呈正比。
扩散速率与上述诸因素的关系,
△ P?T? A? S
D?
d MW
（二）呼吸气和人体不同部位气体的分压
1.呼吸气和肺泡气的成份和分压（略）
2.血液气体和组织气体的分压 (张力 )
肺泡气 动脉血 混合静脉血 组织
PO2 104 90-100 40 30
PCO2 40 40 46 50
二。 气体在肺的交换
（一）交换过程 （ 插图）
扩散速度极快,0。 3 秒便可达到平衡。血液流经肺毛细血管的时间为 0。 7秒。前 1/3已基本完成气体交换过程。
（二）影响肺部气体交换的因素 （膜的因素）
1.呼吸膜的厚度,
与扩散速率呈反比。
由六层结构组成，
总厚度为 1?M。
△ P?T? A? S
D? d MW
2.呼吸膜的面积,与扩散速率呈正比。总扩散面积 70m2
安静状态下呼吸时扩散面积为 40m2。
3.通气 /血流比值的影响指每分钟肺泡通气量 (VA)与每分钟肺血流量 (Q)之间分比值。正常成人安静时,350x12/5,000=0.84
VA /Q 比值增大，通气过剩而血流不足；
VA /Q 比值减小，通气不足而血流过剩；
VA /Q增大或减小都妨碍气体交换，导致缺 O2或 CO2
潴留。
第一节 肺通气肺通气,肺与外界环境之间的气体交换过程。参与的器官有呼吸道、肺泡和胸廓肺通气的动力：气体进出肺源于肺泡和大气之间的压力差，
此压力差来源于肺容积的变化。呼吸运动导致肺容积的变化。呼吸运动是肺通气的原动力。
一,肺通气原理
1,呼吸运动吸气运动：膈肌收缩?中心腱下移?胸廓上下径扩大；
平静吸气时，膈肌下移 1-2cm,增大容积相当总通气量的 4/5。
肋间外肌收缩?肋骨上举?胸腔前后,
左右径增大吸气有腹式和胸式之分，不论那一种形式的呼吸，
吸气运动均为主动过程；
（ 2）呼气运动,膈肌和肋间外肌舒张? 肺因本身的回缩力而回位?胸腔和肺容积缩小 。
平静吸气时，呼气为被动过程。
（ 3）平静呼吸和用力呼吸：
平静呼吸：平稳均匀（ 12-18次 /分）；
吸气主动呼气被动。
用力呼吸：呼吸加深加快；
参与的吸气肌和呼气肌增多，吸气和呼气均为主动。
2,肺内压：
指肺泡内的压力。呼吸暂停时，应与大气 压相等。
平静吸气：开始低于大气压 1～ 2mmHg,吸气末等于大气压。
平静呼气：开始高于大气压 1～ 2mmHg,呼气末等于大气压。
呼吸过程中，肺内压的周期性交替升降，造成肺内压与大气之间的压力差，为推动气体进出肺的直接动力。
3.胸膜腔和胸内压胸膜腔解剖：
特点,1.密闭
2.有少量液体,a.润滑,b.分子吸附作用作用,使肺脏能够随着胸廓的运动而运动,
胸内压,
指胸膜腔内的压力。与大气压相比较为负值。
胸内负压的成因,有两种力通过胸膜脏层作用于胸膜腔：
肺内压使肺泡扩张，肺的弹性回缩力使肺泡缩小。
胸膜腔内压实际上是两种作用相反力的代数和。
胸内压 = 肺内压－肺回缩力吸气末与呼气末：胸内压＝－肺回缩力 （约 -5mmHg）
胸膜腔负压是肺的弹性纤维回缩力造成。
吸气时，肺扩张，肺的弹性回缩力 增大,胸膜腔内压 更负；
呼气时，肺缩小，肺的弹性回缩力 缩小,胸膜腔内压 减少。
平静吸气末,-10 ～ -5 mmHg,
用力吸气末可达 -90 mmHg。
平静呼气末,-5 ～ -3 mmHg,
用力呼气末可达 110mmHg。
胸膜腔负压的生理意义：
