运动生理学-第六章-呼吸

第六章呼吸•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二氧化碳，这种机体与环境之间的气体交换称为呼吸。呼吸过程的三个环节：呼吸肺呼吸（外呼吸）气体在血液中的运输细胞呼吸（内呼吸）肺通气肺换气第一节肺通气一、肺通气原理•肺通气指肺与外界环境之间的气体交换。•肺通气的结构：呼吸道、肺泡、胸廓和胸膜腔等。肺通气的结构•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。•主要呼吸肌：膈肌和肋间外/外肌。二、呼吸过程中胸内压的变化•胸内压：指胸膜腔内的压力。•在呼吸过程中始终低于大气压，称为胸内负压。是维持正常呼吸的必要条件。•胸内负压形成的原因：肺的弹性回缩力。•吸气时肺的回缩力大于呼气时，因此胸内负压也大。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。吸气时胸内负压加大，有利于肺的扩张，呼气时胸内负压减小，有利于肺的回缩。吸气时胸内负压加大，使心房、腔静脉和胸导管的容积扩大，压力降低，这有利于心房的充盈和静脉与淋巴液的回流。憋气可使胸内压超过大气压，导致静脉血回流减少，心输出量随之下降，使脑供血不足出现眩晕。在运动中应避免过多的憋气动作，儿童少年更要注意。2.肺内压肺内压：肺泡内的压力，正常±1-2mmHg。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－100～－30mmHg，呼气90-140mmHg。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。三、运动中的肺通气1、呼吸形式•腹式呼吸：以膈肌运动为主的呼吸运动。•胸式呼吸：以肋间外肌运动为主的呼吸运动。•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。2、憋气•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。•不利反应：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。•憋气后血压骤升。•憋气对儿童和老年人不利。•训练水平低者：憋气前的吸气不要太深、憋气应用于关键时刻。3、过度通气•过度通气：指通气量超过合理水平。•后果：可使血中CO2和H+浓度下降，降低了肺通气的动力，且不能使血氧含量升高。（潜水运动）四、肺通气功能的评定（一）肺总容量•肺总容量：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。•组成：潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量。•正常值：正常成人约3900～5200ml。潮气量（TV）：每次呼吸时吸入或呼出的气体量，平静呼吸约500ml，补吸气量（IRV）：平静吸气末再尽力吸气所能吸入的气体量，约1500-2000ml。补呼气量（ERV）：平静呼气末再尽力呼气所能呼出的气体量，900-1200ml。余气量（RV）：最大呼气末仍残留在肺内不能呼出的气量，约1000～1500ml。肺气肿、支气管哮喘时增大。（一）肺基本容积和肺容量潮气量400~600ml补吸气量(吸气储备量)1500~2000ml补呼气量(呼气储备量)900~1200ml余气量1000~1500ml深吸气量功能余气量肺活量肺总量（一）肺基本容积和肺容量•应用：评价运动员训练水平，评价普通人健康水平。连续5次肺活量测定，可判断呼吸肌的疲劳程度和身体的机能状况。•正常递减速度：随年龄增长，每10年下降在9%以内（超过此百分数预示着衰老加剧）。•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1、2、3s末的呼出气量占肺活量的百分数，称时间肺活量。•正常值：正常成年人最大呼气时，前3秒呼出的气量分别占总肺活量的83%、96%和99%。•意义：第1秒的时间肺活量的百分率最有意义，功能检查中简称FEV1。•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程度，是一个较好的动态指标。•阻塞型肺疾病患者FEV1下降，有训练的运动员FEV1较正常人高。（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，每分通气量约为6～8L。500ml×(12～18)≈6～8L•每分最大通气量：指在递增负荷运动中，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。一般人在120～140L／min之间，运动员约为一般人的2～2.5倍。•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，每分钟吸入或呼出的气体量。•我国成年男性最大随意通气量为100～180L／min，女性为70-120L／min，运动员高于一般人。（四）肺泡通气量•肺泡通气量：每分钟吸入肺泡真正参与气体交换的新鲜空气量。•肺泡通气量＝（潮气量－无效腔）×呼吸频率（次／分）•应用：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。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•有氧运动时：•呼吸深度：500ml→↑2000ml•呼吸频率：12～18次/min→↑50次/min•每分通气量：6～8L→↑100L以上•规律：低强度时，VE的增加主要是呼吸深度增加；强度升高到一定程度时，依靠呼吸频度增加。•过程：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，随后达到平稳水平。运动停止时，先骤降，再缓降达运动前水平。（二）肺通气功能对训练的适应1、每分通气量的适应•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。•极量运动时运动员的最大通气量明显较无训练者大。•递增负荷运动时，通气阈增大。2、肺通气效率提高•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。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。。3、氧通气当量下降•氧通气当量：每分通气量与每分吸氧量的比值（VE/VO2）。•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。•安静时为20（5L/0.25L），最大强度运动中可达35。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。•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。第二节气体的交换•气体交换：肺泡与血液之间，血液与组织细胞之间的O2和CO2的交换。前者为肺换气，后者为组织换气。一、气体交换的原理(一)气体交换的方式和动力气体交换的方式──扩散气体扩散的动力─区域间的气体分压差气体分压(P):混合气体中每种组成气体分子所产生的压力称为该气体的分压。气体分压=总压力×该气体的容积百分比二、气体交换的过程(一)肺换气过程：肺泡气血液O2CO2静脉血动脉血特点:迅速,不到0.3s即可达平衡.而通常情况下,血液流经肺泡约0.7s,即当血液流经肺泡全长的约1/3时,已基本完成肺换气.肺：肺泡内PO2静脉血PO2肺泡内PCO2静脉血PCO2组织：相反。三、影响气体交换的因素（一）气体扩散速率•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快。•运动时体温升高也有利于气体的扩散。（二）通气/血流比值•VE/Q：每分肺泡通气量和肺血流量的比值，称通气／血流比值。•正常值：安静时为0.84（4.2L／5L），此时通气量与血流量匹配最合适，气体交换效率最高。•中小强度运动时：肺通气量和心输出量增加，使通气／血流比值保持稳定。•运动强度过大时：肺通气量的增加多，此值升高。四、肺换气功能的评定•氧扩散容量：指肺泡膜的氧分压差为1mmHg时每分钟可扩散的氧量。•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。第三节呼吸运动的调节一、呼吸中枢及呼吸的反射性调节1、呼吸的反射性调节•呼吸中枢分布在大脑皮质、间脑、脑桥、延髓和脊髓等部位，最基本中枢位于延髓。•肺牵张反射：由肺扩张或缩小所引起的反射性呼吸变化。此反射与脑桥呼吸调整中枢共同调节着呼吸的频率和深度•呼吸肌本体感受性反射：由呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。•防御性呼吸反射：咳嗽反射、喷嚏反射等。二、化学因素对呼吸的调节•化学感受器：外周化学感受器（颈动脉体、主动脉体）、中枢化学感受器（延髓腹外侧）•化学因素的调节：血液或脑脊液中CO2、H+浓度增加；PO2下降时，刺激化学感受器，可反射性引起呼吸加快加强，肺通气量增加，使之恢复到正常水平。中枢化学感受器外周化学感受器三、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结果。