运动生理学 第六章 呼吸

第六章呼吸呼吸：机体在新陈代谢过程中，需要不断从外界环境中摄取氧并排除二氧化碳，这种机体与环境之间的气体交换称为呼吸。

呼吸过程的三个环节：呼吸肺呼吸（外呼吸）气体在血液中的运输细胞呼吸（内呼吸）肺通气肺换气第一节肺通气

一、肺通气原理肺通气指肺与外界环境之间的气体交换。肺通气的结构：呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。肺通气的结构肺通气的动力：胸廓的节律性运动即呼吸运动是实现肺通气的动力。主要呼吸肌：膈肌和肋间外/外肌。二、呼吸过程中胸内压的变化胸内压：指胸膜腔内的压力。在呼吸过程中始终低于大气压，称为胸内负压。是维持正常呼吸的必要条件。胸内负压形成的原因：肺的弹性回缩力。吸气时肺的回缩力大于呼气时，因此胸内负压也大。胸膜腔内负压的生理意义

维持肺的扩张状态，有利肺泡的气体交换。吸气时胸内负压加大，有利于肺的扩张，呼气时胸内负压减小，有利于肺的回缩。吸气时胸内负压加大，使心房、腔静脉和胸导管的容积扩大，压力降低，这有利于心房的充盈和静脉与淋巴液的回流。憋气可使胸内压超过大气压，导致静脉血回流减少，心输出量随之下降，使脑供血不足出现眩晕。在运动中应避免过多的憋气动作，儿童少年更要注意。2.肺内压

肺内压：肺泡内的压力，正常±1-2mmHg。影响因素：呼吸快慢、深浅、气道通畅程度。气道不通畅时，吸气可达－100～－30mmHg，呼气90-140mmHg。人工呼吸：用人工方法造成肺内压与外界气体之间的压力差，维持肺通气。如口对口人工呼吸、节律性地举臂压背或挤压胸廓、呼吸机正压通气。三、运动中的肺通气1、呼吸形式腹式呼吸：以膈肌运动为主的呼吸运动。胸式呼吸：以肋间外肌运动为主的呼吸运动。成人呼吸一般为混合呼吸。运动中随动作的特点灵活转变呼吸形式。2、憋气憋气可反射性地引起肌张力加强，使胸廓固定，为上肢发力获得稳定支撑。不利反应：憋气时胸内压呈正压，导致静脉血回流困难，心输出量减少，血压下降，致使心肌、脑细胞、视网膜供血不足，易产生头晕、恶心、耳鸣及眼冒金花的感觉。憋气后血压骤升。憋气对儿童和老年人不利。训练水平低者：憋气前的吸气不要太深、憋气应用于关键时刻。3、过度通气过度通气：指通气量超过合理水平。后果：可使血中CO2和H+浓度下降，降低了肺通气的动力，且不能使血氧含量升高。（潜水运动）四、肺通气功能的评定（一）肺总容量肺总容量：指肺所能容纳的最大气体量，是最大吸气末肺内气体的总量。组成：潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量。正常值：正常成人约3900～5200ml。

潮气量（TV）：每次呼吸时吸入或呼出的气体量，平静呼吸约500ml，补吸气量（IRV）：平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量，约1500-2000ml。

