运动生理学-第六章-呼吸课件

第六章 呼吸第六章 呼吸1呼吸：呼吸：机体在新陈代谢过程中，需要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化碳，这种机体与环境之间的气体交换称为呼吸。换称为呼吸。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2 呼吸过程的三个环节：呼吸过程的三个环节：呼吸呼吸肺呼吸肺呼吸（外呼吸）（外呼吸）气体在血液中的运输气体在血液中的运输细胞呼吸细胞呼吸（内呼吸）（内呼吸）肺通气肺通气肺换气肺换气呼吸肺呼吸（外呼吸）气体在血液中的运输细胞呼吸（内呼吸）肺通3第一节 肺通气 一、肺通气原理一、肺通气原理肺通气指肺与外界环境之间的气体交换。肺通气指肺与外界环境之间的气体交换。肺通气的结构：肺通气的结构：呼吸道、肺泡、胸廓和胸呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。膜腔等。第一节 肺通气 一、肺通气原理4肺通气的结构肺通气的结构肺通气的结构5肺通气的动力：肺通气的动力：胸廓的节律性运动即呼吸胸廓的节律性运动即呼吸运动是实现肺通气的动力。运动是实现肺通气的动力。主要呼吸肌：主要呼吸肌：膈肌和肋间外膈肌和肋间外/外肌。外肌。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。6二、呼吸过程中胸内压的变化二、呼吸过程中胸内压的变化胸内压：胸内压：指胸膜腔内的压力。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。压。是维持正常呼吸的必要条件。胸内负压形成的原因：胸内负压形成的原因：肺的弹性回缩力。肺的弹性回缩力。吸气时肺的回缩力大于呼气时，因此胸内负吸气时肺的回缩力大于呼气时，因此胸内负压也大。压也大。二、呼吸过程中胸内压的变化7运动生理学-第六章-呼吸课件8运动生理学-第六章-呼吸课件9运动生理学-第六章-呼吸课件10胸膜腔内负压的生理意义胸膜腔内负压的生理意义 n维维持持肺肺的的扩扩张张状状态态，有有利利肺肺泡泡的的气气体体交交换换。吸吸气气时时胸胸内内负负压压加加大大，有有利利于于肺肺的的扩扩张张，呼呼气气时时胸胸内内负负压减小，有利于肺的回缩。压减小，有利于肺的回缩。n吸吸气气时时胸胸内内负负压压加加大大，使使心心房房、腔腔静静脉脉和和胸胸导导管管的的容容积积扩扩大大，压压力力降降低低，这这有有利利于于心心房房的的充充盈盈和和静静脉与淋巴液的回流。脉与淋巴液的回流。n憋憋气气可可使使胸胸内内压压超超过过大大气气压压，导导致致静静脉脉血血回回流流减减少少，心心输输出出量量随随之之下下降降，使使脑脑供供血血不不足足出出现现眩眩晕晕。在在运运动动中中应应避避免免过过多多的的憋憋气气动动作作，儿儿童童少少年年更更要要注注意。意。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112.2.肺内压肺内压 肺内压：肺泡内的压力，正常肺内压：肺泡内的压力，正常1-2mmHg1-2mmHg。影响因素：呼吸快慢、深浅、气道通畅程度。影响因素：呼吸快慢、深浅、气道通畅程度。气道不通畅时，吸气可达气道不通畅时，吸气可达10010030mmHg30mmHg，呼气，呼气90-140mmHg90-140mmHg。人工呼吸：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。挤压胸廓、呼吸机正压通气。2.肺内压 肺内压：肺泡内的压力，正常1-2mmHg。人12三、运动中的肺通气三、运动中的肺通气1 1、呼吸形式、呼吸形式腹式呼吸：腹式呼吸：以膈肌运动为主的呼吸运动。以膈肌运动为主的呼吸运动。胸式呼吸：胸式呼吸：以肋间外肌运动为主的呼吸运以肋间外肌运动为主的呼吸运动。动。成人呼吸一般为混合呼吸。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运动中随动作的特点灵活转变呼吸形式。三、运动中的肺通气132 2、憋气、憋气憋气可反射性地引起肌张力加强，使胸廓固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。定，为上肢发力获得稳定支撑。不利反应：不利反应：憋气时胸内压呈正压，导致静脉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。头晕、恶心、耳鸣及眼冒金花的感觉。憋气后血压骤升。憋气后血压骤升。憋气对儿童和老年人不利。憋气对儿童和老年人不利。训练水平低者：训练水平低者：憋气前的吸气不要太深、憋憋气前的吸气不要太深、憋气应用于关键时刻。气应用于关键时刻。2、憋气143 3、过度通气、过度通气过度通气：过度通气：指通气量超过合理水平。