運動生理學 第六章 呼吸

第六章呼吸呼吸：機體在新陳代謝過程中，需要不斷從外界環(huán)境中攝取氧并排除二氧化碳，這種機體與環(huán)境之間的氣體交換稱為呼吸。

呼吸過程的三個環(huán)節(jié)：呼吸肺呼吸（外呼吸）氣體在血液中的運輸細胞呼吸（內呼吸）肺通氣肺換氣第一節(jié)肺通氣

一、肺通氣原理肺通氣指肺與外界環(huán)境之間的氣體交換。肺通氣的結構：呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。肺通氣的結構肺通氣的動力：胸廓的節(jié)律性運動即呼吸運動是實現(xiàn)肺通氣的動力。主要呼吸肌：膈肌和肋間外/外肌。二、呼吸過程中胸內壓的變化胸內壓：指胸膜腔內的壓力。在呼吸過程中始終低于大氣壓，稱為胸內負壓。是維持正常呼吸的必要條件。胸內負壓形成的原因：肺的彈性回縮力。吸氣時肺的回縮力大于呼氣時，因此胸內負壓也大。胸膜腔內負壓的生理意義

維持肺的擴張狀態(tài)，有利肺泡的氣體交換。吸氣時胸內負壓加大，有利于肺的擴張，呼氣時胸內負壓減小，有利于肺的回縮。吸氣時胸內負壓加大，使心房、腔靜脈和胸導管的容積擴大，壓力降低，這有利于心房的充盈和靜脈與淋巴液的回流。憋氣可使胸內壓超過大氣壓，導致靜脈血回流減少，心輸出量隨之下降，使腦供血不足出現(xiàn)眩暈。在運動中應避免過多的憋氣動作，兒童少年更要注意。2.肺內壓

肺內壓：肺泡內的壓力，正常±1-2mmHg。影響因素：呼吸快慢、深淺、氣道通暢程度。氣道不通暢時，吸氣可達－100～－30mmHg，呼氣90-140mmHg。人工呼吸：用人工方法造成肺內壓與外界氣體之間的壓力差，維持肺通氣。如口對口人工呼吸、節(jié)律性地舉臂壓背或擠壓胸廓、呼吸機正壓通氣。三、運動中的肺通氣1、呼吸形式腹式呼吸：以膈肌運動為主的呼吸運動。胸式呼吸：以肋間外肌運動為主的呼吸運動。成人呼吸一般為混合呼吸。運動中隨動作的特點靈活轉變呼吸形式。2、憋氣憋氣可反射性地引起肌張力加強，使胸廓固定，為上肢發(fā)力獲得穩(wěn)定支撐。不利反應：憋氣時胸內壓呈正壓，導致靜脈血回流困難，心輸出量減少，血壓下降，致使心肌、腦細胞、視網膜供血不足，易產生頭暈、惡心、耳鳴及眼冒金花的感覺。憋氣后血壓驟升。憋氣對兒童和老年人不利。訓練水平低者：憋氣前的吸氣不要太深、憋氣應用于關鍵時刻。3、過度通氣過度通氣：指通氣量超過合理水平。后果：可使血中CO2和H+濃度下降，降低了肺通氣的動力，且不能使血氧含量升高。（潛水運動）四、肺通氣功能的評定（一）肺總容量肺總容量：指肺所能容納的最大氣體量，是最大吸氣末肺內氣體的總量。組成：潮氣量、補吸氣量、補呼氣量和余氣量。正常值：正常成人約3900～5200ml。

