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1、新生儿呼吸生理,柳国胜主讲,呼吸的概念： 机体与外界环境之间的气体交换过程，称为呼吸 呼吸是维持新陈代谢和其他功能活动所必需的基本过程之一,肺通气 肺与外环境之间进行气体交换的过程 （一） 肺通气的结构基础 呼吸道 肺泡 胸廓 （二）肺通气的原理 肺通气的动力 肺通气的阻力 呼吸功 (三） 肺通气功能的指标 肺容积和肺容量 肺通气量和肺泡通气量,肺通气的结构基础,呼吸道 呼吸道粘膜（下呼吸道粘膜上皮细胞还有纤毛） 呼吸道平滑肌（迷走-M型，交感-型 肺泡 肺泡膜 表面活性物质 胸廓 胸膜腔 呼吸肌,表面活性物质（pulmonary surfactant）： 主要成分：二棕榈酰卵磷脂 分泌部位:
2、 肺泡II型细胞分泌 作用：降低肺泡表面张力 1. 维持大小肺泡的稳定性 2. 防止肺水肿 3. 降低吸气阻力, 减少吸气做功,肺通气的原理,肺通气的动力 （1） 呼吸运动是肺通气的原动力 （2） 肺内压与大气压之间的压力差推动气体进出肺,是肺通气的直接动力 （3） 胸膜腔内压维持肺处于扩张状态 肺通气的阻力 （1）弹性阻力 （2）非弹性阻力 呼吸功：克服呼吸阻力推动肺通气所作功包括弹性功、气流阻力功和惯性功,平静呼吸运动过程： 吸气运动 吸气肌：膈肌，肋间外肌等收缩 呼气运动 吸气肌：膈肌，肋间外肌舒张，胸廓减小，肺依自身回缩力而回位,用力呼吸运动过程： 吸气运动 吸气肌： 膈肌，肋间外肌、
3、辅助吸气肌收缩。 呼气运动 呼气肌： 肋间内肌收缩 腹肌收缩 、膈肌，肋间外肌舒张,新生儿胸廓的特点及呼吸肌的发育均影响其呼吸运动,胸廓呈桶状，肋骨呈水平位 胸部呼吸肌发育差，不利于吸气运动 主要靠膈肌收缩产生呼吸运动 新生儿尤其是早产儿的胸壁柔软，吸气时下部肋骨被拉向内，不利于产生较高的吸气负压 膈肌组成中耐疲劳纤维仅占25%，而成人则占50%55%，故更易于疲劳 长期应用呼吸机的新生儿，由于可能发生一定程度废用性萎缩，更易疲劳，使撤机困难,肺内压： 指肺泡内的压力 平静呼吸：5cmH2O左右 胸内压: 胸膜腔内的压力 形成： 胸内压 = 肺内压 - 肺回缩力 = 大气压 - 肺回缩力 =
4、- 肺回缩力 意义： 维持肺的扩张状态; 促进静脉和淋巴回流,（二）肺通气的阻力 弹性阻力65% 肺通气的阻力 非弹性阻力35% 1. 弹性阻力和顺应性(compliance),肺顺应性： CL 用单位跨肺压的变化所导致的肺容积变化。,V:肺容积变化 P：跨肺压 （肺内压胸内压） 压力变化,（ 0.2 L/cmH2O）,(1)肺的弹性阻力和顺应性： 肺弹性阻力的来源： 肺组织弹性回缩力及表面张力，足月新生儿约为19-39 mmHg/LS 表面张力： 在液-气界面上，由于液体分子之间的吸引 力大于气体分子之间的吸引力，而使表面 积趋向于缩小的力,1) 静态肺顺应性曲线,2）弹性阻力的来源： 弹性
5、回缩力1/3 肺泡液-气界面的表面张力2/3 Laplace 定律 P = 2T / r P : 肺泡内压力 T ：肺泡表面张力 r ：肺泡半径,影响新生儿肺弹性阻力的因素,新生儿弹性阻力增大的情况 新生儿呼吸窘迫综合征、肺炎、肺水肿，肺不张、肺间质纤维化等，其顺应性小，故机械通气时所需吸气峰压（PIP）较高 弹性阻力变小的情况 多见于肺气肿等,(2)胸廓的弹性阻力和顺应性 胸廓顺应性 = 胸廓容积的变化/跨壁压的变化 总顺应性 1 / C总 = 1 / CL + 1 / C chw 新生儿特别是早产儿肋骨为软骨，胸廓极易变形，上述公式中的1/ 胸壁顺应性接近于零 可认为新生儿的总顺应性和肺顺
6、应性相等,静态和动态顺应性,静态顺应性 代表肺和胸壁的弹性阻力 测定操作较烦琐 动态顺应性 根据吸气峰压（PIP）和呼气末压（PEEP）之间的压差，计算出的顺应性 反映肺和胸壁的弹性阻力外，还包括克服气道阻力 通常动态顺应性比静态顺应性小1020% 新生儿肺的动态顺应性约为12ml/ cmH2O.kg，俯卧可达到3.380.16ml/ cmH2O.kg 机械通气过程中连续监测顺应性，有助于早期识别肺过度扩张，指导呼吸机参数适时调节，可避免引起气压伤,比顺应性（specific compliance）,肺顺应性 比顺应性= 功能残气量 顺应性不仅与肺与胸壁的弹性阻力有关，而且与肺容量大小密切相关
