2017临床执业医师考试生理学复习要点第五章呼吸

更新时间：2016-11-18 14:08:32 来源：环球网校

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　　第五章呼吸

　　第一节肺通气

　　一、肺通气的原理(环球网校分享2017临床执业医师考试生理学复习要点第五章呼吸)

　　气体进出肺取决于推动气体流动的动力和阻止气体流动的阻力的相互作用，动力必须克服阻力，才能实现肺通气。

　　1.肺通气的动力：肺泡与外界环境之间的压力差是肺通气的直接动力，而呼吸运动则是肺通气的原动力。

　　(1)呼吸运动：指呼吸肌的收缩和舒张引起的胸廓节律性扩大和缩小的过程。它包括吸气运动和呼气运动。

　　1)呼吸运动的过程：平静吸气时，膈肌和肋间外肌收缩，使胸廓容积增大，肺内气压降低，引起吸气运动，是主动的过程;而平静呼气时，膈肌和肋间外肌舒张，使胸廓容积缩小，肺内气压升高，引起呼气运动，因没有呼气肌的主动收缩所以是被动的过程。用力吸气时，吸气和呼气均为主动的过程。

　　2)呼吸运动的型式：

　　①腹式呼吸和胸式呼吸：膈肌的收缩和舒张可引起腹腔内器官位移，造成腹部的起伏，这种以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动称为腹式呼吸。肋间外肌收缩和舒张时主要表现为胸部的起伏，这种以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动称为胸式呼吸。一般情况下，成年人的呼吸运动呈胸式和腹式混合式呼吸。

　　②平静呼吸和用力呼吸：安静状态下的呼吸运动称为平静呼吸，呼吸频率为每分钟12～18次。当机体运动或吸入气中CO2含量增加而O2含量减少或肺通气阻力增大时，呼吸运动将加深加快，这种呼吸运动称为用力呼吸或深呼吸。在缺氧、CO2增多或肺通气阻力较严重的情况下，可出现呼吸困难。

　　(2)肺内压：指肺泡内的压力。在呼吸过程中，肺内压呈周期性波动。吸气时，肺内压下降，低于大气压，气体入肺，至吸气末，肺内压与大气压相等。反之，呼气时，肺内压升高，高于大气压，气体出肺，至呼气末，肺内压与大气压相等。在人的自然呼吸停止时，可以用人为的方法改变肺内压，建立肺内压和大气压之间的压力差来维持肺通气，称为人工呼吸。

　　(3)胸膜腔内压:

　　1)概念：胸膜腔内的压力称为胸膜腔内压。平静呼吸时，胸膜腔内压始终低于大气压，即为负压，但在肺通气阻力增大时，呼气时胸膜腔内压有可能高于大气压。

　　2)胸膜腔内压的形成：是由两种方向相反的力(肺内压和肺回缩压)的代数和形成，即胸膜腔内压=肺内压+(-肺回缩压)。在吸气末和呼气末，肺内压等于大气压，故胸膜腔内压=大气压-肺回缩压，若以大气压为0，这时胸膜腔内压=-肺回缩压，可见胸膜腔内压是由肺的回缩造成的。肺回缩压的产生是因为在生长发育过程中，胸廓的生长速度比肺快，又因为胸膜腔的存在，故肺始终处于被动扩张状态，产生一定的回缩压。平静吸气时回缩压增大，胸膜腔内负压更大;平静呼气时回缩压降低，胸膜腔内负压减小。

　　3)意义：保持肺的扩张状态和促进血液及淋巴液的回流。

　　2.肺通气的阻力：肺通气的阻力可分为弹性阻力和非弹性阻力两类。弹性阻力包括肺的弹性阻力和胸廓的弹性阻力，是平静呼吸时的主要阻力，约占肺通气总阻力的70%;非弹性阻力包括气道阻力、惯性阻力和粘滞阻力，约占肺通气总阻力的30%，其中以气道阻力为主。

