运动生理学呼吸

第六章呼吸目的要求：掌握肺通气、肺换气的原理掌握运动时呼吸功能的变化规律第二节气体交换第三节呼吸运动的调节第一节肺通气第一页，共36页。呼吸：人体与外界环境之间进展的气体交换过程。第一节、肺通气一肺通气原理肺通气:肺与外界之间进展气体交换的过程。胸廓的节律性扩大和缩小。构成肺的通气动力。第二页，共36页。二、呼吸过程〔一〕呼吸过程中肺内压的变化肺内压：肺泡内的压力。第三页，共36页。〔二〕呼吸过程中的胸内压变化1、胸内压：胸膜腔内的压力。胸膜腔胸膜位于肺外表的部分为胸膜脏层，位于胸壁内外表的部分为胸膜壁层。这两个部分延续相连，形成密闭的间隙。第四页，共36页。2、胸内负压的形成原因：婴儿出生后，胸廓和肺发育的速度不平衡，肺发育较慢，胸廓发育较快，胸廓容积大于肺。由于胸膜壁层和脏层的紧贴不分，即使在呼气之末也是如此，因而肺始终处于被动牵拉状态，肺本身是有弹性的组织，肺泡又有外表张力，这两种因素使肺具有了回缩力。所以胸膜腔内的压力应是肺的回缩力与反方向作用于胸膜腔的肺内压(或大气压)之和，即：胸内压=肺内压(或大气压)-肺弹性回缩力3、胸内压变化过程：胸内压在呼吸过程中始终低于大气压，为负压。平静呼气之末胸内压为-5~-3mmHg，平静吸气之末胸内压为-l0~-5mmHg，第五页，共36页。用力吸气胸内负压可达-90mmHg用力呼气胸内负压可升高到+110mmHg声门紧闭4、胸内负压的意义：①保持肺泡呈扩张状态,维持正常呼吸；②促进静脉血和淋巴液的回流。第六页，共36页。三、运动中的肺通气(一)呼吸形式1、呼吸肌：主要吸气肌：膈肌和肋间外肌主要呼气肌：肋间内肌和腹壁肌2、呼吸形式:胸式呼吸〔以肋肌运动为主〕腹式呼吸〔以膈肌运动为主〕运动时呼吸形式应与运动技术相适应。(二)憋气1、概念在较深或深吸气后，声门紧闭，然后做用力呼气动作。2、憋气良好的作用①憋气时可反射性地引起肌肉张力的增加，第七页，共36页。②可为有关的运动环节创造最有效的收缩条件。如人的臂力和握力在憋气时最大，呼气时次之，吸气时较小；3、不良影响①长时憋气压迫胸腔，使胸内负压骤减，造成回心血减少，输出量锐减，血压大幅下降，导致心肌、脑细胞及视网膜供血不全，影响和干扰了运动的正常进展。②憋气完毕，加深呼吸，使胸内负压增加，血液迅速回心，冲击心肌并过度伸展，心输出量大增，血压也骤升。这对心力储藏差者非常不利。4、正确合理的憋气方法①憋气前不要吸气太深；②憋气完毕时，微启声门、喉咙发出“嗨〞声的呼气③憋气应用于决胜的关键时刻。第八页，共36页。四、肺通气功能的评定(一)肺总容量1.潮气量:每一呼吸周期中，吸入或呼出的气量2.补吸气量:平静吸气之末，再做最大吸气时，增补吸入的气量3.补呼气量:平静呼气之末，再做最大呼气时，增补呼出的气量。其大小反映了呼气的贮备才能。4余气量：尽最大力呼气之末，仍贮留于肺内的气量。正常男性为1500ml，女性为1000ml。老年人大于青壮年，男性高于女性。第九页，共36页。(二)深吸气和功能余气量1深吸气量：补吸气量+潮气量。是衡量最大通气潜力的一个重要指标。2.功能余气量:平静呼气之后，存留于肺中的气量。正常成年男性约为250Oml，女性约为2000ml。(三)肺活量和时间肺活量1肺活量①肺活量：最大深吸气后，再做最大呼气时所呼出的气量，称为肺活量。②正常值：男性约为3500ml，女性约为2500ml，运动锻炼既能使人的肺活量程度进步，也能延缓肺活量的衰减，高程度的运发动肺活量可达7000ml之多第十页，共36页。③影响因素：性别、年龄、体外表积、胸廓大小、呼吸肌兴隆程度以及肺和胸壁的弹性等因素有关，而且有较大的个体差异。2时间肺活量最大吸气之后，以最快速度进展最大呼气，测定在一定时间内所能呼出的气量占肺活量的百分比。第l秒末：83%肺活量；第2秒末：96%肺活量；第3秒末：99%肺活量。时间肺活量是一个评价肺通气功能较好的动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻力是否增加等情况。第十一页，共36页。(四)每分通气量和每分最大通气量1每分通气量：单位时间内吸入(或呼出)的气量=呼吸深度(潮气量)×呼吸频率安静时：6-8L剧烈运动时：80-15OL或更多(180-200L)2最大通气量：以适宜的呼吸频率和呼吸深度进展呼吸时所测得的每分通气量，称最大通气量。一般只做15秒钟通气量的测定，并将所测得的值乘以4，即为每分最大通气量。是衡量通气功能的重要指标，可用来评价受试者的通气储藏才能。还可用通气贮量的百分比来表示：第十二页，共36页。〔五〕肺泡通气量肺泡通气量：指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进展气体交换的有效通气量。=(呼吸深度-生理无效腔)×呼吸频率在一定范围内，深慢呼吸比浅快呼吸有利？？(六)肺总容量肺所能包容的最大气量为肺总容量，肺总容量是肺活量和余气量之和。第十三页，共36页。五肺通气功能对运动的反响与适应〔一〕肺通气功能对运动的反响功呼吸频率↗12~18次/分↗50次/分呼吸深度500mL↗2000mL运动时肺通气变化规律：较低强度运动时。以潮气量↗为主；而以大强度运动时，以呼吸频率↗为主；且在一定范围内，肺通气与运动强度呈正相关，超过范围后，肺通气↗大于运动强度的↗。运动时肺通气↗第十四页，共36页。〔二〕肺通气功能对运动的适应1每分通气量的适应训练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幅度减少,而最大通气量明显加。2肺通气效率进步长期系统训练可使安静时呼吸深度加大，而呼吸频率减慢；运动时，呼吸频率变化变慢，而呼吸频率与深度的匹配更加合理，从而肺泡通气量增加，呼吸肌氧耗量下降。3氧通气当量下降氧通气当量：每分钟肺通气量与每分钟吸氧量的比值

