第四章呼吸机能

第四章呼吸机能 目的与要求： 1.了解肺通气原理，掌握合理呼吸的方法； 2.掌握肺通气的评定方法和呼吸的基本过程； 3.了解运动时呼吸功能的变化规律及调节机制。

呼吸系统的组成

① 呼吸系统包括：呼吸道和肺 ② 呼吸道：上呼吸道由鼻、咽、喉组成，下呼吸道由气管及各级支气管组成。呼吸道有加温、润湿和净化空气的功能，但呼吸道不具备气体交换的功能。 ③ 肺：人体左右肺共有6-7亿个肺泡，总面积约为70-100平方米，是气体交换的结构。

肺静脉 左心动脉肺毛细血管毛细血管组织细胞 O2 O2 空气呼吸道肺泡 CO2 CO2 肺动脉右心静脉内呼吸外呼吸气体运输 2. 呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换过程。3. 呼吸全过程＝外呼吸＋气体运输＋内呼吸

第一节肺通气 外呼吸：① 肺通气：肺外界② 肺换气：肺泡血液

一、呼吸运动 呼吸肌在中枢神经系统的调节下，呼吸肌舒缩引起胸廓有节律地扩大和缩小。

呼吸运动 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。斜方肌、胸锁乳突肌、背阔肌等呼气肌：腹壁肌、肋间内肌。

吸气运动 • 平和吸气时，膈肌与肋间外肌收缩，引起胸腔前后、左右及上下径均增大，肺随之扩大，形成主动的吸气运动。

呼气运动 • 当膈肌和肋间外肌松驰时，肋骨与胸骨因本身重力及弹性而回位，结果胸廓缩小，肺也随之回缩，形成被动的呼气运动。

胸膜腔密闭 直接动力肺通气原理示意图克服通气阻力呼吸运动原动力胸廓张缩肺被动张缩肺内压与大气压间P 肺通气

呼吸方式 • 胸式呼吸：前者以肋间肌活动为主，表现为胸壁的起伏 • 腹式呼吸：以膈肌活动为主，表现为腹壁的起伏。 • 成年女子：胸式呼吸，婴儿及男子：腹式呼吸。

呼吸形式与运动 腹式呼吸胸固定的动作：倒立胸式呼吸腹肌紧张：仰卧起坐平静呼吸和用力呼吸成人安静，呼吸频率16～20/min，吸入呼出约500毫升。

二、肺通气功能的评定 1、肺容积：

潮气量 补吸气量补呼气量余气量肺容积最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量为余气量。只能用间接方法测定，正常成人约为1000-1500ml。支气管哮喘和肺气肿患者，余气量增加。每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量（tidal volume,TV）。平静呼吸时，潮气量为400-600ml,一般以500ml 计算。运动时，潮气量将增大。平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量为补吸气量,正常成年人约为1500-200ml。平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量为补呼气量,正常成年人约为900-1200ml。

潮气量： 每一呼吸周期中，吸入或呼出的气量。500ml 补吸气量：平静吸气之后，再做最大吸气时所吸入的气量。深吸气量：补吸气量+潮气量。补呼气量：平静呼气之后，再做最大呼气时呼出的气量。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：补呼气量+余气量。肺总量

2、肺通气功能的评定 （1）肺活量：最大深吸气后再最大呼出的气量。影响肺活量的因素：性别、年龄、体表面积、胸廓大小、呼吸肌、胸壁的弹性。

肺活量是指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。肺活量是一次呼吸的最大通气量，在一定意义上可反映呼吸机能的潜在能力。 • 成年男子肺活量约为3500毫升，女子约为2500毫升。壮年人的肺活量最大，幼年和老年人较小。圆筒式肺活量计测定肺活量

（2）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。（2）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。正常人：第l秒： 83%肺活量（最有意义）第2秒： 96%肺活量第3秒： 99%肺活量时间肺活量反映： a.肺活量的大小 b.肺的弹性情况 c.气道是否狭窄 d.呼吸阻力情况

