運動生理學(xué)呼吸機能

1、呼吸系統(tǒng),第四章 呼吸機能,呼吸運動和肺通氣機能氣體交換與運輸呼吸運動的調(diào)節(jié)運動對呼吸機能的影響,第一節(jié)呼吸運動與肺通氣機能,肺通氣的動力學(xué)肺通氣機能肺通氣機能指標(biāo),肺通氣的動力學(xué),呼吸運動 呼吸肌:吸氣?。焊艏?、肋間外肌、胸肌、斜方肌等呼氣?。豪唛g內(nèi)肌和腹壁肌,平靜呼吸,吸氣膈肌、肋間外肌收縮→穹窿下降、肋骨上提外翻→胸腔容積↑ →肺容積↑→肺內(nèi)壓↓＜大氣壓→空氣入肺泡主動過程呼氣膈肌、肋間外肌舒張→胸腔容

2、積↓→肺容積↓→肺內(nèi)壓↑＞大氣壓→肺內(nèi)氣體排出被動過程,用力呼吸,用力吸氣輔助吸氣肌參與收縮→胸腔容積↑↑ →吸氣量↑主動過程用力呼氣肋間內(nèi)肌、腹壁肌參與收縮→胸腔容積↓↓ →呼氣量↑主動過程,呼吸形式,膈肌活動為主：膈式呼吸或腹式呼吸肋間肌活動為主：肋式呼吸或胸式呼吸在不同的運動過程中要采用不同的方式,肺內(nèi)壓,肺內(nèi)壓：肺泡內(nèi)的壓力呼吸時肺內(nèi)壓的變化：吸氣：胸腔↑→肺容積↑→肺內(nèi)壓↓＜大氣壓→空氣入肺泡→肺內(nèi)壓＝大氣

3、壓→氣體停止入肺,呼氣：胸腔↓→肺容積↓→肺內(nèi)壓↑＞大氣壓→空氣出肺泡→肺內(nèi)壓＝大氣壓→氣體停止出肺,胸內(nèi)壓,胸內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓－肺彈性回縮力,胸內(nèi)壓,胸內(nèi)壓產(chǎn)生胸內(nèi)壓＝肺內(nèi)壓－肺彈性回縮力＝大氣壓－肺彈性回縮力設(shè) 大氣壓＝0；則 胸內(nèi)壓＝－肺彈性回縮力胸內(nèi)負壓由肺彈性回縮力造成意義吸氣→肺彈性回縮力↑→胸內(nèi)負壓↑→心房、腔靜脈、胸導(dǎo)管擴張→其壓力↓→利于靜脈血液、淋巴液回流,肺通氣機能,肺容量及其變化示意圖,肺總?cè)萘浚悍卧谧畲笪?/p>

4、氣末所容納的氣體量,幾個概念,潮氣量（tidal volume TV)：又稱為呼吸深度，指每一呼吸周期中吸入或呼出的氣量。平靜呼吸時為400~600mL。補吸氣量（inspiratory reserve volume IRV）：平靜吸氣后，再最大吸氣吸入的氣體量。正常成人：1500~2200mL。深吸氣量（inspiratory capacity IC）：補吸氣量與潮氣量之和。補呼氣量（expiratory reserve vol

5、ume ERV）：平靜呼氣后，再最大呼氣時，增補呼出的氣體量。正常成人：900~1200mL。肺活量（vital capacity VC）：最大深吸氣后，再做最大呼氣時所呼出的氣量。 ♂：3500mL左右，♀：2500mL左右，運動員可達7000ml。余氣量（residual volume RV）：最大呼氣后存留于肺內(nèi)的氣量。 ♂：1500mL左右，♀：1000mL左右。功能余氣量（fuctional residual c

6、apacity FRC）：平靜呼氣后，存留于肺中的氣量?！幔?500mL左右，♀：2000mL左右。,幾個概念,肺通氣量（ventilation volume VE）：單位時 間內(nèi)呼出或吸入的氣量。 每分鐘通氣量＝呼吸深度×呼吸頻率成人安靜時：500mL×12~18/min＝6~8L運動時可達80-150L甚至更多。肺泡通氣量（AV）：指每分鐘吸入肺泡的實際能與血液進行氣體交換的有效通氣量。解剖無

