運動生理學(xué)呼吸

第六章呼吸目的要求：掌握肺通氣、肺換氣的原理掌握運動時呼吸功能的變化規(guī)律第二節(jié)氣體交換第三節(jié)呼吸運動的調(diào)節(jié)第一節(jié)肺通氣第一頁，共36頁。呼吸：人體與外界環(huán)境之間進(jìn)展的氣體交換過程。第一節(jié)、肺通氣一肺通氣原理肺通氣:肺與外界之間進(jìn)展氣體交換的過程。胸廓的節(jié)律性擴大和縮小。構(gòu)成肺的通氣動力。第二頁，共36頁。二、呼吸過程〔一〕呼吸過程中肺內(nèi)壓的變化肺內(nèi)壓：肺泡內(nèi)的壓力。第三頁，共36頁?！捕澈粑^程中的胸內(nèi)壓變化1、胸內(nèi)壓：胸膜腔內(nèi)的壓力。胸膜腔胸膜位于肺外表的部分為胸膜臟層，位于胸壁內(nèi)外表的部分為胸膜壁層。這兩個部分延續(xù)相連，形成密閉的間隙。第四頁，共36頁。2、胸內(nèi)負(fù)壓的形成原因：嬰兒出生后，胸廓和肺發(fā)育的速度不平衡，肺發(fā)育較慢，胸廓發(fā)育較快，胸廓容積大于肺。由于胸膜壁層和臟層的緊貼不分，即使在呼氣之末也是如此，因而肺始終處于被動牽拉狀態(tài)，肺本身是有彈性的組織，肺泡又有外表張力，這兩種因素使肺具有了回縮力。所以胸膜腔內(nèi)的壓力應(yīng)是肺的回縮力與反方向作用于胸膜腔的肺內(nèi)壓(或大氣壓)之和，即：胸內(nèi)壓=肺內(nèi)壓(或大氣壓)-肺彈性回縮力3、胸內(nèi)壓變化過程：胸內(nèi)壓在呼吸過程中始終低于大氣壓，為負(fù)壓。平靜呼氣之末胸內(nèi)壓為-5~-3mmHg，平靜吸氣之末胸內(nèi)壓為-l0~-5mmHg，第五頁，共36頁。用力吸氣胸內(nèi)負(fù)壓可達(dá)-90mmHg用力呼氣胸內(nèi)負(fù)壓可升高到+110mmHg聲門緊閉4、胸內(nèi)負(fù)壓的意義：①保持肺泡呈擴張狀態(tài),維持正常呼吸；②促進(jìn)靜脈血和淋巴液的回流。第六頁，共36頁。三、運動中的肺通氣(一)呼吸形式1、呼吸?。褐饕鼩饧。弘跫『屠唛g外肌主要呼氣?。豪唛g內(nèi)肌和腹壁肌2、呼吸形式:胸式呼吸〔以肋肌運動為主〕腹式呼吸〔以膈肌運動為主〕運動時呼吸形式應(yīng)與運動技術(shù)相適應(yīng)。(二)憋氣1、概念在較深或深吸氣后，聲門緊閉，然后做用力呼氣動作。2、憋氣良好的作用①憋氣時可反射性地引起肌肉張力的增加，第七頁，共36頁。②可為有關(guān)的運動環(huán)節(jié)創(chuàng)造最有效的收縮條件。如人的臂力和握力在憋氣時最大，呼氣時次之，吸氣時較?。?、不良影響①長時憋氣壓迫胸腔，使胸內(nèi)負(fù)壓驟減，造成回心血減少，輸出量銳減，血壓大幅下降，導(dǎo)致心肌、腦細(xì)胞及視網(wǎng)膜供血不全，影響和干擾了運動的正常進(jìn)展。②憋氣完畢，加深呼吸，使胸內(nèi)負(fù)壓增加，血液迅速回心，沖擊心肌并過度伸展，心輸出量大增，血壓也驟升。這對心力儲藏差者非常不利。4、正確合理的憋氣方法①憋氣前不要吸氣太深；②憋氣完畢時，微啟聲門、喉嚨發(fā)出“嗨〞聲的呼氣③憋氣應(yīng)用于決勝的關(guān)鍵時刻。第八頁，共36頁。四、肺通氣功能的評定(一)肺總?cè)萘?.潮氣量:每一呼吸周期中，吸入或呼出的氣量2.