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1、2022-5-30运动生理学高等教育出版社12022-5-30运动生理学高等教育出版社2本章内容本章内容u 第一节第一节 肺通气；肺通气；u 第二第二节节 肺肺换气和组织换气；换气和组织换气；u 第三第三节节 气体气体在血液中的在血液中的运输；运输；u 第四第四节节 呼吸呼吸运动的调节运动的调节2022-5-30运动生理学高等教育出版社3呼吸系统“”机体与外界环境的气体交换1 1维持血液在正常的PO2、PCO2、H+2 2机体与外界环境的气体交换3 32022-5-30运动生理学高等教育出版社4呼吸：机体在新陈代谢过程中，需要不断地从外界环境中摄取O2和排出CO2，机体这种与环境之间的气体交换
2、称为呼吸（respiration）。外呼吸：包括肺通气和肺换气气体运输：气体在血液中的运输内呼吸:指组织细胞与血液间的气体交换人的呼吸过程包括三个 相互联系的环节：2022-5-30运动生理学高等教育出版社5空气呼吸道肺泡肺静脉左心动脉毛细血管肺动脉右心静脉肺毛细血管组织细胞O2CO2O2CO2外呼吸外呼吸内内呼吸呼吸气体运输气体运输人体与外界环境之间进行的气体交换过程2022-5-30运动生理学高等教育出版社6肺通气（pulmonary ventilation） 是指肺与外界环境之间的气体交换。结构（1）呼吸道： 上呼吸道：由鼻、咽、喉组成； 下呼吸道：有由气管及各级支气管组成。 是构成肺泡
3、与外界的通道：有加温、润湿和净化空气以及改变呼吸道阻力等功能。第一节、肺第一节、肺通气通气2022-5-30运动生理学高等教育出版社7肺通气的动力是大气与肺泡之间的气压差。肺内压的变化是通过呼吸运动造成胸廓的扩大或缩小形成的。一、肺通气的动力学造成肺内压周期性变化，引起其与大气压之间的压力差，推动气体进出肺（一）呼吸运动安静状态下的呼吸运动称为平静呼吸。平静呼气：被动过程用力呼气：主动过程2022-5-30运动生理学高等教育出版社8胸廓体积改变: 呼吸肌收缩胸腔容积变化肺容积变化肺内压变化肺泡与大气压力差肺通气。呼吸肌： 吸气肌：膈肌、肋间外肌。 斜角肌、胸锁乳突肌。 呼气肌：腹壁肌、肋间内肌
4、。 （一）呼吸运动2022-5-30运动生理学高等教育出版社9（二）呼吸型式腹式呼吸(abdominal breathing)胸式呼吸(thoracic breathing)2022-5-30运动生理学高等教育出版社10胸膜腔是指胸膜壁层和脏层之间的一个密闭腔隙，胸膜腔内压(intrapleural pressure) 是指胸膜腔内的压力。在正常情况下呼吸时，胸膜腔内的压力总是低于大气压，称为胸内负压（图7-2）。（三）胸膜腔内压2022-5-30运动生理学高等教育出版社11 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。因此，在运动中应避免过多的憋气动
5、作，老年和儿童更要注意。（三）胸膜腔内压2022-5-30运动生理学高等教育出版社12肺内气体的容积总量称为肺容积(pulmonary volume)，包括潮气量、补吸气量、补呼气量和余气量。1、肺容积（一）肺容积和肺容量 二、肺通气功能的评定二、肺通气功能的评定指指 标标定定 义义 容容 量量（ml）潮气量潮气量每次呼吸吸入或呼出的气量500补吸气量补吸气量吸气后再最大吸气所吸入的气量15002000补呼气量补呼气量呼气后再最大呼气所呼出的气量9001200余气量余气量最大呼气后残余在肺内的气量100015002022-5-30运动生理学高等教育出版社131、肺容积2022-5-30运动生理
6、学高等教育出版社142、肺容量 深吸气量：衡量最大通气潜力的一个重要指标。 功能余气量：是平静呼气末尚存留于肺内的气体量，功能余气量等于余气量和补呼气量之和，其生理意义是缓冲呼吸过程中肺泡气氧分压（PO2）和二氧化碳分压（PCO2）的变化幅度。肺容积中的两项或两项以上的联合气量。 2022-5-30运动生理学高等教育出版社15肺活量：在最大吸气后，再尽力呼气，所能呼出的气量。评价肺通气功能水平的指标。2、肺容量 2022-5-30运动生理学高等教育出版社16时间肺活量：在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，在一定时间内所能呼出的气量。2、肺容量 2022-5-30运动生理学高等教育出版社17
