运动生理学6-呼吸

第六章呼吸与运动第一节呼吸运动和肺通气机能第二节气体交换第三节呼吸运动的调节第四节运动对呼吸机能的影响概述呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换过程。呼吸全过程：呼吸三个环节：空气呼吸道肺泡肺毛细血管肺静脉左心动脉肺动脉毛细血管右心静脉组织细胞O2CO2O2CO2外呼吸气体运输内呼吸第一节呼吸运动和肺通气机能一、肺通气的动力学二、肺通气机能三、肺通气机能的指标一、肺通气的动力学•(一)呼吸运动胸廓的节律性扩大和缩小。它是通过呼吸肌的舒缩活动来实现的，构成肺的通气动力。•呼吸肌：主要吸气肌：膈肌和肋间外肌辅助吸气肌：胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌和背阔肌等呼气肌：肋间内肌和腹壁肌•呼吸形式•膈式呼吸或腹式呼吸（如倒立的动作）；•肋式或胸式呼吸（如屈体直角动作）。1.平静呼吸肺内压＞大气压，气体经呼吸道出肺胸廓容积缩小,肺被动缩小膈肌和肋间外肌舒张，肋骨和膈肌弹性回位，缩小胸廓上下、前后、左右径肺内压＜大气压，气体经呼吸道入肺胸廓容积扩大，肺在胸膜腔负压作用下被动扩张(因肺无主动扩缩的组织结构)膈肌收缩使膈顶下移，增大胸廓的上下径肋间外肌收缩使肋骨上提,扩大胸廓前后、左右径吸气呼气2.用力呼吸用力吸气时，辅助吸气肌也参加，胸廓容积进一步扩大。用力呼气时，除吸气肌舒张外，呼气肌也参加（肋间内肌+腹壁肌收缩），胸廓容积进一步缩小。平静呼吸与用力呼吸特点：①平静呼吸时，吸气是主动的，呼气是被动的。②用力呼吸时，吸气和呼气都是主动的。③平静呼吸时，肋间外肌所起的作用＜膈肌。(二)肺内压平静吸气初:肺内压大气压→气入肺平静呼气初:肺内压大气压→气出肺用力呼吸时:肺内压的升降变化有所增加。(三)胸内压•概念：胸膜腔内的压力。•胸内压特点：胸内压在呼吸过程中始终低于大气压，为负压。•胸内负压的主要作用：•①有利于肺泡进行气体交换；•②有利于静脉血和淋巴液的回流。•运动时采用深呼吸，能够有效地促进肺泡气的交换和有效地促进静脉血的回心。二、肺通气机能(一)肺容量及其变化肺容量：肺能容纳的最大气体量，包括潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量，正常3900-5200ml.•1.潮气量平静呼吸时，每次吸入或呼出的气量，约500ml。•2.补吸气量和深吸气量补吸气量：平静吸气之后，再做最大吸气时，增补吸入的气量。深吸气量：补吸气量+潮气量。•3.补呼气量平静呼气之后，再做最大呼气时，增补呼出的气量。4.肺活量•概念：最大深吸气后，再做最大呼气时所呼出的气量，称为肺活量。•正常值：男性约为3500ml，女性约为2500ml。5.余气量和功能余气量•余气量：尽最大力呼气之后，仍贮留于肺内的气量。正常男性为1500ml，女性为1000ml。老年人大于青壮年，男性高于女性。•功能余气量：平静呼气之后，存留于肺中的气量。正常成年男性约为250Oml，女性约为2000ml。(二)肺通气量•概念：单位时间内吸入(或呼出)的气量=呼吸深度(潮气量)*呼吸频率安静时：6-8L剧烈运动时：80-15OL或更多(180-200L)(三)肺泡通气量•指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进行气体交换的有效通气量。=(呼吸深度-生理无效腔)*呼吸频率三、肺通气机能的指标(一)肺活量•意义：反映了肺一次通气的最大能力，常用于评定运动员的训练水平和开展国民体质测定。(二)5次肺活量•连续地测五次肺活量，根据五次所测数值的变化趋势，•意义：判断呼吸中枢的兴奋性和呼吸肌的机能。(三)时间肺活量•在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记录在一定时间内所能呼出的气量。•第l秒：83%肺活量最有意义•第2秒：96%肺活量•第3秒：99%肺活量•意义：时间肺活量是一个评价肺通气功能的动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻力是否增加等情况。(四)最大通气量•以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每分通气量，称最大通气量。•意义：是衡量通气功能的重要指标，可用来评价受试者的通气储备能力。第二节气体交换(一)气体交换原理•1.分压和分压差的概念•分压：在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力。PO2=760*20.94%=159mmHgPCO2=760*O.04%=0.3mmHg2.人体不同部位氧和二氧化碳的分压（二）影响气体交换的因素1.气体扩散的速率单位时间内气体扩散的容积。2.通气/血流比值每分肺泡通气量与肺血流量（心输出量）的比值，正常为0.84.运动时由于肺通气量的增加远大于血流量的增加，该比值可增加数倍。第三节呼吸运动的调节一、调节呼吸运动的神经调节(一)呼吸运动的神经支配•节律性呼吸是由延髓和脑桥通过膈神经和肋间神经进行调节的。(二)呼吸中枢•动物实验证明，调节呼吸运动的主要中枢在延髓和脑桥。二、呼吸运动的反射性调节(一)肺牵张反射•概念：由肺扩张或缩小引起吸气抑制或兴奋的反射，称为肺牵张反射。•运动时发生的肺牵张反射，对呼吸频率和深度的调节更具有重要意义。(二)呼吸肌的本体感受性反射•呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。