7、 成人动态顺应性的绝对值约为9.4712.8ml/ cmH2O,而新生儿仅约为2.63 ml/cmH2O；动态比顺应性，则分别为34ml/ cmH2OL和3133ml/ cmH2O 真正反映肺的弹性阻力 ，去除了肺容量增减的因素,压力容积曲线（PV Loops）,压力容量曲线为测定动态顺应性时，实时动态显示每次呼吸周期吸气和呼气时测得的压力和容积变化点相连成线，得到的一闭合环曲线 该曲线肺容积变化包括：起始、转折、上升、平移、下降、滞后 目前有些呼吸机配有描绘出压力容量曲线 的功能,压力-容量曲线,2.非弹性阻力 惯性阻力、粘滞阻力和气道阻力 R 1 / r4 气道阻力： 用维持单位时间内气体
8、流量所需的压力差表示。 压力差 大气压肺泡压（cmH2O） 气道阻力 = = 流速 流速（L/S） 正常新生儿总气道阻力为2040 cmH2O/LS 流速可用流速仪测知 压力差为口腔与肺泡的压差，要在呼吸过程中以气流阻断器短暂阻断气流的瞬间测量 应用呼吸机的患儿带有气管插管，所测得的阻力值还包括气管插管阻力在内,气道阻力 主要存在于主支气管等大气道 细支气管、终末细支气管尽管口径很小， 但数量极多，因而总阻力很小 在疾病情况下细支气管对气道阻力影响很大 细支气管平滑肌受副交感神经 和交感神经 双重支配,影响气道口径的因素 （1）跨壁压:指呼吸道内外的压力差 呼吸道内压力高，跨壁压增大 管径被动
9、扩大，阻力变小 （2）肺实质对气道壁的外向放射状牵引作用 小气道 弹性纤维 胶原纤维 对气道壁的牵拉作用 保持没有软骨组织支持的细支气管的通畅,（3）自主神经系统对气道管壁平滑肌的调节 双重神经支配： 副交感神经： 递质：ACh 受体：M型 作用：气道平滑肌收缩，管径减小，阻力增加 交感神经： 递质：NE 受体：型 作用：气道平滑肌舒张，管径增大， 气道阻力减小. 临床应用拟肾上腺素能药物,非肾上腺素非乙酰胆碱（NANC）共存递质的调制: 神经肽（血管活性肠肽 、神经肽Y、速激肽） 血管活性肠肽 、神经肽Y、速激肽,血管活性肠肽 、神经肽Y、速激肽 Ach 调制递质的释放,调制对递质的反应 效
10、应器的反应,（4）化学因素的影响： 儿茶酚胺 气道平滑肌舒张 前列腺素 E2 F2a 过敏反应肥大细胞 组胺 白三烯 气道平滑肌收缩 CO2 支气管、肺C类纤维反射性 气道上皮合成、释放内皮素,二 肺通气功能的指标 （一）肺容积和肺容量 1肺容积 四种基本肺容积 （1）潮气量 (tidal volume)： 每次呼吸时吸入或呼出的气体量 足月儿潮气量一般为68ml/kg 早产儿俯卧位及仰卧位的潮气量分别为 5.40.2ml/kg和4.70.2ml/kg,（2）补吸气量或吸气储备量 足月新生儿一般为20-25ml/kg （3）补呼气量或呼气储备量 足月新生儿一般为5-10ml/kg （4）残气量
11、 ： 最大呼气末尚存留于肺中不能呼出的气体 量,足月新生儿残气量一般为20ml/kg,2.肺容量 两项或两项以上的肺容积相加，为肺容量,足月新生儿肺总量一般为5560 ml/kg 。 (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 足月儿一般为30ml/kg (2)功能残气量: 残气量 +补呼气量:足月儿功能残气量一般为2530ml/kg 生理意义: 缓冲呼吸过程中肺泡气氧和二氧化碳分压,(3)肺活量(vital capacity,VC) : 概念：一次最大吸气后从肺内所能呼出的最大 气体量 肺活量 = 潮气量 + 补吸气量 + 补呼气量 正常值：足
12、月新生儿肺活量一般为3540ml/kg 意义：反映了肺一次通气的最大能力 可作为肺通气功能的指标,（二） 肺通气量和肺泡通气量 1.肺通气量 （1）每分通气量 (minute ventilation volume) 指每分钟进或出肺的气体总量 每分通气量 =潮气量呼吸频率 足月新生儿一般为200300ml/kg 是机体通气功能的指标，受呼吸深浅的影响 不能准确反映机体实际的有效通气水平 呼吸衰竭早期可高于正常 严重呼吸衰竭时则大多低于正常,2.无效腔和肺泡通气量 生理无效腔 = 解剖无效腔 + 肺泡无效腔 肺泡通气量 =（潮气量-无效腔）呼吸频率 新生儿解剖无效腔1.5-2.5ml/kg 新生