7、效腔（anatomical dead space）：吸氣時，部分氣體不能進入肺泡，殘留在呼吸道內(nèi)，而呼吸道不具有氣體交換能力，因此稱這一部分空腔為解剖無效腔。容量約為150ml。肺泡無效腔：進入肺泡的氣體，一部分不能與血液進行氣體交換，這稱為肺泡無效腔。生理無效腔（physiological dead space）：解剖無效腔與肺泡無效腔之和稱為生理無效腔。,肺通氣機能的指標(biāo),肺活量連續(xù)肺活量時間肺活量最大通氣量,連續(xù)肺活量,

8、連續(xù)測定5次肺活量，根據(jù)所測數(shù)據(jù)變化趨勢，判斷呼吸機能能力。判定 如果連續(xù)五次測定變化不大，說明身體狀況良好； 如果測定數(shù)值連續(xù)下降，說明身體狀況不佳，或呼吸肌出現(xiàn)疲勞。,時間肺活量（timed vital capacity）,最大吸氣之后，以最快速度進行最大呼氣，記錄一定時間內(nèi)所呼出的氣量正常第1秒：83%第2秒：96%第3秒：99%分析時第1秒意義最大，它不僅反映肺活量的大小，而且反映肺彈性是否降低、氣道是否

9、狹窄等,最大通氣量（maximal ventilation volume VEmax ）,最大通氣量：以適宜的呼吸頻率和呼吸深度進行呼吸時所測得的每分鐘通氣量通氣儲量的百分比=（最大通氣量-安靜通氣量）/最大通氣量X100%評價通氣儲備能力,第二節(jié) 氣體交換和運輸,氣體交換氣體運輸,氣體交換,氣體交換原理肺換氣和組織換氣影響換氣的因素,氣體交換的原理,分壓和分壓差的概念 分壓：混合氣體中各組成氣體所具有的壓力， 分

10、壓大小與該氣體在混合氣體中所占的體積比 利有關(guān)。例：P空氣＝101.31kPa，O2所占百分比為21%， 則PO2＝101.31×21%＝21.19kPa 分壓差：同一氣體在兩相之間（氣-氣，氣-液）的壓力差。氣體有沿著高分壓向低分壓移動的能力，稱為擴散或彌散。分壓差越大，擴散能力越強。,人體不同部位氧和二氧化碳分壓,海平面空氣、肺泡、血液和組織細胞內(nèi)氧氣和二氧化碳分壓（mmHg）,氣體擴散的速率,單位時間

11、內(nèi)氣體擴散的容積稱為氣體擴散速率。,氣體肺擴散容量,在1mmHg分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴散氣體的量。是評定呼吸氣體通過呼吸膜功能的一項重要指標(biāo)。常用氧擴散容量來表示，安靜狀態(tài)下約為20-33ml/min·mmHg。影響因素 受體表面積、年齡、性別、體位及運動狀況的影響,肺換氣和組織換氣,影響換氣的因素,氣體的分子量與溶解度 一般情況下，分子量越小溶解度越大，換氣速度越快。分壓差 由于氧氣和二氧化

12、碳分子量和溶解度不會改變，所以分壓差大小影響換氣速度更為明顯。呼吸膜 呼吸膜厚度?。ú坏?微米）、氣體通透性好、面積大，因此，安靜狀態(tài)下，正常人呼吸膜對換氣速度影響不明顯通氣/血流比值 指每分鐘通過肺泡的通氣量與通過肺毛細血管血流量的比值。其理想比值是0.84。過大或過小均影響換氣。局部器官血流量 血流量增大，組織氣體交換增加。,氣體運輸,運輸方式： 溶解運輸（少量），化合結(jié)合運輸（主要方式）氧氣運輸二