補吸氣量:平靜吸氣之末，再做最大吸氣時，增補吸入的氣量3.補呼氣量:平靜呼氣之末，再做最大呼氣時，增補呼出的氣量。其大小反映了呼氣的貯備才能。4余氣量：盡最大力呼氣之末，仍貯留于肺內(nèi)的氣量。正常男性為1500ml，女性為1000ml。老年人大于青壯年，男性高于女性。第九頁，共36頁。(二)深吸氣和功能余氣量1深吸氣量：補吸氣量+潮氣量。是衡量最大通氣潛力的一個重要指標(biāo)。2.功能余氣量:平靜呼氣之后，存留于肺中的氣量。正常成年男性約為250Oml，女性約為2000ml。(三)肺活量和時間肺活量1肺活量①肺活量：最大深吸氣后，再做最大呼氣時所呼出的氣量，稱為肺活量。②正常值：男性約為3500ml，女性約為2500ml，運動鍛煉既能使人的肺活量程度進(jìn)步，也能延緩肺活量的衰減，高程度的運發(fā)動肺活量可達(dá)7000ml之多第十頁，共36頁。③影響因素：性別、年齡、體外表積、胸廓大小、呼吸肌興隆程度以及肺和胸壁的彈性等因素有關(guān)，而且有較大的個體差異。2時間肺活量最大吸氣之后，以最快速度進(jìn)展最大呼氣，測定在一定時間內(nèi)所能呼出的氣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。時間肺活量是一個評價肺通氣功能較好的動態(tài)指標(biāo)，它不僅反映肺活量的大小，而且還能反映肺的彈性是否降低、氣道是否狹窄、呼吸阻力是否增加等情況。第十一頁，共36頁。(四)每分通氣量和每分最大通氣量1每分通氣量：單位時間內(nèi)吸入(或呼出)的氣量=呼吸深度(潮氣量)×呼吸頻率安靜時：6-8L劇烈運動時：80-15OL或更多(180-200L)2最大通氣量：以適宜的呼吸頻率和呼吸深度進(jìn)展呼吸時所測得的每分通氣量，稱最大通氣量。一般只做15秒鐘通氣量的測定，并將所測得的值乘以4，即為每分最大通氣量。是衡量通氣功能的重要指標(biāo)，可用來評價受試者的通氣儲藏才能。還可用通氣貯量的百分比來表示：第十二頁，共36頁?！参濉撤闻萃饬糠闻萃饬浚褐该糠昼娢敕闻莸膶嶋H能與血液進(jìn)展氣體交換的有效通氣量。=(呼吸深度-生理無效腔)×呼吸頻率在一定范圍內(nèi)，深慢呼吸比淺快呼吸有利？？(六)肺總?cè)萘糠嗡馨莸淖畲髿饬繛榉慰側(cè)萘浚慰側(cè)萘渴欠位盍亢陀鄽饬恐?。第十三頁，?6頁。五肺通氣功能對運動的反響與適應(yīng)〔一〕肺通氣功能對運動的反響功呼吸頻率↗12~18次/分↗50次/分呼吸深度500mL↗2000mL運動時肺通氣變化規(guī)律：較低強度運動時。以潮氣量↗為主；而以大強度運動時，以呼吸頻率↗為主；且在一定范圍內(nèi)，肺通氣與運動強度呈正相關(guān)，超過范圍后，肺通氣↗大于運動強度的↗。運動時肺通氣↗第十四頁，共36頁?！捕撤瓮夤δ軐\動的適應(yīng)1每分通氣量的適應(yīng)訓(xùn)練對安靜時肺通氣量的影響不大,亞極量運動時每分通氣量增加幅度減少,而最大通氣量明顯加。2肺通氣效率進(jìn)步長期系統(tǒng)訓(xùn)練可使安靜時呼吸深度加大，而呼吸頻率減慢；運動時，呼吸頻率變化變慢，而呼吸頻率與深度的匹配更加合理，從而肺泡通氣量增加，呼吸肌氧耗量下降。3氧通氣當(dāng)量下降氧通氣當(dāng)量：每分鐘肺通氣量與每分鐘吸氧量的比值

