运动对呼吸系统影响

1、关于运动对呼吸系统的影响1第一张，PPT共三十四页，创作于2022年6月2右肺左肺第二张，PPT共三十四页，创作于2022年6月3肺的解剖構造左肺有葉，右肺有葉。右心室的血液經由肺動脈輸入肺臟，再經由肺靜脈流返左心室，稱為肺循環（lung circulation）。肺的氣管系統經過17次分枝後纔出現肺泡（alveolus），稱為呼吸性氣管。人體約有億個肺泡，總表面積約為90平方公尺，表面佈滿微血管，為肺的構造和功能的單位，總表面積約為50平方公尺。第三张，PPT共三十四页，创作于2022年6月4肺的解剖構造（續）肺臟的微血管密度約為250300 109 ，平均每一個肺泡的周圍有1,8002,0

2、00條微血管。氣血障壁（air-blood barrier）為氣體擴散時必須通過的層次，包括肺泡上皮、間質組織和微血管內皮等。厚度約為0.54m。肺臟與胸廓（肋骨與肌肉）之間存在的空隙，稱為胸膜腔，但由於該處為負壓（-10-12毫米汞柱），故使得壁胸膜（parietal pleura）和臟胸膜（visceral pleura）緊密相連。第四张，PPT共三十四页，创作于2022年6月5肺尖第一肋骨壁胸膜臟胸膜肺韌帶橫膈第五张，PPT共三十四页，创作于2022年6月6紅血球微血管的內皮細胞肺泡的上皮細胞間質組織第六张，PPT共三十四页，创作于2022年6月7呼吸的過程人體的細胞需要藉呼吸作用來獲得

3、氧氣，俾能進行細胞的代謝和維持生命，共分為4個過程。換氣（ventilation）：空氣出入肺泡進行O2和CO2的交換，亦稱為外呼吸（external respiration）。運送（transportation）：O2和CO2經由血液流運送至肺部或全身各處的組織細胞。擴散（diffusion）：O2和CO2在肺泡或細胞與血液之間依壓力梯度移動，亦稱為內呼吸（internal respiration）。利用（utilization）：細胞內進行營養分子的有氧代謝第七张，PPT共三十四页，创作于2022年6月8循環系統呼吸系統周邊組織換氣運送利用第八张，PPT共三十四页，创作于2022年6月9吸

4、氣動作吸氣（inspiration）是一個主動的過程主要的吸氣肌肉為橫膈（diaphragm）和外肋間肌（external intercostals），平靜吸氣僅依賴前者的收縮（下移），使胸廓的縱長增加；若外肋間肌亦收縮（上舉），則胸廓的橫徑亦增加。因為肺臟以胸膜與胸廓相連，故可隨之而運動，因胸廓容積的變大而擴增。劇烈運動時，一些輔助吸氣肌包括胸鎖乳突肌、斜方肌、前鋸肌、和提肩胛肌等亦參與收縮，額外地增加胸廓和肺的容積。第九张，PPT共三十四页，创作于2022年6月10第十张，PPT共三十四页，创作于2022年6月11第十一张，PPT共三十四页，创作于2022年6月12胸膜胸廓中膈心包膜中央肌

5、腱橫膈橫膈腳第十二张，PPT共三十四页，创作于2022年6月13輔助肌肉外肋間肌內肋間肌橫膈腹部肌肉第十三张，PPT共三十四页，创作于2022年6月14呼氣動作呼氣（expiration）是一個被動的過程主要的呼氣肌肉為腹部的肌群和內肋間肌（internal intercostals）當橫膈鬆弛、肺臟和胸廓的彈性恢復力、腹肌的收縮力皆會迫使橫膈上移，胸廓下降，使胸廓的容積因胸腔的縱長和橫徑的變化而縮小。劇烈運動時，呼氣動作可自被動轉為主動，此時腹肌的收縮力更增加，使腹腔內臟朝向橫膈移動，進一步減少胸廓的容積。第十四张，PPT共三十四页，创作于2022年6月15氣體的交換氣體的交換（gas ex

6、change）指O2和CO2在肺泡或組織細胞中循壓力梯度的擴散肺泡的PO2=100105毫米汞柱，PCO240毫米汞柱 微血管（靜脈血）的PO24050毫米汞柱，PCO246毫米汞柱 O2自肺泡向微血管擴散，CO2自微血管向肺泡擴散組織細胞的PO23040毫米汞柱，PCO246毫米汞柱 微血管（動脈血）的PO2100毫汞柱，PCO246毫米汞柱 O2自微血管向細胞擴散，CO2自細胞向微血管擴散第十五张，PPT共三十四页，创作于2022年6月16第十六张，PPT共三十四页，创作于2022年6月17影響氣體擴散的因素1.壓力梯度（pressure gradient）：自高壓向低壓處擴散2.擴散係數

7、（diffusion constant,D）：D與氣體的溶解度成正比，但與分子量的平方根成反比例如： DO2 = 1 44 1 6.63 6.63 20.4 DCO2 24 32 24 5.66 135.8第十七张，PPT共三十四页，创作于2022年6月18影響氣體擴散的因素（續）3.擴散面積（surface area）：指肺泡與微血管接觸處的面積。增加微血管開放的數量和增加心輸出量，皆有利於擴散面積的增加；但肺氣腫（emphysema）不利於氣體的擴散。4.擴散距離（diffusion distance）：指呼吸膜（氣血障壁）的厚度，肺水腫（pulmonary edema）不利於氣體的擴散。