（3）每分通气量＝潮气量×呼吸频率 （4）最大通气量：随运动负荷的增加，每分通气量达到最大，称最大通气量。一般只做15秒钟通气量的测定，并将所测得的值乘以4，即为每分最大通气量。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。

（5）肺泡通气量 • 肺中的气体交换只有在肺的呼吸部（肺泡）才能进行，而每次吸入的新鲜空气不可能全部进入肺泡，其中一部停留在鼻、咽、喉、气管、支气管以至终末细支气管构成的呼吸道内，呼吸道的这段空间称为解剖无效腔。肺泡通气量：每分钟肺泡吸入的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/min）意义：能更好反应肺的实际有效通气功能

在一定范围内，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸好在一定范围内，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸好

三、肺通气功能对训练的反应与适应①.训练对运动时每分通气量的影响（ ） ②.通气效率（）和呼吸肌耗氧量（）

第二节气体交换 一、气体交换原理 ①分压：在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力。 ②气体的分压差：某一气体高分压与低分压之差 ③气体扩散动力：气体的分压差

二、肺换气 肺换气示意图

三、组织换气 ①由于活动的肌肉组织需利用较多的O2来氧化物质以重新合成ATP，所以活动的肌肉组织耗氧量增加，组织的PO2下降迅速，使组织和血液间的PO2差增大，O2在肌肉组织部位的扩散速率增大； ②活动时毛细血管开放数量增多，增大了组织血流量，增大了气体交换的面积； ③组织中由于CO2积累，PCO2的升高和局部温度的升高使氧离曲线发生右移，促使HbO2解离进一步加强。运动时组织的这些变化，促使肌肉的氧利用率的提高，肌肉的代谢率可较安静时增高达100倍。

四、气体在血液中的运输 肺部毛细血管 1. O2的运输 ①.物理溶解 1.5% ②.化学结合 98%以上肌肉毛细血管肺部毛细血管肌肉 O2 HbO2 Hb

③.运输方式： ④.运输途径：（见右图）肺部 HbO2 Hb + O2 组织

⑤.氧解离曲线 氧容量：每升血液中Hb理论上能结合O2的最大量。氧含量：每升血液中Hb实际能结合O2的量。氧饱和度：氧含量占氧容量的百分比。

氧离曲线血氧饱和度与血氧分压之间关系的曲线称血红蛋白氧离曲线，简称氧解离曲线氧离曲线血氧饱和度与血氧分压之间关系的曲线称血红蛋白氧离曲线，简称氧解离曲线

氧离曲线 氧解离曲线近似“S”型，这一特征具有重要的生理意义：上段：曲线平坦  保证机体不缺O2；中下段：曲线较陡  有利于组织供O2

影响氧解离曲线的因素 （ 1）PCO2和PH对氧解离曲线的影响 PCO2和血液中H＋浓度增加，均可使氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力减小;反之，则曲线左移。 PCO2和PH对Hb氧亲和力的这种影响，称为波尔效应（Bohr Effect）。

（ 1）PCO2和PH对氧解离曲线的影响 当血液流经组织时，高PCO2和低PH促使HbO2解离，有利于向组织供氧;而当血液流经肺时，低PCO2和高PH，促使Hb与O2结合，有利于血液的载氧。因此，波尔效应既有利于肺毛细血管血液的氧合，又有利于组织毛细血管血液向组织供O2，具有重要生理意义。  • 当人体剧烈运动时，肌肉产生大量CO2和H＋，这将降低Hb与O2的亲和力，促使HbO2解离出更多的O2，这对满足运动时肌肉组织的供氧是极为有利的。

（2）温度的影响 温度升高，氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力减小;反之，曲线左移。当温度升高，组织代谢加强，对氧的需求增加，这时Hb与O2的亲和力减小，促使O2释放，供组织利用。当人体运动时，肌肉产热量明显增加，导致血温升高，促使O2释放，满足肌肉运动的需要。

（3）2, 3－二磷酸甘油酸的影响  红细胞中含有多种有机磷化物，特别是2, 3－二磷酸甘油酸（2, 3－DPG），2, 3－DPG能降低Hb与O2的亲和力，使氧离曲线右移。 2, 3－DPG是红细胞无氧酵解的产物，人在缺氧、登山和长时间运动时，红细胞中2, 3－DPG均会增加，使氧离曲线右移，释放更多的O2。