13、氧化碳運輸,氧氣運輸,物理溶解微量：占進入血液氧的1.5%，可忽略不計化學(xué)結(jié)合絕大部分與血紅蛋白結(jié)合,血紅蛋白（hemoglobin ）與氧氣結(jié)合,每分子血紅蛋白結(jié)合4個氧分子每克Hb可結(jié)合氧 1.34mL~1.36mL每100mL血液中血紅蛋白與氧結(jié)合的最大量，稱為血紅蛋白氧容量；實際結(jié)合量稱為氧含量；氧含量所占氧容量的百分比稱為氧飽和度。,血紅蛋白與氧的可逆結(jié)合,血紅蛋白與氧的可逆結(jié)合肺： PO2高，促進Hb和O

14、2結(jié)合組織： PO2低，促進HbO2解離,氧離曲線,氧離曲線表示氧分壓與血紅蛋白結(jié)合氧量的關(guān)系,,,氧離曲線上段,氧離曲線下段,氧離曲線的分子生物學(xué)意義,1分子血紅蛋白含4分子Fe2+第一個Fe2+與O2結(jié)合后→珠蛋白肽鏈分子構(gòu)型改變→第二個Fe2+與O2更易結(jié)合（親和力↑）≡ Fe2+與O2解離能力↓→········→第四個Fe2+與O2親和力

15、↑↑125倍飽和度＜75%，即O2結(jié)合的Fe2+不足3個，親和力較弱，氧離作用叫明顯，曲線較陡,氧離曲線上段的生理意義,,現(xiàn)象氧分壓從100mmHg降至80mmHg：血氧飽和度僅從98%降至96%氧分壓高于60mmHg：血氧飽和度大于90%意義高原或輕度呼吸機能不全：不致缺氧,氧離曲線下段的生理意義,現(xiàn)象氧分壓小于60mmHg：氧分壓略有下降，血氧飽和度急劇下降意義保證組織缺氧時，血液放出大量氧，以供肌肉活動,氧解離曲線

16、變化的影響因素,影響因素：血液二氧化碳分壓、pH值、體溫、2，3-DPG等,一氧化碳中毒,簡單解釋,氧儲備,在正常情況下，機體內(nèi)存在一小部分氧氣代用血液、肺：1300~2300mL肌紅蛋白：240~500mL 肌紅蛋白與血紅蛋白化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，肌紅蛋白與氧氣的結(jié)合能力明顯高于血紅蛋白。,氧利用率,氧利用率定義：100mL動脈血流經(jīng)組織時所釋放的氧量占動脈血氧含量的百分比安靜時，人體100ml動脈血中氧含量較為固定，約為

17、20ml。計算：氧利用率＝（動脈血氧含量－靜脈血氧含量）／動脈血氧含量×100%不同情況下氧利用率運動時高于安靜時約2.6倍劇烈運動時氧利用率可提高3倍以上,氧脈搏,氧脈搏定義：心臟每次搏動輸出的血量攝取的氧量最高：心率為130~140/min時：11~17mL；個別運動員可達到23ml判斷心功能的綜合指標(biāo),二氧化碳運輸,運輸形式物理溶解（少部分，占6%左右）化學(xué)結(jié)合碳酸鹽形式（NaHCO3,KHCO3,占

18、87%）氨基甲酸血紅蛋白形式（HbNHCOOH,占7%）,二氧化碳運輸,,碳酸鹽形式（占87%）氨基甲酸血紅蛋白形式（HbNHCOOH,占7%）,,NaHCO3,呼吸與酸堿平衡,血液在運輸二氧化碳的過程中，形成H2CO3／NaHCO3緩沖對，其比值為1/20?？赏ㄟ^分解或合成H2CO3改變二氧化碳的分壓調(diào)節(jié)呼吸，從而維持血液酸堿平衡。,第三節(jié) 呼吸運動的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)系統(tǒng)呼吸運動的反射性調(diào)節(jié)血液中化學(xué)成分的改變對呼吸