是評價呼吸效率的一項重要指標(biāo)。人體安靜時，氧通氣當(dāng)量為20〔5L/0.25L〕一般情況：氧通氣當(dāng)量小，氧的攝取率高，呼吸效率高。在一定范圍內(nèi)運動時，氧通當(dāng)量不變。第十五頁，共36頁。第二節(jié)氣體的交換肺換氣—肺泡與肺泡毛細(xì)血管之間的氣體交換。組織換氣-—組織細(xì)胞與組織毛細(xì)血管之間的氣體交換一氣體交換的原理(一)氣體交換動力1.分壓：在混合氣體總壓力中，各氣體所占有的壓力。氣體分壓差是氣體交換的動力.第十六頁，共36頁。二氣體交換的過程換氣動力：分壓差

換氣方向：分壓高→分壓低換氣結(jié)果：肺靜脈血→動脈血組織動脈→靜脈血第十七頁，共36頁。肺換氣肺換氣過程第十八頁，共36頁。組織換氣組織換氣過程第十九頁，共36頁。三影響換氣的因素(一)氣體擴散的速率單位時間內(nèi)氣體擴散的容積。O2、CO2擴散速率〔D〕的比較分子量血漿溶解度肺泡氣動脈血靜脈血DO23221.413.913.35.31CO244515.05.35.36.12綜合考慮氣體的分子量、溶解度以及分壓差，CO2實際的擴散速度約為O2的2倍。第二十頁，共36頁。(二)呼吸膜非常薄，平均厚度不到1μm，通透性與面積極大(約60～100m2)僅有40m2參與氣體交換可達(dá)70m2，故呼吸膜有相當(dāng)大的貯備面積第二十一頁，共36頁。〔三〕通氣/血流比值通氣/血流比值：指每分鐘肺泡通氣量(VA)和每分鐘肺毛細(xì)血管血流量(Qc)之比值，簡寫為VA/Qc。安靜時：VA/Qc比值(4200/5000)=0.84。小于0.84，意味著通氣缺乏；大于0.84，意味著通氣過剩，血流缺乏。第二十二頁，共36頁。第三節(jié)呼吸運動的調(diào)節(jié)

一呼吸中樞及其呼吸的反射性調(diào)節(jié)(一)呼吸中樞:中樞神經(jīng)系統(tǒng)中,產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)元群體.(二)呼吸中樞的分布延髓是產(chǎn)生呼吸節(jié)律的最根本中樞腦橋調(diào)節(jié)延髓中的節(jié)律,防止過度吸氣.第二十三頁，共36頁。二化學(xué)因素對呼吸的調(diào)節(jié)

(一)化學(xué)感受器化學(xué)感受器是指其能承受化學(xué)物質(zhì)刺激的感受器。1.外周化學(xué)感受器位于頸內(nèi)外動脈分叉處的頸動脈體和主動脈弓血管壁外的主動脈體。適宜刺激：對PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(對PO2↓敏感，對O2含量↓不敏感)，且三者對化學(xué)感受器的刺激有互相增強的現(xiàn)象?！踩澈粑〉谋倔w感受性反射呼吸肌本體感受器傳入沖動所引起的反射性呼吸變化。第二十四頁，共36頁。

位置：延髓腹外側(cè)的淺表部位適宜刺激：對H+高度敏感，不感受缺O(jiān)2的刺激。因H+不易透過血-腦屏障，但CO2易透過血-腦屏障進(jìn)入腦脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-發(fā)揮刺激作用。由于血液中H+不易通過血腦屏障，故血液pH值的變化對中樞化學(xué)感受器直接作用不大。中樞化學(xué)感受器也不感受O2變化的刺激。第二十五頁，共36頁。(二)CO2、H+和O2對呼吸的影響