13、儿肺泡无效腔0-0.5ml/kg 深慢呼吸增加肺泡通气量 浅快呼吸减少肺泡通气量,第二节 肺换气和组织换气 一. 气体交换基本原理 （一） 气体的扩散 肺泡、组织与血液之间气体交换是通过扩散进行的 在海平面，空气的压力为760 mmHg， 由O2构成的压力为158.4 mmHg （760 mmHg 20.84%），简称O2分压 肺泡气中： O2分压低于空气的O2分压 CO2分压则远大于空气的CO2分压,影响气体分子在液体和液-气之间扩散的因素： 1.气体的分压差（P） 2.气体分子量（MW）和物理溶解度（S） 3.扩散面积（A）和距离（d） 4.温度(T) P A S T 扩散速率D = d
14、MW,(二)呼吸气体和人体不同部位气体的分压 空气 PO2159mmHg PCO20.3mmHg 血液,PO2 104mmHg CO240mmHg 肺泡,PO2 40mmHg CO246mmHg,二、肺换气 （一）肺换气过程 O2与CO2在血液和肺泡间扩散迅速， 0.3s内可达平衡。 血液流经肺毛细血管时间约0.7s， 1/3时已完成肺换气。 （二）影响肺换气的因素 呼吸膜的厚度、呼吸膜的面积和通气/血流比值,1.呼吸膜的厚度 肺泡内气体与肺泡壁毛细血管之间共有6层结构 (1 m)，构成呼吸膜(respiratory membrane)。 1) 肺泡内表面的液体层及其表面的表面活性物质； 2)
15、 肺泡上皮细胞； 3) 上皮基底膜； 4) 弹力纤维和胶原纤维构成的网状间隙； 5) 毛细血管基底膜； 6) 毛细血管内皮细胞。 呼吸膜厚度增加一倍，气体扩散速率即降低一倍。,2.呼吸膜的面积 正常成年人呼吸膜总面积达70 m2, 安静状态时仅有40 m2参与气体交换，很大的储备面积。足月新生儿呼吸膜总面积为成人的3%，储备功能不足 运动，毛细血管开放数量、程度增加，面积 肺不张、肺气肿、肺叶切除等情况下呼吸膜面积减少。,3.通气/血流比值 概念: 是指每分种肺泡通气量（VA）和每分肺血流量（Q）之间的比值，简写为VA/Q。 正常成年人安静时约为0.84 新生儿初生时为1,24小时后为0.7-
16、0.8,VA/Q 0.8 肺泡气CO2及O2分压与湿润的空气相等，但由于没有血流，同样不能进行气体交换，相当于出现了无效腔。这种无效腔称为生理无效腔。,(三)肺扩散容量 气体在单位 (1mmHg)分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散的气体ml数为肺扩散容量(diffusion capacity of lung,DL). V DL= PA PC V：每分钟通过呼吸膜的气体容积（ml / min） PA：肺泡气中该气体的平均分压 PC：肺毛细血管血液内该气体的平均分压 DL测定呼吸气通过呼吸膜的能力的一种指标。,正常人安静状态 O2的DL平均约为20ml / min CO2的 DL平均约为O2的20
17、倍 运动时DL ： 肺泡膜面积、肺毛细血管血流量 肺疾病DL ： 肺泡膜面积 、扩散距离增加,第三节 气体在血液中的运输 一. O2的运输 正常情况下，在血液中运输的O2中 98.5 以与红细胞内血红蛋白相结合的方式存在，1.5 以单纯物理溶解方式存在。 O2与血红蛋白的可逆性结合,特征： 1.反应快、可逆、不需酶催化、受PO2的影响 2.氧合反应： Fe2+与O2的结合 1个珠蛋白 3.1分子Hb 4个血红素 - 4分子O2 4. O2与血红蛋白结合或解离曲线呈S形,二. CO2的运输 血液中的CO2两种形式运输: 物理溶解的CO2约占总运输量的5%， 主要是碳酸氢盐 化学结合的占95% 氨
18、基甲酸血红蛋白,1、物理溶解方式： 每100 ml的血液只能运输0.3 ml的CO2。 2、碳酸氢盐结合方式： 从组织扩散入血液的CO2进入红细胞后形成H2CO3，进一步解离成HCO3-和H+。HCO3-载体扩散入血液（Cl-同时进入红细胞），多余的H+与血红蛋白结合。 3、氨基甲酸血红蛋白结合方式： 一部分CO2与血红蛋白的氨基结合生成氨基甲酸血红蛋白。,脑桥 （+） （+） 延髓 （+） （+） （+） （+） 脊髓 效应器 吸气肌 呼气 舒张 收缩,脑桥KF核,吸气切断机制 吸气抑制神经元,中枢吸气活动发生器 pre-Btzinger Complex,吸气神经元,呼气神经元 Bt C,吸气肌运动神经元,肺扩张,肺牵张感受器,