　　(1)弹性阻力和顺应性：物体对抗外力作用所引起的变形的力称为弹性阻力，其大小常用顺应性来度量。顺应性(compliance)指弹性物体在外力作用下发生变形的难易程度。顺应性(C)与弹性阻力(R)成反变关系。肺和胸廓均为弹性组织，也具有弹性阻力，其弹性阻力的大小也可用顺应性来表示。

　　1)肺的弹性阻力和顺应性：肺的弹性回缩力构成了肺扩张的弹性阻力。可用肺顺应性表示肺的弹性阻力：

　　肺顺应性(CL)=肺容积的变化(ΔV)/肺跨肺压的变化(ΔP)(L/cmH2O)，式中跨肺压指肺内压和胸膜腔内压之差。

　　①肺静态顺应性曲线：是指在被测者屏气无气体流动情况下测定并绘制得到的压力-容积曲线，曲线斜率反映不同肺容量下肺顺应性的大小。正常成人平静呼吸时肺顺应性约0.2L/cmH2O。

　　②比顺应性：测定单位肺容量的顺应性，即比顺应性。

　　③肺弹性阻力的来源：肺弹性阻力包括肺组织弹性回缩力(1/3)和肺泡内的液–气界面形成的表面张力(2/3)。肺组织的弹性回缩力来自肺组织的弹力纤维和胶原纤维。

　　在肺泡液–气界面上存在的肺表面活性物质，主要由肺泡Ⅱ型细胞产生，为复杂的脂蛋白混合物，主要成分是二棕榈酰卵磷脂和表面活性物质结合蛋白。肺表面活性物质的密度随肺泡的张缩而改变。

　　肺表面活性物质的主要作用是降低肺泡液–气界面的表面张力，这种作用的生理意义：有助于维持肺泡的稳定性;减少肺组织液生成，防止肺水肿;降低吸气阻力，减少吸气做功。

　　2)胸廓的弹性阻力和顺应性：胸廓的弹性阻力来自胸廓的弹性成分。当肺容量约为肺总量的67%时，胸廓无变形不表现出弹性阻力;当肺容量小于肺总量的67%时，胸廓被牵引向内其弹性阻力向外，是吸气的动力，呼气的阻力;当肺容量大于肺总量的67%时，胸廓被牵引向外其弹性阻力向内，是吸气的阻力，呼气的动力。所以胸廓弹性阻力的作用视其位置而定。胸廓的弹性阻力也可用胸廓的顺应性表示。正常人胸廓的顺应性也是0.2L/cmH2O。

　　3)肺和胸廓的总弹性阻力和顺应性：因为肺和胸廓呈串联排列，所以肺和胸廓的总弹性阻力是二者弹性阻力之和，如以顺应性来表示，则肺和胸廓的总顺应性(CL+chw)为0.1L/cmH2O。

　　(2)非弹性阻力：气道阻力是非弹性阻力的主要成分，而惯性阻力和粘滞阻力都很小，可忽略不计。气道阻力主要受气道管径大小的影响，平静呼吸时气道阻力主要发生在直径2mm细支气管以上的部位。使气道平滑肌舒张的因素有：跨壁压增大、肺实质的牵引、交感神经兴奋、PGE2、儿茶酚胺类等;使气道平滑肌收缩的因素有：副交感神经兴奋、组胺、PGF2α、内皮素等。

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　　二、肺通气功能的指标

　　1.肺容积和肺容量

　　(1)肺容积

　　1)潮气量：每次呼吸时吸入或呼出的气量(环球网校分享2017临床执业医师考试生理学复习要点第五章呼吸)。正常成人平静呼吸时为400-600ml,平均500ml。

　　2)补吸气量或吸气储备量：平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量。正常成人为1500-2000ml。

　　3)补呼气量或呼气储备量：平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量。正常成人为900-1200ml。

