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第六章:呼吸与运动《运动生理学课件》
四、肺换气功能的评定
肺换气功能可用氧扩散容量来评定。 氧扩散容量:是指肺泡膜的氧分压差为1mmHg时每分钟
可扩散的氧量。值大。说明肺换气效率高。 肺的高扩散能力能够保证加快氧从肺泡中扩散到肺毛细 血管,并使它在负荷强度很大时迅速饱和。
在静息情况下,青年男子氧扩散容量为20~33ml/min.mmHg;运
三、影响气体交换的因素
(二)通气/血流比值(VA/Qc)
VA/Qc=(4200/5000)=0.84:恰好使静脉血全 部动脉化,肺换气效率最高; VA/Qc <0.84:通气不足,血流过剩,部分静 脉血通过通气不良的肺泡,使气体未充分更新, 未能变成动脉血就流回心脏,造成功能性“动- 静脉短路”; VA/Qc >0.84:通气过剩,血流不足,使静脉 血充分动脉化后仍能有部分肺泡气未能与血液交 换,形成肺泡无效腔。
1、肺通气:是指肺与外界环境之间的气体交换过程。 2、实现肺通气的结构:呼吸道、肺泡、胸膜和胸膜腔。 (1)呼吸道是气体进出肺泡的通道 (2)肺泡是气体交换的场所 (3)呼吸运动(胸廓的节律性运动)是实现肺通气的动 力
一、肺通气功能的评定
(一)肺容积
肺容量:肺能容纳的最大气体量,正常人约为
3900~5200毫升。由以下几部分组成: 1、潮气量:每呼吸周期中,吸入或呼出的气量; 2、补吸气量:平静吸气后,做最大吸气增补吸入 的气量; 3、补呼气量:平静呼气后,做最大呼气增补呼出 的气量; 4、余气量:尽最大力呼气后仍留于肺内的气量;
(一)呼吸方法
正常人安静时的呼吸是经过鼻呼吸的方法 进行的,鼻腔对空气具有净化、湿润和温暖的作 用。但在运动时,为提高呼吸的效率,增加散热 途径,常采取嘴鼻共用的呼吸方法。 当人体进行慢跑时,对氧需求量不是太大 时,采用以鼻吸气、嘴吐气的方式为佳。随着速 度的加快,可增加嘴吐气的深度和频率。对于健 身锻炼者来说,主观感觉必须使用嘴帮忙吸气时, 说明跑步速度太快,此时应适当放慢运动速度。
机体在新陈代谢过程中,需要不断地从外 界环境中摄取氧并排出二氧化碳。 机体这种与环境之间的气体交换称为呼吸。 呼吸的全过程:
– 1、外呼吸:指外界环境与血液在肺部实现的气 体交换。它包括肺通气和肺换气。
2、气体在血液中的运输
3、内呼吸:指血液通过
组织液与组织细胞间
的气体交换。
第一节 肺通气
三、影响气体交换的因素
(一)气体扩散速率
气体扩散速度越快,气体交换也越快,且气体交 换速度取决于分子量。 气体溶解度:CO2约为O2的24倍;两侧分压差: Po2约为Pco2的10倍。 综合考虑气体分子量、溶解度及分压差,CO2 实际扩散速度约为O22倍。 O2扩散速度小于CO2,正常情况很少发生CO2扩 散障碍,往往是机体缺O2显著,而CO2潴留不明 显。
三、运动与呼吸
(四)过度通气
过度通气是指人体在运动时通气量超过 合理深度的一种呼吸。在运动期待、焦虑 以及呼吸紊乱时均可出现过度通气现象。 弊端:过度通气使血中氢离子浓度下降,降 低了肺通气的动力,但不会使血液中的氧 含量升高。不利于肌肉中能量物质的氧化, 会影响运动成绩。
三、运动与呼吸
(五)哮喘和运动诱发的支气管痉挛
1、在运动过程中当呼吸频率过快时,气体将 主要往返于解剖无效腔,而真正进入肺泡 内的气体量却较少。 2、运动员肺通气量的增长主要是依靠呼吸深 度来增加的。运动中较深的呼吸,将使肺 泡通气量和气体交换率提高,呼吸肌的能 耗量和耗氧量也随之下降,使通气变得更 为有效,这对进行长时间的运动是很有力 的。
三、运动与呼吸
3、氧通气当量下降
氧通气当量是指每分通气量和每分吸氧量的比值。氧通气当 量小说明氧的摄取效率高,它是评价呼吸效率的一项重要指标。 即:在相同吸氧量情况下,运动员的通气量比无训练者要少,在 相同肺通气量情况下,运动员的吸氧量较无训练者大,即呼吸效 率高,能完成的运动强度也大。
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?