潮氣量（TV）：每次呼吸時吸入或呼出的氣體量，平靜呼吸約500ml，補吸氣量（IRV）：平靜吸氣末再盡力吸氣所能吸入的氣體量，約1500-2000ml。

補呼氣量（ERV）：平靜呼氣末再盡力呼氣所能呼出的氣體量，900-1200ml。

余氣量（RV）：最大呼氣末仍殘留在肺內不能呼出的氣量，約1000～1500ml。肺氣腫、支氣管哮喘時增大。（一）肺基本容積和肺容量潮氣量400~600ml補吸氣量(吸氣儲備量)1500~2000ml補呼氣量(呼氣儲備量)900~1200ml余氣量1000~1500ml深吸氣量功能余氣量肺活量肺總量（一）肺基本容積和肺容量應用：評價運動員訓練水平，評價普通人健康水平。連續(xù)5次肺活量測定，可判斷呼吸肌的疲勞程度和身體的機能狀況。正常遞減速度：隨年齡增長，每10年下降在9%以內（超過此百分數(shù)預示著衰老加劇）。時間肺活量：在最大吸氣之后，以最快速度進行最大呼氣，計算第1、2、3s末的呼出氣量占肺活量的百分數(shù)，稱時間肺活量。正常值：正常成年人最大呼氣時，前3秒呼出的氣量分別占總肺活量的83%、96%和99%。意義：第1秒的時間肺活量的百分率最有意義，功能檢查中簡稱FEV1。應用：既評價肺的容量的大小，也反映了肺的通氣速度和呼吸道暢通程度，是一個較好的動態(tài)指標。阻塞型肺疾病患者FEV1下降，有訓練的運動員FEV1較正常人高。（三）每分最大通氣量和每分最大隨意通氣量每分通氣量：每分鐘吸入或呼出的氣體總量。為潮氣量與每分鐘呼吸頻率的乘積。正常成人平靜呼吸時，每分通氣量約為6～8L。500ml×(12～18)≈6～8L每分最大通氣量：指在遞增負荷運動中，每分通氣量隨運動強度的增加而增加，所能達到的最大通氣量。一般人在120～140L／min之間，運動員約為一般人的2～2.5倍。每分最大隨意通氣量：在實驗條件下，最大限度地做深而快的呼吸，每分鐘吸入或呼出的氣體量。我國成年男性最大隨意通氣量為100～180L／min，女性為70-120L／min，運動員高于一般人。（四）肺泡通氣量肺泡通氣量：每分鐘吸入肺泡真正參與氣體交換的新鮮空氣量。肺泡通氣量＝（潮氣量－無效腔）×呼吸頻率（次／分）應用：深呼吸既節(jié)省呼吸肌工作的能耗，又能提高肺泡通氣量和氣體交換效率。五、肺通氣功能對運動的反應與適應（一）肺通氣功能對訓練的反應有氧運動時：呼吸深度：500ml→↑2000ml呼吸頻率：12～18次/min→↑50次/min每分通氣量：6～8L→↑100L以上規(guī)律：低強度時，VE的增加主要是呼吸深度增加；強度升高到一定程度時，依靠呼吸頻度增加。過程：運動開始前通氣量稍上升；運動開始后，先突然升高，再緩慢升高，隨后達到平穩(wěn)水平。運動停止時，先驟降，再緩降達運動前水平。（二）肺通氣功能對訓練的適應1、每分通氣量的適應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的幅度減少。極量運動時運動員的最大通氣量明顯較無訓練者大。遞增負荷運動時，通氣閾增大。2、肺通氣效率提高安靜時呼吸深度增加、呼吸頻率下降運動時呼吸深度和頻率的匹配更加合理。在相同肺通氣量的情況下，運動員的呼吸頻率比無訓練者低。。3、氧通氣當量下降氧通氣當量：每分通氣量與每分吸氧量的比值（VE/VO2）。氧通氣當量是評價呼吸效率的一項重要指標，其值小說明氧的攝取效率高。安靜時為20（5L/0.25L），最大強度運動中可達35。說明運動時肺通氣能力的增加相對高于氧化代謝能力的增加。相同強度運動時，優(yōu)秀耐力運動員的氧通氣當量較一般人低，呼吸效率高。第二節(jié)氣體的交換氣體交換：肺泡與血液之間，血液與組織細胞之間的O2和CO2的交換。前者為肺換氣，后者為組織換氣。一、氣體交換的原理(一)氣體交換的方式和動力氣體交換的方式──擴散氣體擴散的動力─區(qū)域間的氣體分壓差氣體分壓(P):混合氣體中每種組成氣體分子所產生的壓力稱為該氣體的分壓。氣體分壓=總壓力×該氣體的容積百分比

二、氣體交換的過程(一)肺換氣過程：

肺泡氣血液

O2CO2靜脈血

動脈血

特點:迅速,不到0.3s即可達平衡.而通常情況下,血液流經肺泡約0.7s,即當血液流經肺泡全長的約1/3時,已基本完成肺換氣.肺：肺泡內PO2>靜脈血PO2肺泡內PCO2<靜脈血PCO2組織：相反。三、影響氣體交換的因素（一）氣體擴散速率氣體分子擴散速度快，氣體交換也快；反之則慢。運動時，組織換氣和肺換氣速度均加快。運動時體溫升高也有利于氣體的擴散。（二）通氣/血流比值VE/Q：每分肺泡通氣量和肺血流量的比值，稱通氣／血流比值。正常值：安靜時為0.84（4.2L／5L），此時通氣量與血流量匹配最合適，氣體交換效率最高。中小強度運動時：肺通氣量和心輸出量增加，使通氣／血流比值保持穩(wěn)定。運動強度過大時：肺通氣量的增加多，此值升高。四、肺換氣功能的評定氧擴散容量：指肺泡膜的氧分壓差為1mmHg時每分鐘可擴散的氧量。此值大說明肺換氣效率高。長期耐力運動對氧擴散容量有良好影響。第三節(jié)呼吸運動的調節(jié)一、呼吸中樞及呼吸的反射性調節(jié)1、呼吸的反射性調節(jié)呼吸中樞分布在大腦皮質、間腦、腦橋、延髓和脊髓等部位，最基本中樞位于延髓。肺牽張反射：由肺擴張或縮小所引起的反射性呼吸變化。此反射與腦橋呼吸調整中樞共同調節(jié)著呼吸的頻率和深度呼吸肌本體感受性反射：由呼吸肌本體感受器傳入沖動所引起的反射性呼吸變化。防御性呼吸反射：咳嗽反射、噴嚏反射等。二、化學因素對呼吸的調節(jié)化學感受器：外周化學感受