　　4)余气量：最大呼气末尚存留于肺内不能呼出的气量。正常成人为1000-1500ml。

　　(2)肺容量：肺容积中两项或两项以上的联合气体量。

　　1)深吸气量：从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，是衡量最大通气潜力的一个重要指标。

　　2)功能余气量：平静呼气末尚存留于肺内的气量。功能余气量=余气量+补呼气量。正常成人约为2500ml。。

　　3)肺活量：尽力吸气后，从肺内所能呼出的最大气量。等于潮气量+补吸气量+补呼气量。正常成年男性为3500ml，女性为2500ml。肺活量反映了肺一次通气的最大能力，是肺功能测定的常用指标。用力呼气量：是指一次最大吸气后，再尽力尽快呼气时，在一定时间内所能呼出的气量，通常以它所占用力肺活量的百分数来表示。正常成人第1秒末呼出的气量占其用力肺活量的百分数为80%。FVC 和FEV能更好的反映肺通气功能。

　　4)肺总量：肺所能容纳的最大气量。肺总量=潮气量+补吸气量+补呼气量+余气量。成年男性约为5000ml，女性约为3500ml。

　　2.肺通气量和肺泡通气量

　　(1)肺通气量：指每分钟吸入或呼出的气体总量。每分肺通气量=潮气量×呼吸频率。最大随意通气量指尽力做深、快呼吸时，每分钟所能吸入或呼出的最大气量。它反映单位时间内充分发挥全部通气能量所能达到的通气量，是估计一个人能进行多大运动量的生理指标之一。

　　(2)无效腔和肺泡通气量

　　1)无效腔：从鼻或口至终末细支气管之间的呼吸道内的容积称为解剖无效腔。进入肺泡的气体，因血流在肺内分布不均而未能与血液进行气体交换，未能发生交换的这一部分肺泡容量称为肺泡无效腔。肺泡无效腔与解剖无效腔一起称为生理无效腔。健康人平卧时，生理无效腔等于或接近于解剖无效腔。

　　2)肺泡通气量：指每分钟吸入肺泡内的新鲜空气量，等于(潮气量-无效腔气量)×呼吸频率。比较潮气量减半、呼吸频率加倍与潮气量加倍而呼吸频率减半时发现深慢呼吸比浅快呼吸有利于气体交换。

　　3.最大呼气流速-容积曲线：是反映最大呼气流速随肺容积变化而变化的关系的曲线。绘制该曲线时让受试者尽力吸气后，尽力尽快呼气至余气量，并同时记录呼出的气量和流速。在临床上该曲线可反映小气道阻塞的情况，阻力增高时，曲线降支下移。

　　4.呼吸功：指在一次呼吸过程中，呼吸肌为实现肺通气所做的功。

　　第二节肺换气和组织换气

　　一、肺换气和组织换气的基本原理

　　1.气体的扩散：指气体分子从分压高处向分压低处发生净转移的过程。单位时间内气体扩散的容积为气体扩散速率，与气体的分压差(△P)、气体的溶解度(S)、温度(T)和扩散面积(A)成正比，与扩散距离(d)和气体的分子量的平方根成反比。其中，溶解度与分子量的平方根之比为扩散系数，CO2的扩散系数是O2的20倍。肺换气与组织换气都是以气体扩散的方式进行的。

　　2.呼吸气体和人体不同部位气体的分压

　　(1)呼吸气和肺泡气的成分和分压：人体吸入的气体是空气。吸入的空气在呼吸道内被水蒸气饱和，所以呼吸道内的吸入气的成分已不同于大气，各种气体成分的分压也发生相应的改变。呼出气是无效腔内的吸入气和部分肺泡气的混合气体。

　　(2)血液气体和组织气体的分压：液体中的气体分压也称气体的张力，其数值与分压相同。不同组织中的PO2和PCO2不同，在同一组织，它们还受组织活动水平的影响。

　　二、肺换气

　　1.肺换气的过程：混合静脉血流经肺毛细血管时，血液PO2低于肺泡气，PCO2高于肺泡气，根据气体扩散原理，肺泡气中的O2向血液扩散，而CO2由血液扩散到肺泡。O2 和CO2在血液和肺泡间的扩散都极为迅速，当血液流经肺毛细血管全长约1/3时，已基本完成肺换气过程。可见，肺换气有很大的储备能力。