(三)防御性呼吸反射•如咳嗽反射、喷嚏反射等。三、化学因素对呼吸的调节(一)化学感受器•化学感受器是指其能接受化学物质刺激的感受器。1.外周化学感受器•位于颈内外动脉分叉处的颈动脉体和主动脉弓血管壁外的主动脉体。•适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感，且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。2.中枢化学感受器•位置：延髓腹外侧的浅表部位•适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。(二)CO2、H+和O2对呼吸的影响l.CO2对呼吸的调节•CO2对呼吸有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸的最重要生理性刺激。↑1％时→呼吸开始加深；ＰCO2↑↑4％时→呼吸加深加快,肺通气量↑1倍以上;↑6％时→肺通气量可增大6-7倍;↑7％以上→呼吸减弱=CO2麻醉。ＰCO2↓→呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。•机制：呼吸加深加快延髓呼吸中枢+外周化学感受器+中枢化学感受器+CO2透过血脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3-ＰCO2↑2.H+对呼吸的调节[H+]↑→呼吸加强[H+]↓→呼吸抑制机制:类似CO2特点：血液[H+]增加时，是以刺激外周化学感受器为主。3.低氧对呼吸的调节缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制,并与缺氧程度呈正相关:轻度缺氧时:通过外周化学感受器的传入冲动兴奋呼吸中枢的作用,能对抗缺氧对中枢的直接抑制作用，表现为呼吸增强。严重缺氧时:来自外周化学感受器的传入冲动，对抗不了缺氧对呼吸中枢的抑制作用，因而可使呼吸减弱，甚至停止。第四节运动对呼吸机能的影响一、运动时通气机能的变化•运动时随着强度的增大，机体为适应代谢的需求，需要消耗更多的O2和排出更多的CO2，为此，通气机能将发生相应的变化。具体表现：呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量可从安静时的500ml上升到2000ml以上，呼吸频率随运动强度而增加，可由每分钟12-18次增加到每分钟40-60次。结合潮气量与呼吸频率的变化，运动时的每分通气量可从安静时的每分钟6-8L增加到80-150L，较安静时可增大10-12倍运动时潮气量和呼吸频率的变化运动过程中肺通气量的时相性变化：•运动开始后，通气量立即快速上升，随后在前一时相升高的基础上，出现持续的缓慢的上升；运动结束时，肺通气量同样是先出现快速下降，随后缓慢地恢复到安静时的水平。中等强度运动：主要是靠呼吸深度的增加剧烈运动：主要是靠呼吸频率的增多二、运动时呼吸的调节运动时肺通气的多因素调节(一)神经调节1.条件反射的影响2.大脑皮质运动中枢的影响3.本体感受性反射的影响(二)体液调节1.CO2增加对呼吸的影响2.缺氧对呼吸的影响3.[H+]增加对呼吸的影响三、运动时合理呼吸•(一)减小呼吸道阻力•在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三：•①减少肺通气阻力，增加通气；•②减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消耗，推迟疲劳出现；•③暴露满布血管的口腔潮湿面，增加散热途径。•(二)提高肺泡通气效率•有意识地采取适宜的呼吸频率和较大的呼吸深度是很重要的。一般来讲，径赛运动员的呼吸频率以每分钟不超过30次为宜。•运动时(特别是在感到呼吸困难、缺氧严重的情况下)，采用节制呼吸频率、在适当加大呼吸深度的同时注重深呼气的呼吸方法，更有助于提高机体的肺泡通气量。(三)与技术动作相适应1.呼吸形式与技术动作的配合根据有利于技术动作的运用而又不妨碍正常呼吸为原则，灵活转换。如肩胸带固定与腹部固定。2.呼吸时相与技术动作的配合以人体关节运动的解剖学特征与技术动作的结构特点为转移。如屈－吸，伸－呼。腹收－呼，胸收－呼。3.呼吸节奏与技术动作的配合周期性的运动采用富有节奏的、混合型的呼吸将会使运动更加轻松和协调，更有利于创造出好的运动成绩。(四)合理运用憋气•良好作用：①憋气时可反射性地引起肌肉张力的增加，如人的臂力和握力在憋气时最大，呼气时次之，吸气时较小；②可为有关的运动环节创造最有效的收缩条件。如短跑憋气利于摆臂稳定。•不良影响：①长时憋气压迫胸腔，使胸内压上升，造成静脉血回心受阻，心脏充盈不充分，输出量锐减，血压下降，产生头晕、恶心、耳鸣和眼黑等感觉。②憋气结束，出现反射性的深呼吸，造成胸内压骤减，原先潴留于静脉的血液迅速回心，冲击心肌并使心肌过度伸展，心输出量大增，血压也骤升。这对心力储备差者十分不利。正确运用憋气•只在完成爆发用力或强静用力维持某姿势等特殊情况下使用憋气；•练习憋气时时间不可过长；•憋气前的吸气并非越深越好；•憋气过程中可将口腔微启，口中发出“嗨、嗨”声音进行调整；•儿童少年运动员或老人尽量减少或不使用憋气；作业题1．为什么在一定范围内，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效果要好?2．运动时应如何进行与技术动作相适应的呼吸？3.试述憋气的利弊及如何合理地运用憋气。