H+、PCO2、T和 2，3-DPG 曲线右移血氧饱和度 Hb与O2亲合力 影响氧解离曲线的因素

2.CO2的运输 （1）物理溶解 5% （2）化学结合 95% ① 碳酸氢盐（88%）与红细胞内的K+结合 CO2+H2O  H2CO3 H＋+ HCO3－与Hb结合与血浆中的Na+结合 HHb + CO2 HbNHCOOH ②氨基甲酸血红蛋白（7%）： CO2直接与红细胞的氨基结合生成.

五、影响气体交换的因素 （一）气体扩散速率（二）通气/血流比值（V/Q）

第三节呼吸运动的调节 1.呼吸运动的神经调节 ①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。 ②呼吸中枢调节呼吸运动的主要中枢在延髓和脑桥。

2.呼吸运动的反射性调节 ①肺牵张反射由肺扩张或缩小引起吸气抑制或兴奋的反射，称为肺牵张反射感受器分布：在支气管及细支气管的平滑肌内。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。 ②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。 ③防御性呼吸反射：如咳嗽反射、喷嚏反射等。

呼吸调节

“啊──嚏” • 天然防御机制，呼吸道排斥异己的行为。 • 当鼻腔黏膜受到刺鼻的气味刺激，通过末梢神经传到大脑，自动作出反应。胸部猛烈收缩，肺里气体急速有力从口鼻喷射出来，把刺鼻的气味赶跑。

文明“啊─嚏” • 感冒的时候，鼻腔里有大量病毒和病菌，这些病毒、病菌刺激鼻腔黏膜，于是接二连三地打喷嚏，这有助于清除鼻腔里的病菌。 • 打喷嚏喷出空气速度可超过每小时100千米。一个喷嚏最远可喷至4米开外。感冒病人的一个喷嚏，通常一次能喷射出大量的病菌。所以千万不要冲着别人打喷嚏，应该用手帕轻轻捂住口鼻，防止把感冒传染给别人。

3.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(对PO2↓敏感，对O2含量↓不敏感)，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。因H+不易透过血-脑屏障，但CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3- 发挥刺激作用。由于血液中H+不易通过血脑屏障，故血液pH值的变化对中枢化学感受器直接作用不大。中枢化学感受器也不感受O2变化的刺激。

感受器 传入N PCO2H+PO2（60mmHg）呼吸中枢传出N 呼吸深快运动时呼吸变化的调节 PCO2、PO2、H+在呼吸调节中的相互作用

运动中要正确掌握呼吸 呼吸运动是一种随意运动。健身运动中不但要注意改进技术动作，提高身体某些专项素质能力，也应该掌握正确的呼吸方法。 1.注意口鼻同时呼吸安静轻微状态，对氧气需要较少，单用鼻呼吸可以满足。但在剧烈运动时，氧需求增长几倍至几十倍，从外界摄取氧量跟不上机体需要，摄取更多的氧气，减少呼吸肌的负担，保证运动技术的完成。

运动中要正确掌握呼吸 2.注意呼吸深度　少年儿童呼吸机能较弱，在运动中一般表现为呼吸频率快而呼吸深度浅。所以在较长时间的紧张运动中，就会出现呼吸表浅而急促，影响了肺的换气量，胸部涨满难受，透气困难，影响运动成绩。

运动中要正确掌握呼吸 3.注意呼吸与动作的配合耐久跑的呼吸节奏一般是三步一呼，三步一吸，并保持呼吸的深度和均匀。这样就容易跑得较为轻松；铅球投掷中通过适当憋气而最后用力，并在器材出手时采用爆发式呼气，其效果较本人不憋气要好；徒手操锻炼中，凡扩胸、伸展、两臂上举的动作，一般胸廓扩大，肺内压降低，此时应配合以吸气；而与其相反的动作，则配合以呼气。这样做有利于机体运动和呼吸机能合理地协调发展。

第四章 呼吸机能