　　2.影响因素

　　(1)呼吸膜的厚度：气体的扩散速率和呼吸膜的厚度成反比。

　　(2)呼吸膜的面积：气体扩散速率与扩散面积成正比。

　　(3)通气/血流比值：指每分钟肺泡通气量(VA)与每分肺血流量(Q)的比值(VA/Q)。正常成人安静时约为0.84。如果VA/Q>0.84意味着通气过剩或血流量相对不足，部分肺泡气体未能与血液气体充分交换，致使肺泡无效腔增大。反之，如果VA/Q<0.84则意味着通气不足或血流相对过剩，部分血液流经通气不良的肺泡，混合静脉血中的气体不能得到充分更新，犹如发生了功能性动—静脉短路。二者均妨碍了气体交换，导致机体缺O2和CO2潴留，但主要是缺O2。

　　3.肺扩散容量：指气体在单位分压差(1mmHg)的作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体毫升数，是衡量呼吸气体通过呼吸膜的能力的一种指标。正常成人安静时CO2的DL约为O2的20倍。

　　三、组织换气

　　组织换气的机制和影响因素与肺换气相似，不同的是气体交换发生在液相介质之间。

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　　第三节气体在血液中的运输

　　O2和CO2都以物理溶解和化学结合两种形式存在于血液中。物理溶解和化学结合两者之间处于动态平衡。

　　一、氧的运输

　　血液中物理溶解的O2量仅约占血液总O2含量的1.5%，化学结合的占98.5%左右，以氧合血红蛋白(HbO2)的形式存在。血红蛋白(Hb)是红细胞内的色蛋白，它同时还参与CO2的运输。

　　1.Hb的分子结构：每一Hb分子由1个珠蛋白和4个血红素组成。

　　2.Hb与O2结合的特征：①快速性和可逆性，不需酶的催化，受PO2的影响;②是氧合而非是氧化，Hb中的Fe2+仍然是亚铁状态;③1分子Hb可以结合4分子O2;④Hb与O2结合或解离曲线呈S型。

　　3.几个概念:100ml血液中Hb所能结合的最大O2量称为Hb氧容量，而Hb实际结合的O2量称为Hb氧含量。Hb氧含量与氧容量的百分比为Hb氧饱和度。因为血浆中物理溶解的O2极少，可忽略不计，因此，Hb氧容量、Hb氧含量和Hb氧饱和度可分别视为血氧容量、血氧含量和血氧饱和度。HbO2呈鲜红色，去氧Hb呈紫蓝色。

　　4.氧解离曲线：表示血液PO2与Hb氧饱和度关系的曲线。该曲线表示在不同的PO2下O2与Hb结合或解离情况的曲线。氧解离曲线呈“S”形，曲线各段的特点和生理意义如下：

　　(1)氧解离曲线的上段：相当于PO2 在60～100mmHg之间时的Hb氧饱和度，是反映Hb与O2结合的部分。曲线的特点是比较平坦，表明PO2 的变化对Hb氧饱和度或血氧含量影响不大

　　(2)氧解离曲线的中段：相当于PO2 在40～60mmHg之间时的Hb氧饱和度，是反映HbO2释放O2的部分。曲线的特点是较陡。相当于人处于安静时，当血液流经组织时HbO2释放O2，使动脉血变成静脉血。

　　(3)氧解离曲线的下段：相当于PO2 在15～40mmHg之间时的Hb氧饱和度，是反映HbO2与O2解离的部分。曲线最陡，PO2稍下降，HbO2便可释放出更多的O2。该曲线也可反映血液中O2的储备。