补呼气量（ERV）：平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量，900-1200ml。

余气量（RV）：最大呼气末仍残留在肺内不能呼出的气量，约1000～1500ml。肺气肿、支气管哮喘时增大。（一）肺基本容积和肺容量潮气量400~600ml补吸气量(吸气储备量)1500~2000ml补呼气量(呼气储备量)900~1200ml余气量1000~1500ml深吸气量功能余气量肺活量肺总量（一）肺基本容积和肺容量应用：评价运动员训练水平，评价普通人健康水平。连续5次肺活量测定，可判断呼吸肌的疲劳程度和身体的机能状况。正常递减速度：随年龄增长，每10年下降在9%以内（超过此百分数预示着衰老加剧）。时间肺活量：在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，计算第1、2、3s末的呼出气量占肺活量的百分数，称时间肺活量。正常值：正常成年人最大呼气时，前3秒呼出的气量分别占总肺活量的83%、96%和99%。意义：第1秒的时间肺活量的百分率最有意义，功能检查中简称FEV1。应用：既评价肺的容量的大小，也反映了肺的通气速度和呼吸道畅通程度，是一个较好的动态指标。阻塞型肺疾病患者FEV1下降，有训练的运动员FEV1较正常人高。（三）每分最大通气量和每分最大随意通气量每分通气量：每分钟吸入或呼出的气体总量。为潮气量与每分钟呼吸频率的乘积。正常成人平静呼吸时，每分通气量约为6～8L。500ml×(12～18)≈6～8L每分最大通气量：指在递增负荷运动中，每分通气量随运动强度的增加而增加，所能达到的最大通气量。一般人在120～140L／min之间，运动员约为一般人的2～2.5倍。每分最大随意通气量：在实验条件下，最大限度地做深而快的呼吸，每分钟吸入或呼出的气体量。我国成年男性最大随意通气量为100～180L／min，女性为70-120L／min，运动员高于一般人。（四）肺泡通气量肺泡通气量：每分钟吸入肺泡真正参与气体交换的新鲜空气量。肺泡通气量＝（潮气量－无效腔）×呼吸频率（次／分）应用：深呼吸既节省呼吸肌工作的能耗，又能提高肺泡通气量和气体交换效率。五、肺通气功能对运动的反应与适应（一）肺通气功能对训练的反应有氧运动时：呼吸深度：500ml→↑2000ml呼吸频率：12～18次/min→↑50次/min每分通气量：6～8L→↑100L以上规律：低强度时，VE的增加主要是呼吸深度增加；强度升高到一定程度时，依靠呼吸频度增加。过程：运动开始前通气量稍上升；运动开始后，先突然升高，再缓慢升高，随后达到平稳水平。运动停止时，先骤降，再缓降达运动前水平。（二）肺通气功能对训练的适应1、每分通气量的适应对安静时肺通气量的影响不大亚极量运动时每分通气量增加的幅度减少。极量运动时运动员的最大通气量明显较无训练者大。递增负荷运动时，通气阈增大。2、肺通气效率提高安静时呼吸深度增加、呼吸频率下降运动时呼吸深度和频率的匹配更加合理。在相同肺通气量的情况下，运动员的呼吸频率比无训练者低。。3、氧通气当量下降氧通气当量：每分通气量与每分吸氧量的比值（VE/VO2）。氧通气当量是评价呼吸效率的一项重要指标，其值小说明氧的摄取效率高。安静时为20（5L/0.25L），最大强度运动中可达35。说明运动时肺通气能力的增加相对高于氧化代谢能力的增加。相同强度运动时，优秀耐力运动员的氧通气当量较一般人低，呼吸效率高。第二节气体的交换气体交换：肺泡与血液之间，血液与组织细胞之间的O2和CO2的交换。前者为肺换气，后者为组织换气。一、气体交换的原理(一)气体交换的方式和动力气体交换的方式──扩散气体扩散的动力─区域间的气体分压差气体分压(P):混合气体中每种组成气体分子所产生的压力称为该气体的分压。气体分压=总压力×该气体的容积百分比

二、气体交换的过程(一)肺换气过程：

肺泡气血液

O2CO2静脉血

动脉血

特点:迅速,不到0.3s即可达平衡.而通常情况下,血液流经肺泡约0.7s,即当血液流经肺泡全长的约1/3时,已基本完成肺换气.肺：肺泡内PO2>静脉血PO2肺泡内PCO2<静脉血PCO2组织：相反。三、影响气体交换的因素（一）气体扩散速率气体分子扩散速度快，气体交换也快；反之则慢。运动时，组织换气和肺换气速度均加快。运动时体温升高也有利于气体的扩散。（二）通气/血流比值VE/Q：每分肺泡通气量和肺血流量的比值，称通气／血流比值。正常值：安静时为0.84（4.2L／5L），此时通气量与血流量匹配最合适，气体交换效率最高。中小强度运动时：肺通气量和心输出量增加，使通气／血流比值保持稳定。运动强度过大时：肺通气量的增加多，此值升高。四、肺换气功能的评定氧扩散容量：指肺泡膜的氧分压差为1mmHg时每分钟可扩散的氧量。此值大说明肺换气效率高。长期耐力运动对氧扩散容量有良好影响。第三节呼吸运动的调节一、呼吸中枢及呼吸的反射性调节1、呼吸的反射性调节呼吸中枢分布在大脑皮质、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位，最基本中枢位于延髓。肺牵张反射：由肺扩张或缩小所引起的反射性呼吸变化。此反射与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度呼吸肌本体感受性反射：由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。防御性呼吸反射：咳嗽反射、喷嚏反射等。二、化学因素对呼吸的调节化学感受器：外周化学感受