指通气量超过合理水平。后果：后果：可使血中可使血中COCO2 2和和H H+浓度下降，降低了浓度下降，降低了肺通气的动力，且不能使血氧含量升高。肺通气的动力，且不能使血氧含量升高。（潜水运动）（潜水运动）3、过度通气15四、四、肺通气功能的评定肺通气功能的评定（一）肺总容量（一）肺总容量肺总容量：肺总容量：指肺所能容纳的最大气体量，是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。最大吸气末肺内气体的总量。组成：组成：潮气量、补吸气量、补呼气量和余气潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量。量。正常值：正常值：正常成人约正常成人约390039005200ml5200ml。四、肺通气功能的评定16 潮气量（潮气量（TVTV）：）：每次呼吸时吸入或呼出的气体量，平静呼吸约每次呼吸时吸入或呼出的气体量，平静呼吸约500 ml500 ml，补吸气量（补吸气量（IRVIRV）：）：平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量，约平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量，约1500-2000ml1500-2000ml。补呼气量（补呼气量（ERVERV）：）：平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量，平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量，900-1200 ml900-1200 ml。余气量（余气量（RVRV）：）：最大呼气末仍残留在肺内不能呼出的气量，约最大呼气末仍残留在肺内不能呼出的气量，约100010001500 ml1500 ml。肺气肿、支气管哮喘时增大。肺气肿、支气管哮喘时增大。（一）肺基本容积和肺容量（一）肺基本容积和肺容量 潮气量（TV）：（一）肺基本容积和肺容量17潮气量潮气量400600ml补吸气量补吸气量(吸气储备量吸气储备量)15002000ml补呼气量补呼气量(呼气储备量呼气储备量)9001200ml余气量余气量10001500ml深吸气量深吸气量功能余气量功能余气量肺活量肺活量肺总量肺总量潮气量补吸气量(吸气储备量)补呼气量(呼气储备量)余气量深吸18（一）肺基本容积和肺容量（一）肺基本容积和肺容量（一）肺基本容积和肺容量19应用：应用：评价运动员训练水平，评价普通人评价运动员训练水平，评价普通人健康水平。连续健康水平。连续5 5次肺活量测定，可判断呼次肺活量测定，可判断呼吸肌的疲劳程度和身体的机能状况。吸肌的疲劳程度和身体的机能状况。正常递减速度：正常递减速度：随年龄增长，每随年龄增长，每1010年下降年下降在在9%9%以内（超过此百分数预示着衰老加剧）。以内（超过此百分数预示着衰老加剧）。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20时间肺活量：时间肺活量：在最大吸气之后，以最快速在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，计算第度进行最大呼气，计算第1 1、2 2、3s3s末的呼末的呼出气量占肺活量的百分数，称时间肺活量。出气量占肺活量的百分数，称时间肺活量。正常值：正常值：正常成年人最大呼气时，前正常成年人最大呼气时，前3 3秒呼秒呼出的气量分别占总肺活量的出的气量分别占总肺活量的83%83%、96%96%和和99%99%。意义：意义：第第1 1秒的时间肺活量的百分率最有意秒的时间肺活量的百分率最有意义，功能检查中简称义，功能检查中简称FEVFEV1 1。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121应用：应用：既评价肺的容量的大小，也反映了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，是一个肺的通气速度和呼吸道畅通程度，是一个较好的动态指标。较好的动态指标。阻塞型肺疾病患者阻塞型肺疾病患者FEVFEV1 1下降，有训练的运动下降，有训练的运动员员FEVFEV1 1较正常人高。较正常人高。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22（三）每分最大通气量和每分最大随意通气量（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通气量 ：每分钟吸入或呼出的气体总量。为潮气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，每分通气量约为分通气量约为6 68L8L。