是评价呼吸效率的一项重要指标。人体安静时，氧通气当量为20〔5L/0.25L〕一般情况：氧通气当量小，氧的摄取率高，呼吸效率高。在一定范围内运动时，氧通当量不变。第十五页，共36页。第二节气体的交换肺换气—肺泡与肺泡毛细血管之间的气体交换。组织换气­—组织细胞与组织毛细血管之间的气体交换一气体交换的原理(一)气体交换动力1.分压：在混合气体总压力中，各气体所占有的压力。气体分压差是气体交换的动力.第十六页，共36页。二气体交换的过程换气动力：分压差

换气方向：分压高→分压低换气结果：肺静脉血→动脉血组织动脉→静脉血第十七页，共36页。肺换气肺换气过程第十八页，共36页。组织换气组织换气过程第十九页，共36页。三影响换气的因素(一)气体扩散的速率单位时间内气体扩散的容积。O2、CO2扩散速率〔D〕的比较分子量血浆溶解度肺泡气动脉血静脉血DO23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12综合考虑气体的分子量、溶解度以及分压差，CO2实际的扩散速度约为O2的2倍。第二十页，共36页。(二)呼吸膜非常薄，平均厚度不到1μm，通透性与面积极大(约60～100m2)仅有40m2参与气体交换可达70m2，故呼吸膜有相当大的贮备面积第二十一页，共36页。〔三〕通气/血流比值通气/血流比值：指每分钟肺泡通气量(VA)和每分钟肺毛细血管血流量(Qc)之比值，简写为VA/Qc。安静时：VA/Qc比值(4200/5000)=0.84。小于0.84，意味着通气缺乏；大于0.84，意味着通气过剩，血流缺乏。第二十二页，共36页。第三节呼吸运动的调节