19、運動的調(diào)節(jié),一、調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)系統(tǒng),（一）呼吸運動的神經(jīng)支配 延髓和腦橋通過膈神經(jīng)支配膈肌，從而調(diào)節(jié)呼吸；（二）呼吸中樞腦橋呼吸調(diào)整中樞：抑制吸氣，調(diào)整呼吸節(jié)律長吸中樞：加強吸氣延髓（呼吸基本中樞）吸氣中樞呼氣中樞大腦皮質(zhì)對呼吸進行隨意調(diào)節(jié)，如唱歌、講話、運動等過程中對呼吸的調(diào)節(jié)各中樞的相互關(guān)系,二、呼吸運動的反射性調(diào)節(jié)（反饋調(diào)節(jié)）,（一）肺牽張反射 肺擴張或縮小引起吸氣抑制或興奮

20、的反射。反射過程吸氣：肺擴張→達一定容積→肺牽張感受器興奮↑→發(fā)放沖動→······→延髓→吸氣中樞抑制→吸氣終止呼氣發(fā)生呼氣：肺縮小→肺牽張感受器興奮↓→傳入沖動↓→吸氣中樞抑制解除→下個呼吸周期負反饋調(diào)節(jié),（二）呼吸肌的本體感受性反射吸氣時阻力↑→吸氣肌收縮呼氣時阻力↑→呼氣肌收縮軀干、四肢肌肉和關(guān)節(jié)處的本體感受器受到牽拉刺激時也能引起呼吸加快,（三）防御性

21、反射 呼吸道內(nèi)存在感受器，受到刺激時引起反射，防止異物進入肺泡。,三、化學(xué)因素對呼吸的調(diào)節(jié),指動脈血中的O2、CO2和H+（一）化學(xué)感受器 1、外周化學(xué)感受器 頸動脈體（起主要作用）和主動脈體（次要） 2、中樞化學(xué)感受器 延髓外側(cè)的淺表部分，主要接受周圍腦脊液 中的CO2和H+刺激,（二） CO2 、 O2和H+對呼吸的影響,通過中樞化學(xué)感受器

22、調(diào)節(jié),,,,,舌咽神經(jīng)分支竇神經(jīng),主動脈神經(jīng)（迷走神經(jīng)內(nèi)）,,,通過外周化學(xué)感受器調(diào)節(jié),PO2、PCO2、H＋濃度變化,主動脈體,頸動脈體,二氧化碳對呼吸影響的表現(xiàn),缺氧對呼吸的調(diào)節(jié),中樞,外周化學(xué)感受器耐受,興奮↑↑,呼吸中樞興奮,呼吸反射性加強,少量缺氧,抑制↑,嚴(yán)重缺氧,中樞,外周化學(xué)感受器耐受,興奮↑,抑制↑ ↑,呼吸中樞抑制,呼吸反射性抑制,CO2 、 O2和H+三者在呼吸調(diào)節(jié)中的作用,,第四節(jié)運動對呼吸機能的影響,運動

23、時通氣機能的變化運動時換氣機能的變化運動時呼吸的調(diào)節(jié)運動時合理呼吸,一、運動時通氣機能的變化,二、運動時換氣機能的變化,肺換氣的變化組織代謝加強，呼吸膜兩側(cè)氧分壓差加大，氧氣擴散速率增加血液中兒茶酚胺增加，通氣肺泡的數(shù)量增加開放的肺毛細血管增多，呼吸膜表面積增大右心室泵血量增加，肺血流量增加 組織換氣的變化組織耗氧量增加，組織與血液間氧分壓差增加，加快氧的擴散毛細血管開放數(shù)量增加，增加了氣體交換面積二氧化碳濃度和局

24、部溫度升高，導(dǎo)致氧離曲線右偏，使氧氣釋放增加,三、運動時呼吸的調(diào)節(jié),通過神經(jīng)和體液進行調(diào)節(jié) 前面已經(jīng)講述，在此不再贅述,四、運動時合理呼吸,減少呼吸道阻力 主要通過采用鼻子呼吸而不是口呼吸提高肺泡通氣效率 通過增加呼吸頻率和呼吸深度來完成，但要把呼吸頻率和深度結(jié)合起來與動作技術(shù)相適應(yīng)呼吸形式與技術(shù)動作相配合 需胸肩帶部固定的采用腹式呼吸 需腹部固定的采用胸式呼吸 呼吸時相與動作技術(shù)相配合呼吸節(jié)奏與動