運(yùn)動(dòng)生理學(xué)呼吸機(jī)能

1、呼吸系統(tǒng),第四章 呼吸機(jī)能,呼吸運(yùn)動(dòng)和肺通氣機(jī)能氣體交換與運(yùn)輸呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸機(jī)能的影響,第一節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)與肺通氣機(jī)能,肺通氣的動(dòng)力學(xué)肺通氣機(jī)能肺通氣機(jī)能指標(biāo),肺通氣的動(dòng)力學(xué),呼吸運(yùn)動(dòng) 呼吸肌:吸氣?。焊艏　⒗唛g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(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程,呼吸形式,膈肌活動(dòng)為主：膈式呼吸或腹式呼吸肋間肌活動(dòng)為主：肋式呼吸或胸式呼吸在不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)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(shí)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(fù)壓由肺彈性回縮力造成意義吸氣→肺彈性回縮力↑→胸內(nèi)負(fù)壓↑→心房、腔靜脈、胸導(dǎo)管擴(kuò)張→其壓力↓→利于靜脈血液、淋巴液回流,肺通氣機(jī)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(gè)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(shí)為400~600mL。補(bǔ)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(bǔ)吸氣量與潮氣量之和。補(bǔ)呼氣量（expiratory reserve vol

5、ume ERV）：平靜呼氣后，再最大呼氣時(shí)，增補(bǔ)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(shí)所呼出的氣量。 ♂：3500mL左右，♀：2500mL左右，運(yùn)動(dòng)員可達(dá)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(gè)概念,肺通氣量（ventilation volume VE）：?jiǎn)挝粫r(shí) 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(shí)：500mL×12~18/min＝6~8L運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)80-150L甚至更多。肺泡通氣量（AV）：指每分鐘吸入肺泡的實(shí)際能與血液進(jìn)行氣體交換的有效通氣量。解剖無(wú)

7、效腔（anatomical dead space）：吸氣時(shí)，部分氣體不能進(jìn)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(wú)效腔。容量約為150ml。肺泡無(wú)效腔：進(jìn)入肺泡的氣體，一部分不能與血液進(jìn)行氣體交換，這稱為肺泡無(wú)效腔。生理無(wú)效腔（physiological dead space）：解剖無(wú)效腔與肺泡無(wú)效腔之和稱為生理無(wú)效腔。,肺通氣機(jī)能的指標(biāo),肺活量連續(xù)肺活量時(shí)間肺活量最大通氣量,連續(xù)肺活量,

8、連續(xù)測(cè)定5次肺活量，根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，判斷呼吸機(jī)能能力。判定 如果連續(xù)五次測(cè)定變化不大，說(shuō)明身體狀況良好； 如果測(cè)定數(shù)值連續(xù)下降，說(shuō)明身體狀況不佳，或呼吸肌出現(xiàn)疲勞。,時(shí)間肺活量（timed vital capacity）,最大吸氣之后，以最快速度進(jìn)行最大呼氣，記錄一定時(shí)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(shí)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(jìn)行呼吸時(shí)所測(cè)得的每分鐘通氣量通氣儲(chǔ)量的百分比=（最大通氣量-安靜通氣量）/最大通氣量X100%評(píng)價(jià)通氣儲(chǔ)備能力,第二節(jié) 氣體交換和運(yùn)輸,氣體交換氣體運(yùn)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(dòng)的能力，稱為擴(kuò)散或彌散。分壓差越大，擴(kuò)散能力越強(qiáng)。,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(xì)胞內(nèi)氧氣和二氧化碳分壓（mmHg）,氣體擴(kuò)散的速率,單位時(shí)間

11、內(nèi)氣體擴(kuò)散的容積稱為氣體擴(kuò)散速率。,氣體肺擴(kuò)散容量,在1mmHg分壓差作用下，每分鐘通過(guò)呼吸膜擴(kuò)散氣體的量。是評(píng)定呼吸氣體通過(guò)呼吸膜功能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。常用氧擴(kuò)散容量來(lái)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(yùn)動(dòng)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(huì)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(duì)換氣速度影響不明顯通氣/血流比值 指每分鐘通過(guò)肺泡的通氣量與通過(guò)肺毛細(xì)血管血流量的比值。其理想比值是0.84。過(guò)大或過(guò)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(yùn)輸,運(yùn)輸方式： 溶解運(yùn)輸（少量），化合結(jié)合運(yùn)輸（主要方式）氧氣運(yùn)輸二

13、氧化碳運(yùn)輸,氧氣運(yùn)輸,物理溶解微量：占進(jìn)入血液氧的1.5%，可忽略不計(jì)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(gè)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(shí)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(jìn)Hb和O