一呼吸中枢及其呼吸的反射性调节(一)呼吸中枢:中枢神经系统中,产生和调节呼吸运动的神经元群体.(二)呼吸中枢的分布延髓是产生呼吸节律的最根本中枢脑桥调节延髓中的节律,防止过度吸气.第二十三页，共36页。二化学因素对呼吸的调节

(一)化学感受器化学感受器是指其能承受化学物质刺激的感受器。1.外周化学感受器位于颈内外动脉分叉处的颈动脉体和主动脉弓血管壁外的主动脉体。适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(对PO2↓敏感，对O2含量↓不敏感)，且三者对化学感受器的刺激有互相增强的现象。〔三〕呼吸肌的本体感受性反射呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。第二十四页，共36页。

位置：延髓腹外侧的浅表部位适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。因H+不易透过血-脑屏障，但CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-发挥刺激作用。由于血液中H+不易通过血脑屏障，故血液pH值的变化对中枢化学感受器直接作用不大。中枢化学感受器也不感受O2变化的刺激。第二十五页，共36页。(二)CO2、H+和O2对呼吸的影响

2对呼吸的调节CO2对呼吸有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸的最重要生理性刺激。↑1％时→呼吸开场加深；↑4％时→呼吸加深加快,肺通气量↑1倍以上;↑6％时→肺通气量可增大6-7倍;↑7％以上→呼吸减弱=CO2麻醉。ＰCO2↓→呼吸减慢〔过度通气后可发生呼吸暂〕。机制：呼吸加深加快延髓呼吸中枢+外周化学感受器+中枢化学感受器+CO2透过血脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑ＰCO2↑第二十六页，共36页。+对呼吸的调节[H+]↑→呼吸加强[H+]↓→呼吸抑制机制:类似CO2特点：血液[H+]增加时，是以刺激外周化学感受器为主。第二十七页，共36页。缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,并与缺氧程度呈正相关:轻度缺氧时:通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用,能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。严重缺氧时:来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因此可使呼吸减弱，甚至停顿。第二十八页，共36页。2、H+和PO2三个因素在调节呼吸中的互相作用

PCO2升高时，[H+]也随之升高，两者的作用总和起来，使肺通气较单独PCO2升高时为大；

[H+]增加时，因肺通气增大排出更多CO2,PCO2下降，抵消了一部分H+的刺激作用。

另外CO2含量的下降，也使[H+]有所降低。这两者均使肺通气的增加较单独[H+]升高时为小；PO2下降时，也因肺通气量增加，呼出较多的CO2，使PCO2和[H+]下降，而减弱了低氧的刺激作用。当只改变一个因素时，三者引起的肺通气反应的程度基本接近第二十九页，共36页。三呼吸运动的调节(一)运动时通气机能的变化运动时随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2，为此，通气机能将发生相应的变化。详细表现：潮气量安静时的500ml2000ml以上，呼吸频率随运动强度而增加，由12-18次/分40-60次/分肺通气量增加。运动时肺通气变化规律：较低强度运动时,以潮气量↗为主，而以大强度运动时,以呼吸频率↗为主；且在一定范围内，肺通气与运动强度呈正相关，超过范围后，肺通气↗大于运动强度的↗。动脉的第三十页，共36页。不同强度运动肘，潮气量和呼吸频率的变化第三十一页，共36页。(二)运动过程中肺通气量的时相性变化：

运动开场后，通气量立即快速上升，随后在前一时相升高的根底上，出现持续的缓慢的上升；运动完毕时，肺通气量同样是先出现快速下降，随后缓慢地恢复到安静时的程度。

快时相：通气量迅速升、降的时相慢时相：缓慢升、降的时相中等强度运动：主要是靠呼吸深度的增加剧烈运动：主要是靠呼吸频率的增多第三十二页，共36页。(二)运动时呼吸的调节

运动时肺通气的多因素调节1神经调节①条件反射的影响②大脑皮质运动中枢的影响③本体感受性反射的影响2体液调节①CO2增加对呼吸的影响②缺氧对呼吸的影响③[H+]增加对呼吸的影响3温度调节第三十三页，共36页。附、运动时合理呼吸

(一)减小呼吸道阻力在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三：①减少肺通气阻力，增加通气；②减少呼吸肌为抑制阻力而增加的额外能量消耗，推迟疲劳出现；③