1.作用于肺，使肺处于扩张状态，有利与肺通气；当胸膜腔密闭性遭到破坏时（气胸），肺因弹性回缩而塌陷。肺通气功能障碍。
2.作用于胸腔内其他脏器如壁薄而可扩性大的腔静脉、
胸导管等，影响静脉血和淋巴液的回流。
(二）肺通气的阻力,
分类,弹性阻力,肺,胸廓非弹性阻力,惯性阻力、粘滞阻力、气道阻力
1.弹性阻力和顺应性弹性阻力,弹性组织在外力作用下变形时，产生的对抗变形和回位的力。
在同样大小外力作用下，弹性阻力越大，变形程度越小；弹性阻力越小，变形程度越大。
顺应性,用于度量弹性阻力的大小。指在外力作用下弹性组织的可扩张性。易扩张者，弹性阻力小，顺应性大。
顺应性与弹性阻力成反变关系。 C = 1/R （弹性阻力）
(1)肺的弹性阻力和顺应性,
肺顺应性（ CL)＝
肺容积变化 (△ V)
跨肺压的变化 (△ P)
(肺内压－胸腔内压）
L/cmH2O
比顺应性：排除个体间肺总容量的差别比顺应性 ＝ 测得的肺顺应性肺总量肺泡上皮的表面,有一薄层液体分子层,它与肺泡内气体形成了液－气界面,由于液体分子之间存在着吸引力,因而产生了使液体表面趋于缩小的力,这种力称为表面张力,它可使肺泡回缩,萎陷,
肺弹性阻力的来源,
肺组织的弹性回缩力：肺组织具弹力和胶原纤维，
肺扩张牵拉时产生弹性阻力。
肺泡内衬液与肺泡气之间夜－气界面产生的表面张力实验表明 不存在表面张力时，肺的弹性阻力仅占肺总弹性阻力的 1/3。
根据 Laplace定律,
P = 2T/r
P－肺泡回缩力，
r－肺泡半径，
T－表面张力假设大小肺泡的表面张力一样，肺泡内压将随肺泡的半径而变化。小肺泡大压力，
大肺泡小压力。
表面活性物质：
来源：肺泡 II型上皮细胞合成和释放主要成份：二软酯酰卵磷脂作用：降低肺泡表面张力，防止肺泡因回缩而塌陷；
维持各种大小不一的肺泡容量的稳定性；
（因其密度随肺泡半径变化而变化）
防止肺泡毛细血管中的液体渗入肺泡。
（减弱表面张力对肺毛细血管中液体的吸引作用）
2,非弹性阻力惯性阻力,
粘滞阻力,
气道阻力,来自气流经呼吸道时气体分子间和气体分子与气道壁之间的摩擦,
为非弹性阻力的主要成份,(80-90%)
气道阻力可用单位时间内推动一定量气体流动所需的压力表示,
总气道阻力 = △ P/V/t
影响因素,呼吸深度,
气道口径,
肺容量变化,
自主神经活动弹性阻力占总阻力的 70%,
非弹性阻力占总阻力的 30%.
（一）基本肺容积,包括四个互不重叠的基本容积。全部相加等于肺的最大容量。
1.潮气量,平静呼吸时每次吸入或呼出的气体量,
500ml,运动时?
2.补吸气量,平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量,1500-2000ml
3.补呼气量,平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量,900-1200ml
4.余气量,最大呼气末尚留存于肺中不能再呼出的余气量。只能间接测定。 1000-1500ml
二,基本肺容积和肺容量
(二）肺容量基本肺容量中两项或两项以上的联合气体量
1.深吸气量,平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量,深吸气量 = 潮气量 +补吸气量,
2.功能余气量,平静呼气末肺内所留存的气体量,
= 余气量 +补呼气量,肺气肿病人?