　　5.影响氧解离曲线的因素：通常用P50表示Hb对O2的亲和力。P50是使Hb的氧饱和度达到50%时的PO2。P50增大，表明Hb对O2亲合力降低，曲线右移;P50降低，表明Hb对O2亲合力增加，曲线左移。影响P50的因素有血液的pH、PCO2、温度和有机磷化合物。

　　(1)pH和PCO2的影响：pH降低或PCO2升高，Hb对O2的亲合力降低，P50增大，曲线右移。反之，曲线左移。酸度对Hb氧亲和力的这种影响称为波尔效应(Bohr effect)，其机制主要与pH改变时Hb的构象发生变化有关。波尔效应有重要的生理意义，它即可促进肺毛细血管血液的氧合，有又利于组织毛细血管血液释放O2。

　　(2)温度的影响：温度升高时，氧解离曲线右移，促进O2的释放;温度降低时，曲线左移，不利于O2的释放。

　　(3)2,3-二磷酸甘油酸(2,3‐DPG)：是红细胞无氧糖酵解的产物。2,3‐DPG浓度升高时，Hb对O2的亲合力降低，P50增大，氧解离曲线右移。反之，曲线左移。

　　(4)其他因素：

　　二、二氧化碳的运输

　　1.CO2的运输形式：血液中物理溶解的CO2占总运输量的5%，化学结合的占95%，化学结合的形式主要是碳酸氢盐和氨基甲酸血红蛋白，其中前者占总运输量的88%，后者占7%。

　　(1)碳酸氢盐：从组织扩散进入血液的CO2，大部分在红细胞内碳酸苷酶的作用下与H2O反应生成H2CO3, H2CO3解离成HCO3-和H+，反应极为迅速且可逆。HCO3-顺浓度梯度出红细胞进入血浆，HCO3-在红细胞内与K+结合，在血浆中与Na+结合，生成碳酸氢盐。在肺部，反应向相反的方向进行，这样，以HCO3-形式运输的CO2，在肺部被释放出来。

　　(2)氨基甲酰血红蛋白：一部分CO2与Hb的氨基结合，生成氨基甲酰血红蛋白(HHbNHCOOH)，该反应无需酶的催化，而且迅速、可逆。在肺部HHbNHCOOH解离，释放CO2和H+。

　　2.CO2解离曲线(carbon dioxide dissociation curve)：是表示血液中CO2含量与PCO2关系的曲线。血液中CO2含量随PCO2的升高而增加，曲线接近线性，无饱和点。

　　3.O2与Hb的结合对CO2运输的影响：O2与Hb结合将促使CO2释放，而去氧Hb则容易与CO2结合，这一现象称为何尔登效应(Haldance effect)。因此，O2和CO2的运输不是孤立进行的，而是相互影响的。

　　第四节呼吸运动的调节(环球网校分享2017临床执业医师考试生理学复习要点第五章呼吸)

　　一、呼吸中枢与呼吸节律的形成

　　1.呼吸中枢：指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经元群。它广泛分布于大脑皮层、间脑、脑桥、延髓、脊髓等，正常的节律性呼吸是在各级中枢共同作用下实现的。

　　(1)脊髓：脊髓不能产生呼吸节律，脊髓的呼吸运动神经元只是联系高位呼吸中枢和呼吸肌的中继站。

　　(2)低位脑干：指脑桥和延髓。呼吸节律产生于低位脑干。延髓是产生呼吸节律的基本中枢。

　　(3)高位脑：呼吸运动还受脑桥以上中枢部位的影响。大脑皮层属于随意的呼吸调节中枢，低位脑干则属于不随意的自主呼吸节律调节系统。这两个系统的下行通路是分开的。

　　2.呼吸节律的形成：关于正常呼吸节律的形成，目前主要有两种学说，即起步细胞学说和神经元网络学说。起步细胞学说认为，节律性呼吸可能是由延髓内前包钦格复合体节律性兴奋引起的;神经元网路学说认为，呼吸节律的产生依赖于延髓内呼吸神经元之间的相互联系和相互作用。