(二)肺通气功能对训练的适应
1、每分通气量的适应
训练对安静时肺通气量的影响不大,亚极量运动时的每分通 气量增加的幅度减少,而最大通气量明显较无训练者大。有训练 的耐力运动员在进行递增负荷运动时,肺通气量发生非线性变化 的时间延迟,通气阈增大。
2、肺通气效率提高
训练可使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。运动时,在相同肺通气量的情况下, 运动员的呼吸频率比无训练者要低。
1、哮喘:由于呼吸道的敏感性较高,伴随 咳嗽、喘息、气短等现象。表现为运动前 10分钟内经常会出现节段性的气道阻塞, 30~90分钟内可恢复。 2、运动诱发的支气管痉挛:非哮喘患者、非 遗传性过敏者在运动后出现的呼吸道敏感 性增高的现象。如:运动诱发支气管痉挛 后会出现咳嗽、胸闷、呼吸困难、痰多等 现象。(突然降温或升温中游泳或冰上项 目)
第三节
呼吸运动的调节
一、呼吸中枢及其呼吸运动的反射性调节
2、肺牵张反射(负反馈) 肺扩张或缩小引起吸气抑制或兴奋; 适宜刺激:肺扩大或缩小 吸气肺扩张→牵张感受器↑→迷走神经↑→延髓吸 气中枢↓→膈神经、肋间神经↓→吸气转呼气; 呼气肺缩小→牵张感受器↓→迷走神经↓→延髓吸 气中枢↑→膈神经、肋间神经↑→呼气转吸气。 生理意义:维持呼吸节律,使吸气不致过长过深,促 使吸气及时向呼气转化。
三、运动与呼吸
(三)憋气 不良影响:
②憋气结束出现反射性深呼吸,造成胸内压骤减, 潴留于静脉的血液迅速回心,冲击心肌使心肌过 度伸展,心输出量大增,血压也骤升,对心力储 备差者十分不利 ◆正确合理憋气方法: ①憋气前吸气不宜过深; ②结束憋气时,为免胸内压骤减,使胸内压有个 缓冲逐渐变小过程,呼出气应逐步少许地从声门 挤出,即“微启声门”,喉咙发出“嗨”声呼气; ③憋气应用于决胜关键时刻,如冲刺、杠铃过头。
第三节
呼吸运动的调节
一、呼吸中枢及其呼吸运动的反射性调节
1、呼吸中枢 脑桥 上部:呼吸调整中枢(抑制吸气,调整呼吸节律)
下部:长吸中枢(加强吸气)
延髓 呼气中枢和舒张引起 的,而呼吸肌的节律性活 动是受中枢神经系统的支 配,即呼吸中枢。
自动产生节律性呼吸(基本中枢)
102mmHg 40mmHg
静脉血
40mmHg 46mmHg
动脉血
100mmHg 40mmHg
组织
30mmHg 50mmHg
二、气体交换的过程
在肺泡内Po2高于静脉血Po2,而PO2则低于静脉血, 因此,O2由肺泡向静脉血扩散,而co2则由静脉血向肺 泡扩散,经肺换气后使静脉血变成了动脉血。当动脉血 流经组织时,由于组织的PO2低于动脉血PO2,而PCO2高 于动脉血,因此,O2由血液向组织扩散,而CO2则由组 织向血液扩散,经组织换气后,动脉血变成了静脉血。 所以,肺循环毛细血管的血液不断从肺泡获得O2,放出 CO2;而体循环毛细血管的血液则不断向组织提供O2, 运走CO2,以确保组织代谢的正常进行。
三、运动与呼吸
(三)憋气