8、5.溫度（temperature）：體溫升高，將會加速氣體的擴散。第十八张，PPT共三十四页，创作于2022年6月19擴散容積擴散容積（diffusion capacity）：指氣體自肺泡擴散到血液中的量休息時，每1毫米汞柱的壓力梯度可促成O2的擴散容積為23毫升分鐘；激烈運動時，則增至5065毫升分鐘（約3倍）。增加O2的擴散容積之原因包括開放蟄伏的微血管，血管擴張（小動脈），以及呼吸膜伸展（厚度）。第十九张，PPT共三十四页，创作于2022年6月20氣體的運送98的O2與紅血球中的血紅素（hemoglobin）結合，其餘2則溶解於血漿中。由於血液中有46兆個紅血球，故其運送能力足以彌補血漿

9、之不足。休息時，微血管中的血液與肺泡氣體接觸的時間約為0.75秒，使得血氧飽和度達到98。運動時，血流速率增快，使得血液與肺泡氣體接觸時間減短，此將降低血氧飽和度。第二十张，PPT共三十四页，创作于2022年6月21二氧化碳的運送大約10的CO2先溶解於血漿中，再被運送至肺臟。最主要的運送方法為藉下列反應式，形成重碳酸根離子（bicarbonate），約佔70。 在組織中：CO2H2O H2CO3 H+HCO3 在肺泡中：H+HCO- H2CO3 CO2H2O上述反應紅血球中可被碳酸酐酶（carbonic anhydrase）的催化，故進行較快，但血漿中則較慢。其餘的20的CO2與紅血素結合，

10、生成碳醯胺血紅素（carbaminohemoglobin）。第二十一张，PPT共三十四页，创作于2022年6月22肺容積 人體的肺容積（lung volume）為評估肺功能的常用方法，包括下列四個容積：潮氣容積（tidal volume, VT）：指在每一安靜呼吸的週期吸入或呼出的氣體容積，亦即呼吸的深度；正常值約為500毫升。吸氣儲備容積（inspiratory reserve volume, IRV）：指安靜吸氣之終末，儘力再吸入的氣體容積。肺餘容積（residual volume, RV）：指在儘力作最大呼氣之後，仍餘留肺內的氣體容積。第二十二张，PPT共三十四页，创作于2022年6月2

11、3第二十三张，PPT共三十四页，创作于2022年6月24血氧飽和度血氧飽和度（blood oxygen saturation, SO2）指紅血球中的血紅素（hemoglobin）與氧氣分子結合的比例，在1大氣壓時約為98。血紅素與O2結合者為氧合血紅素（oxyhemoglobin），未與氧結合者為還原血紅素（reduced hemoglobin） HbO2 HbO2人體每100毫升的血液約含有15公克的血紅素，每1公克的血紅素最多能與1.34毫升的O2結合，故以氧合血紅素的方式運送的O2約為20毫升。第二十四张，PPT共三十四页，创作于2022年6月25影響血氧的飽和度的因素 促進O2解離的因

12、子，使氧解離曲線向右移動，反之， 則向左移動，這些因子包括：酸鹼度降低：活動的肌肉產生乳酸和CO2，解離之H+將降低氧合血紅素的親和力，此稱為波爾效應（Bohr effect）。溫度升高：活動的肌肉在能量代謝時釋放出熱能，將減弱氧合紅血素的親和力。2,3-DPG：紅血球進行無氧醣解時將產生2,3二磷酸甘油脂（2,3-diphosphoglycerate），此種化合物將降低氧合血紅素的親和力。第二十五张，PPT共三十四页，创作于2022年6月26第二十六张，PPT共三十四页，创作于2022年6月27呼吸調節的機制呼吸中樞（respiratory centers）：包括吸氣和呼氣兩個區域，它們週期

13、性地傳送神經衝動至呼吸肌肉，主要對H+和PCO2反應。化學接受器（chemoreceptors）：頸動脈體（carotid body）和主動脈體（aortri body）主要對血液中PO2反應，但亦受H+和PCO2的影響。伸張接受器（stretch receptors）：位於胸膜、支氣管、和肺泡等處亦有些接受器能夠對肺過度膨脹反應。大腦運動皮質（cerebral motor cortex）：能夠對呼吸作短暫的控制，如摒息。第二十七张，PPT共三十四页，创作于2022年6月28第二十八张，PPT共三十四页，创作于2022年6月29運動時呼吸的調節運動初期，大腦運動皮質發出興奮性神經衝動至吸氣中樞

14、，使肺泡的換氣量增加。運動中期，由於體溫升高，PCO2,H+等因素的影響，使肺泡的換氣量因應代謝的需要，更進一步地增加，但趨於平緩。運動停止後，必須經過數分鐘中纔能使呼吸恢復正常，此一時期的長短端視氧債的多寡而定。較低強度的運動，主要增加肺臟的潮氣容積，但較高強度的運動，也使呼吸率同時增加。第二十九张，PPT共三十四页，创作于2022年6月30第三十张，PPT共三十四页，创作于2022年6月31換氣與能量代謝的配合換氣當量(ventilatory equivalent)：指肺臟的換氣量(VE)與組織的耗氧量(VO2)的比率輕度至中度運動時， VE/ VO2 =2328； 重度運動時， VE/ VO2 30通常換氣量的增加與耗氧量的增加為亙相平行，惟當運動強度增至某一程度時， VE突然呈非比例性的增加(非線性增加)，但VO2 並未顯著地增加，此一時刻稱為換氣的轉折點(ventilatory breakpoint)。轉折點的生理意義為排除過多重碳酸離子(HCO-3)與乳酸(H+)形成的CO2.第三十一张，PPT共三十四页，创作于2022年6月32第三十二张，PPT共三十四页，创作于2022年6月33呼吸