　　二、呼吸的反射性调节

　　1.化学感受性呼吸反射：指化学因素(如动脉血、组织液或脑脊液中的O2、CO2、H+)对呼吸运动的反射性调节。

　　(1)化学感受器：是指其适宜刺激是上述化学物质的感受器。

　　1)外周化学感受器：位于颈动脉体和主动脉体(主要是颈动脉体)。外周化学感受器在动脉血PO2降低、PCO2升高或H+浓度升高时受到刺激，冲动分别经窦神经和迷走神经传入延髓，反射性地引起呼吸加深加快。

　　2)中枢化学感受器：位于延髓腹外侧部的浅表部位，左右对称。其生理性刺激是脑脊液和局部细胞外液中的H+。

　　2)CO2、H+和低O2对呼吸运动的调节

　　1)CO2对呼吸运动的调节：CO2是调节呼吸运动最重要的生理性化学因素。一定水平的PCO2对维持呼吸中枢的基本活动是必需的。

　　CO2刺激呼吸运动是通过两条途径实现的：一是通过刺激中枢化学感受器兴奋呼吸中枢;二是刺激外周化学感受器，反射性地使呼吸加深、加快。中枢化学感受器在CO2引起的通气反应中起主要作用。但因中枢化学感受器的反应较慢，所以当动脉血PCO2突然增高时，外周化学感受器在引起快速呼吸反应中可起重要作用。另外，当中枢化学感受器受到抑制，对CO2的敏感性降低时，外周化学感受器在呼吸调节中也起重要作用。

　　2)H+对呼吸运动的调节：血液中H+浓度升高，呼吸运动加深加快，肺通气量增加;反之，肺通气量降低。H+对呼吸运动的调节也是通过外周化学感受器和中枢化学感受器实现的。尽管中枢化学感受器对H+的敏感性较外周化学感受器高，但H+通过血-脑屏障的速度较慢，限制了它对中枢化学感受器的作用。因此，血液中的H+主要通过刺激外周化学感受器而起作用。

　　3)低O2对呼吸运动的调节：吸入气PO2降低时，肺泡气和动脉血PO2随之降低，兴奋外周化学感受器，反射性使呼吸加深加快，肺通气量增加。动脉血PO2对正常呼吸运动的调节作用不大，仅在特殊情况下低O2刺激才有重要意义。低O2对呼吸运动的刺激完全是通过外周化学感受器实现的，而低O2对中枢的直接作用是抑制的。在严重缺氧时，如果外周化学感受器的反射效应不足以克服低氧的直接抑制作用，将导致呼吸运动的抑制。

　　(3)CO2、H+和低O2在呼吸运动调节中的相互作用：在自然呼吸情况下，一种因素的改变往往会引起另外一种或两种因素的改变，三者之间具有相互作用。其效应可因总和而加大，也可因相互抵消而减弱。

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　　2.肺牵张反射：由肺的扩张或肺萎陷引起的吸气抑制或吸气兴奋的反射称为肺牵张反射(pulmonary stretch reflex)。它包括肺扩张反射和肺萎陷反射。

　　(1)肺扩张反射：是肺扩张时抑制吸气活动的反射。感受器位于从气管和支气管平滑肌内，是牵张感受器，传入神经纤维是迷走神经，中枢在延髓。肺扩张反射的生理意义在于加速吸气过程向呼气过程的转换，使呼吸频率增加(环球网校分享2017临床执业医师考试生理学复习要点第五章呼吸)。

　　(2)肺萎陷反射：是肺萎陷时增强吸气活动或促进呼气转换为吸气的反射。感受器同样位于气道平滑肌内。

　　3.呼吸肌本体感受性反射：指由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。它也参与正常呼吸运动的调节，在呼吸肌负荷增加时能发挥较明显的作用。

　　4.防御性呼吸反射