憋气:吸气之后,紧闭声门作尽力呼气动作; 屏气:暂时的呼吸停止,声门不关闭(射击)。 良好作用:①反射性引起肌力加强:肌力在憋气 时最大,呼气时次之,吸气时最小;②使胸廓和 骨盆固定,为肌肉收缩提供坚的支撑点,为有关 运动环节创造最有效的收缩条件。 不良影响:①长时间憋气压迫胸腔,胸内压上升, 静脉血回心受阻,心脏充盈不充分,心输出量锐 减,血压大幅下降,导致心肌、脑细胞及视网膜 供血不全,干扰正常运动;因此,运用憋气 一 定要谨慎。
(三)肺活量和时间肺活量
1、肺活量:最大深吸气后,做最大呼气所呼出的气量, 肺活量=潮气量+补吸气量+补呼气量;实践中测定5次肺 活量,可判定呼吸肌的疲劳状况。但肺活量只能反应一 次通气的最大能力,测定时不限制呼气时间,所以不能 充分反映肺通气功能。 ★ 成人男性:3500毫升 ★ 成人女性:2500毫升 ★ 有训练的运动员(划船、游泳):7000毫升 2、时间肺活量:一次尽力吸气之后,用力并以最快速度 呼气,记录一定时间所能呼出气量;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。 评价肺通气功能较好的动态指标,不仅反映肺活量 大小,还反映肺弹性是否降低、气道是否狭窄、呼吸阻 力是否增加等。
(五)肺泡通气量
肺泡通气量:是指人体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-解剖无效腔)×呼吸频 率(次/分) 解剖无效腔:在呼吸过程中,每次吸入的气体中, 流在呼吸道内气体是不能进行交换的,这一部分 空间称为解剖无效腔。 在运动过程中,当呼吸频率过快时,气体将主要 往返于解剖无效腔,而真正进入肺泡内的气体量 却较少,因此,从提高肺泡气更新率的角度考虑, 增加呼吸深度是运动时呼吸调节的重点,采取适 当的呼吸深度既能节省呼吸肌工作的能量消耗, 又能提高肺泡通气量和气体交换的效率。
动时可达60优秀运动员ml/min.mmHg;优秀耐力运动员可达 80ml/min.mmHg。氧扩散容量随年龄、性别、体位、机能活动和 训练水平的改变有所不同。运动时氧扩散容量的增大与运动强度 成正比。 一般情况下,成人>老人和儿童;男性>女性;平卧位>直立位; 运动时>安静时。不同运动项目,氧扩散容量增加的幅度不同: 耐力性划船运动员>游泳。 运动员之所以有较高的氧扩散容量,是由于其心输出量大,参与 气体交换的肺泡表面积增大,以及呼吸膜弥散阻力下降等因素共 同作用的结果。
第二节 气体交换的组成:
气体的交换
1、肺换气:肺泡与血液之间O2与CO2的交换。 2、组织换气:血液与组织细胞之间O2与CO2的交换。 气体交换的方式:扩散 一、气体交换的原理 气体交换的动力是分压差。 分压差:混合气中各组成气体所具有的压力。在人体肺 泡内、血液和组织中Po2和Po2并不相同,它们彼此间存 在着一定的分压差,于是,气体就从分压高的地方向分 压低的地方扩散。 肺泡气 PO2 PCO2