500ml(12 500ml(1218)618)68L8L每分最大通气量：指每分最大通气量：指在递增负荷运动中，每分通气量随在递增负荷运动中，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。一般运动强度的增加而增加，所能达到的最大通气量。一般人在人在120120140L140Lminmin之间，运动员约为一般人的之间，运动员约为一般人的2 22.52.5倍。倍。（三）每分最大通气量和每分最大随意通气量23每分最大随意通气量：每分最大随意通气量：在实验条件下，最在实验条件下，最大限度地做深而快的呼吸，每分钟吸入或大限度地做深而快的呼吸，每分钟吸入或呼出的气体量。呼出的气体量。我国成年男性最大随意通气量为我国成年男性最大随意通气量为100100180L180Lminmin，女性为，女性为70-120L70-120Lminmin，运动员高于，运动员高于一般人。一般人。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，24（四）肺泡通气量（四）肺泡通气量肺泡通气量：肺泡通气量：每分钟吸入肺泡真正参与气每分钟吸入肺泡真正参与气体交换的新鲜空气量。体交换的新鲜空气量。肺泡通气量（潮气量无效腔）肺泡通气量（潮气量无效腔）呼吸频呼吸频率（次分）率（次分）应用：应用：深呼吸既节省呼吸肌工作的能耗，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。又能提高肺泡通气量和气体交换效率。（四）肺泡通气量25五、肺通气功能对运动的反应与适应五、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（一）肺通气功能对训练的反应有氧运动时：有氧运动时：呼吸深度：呼吸深度：500ml2000ml500ml2000ml呼吸频率：呼吸频率：12121818次次/min 50/min 50次次/min/min每分通气量：每分通气量：6 68L 100L8L 100L以上以上五、肺通气功能对运动的反应与适应26规律：规律：低强度时，低强度时，VEVE的增加主要是呼吸深的增加主要是呼吸深度增加；强度升高到一定程度时，依靠呼度增加；强度升高到一定程度时，依靠呼吸频度增加。吸频度增加。过程：过程：运动开始前通气量稍上升；运动开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，再缓到平稳水平。运动停止时，先骤降，再缓降达运动前水平。降达运动前水平。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27（二）肺通气功能对训练的适应（二）肺通气功能对训练的适应1 1、每分通气量的适应、每分通气量的适应对安静时肺通气量的影响不大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。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极量运动时运动员的最大通气量明显较无训练者大。大。递增负荷运动时，通气阈增大。递增负荷运动时，通气阈增大。（二）肺通气功能对训练的适应282 2、肺通气效率提高、肺通气效率提高安静时呼吸深度增加、呼吸频率下降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。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。频率比无训练者低。2、肺通气效率提高293 3、氧通气当量下降、氧通气当量下降氧通气当量：氧通气当量：每分通气量与每分吸氧量的比值每分通气量与每分吸氧量的比值（V VE E/V/VO2O2）。）。氧通气当量是评价呼吸效率的一项重要指标，其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。值小说明氧的摄取效率高。安静时为安静时为2020（5L/0.25L5L/0.25L），最大强度运动中可），最大强度运动中可达达3535。说明运动时肺通气能力的增加相对高于氧。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。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。较一般人低，呼吸效率高。3、氧通气当量下降30第二节第二节 气体的交换气体的交换气体交换：气体交换：肺泡与血液之间，血液与组织肺泡与血液之间，血液与组织细胞之间的细胞之间的O O2 2和和COCO2 2的交换。前者为肺换气，的交换。前者为肺换气，后者为组织换气。后者为组织换气。