（三）肺活量和时间肺活量
1,肺活量,最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量,
= 潮气量 +补吸气量 +补呼气量男,3500ml,女,2500ml
2,时间肺活量,最大吸气后再用力并以最快的速度呼气,
在头几秒钟内所呼出的气体量占肺活量的百分数,
正常成人,1秒,83%,2秒,96%,3秒,99%.
意义,动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化,是评价肺功能的较好指标,
（三）肺活量和时间肺活量
1,肺活量,最大吸气后再用力呼气所能呼出的气量,
= 潮气量 +补吸气量 +补呼气量男,3500ml,:2500ml
2,时间肺活量,最大吸气后再用力并以最快的速度呼气,在头几秒钟内所呼出的气体量占肺活量的百分数,正常成人,1
秒,83%,2秒,96%,3秒,99%.
意义,动态指标,不仅反映肺活量容量大小,也反映阻力变化,是评价肺功能的较好指标,
3,肺总量,肺所能容纳的最大气量,
= 肺活量 +余气量,男,5L,
女,3.5L
(一）每分通气量每分通气量,每分钟进或出肺的气体总量,
每分通气量 = 潮气量 x呼吸频率平静呼吸时,正常成人,500 ml x 12-18,6-9L
每分最大通气量,以最快的速度和尽可能深的幅度进行呼吸时,所得到的每分通气量,
正常成人可达 70-120L
通气储量百分比：
三,肺通气量最大通气量－平静呼吸时每分通气量最大通气量
× %
意义,了解通气功能的贮备能力,
测定人体所能从事体力劳动强度的最大限度,
（二）无效腔和肺泡通气量,
生理无效腔,解剖无效腔,150ml
肺泡无效腔,0
正常人生理无效腔接近解剖无效腔计算真正的有效的气体交换，须采用肺泡通气量肺泡通气量 =(潮气量 -无效腔气量 )x呼吸频率潮气量和呼吸频率对肺通气和肺泡通气都有影响。
例,每分通气量 肺泡通气量
16x500=8000 (500-150)x16=5600
8x1000=8000 (1000-150)x8=6800
32x250=8000 (250-150)x32=3200
从气体交换角度而言，浅而快的呼吸是 不利的。
第二节 呼吸气体的交换一,气体交换原理
(一）气体的扩散气体扩散,气体分子从分压高处向分压低处发生的净移动,
单位时间内气体扩散的容积称气体 扩散速率,
气体扩散速率的影响因素,
1.气体的分压差 (△ P),△ P大，扩散快；
2.气体的分子量和溶解度 (MW,S):与 MW平方根呈反比；与
Ｓ呈正比。 S/?MW为扩散系数。
3.扩散面积和距离 (A,d):扩散速率与 A呈正比；与 d呈反比。
4.温度 (T):扩散速率与 T呈正比。
扩散速率与上述诸因素的关系,
△ P?T? A? S
D?
d MW
（二）呼吸气和人体不同部位气体的分压
1.呼吸气和肺泡气的成份和分压（略）
2.血液气体和组织气体的分压 (张力 )
肺泡气 动脉血 混合静脉血 组织
PO2 104 90-100 40 30
PCO2 40 40 46 50
二。 气体在肺的交换
（一）交换过程 （ 插图）
扩散速度极快,0。 3 秒便可达到平衡。血液流经肺毛细血管的时间为 0。 7秒。前 1/3已基本完成气体交换过程。
（二）影响肺部气体交换的因素 （膜的因素）
1.呼吸膜的厚度,
与扩散速率呈反比。
由六层结构组成，
总厚度为 1?M。
△ P?T? A? S
D? d MW
2.呼吸膜的面积,与扩散速率呈正比。总扩散面积 70m2
安静状态下呼吸时扩散面积为 40m2。
3.通气 /血流比值的影响指每分钟肺泡通气量 (VA)与每分钟肺血流量 (Q)之间分比值。正常成人安静时,350x12/5,000=0.84
VA /Q 比值增大，通气过剩而血流不足；
VA /Q 比值减小，通气不足而血流过剩；
VA /Q增大或减小都妨碍气体交换，导致缺 O2或 CO2
潴留。