14、2結(jié)合組織： PO2低，促進(jìn)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(gè)Fe2+與O2結(jié)合后→珠蛋白肽鏈分子構(gòu)型改變→第二個(gè)Fe2+與O2更易結(jié)合（親和力↑）≡ Fe2+與O2解離能力↓→········→第四個(gè)Fe2+與O2親和力

15、↑↑125倍飽和度＜75%，即O2結(jié)合的Fe2+不足3個(gè)，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(jī)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(shí)，血液放出大量氧，以供肌肉活動(dòng),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(jiǎn)單解釋,氧儲(chǔ)備,在正常情況下，機(jī)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(dòng)脈血流經(jīng)組織時(shí)所釋放的氧量占動(dòng)脈血氧含量的百分比安靜時(shí)，人體100ml動(dòng)脈血中氧含量較為固定，約為

17、20ml。計(jì)算：氧利用率＝（動(dòng)脈血氧含量－靜脈血氧含量）／動(dòng)脈血氧含量×100%不同情況下氧利用率運(yùn)動(dòng)時(shí)高于安靜時(shí)約2.6倍劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)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(dòng)輸出的血量攝取的氧量最高：心率為130~140/min時(shí)：11~17mL；個(gè)別運(yùn)動(dòng)員可達(dá)到23ml判斷心功能的綜合指標(biāo),二氧化碳運(yùn)輸,運(yùn)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(yùn)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(yùn)輸二氧化碳的過(guò)程中，形成H2CO3／NaHCO3緩沖對(duì)，其比值為1/20?？赏ㄟ^(guò)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(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng)呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié)血液中化學(xué)成分的改變對(duì)呼吸

19、運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),一、調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)系統(tǒng),（一）呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)支配 延髓和腦橋通過(guò)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(zhǎng)吸中樞：加強(qiáng)吸氣延髓（呼吸基本中樞）吸氣中樞呼氣中樞大腦皮質(zhì)對(duì)呼吸進(jìn)行隨意調(diào)節(jié)，如唱歌、講話、運(yùn)動(dòng)等過(guò)程中對(duì)呼吸的調(diào)節(jié)各中樞的相互關(guān)系,二、呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié)（反饋調(diào)節(jié)）,（一）肺牽張反射 肺擴(kuò)張或縮小引起吸氣抑制或興奮

20、的反射。反射過(guò)程吸氣：肺擴(kuò)張→達(dá)一定容積→肺牽張感受器興奮↑→發(fā)放沖動(dòng)→······→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(dòng)↓→吸氣中樞抑制解除→下個(gè)呼吸周期負(fù)反饋調(diào)節(jié),（二）呼吸肌的本體感受性反射吸氣時(shí)阻力↑→吸氣肌收縮呼氣時(shí)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(shí)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(shí)引起反射，防止異物進(jìn)入肺泡。,三、化學(xué)因素對(duì)呼吸的調(diào)節(jié),指動(dòng)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(dòng)脈體（起主要作用）和主動(dòng)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(duì)呼吸的影響,通過(guò)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(dòng)脈神經(jīng)（迷走神經(jīng)內(nèi)）,,,通過(guò)外周化學(xué)感受器調(diào)節(jié),PO2、PCO2、H＋濃度變化,主動(dòng)脈體,頸動(dòng)脈體,二氧化碳對(duì)呼吸影響的表現(xiàn),缺氧對(duì)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(qiáng),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(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸機(jī)能的影響,運(yùn)動(dòng)

23、時(shí)通氣機(jī)能的變化運(yùn)動(dòng)時(shí)換氣機(jī)能的變化運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸的調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)合理呼吸,一、運(yùn)動(dòng)時(shí)通氣機(jī)能的變化,二、運(yùn)動(dòng)時(shí)換氣機(jī)能的變化,肺換氣的變化組織代謝加強(qiáng)，呼吸膜兩側(cè)氧分壓差加大，氧氣擴(kuò)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(kāi)放的肺毛細(xì)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(kuò)散毛細(xì)血管開(kāi)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(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸的調(diào)節(jié),通過(guò)神經(jīng)和體液進(jìn)行調(diào)節(jié) 前面已經(jīng)講述，在此不再贅述,四、運(yùn)動(dòng)時(shí)合理呼吸,減少呼吸道阻力 主要通過(guò)采用鼻子呼吸而不是口呼吸提高肺泡通氣效率 通過(guò)增加呼吸頻率和呼吸深度來(lái)完成，但要把呼吸頻率和深度結(jié)合起來(lái)與動(dòng)作技術(shù)相適應(yīng)呼吸形式與技術(shù)動(dòng)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(shí)相與動(dòng)作技術(shù)相配合呼吸節(jié)奏與動(dòng)