7、概念：单位时间（每分钟）内吸入或呼出的气量 = 潮气量呼吸频率 （二）肺通气量1 1、每分通气量（VE）：）：随年龄、性别、代谢水平而不同 成人安静值=500ml1216次/min68L 2022-5-30运动生理学高等教育出版社18最大通气量：递增负荷的运动中，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。 最大随意通气量（MVV）：在实验条件下，最大限度地做深而快的呼吸时，所测得的每分通气量。 VEmaxMVV肺通气的肺通气的实际实际能力能力肺通气的肺通气的最大最大能力能力2、 最大通气量（ VEmax) 成年男性为100-180L/min，女性为70-120 L/min。有训练
8、的耐力运动员高于一般人 一般人为120-140L/min, 训练有素的运动员比一般人高随着训练水平的提高差值减小衡量肺通气功能的重要指标，对评估人体能够完成多大生理负荷量有重要的生理意义 测定时，一般只测15s值再乘以4 2022-5-30运动生理学高等教育出版社19概念：每分种吸入肺泡能实际与血液进行气体交换的气量。计算：肺泡通气量=（潮气量解剖无效腔量）呼吸频率解剖无效腔：在呼吸过程中，每次吸入的气体中，留在呼吸性细支气管前呼吸道内的气体是不能进行交换的，这一部分空腔称为解剖无效腔。3、肺泡通气量呼吸形式呼吸形式潮气量潮气量(ml)呼吸频率（次呼吸频率（次/min）肺通气量肺通气量(ml/
9、min)肺泡通气量肺泡通气量(ml/min)平静呼吸平静呼吸5001650016=8000(500-150)16=5600浅快呼吸浅快呼吸2503225032=8000(250-150)32=3200深慢呼吸深慢呼吸1000810008=8000(1000-150)8=6800表2 不同呼吸频率和潮气量时的肺通气量和肺泡通气量2022-5-30运动生理学高等教育出版社20三、三、肺通气对运动的反应与适应肺通气对运动的反应与适应图 运动时每分通气量与运动强度 图 运动时每分通气量的变化（一）、肺通气对运动的反应2022-5-30运动生理学高等教育出版社21（二）、肺通气对训练的适应每分通气量的适
10、应图7-7训练对每分通气量的影响2022-5-30运动生理学高等教育出版社22肺通气效率的提高、氧通气当量的下降（二）、肺通气对训练的适应2022-5-30运动生理学高等教育出版社23四、四、呼吸肌的训练呼吸肌的训练用非呼吸的方法来训练膈肌。借助呼吸肌训练仪进行；长时间的耐力运动训练，如跑步、骑车、游泳等2022-5-30运动生理学高等教育出版社24肺换气组织换气 肺泡与肺泡毛细血管之间的气体交换毛细血管与组织之间的气体交换第二第二节节 肺换气和组织肺换气和组织换气换气 2022-5-30运动生理学高等教育出版社25气体交换的动力：肺泡气与肺泡毛细血管血液之间各气体分压差。一、气体交换的原理气
11、体分压：混合气体中各组成气体所具有的分压力，用PO2表示氧分压，用PCO2表示二氧化碳分压。 静脉血静脉血肺泡气肺泡气动脉血动脉血组织组织PO25.33（40）13.60（102）13.33（100）4.00（30）PCO26.13（46）5.33（40）5.33（40）6.65（50） 安静时肺泡气、血液和组织内PO 2 和PCO2（单位：Kpa，括号内为mmHg）2022-5-30运动生理学高等教育出版社26二、气体交换的过程静脉血动脉血2022-5-30运动生理学高等教育出版社27三、影响气体交换的因素物理因素、通气/血流比值2022-5-30运动生理学高等教育出版社28 经肺换气摄取的
12、O2通过血液循环运输到各器官组织供细胞利用，由细胞代谢产生的CO2经组织换气进入血液后，也经血液循环运输到肺部排出体外。因此,O2和CO2的运输是以血液为载体的。O2和CO2都以物理溶解和化学结合两种形式存在于血液中，其中以化学结合为主，物理溶解为辅。物理溶解的量虽少，但其是气体进出红细胞的桥梁，其作用也是非常重要的。第三第三节节 气体在血液中的气体在血液中的运输运输2022-5-30运动生理学高等教育出版社29 1.物理溶解:量小,溶解量与分压呈正比 2.化学结合:量大,主要运输形式。物理溶解物理溶解动态平衡动态平衡化学结合化学结合气体的运输形式: 2022-5-30运动生理学高等教育出版社