2對呼吸的調(diào)節(jié)CO2對呼吸有很強的刺激作用，它是維持正常呼吸的最重要生理性刺激?！?％時→呼吸開場加深；↑4％時→呼吸加深加快,肺通氣量↑1倍以上;↑6％時→肺通氣量可增大6-7倍;↑7％以上→呼吸減弱=CO2麻醉。ＰCO2↓→呼吸減慢〔過度通氣后可發(fā)生呼吸暫〕。機制：呼吸加深加快延髓呼吸中樞+外周化學(xué)感受器+中樞化學(xué)感受器+CO2透過血腦屏障進(jìn)入腦脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑ＰCO2↑第二十六頁，共36頁。+對呼吸的調(diào)節(jié)[H+]↑→呼吸加強[H+]↓→呼吸抑制機制:類似CO2特點：血液[H+]增加時，是以刺激外周化學(xué)感受器為主。第二十七頁，共36頁。缺氧對呼吸中樞的直接作用是抑制,并與缺氧程度呈正相關(guān):輕度缺氧時:通過外周化學(xué)感受器的傳入沖動興奮呼吸中樞的作用,能對抗缺氧對中樞的直接抑制作用，表現(xiàn)為呼吸增強。嚴(yán)重缺氧時:來自外周化學(xué)感受器的傳入沖動，對抗不了缺氧對呼吸中樞的抑制作用，因此可使呼吸減弱，甚至停頓。第二十八頁，共36頁。2、H+和PO2三個因素在調(diào)節(jié)呼吸中的互相作用

PCO2升高時，[H+]也隨之升高，兩者的作用總和起來，使肺通氣較單獨PCO2升高時為大；

[H+]增加時，因肺通氣增大排出更多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。這兩者均使肺通氣的增加較單獨[H+]升高時為??；PO2下降時，也因肺通氣量增加，呼出較多的CO2，使PCO2和[H+]下降，而減弱了低氧的刺激作用。當(dāng)只改變一個因素時，三者引起的肺通氣反應(yīng)的程度基本接近第二十九頁，共36頁。三呼吸運動的調(diào)節(jié)(一)運動時通氣機能的變化運動時隨著強度的增大，機體為適應(yīng)代謝的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2，為此，通氣機能將發(fā)生相應(yīng)的變化。詳細(xì)表現(xiàn)：潮氣量安靜時的500ml2000ml以上，呼吸頻率隨運動強度而增加，由12-18次/分40-60次/分肺通氣量增加。運動時肺通氣變化規(guī)律：較低強度運動時,以潮氣量↗為主，而以大強度運動時,以呼吸頻率↗為主；且在一定范圍內(nèi)，肺通氣與運動強度呈正相關(guān)，超過范圍后，肺通氣↗大于運動強度的↗。動脈的第三十頁，共36頁。不同強度運動肘，潮氣量和呼吸頻率的變化第三十一頁，共36頁。(二)運動過程中肺通氣量的時相性變化：

運動開場后，通氣量立即快速上升，隨后在前一時相升高的根底上，出現(xiàn)持續(xù)的緩慢的上升；運動完畢時，肺通氣量同樣是先出現(xiàn)快速下降，隨后緩慢地恢復(fù)到安靜時的程度。

快時相：通氣量迅速升、降的時相慢時相：緩慢升、降的時相中等強度運動：主要是靠呼吸深度的增加劇烈運動：主要是靠呼吸頻率的增多第三十二頁，共36頁。(二)運動時呼吸的調(diào)節(jié)

運動時肺通氣的多因素調(diào)節(jié)1神經(jīng)調(diào)節(jié)①條件反射的影響②大腦皮質(zhì)運動中樞的影響③本體感受性反射的影響2體液調(diào)節(jié)①CO2增加對呼吸的影響②缺氧對呼吸的影響③[H+]增加對呼吸的影響3溫度調(diào)節(jié)第三十三頁，共36頁。附、運動時合理呼吸

(一)減小呼吸道阻力在劇烈運動時，為減少呼吸道阻力，人們常采用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三：①減少肺通氣阻力，增加通氣；②減少呼吸肌為抑制阻力而增加的額外能量消耗，推遲疲勞出現(xiàn)；③