运动生理学 第六章 呼吸

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。
（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。
余气量（RV）： 最大呼气末仍残留在肺内不能呼出的气量，约1000～1500 ml。 肺气肿、支气管哮喘时增大。
补吸气量(吸气储备量) 肺活量 深吸气量 1500~2000ml 肺总量 潮气量
400~600ml
补呼气量(呼气储备量) 900~1200ml 余气量
1000~1500ml
功能余气量
（一）肺基本容积和肺容量
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。
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。
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。
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。
• 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。
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。
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。
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： 肺通气
（外呼吸） 肺换气
肺呼吸
呼吸 气体在血液中的运输
细胞呼吸（内呼吸）
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。
• 正常值：正常成人约3900～5200ml。
（一）肺基本容积和肺容量
潮气量（TV）： 每次呼吸时吸入或呼出的气体量，平静呼吸约500 ml， 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，900-1200 ml。
（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。
二、气体交换的过程 (一) 肺换气过程：
肺泡气
静脉血
O2
CO2
血液 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
• 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。
• 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。
源自文库
（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。
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。
外周化学感受器
中枢化学感受器
三、运动时呼吸变化的调节
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
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。
• 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。
• 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。
• 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