13、30肺部毛细血管肌肉毛细血管肺部毛细血管肌肉O2HbHbO2血液中以化学结合形式存在的O2约占血液总O2含量的98.5%，而以物理溶解形式存在的O2仅占1.5%左右。一、氧的运输一、氧的运输（一）Hb与02的结合2022-5-30运动生理学高等教育出版社31（二）氧解离曲线2022-5-30运动生理学高等教育出版社321、氧解离曲线的特征 （1）上段：曲线平坦 Hb与O2结合的曲线段，有利于人体的肺换气，可保证人体生活在高原或剧烈运动时体内并不显著缺氧。（2）中下段：曲线较陡 HbO2释放O2的曲线段，有利人体的组织换气，对人体进行剧烈运动时增加肌肉组织O2的供应十分有利。PO2的变化对血氧饱
14、和度的影响不大当PO2下降时，血氧饱和度随之明显下降2022-5-30运动生理学高等教育出版社33波尔效应：生理意义：促进氧的运输，肺换气中使肺静脉血的载氧量增加，组织换气中有利于组织对O2的摄取和利用。 2、影响氧解离的因素（1）pH与PCO22022-5-30运动生理学高等教育出版社34（3）2，3-二磷酸苷油酸的影响 2，3-二磷酸苷油酸增多可降低Hb与O2的亲和力，有利于O2的释放。 （2）温度的影响 温度升高促使HbO2解离增加2022-5-30运动生理学高等教育出版社35 CO降低甚至剥夺Hb与O2的亲合，而且也妨碍O2的解离，造成低氧血症，即煤气中毒。 在运动过程中，由于肌肉代谢
15、增强，CO2和H+产生增多，体温上升，PCO2升高，PH值降低，2，3-二磷酸苷油酸也增多，这些都会导致氧解离增加，以满足机体代谢增强对O2需求的增加。（4）其他因素的影响2022-5-30运动生理学高等教育出版社36 在正常情况下，O2除了维持机体代谢消耗外，还有一小部分储存在体内待用。储存在血液和肺中的O2约有13002300ml，储存在肌红蛋白中的O2约有240500ml。3. 氧储备2022-5-30运动生理学高等教育出版社37 人体从心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量，称为氧脉搏，可用每分摄氧量除以每分钟心率算得。4. 氧脉搏2022-5-30运动生理学高等教育出版社38 二、二氧化
16、碳的运输 物理溶解： 7 化学结合：93 化学结合形式有两种： 碳酸氢盐（HCO3-）形式的运输（占70%） 氨基甲酸血红蛋白形式的运输（23%） 2022-5-30运动生理学高等教育出版社39（一）碳酸氢盐形式的运输上述全部反应是可逆的，当血液流经肺部时，由于肺泡PCO2较低，反应沿相反方向进行，血液释放出CO2，继而扩散入肺泡。2022-5-30运动生理学高等教育出版社40（二）氨基甲酸血红蛋白形式的运输2022-5-30运动生理学高等教育出版社41第四节第四节 呼吸的调节呼吸的调节 呼吸运动的节律性起源于呼吸中枢，呼吸运动的深度和频率还能随体内外环境的改变而发生相应变化，以适应机体代谢需
17、要。 呼吸运动可分为节律性呼吸和随意性呼吸两种，它们受不同的神经系统控制，而且它们之间可以相互作用。2022-5-30运动生理学高等教育出版社42 一、呼吸中枢一、呼吸中枢 1、延髓呼吸中枢：产生和调节呼吸运动的最基本的中枢，具有自动节律性，引发节律性呼吸。2、脑桥：有呼吸调整中枢和长吸中枢3、大脑皮层：随意呼吸运动的调控部位。2022-5-30运动生理学高等教育出版社43二、人体正常呼吸运动的调节二、人体正常呼吸运动的调节（一）反射性调节肺牵张反射呼吸肌本体感受性反射2022-5-30运动生理学高等教育出版社44（二）、化学性调节 呼吸的体液调节是通过血液中的化学物质O2、CO2、H+浓度的
18、变化，刺激中枢和外周化学感受器，经神经传入到相应的呼吸中枢，进而引起呼吸的改变2022-5-30运动生理学高等教育出版社451、CO2对呼吸的调节CO2是调节呼吸运动的最重要的体液因素，是维持正常呼吸的最重要的生理刺激。 CO2 呼吸加深加快,肺通气量 CO2呼吸减慢（过度通气后可发生呼吸暂停）。 2022-5-30运动生理学高等教育出版社46 H+呼吸加强 ； H+呼吸减弱2、H+对呼吸的调节3、低氧对呼吸的调节 缺氧对呼吸中枢的直接作用是抑制。 轻度缺氧时:通过刺激外周化学感受器引起的呼吸中枢的兴奋能对抗轻度缺氧对呼吸中枢的直接抑制作用，反射性地加强呼吸。 严重缺氧时:呼吸减弱，甚至停止。2022-5-30运动生理学高等教育出版社47三、运动时呼吸变化的调节三、运动时呼吸变化的调节2022-5-30运动生理学高等教育出版社481. 分析憋气的利和弊，运动中如何合理运用？2. 如何评价肺通气功能？3. 为什么在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效果好？4. 运动训练对呼吸系统的功能有何影响？本章思考2022-5-30运动生理学高等教育出版社49