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31一、气体交换的原理一、气体交换的原理(一一)气体交换的方式和动力气体交换的方式和动力气体交换的方式气体交换的方式扩散扩散气体扩散的动力气体扩散的动力区域间的区域间的气体分压差气体分压差气气体体分分压压(P P):):混混合合气气体体中中每每种种组组成成气气体体分分子子所所产产生生的压力称为该气体的分压。的压力称为该气体的分压。气体分压气体分压=总压力总压力该气体的容积百分比该气体的容积百分比一、气体交换的原理32 二、气体交换的过程二、气体交换的过程(一一)肺换气过程：肺换气过程：肺泡气肺泡气血液血液 O2CO2静脉血静脉血 动脉血动脉血 特点特点:迅速迅速,不到不到0.3s0.3s即可达平衡即可达平衡.而通常情况而通常情况 下下,血液流经肺泡约血液流经肺泡约0.7s,0.7s,即当血液流经肺即当血液流经肺 泡全长的约泡全长的约1/31/3时时,已基本完成肺换气已基本完成肺换气.二、气体交换的过程肺泡气血液 O2CO2静脉血 动33肺：肺：肺泡内肺泡内 P PO2O2 静脉血静脉血 P PO2O2 肺泡内肺泡内 P PCO2CO2 静脉血 PO234三、影响气体交换的因素三、影响气体交换的因素（一）气体扩散速率（一）气体扩散速率气体分子扩散速度快，气体交换也快；反之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则慢。运动时，组织换气和肺换气速度均加快。快。运动时体温升高也有利于气体的扩散。运动时体温升高也有利于气体的扩散。三、影响气体交换的因素35（二）通气二）通气/血流比值血流比值VE/Q VE/Q：每分肺泡通气量和肺血流量的比值，称通每分肺泡通气量和肺血流量的比值，称通气血流比值。气血流比值。正常值：正常值：安静时为安静时为0.840.84（4.2L4.2L5L5L），此时通气量），此时通气量与血流量匹配最合适，气体交换效率最高。与血流量匹配最合适，气体交换效率最高。中小强度运动时：中小强度运动时：肺通气量和心输出量增加，使通肺通气量和心输出量增加，使通气血流比值保持稳定。气血流比值保持稳定。运动强度过大时：运动强度过大时：肺通气量的增加多，此值升高。肺通气量的增加多，此值升高。（二）通气/血流比值36四、肺换气功能的评定四、肺换气功能的评定氧扩散容量氧扩散容量：指肺泡膜的氧分压差为指肺泡膜的氧分压差为1mmHg1mmHg时时每分钟可扩散的氧量。每分钟可扩散的氧量。此值大说明肺换气效率高。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。长期耐力运动对氧扩散容量有良好影响。四、肺换气功能的评定37第三节第三节 呼吸运动的调节呼吸运动的调节一、一、呼吸中枢及呼吸的反射性调节呼吸中枢及呼吸的反射性调节1 1、呼吸的反射性调节、呼吸的反射性调节呼吸中枢分布在呼吸中枢分布在大脑皮质大脑皮质、间脑间脑、脑桥脑桥、延延髓髓和和脊髓脊髓等部位，最基本中枢位于等部位，最基本中枢位于延髓延髓。第三节 呼吸运动的调节一、呼吸中枢及呼吸的反射性调节38肺牵张反射：肺牵张反射：由肺扩张或缩小所引起的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同调节着呼吸的频率和深度呼吸肌本体感受性反射：呼吸肌本体感受性反射：由呼吸肌本体感受由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。防御性呼吸反射：防御性呼吸反射：咳嗽反射、喷嚏反射等。咳嗽反射、喷嚏反射等。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39二、化学因素对呼吸的调节二、化学因素对呼吸的调节化学感受器化学感受器：外周化学感受器（颈动脉体、外周化学感受器（颈动脉体、主动脉体）、中枢化学感受器（延髓腹外主动脉体）、中枢化学感受器（延髓腹外侧）侧）化学因素的调节：化学因素的调节：血液或脑脊液中血液或脑脊液中COCO2 2、H H+浓度增加；浓度增加；P PO2O2下降时，刺激化学感受器，下降时，刺激化学感受器，可反射性引起呼吸加快加强，肺通气量增可反射性引起呼吸加快加强，肺通气量增加，使之恢复到正常水平。加，使之恢复到正常水平。二、化学因素对呼吸的调节40中枢化学感受器中枢化学感受器外周化学感受器外周化学感受器中枢化学感受器外周化学感受器41三、运动时呼吸变化的调节三、运动时呼吸变化的调节运动刚开始或刚结束时，通气量快速增长运动刚开始或刚结束时，通气量快速增长或快速减少，是神经调节的结果；之后的或快速减少，是神经调节的结果；之后的慢速增长和慢速减少是体液和体温调节的慢速增长和慢速减少是体液和体温调节的结果。结果。三、运动时呼吸变化的调节42