有氧工作能力及其训练
有氧工作能力
概念:? 两方面的能力:运氧能力和用氧能力。
一、运氧能力:(呼吸、循环、血液)
(一)呼吸 体现在 通气量 和 换气量 能满足需要。
肺通气(pulmonary ventilation) 是 指肺与外界环境之间的气体交换过程。实现 肺通气的结构包括呼吸道、肺泡、胸廓和胸 膜腔等。呼吸道是气体进出肺泡的通道,肺 泡是气体交换的场所,而胸廓的节律性运动 即呼吸运动是实现肺通气的动力。呼吸肌的 舒缩活动,使胸腔容积产生变化,造成肺内 压与大气压间产生压力差,导致气体进出于 肺。如何合理进行呼吸运动,对提高肺通气 效率、满足肌肉活动的需要和更好地完成体 育动作是极为重要的。
气体交换(Gas Exchange)包括肺泡与血液之间,以及血液与组 织细胞之间O2和CO2的交换。前者称为肺换气,后者称组织换气。 两种换气都通过扩散的方式来实现,所遵循的物理原则是相同 的。肺换气是通过呼吸膜、组织换气是通过毛细血管壁和组织 细胞膜进行的,这些生物膜均很薄,通透性较好,能充许O2和 CO2等气体分子自由通过。 气体交换的原理 气 体 交 换 的 动 力 是 分 压 差 ( Difference of partial pressure)。所谓分压是指混合气中各组成气体所具有的压力。 它可用混合气体的总压力乘以各组成气体在混合气体中所占的 容积百分比来求得。例如,在标准状态下,1个大气压为 101.33kPa(760mmHg),其中O2的容积百分比约为20.96%,故 PO2 为101.33×20.96%=21.24kPa(159mmHg);CO2的容积百 分比为 0.04 %,则 PCO2 为 0.04kPa(0.30mmHg)。在人体肺泡 内、血液和组织中 PO2 和 PCO2 并不相同(表 6-2 ),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。
呼吸膜:
正常呼吸膜非常薄,平 均厚度不到1μm,通透性 与面积极大(70-100m2)。 •安静状态时仅有40m2参与 气体交换 •故呼吸膜有相当大的贮备 面积
肺泡通气量
肺泡通气量(alveolar ventilation VA)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。在呼吸过程中,每次吸入的气体中,留在呼吸 道内的气体是不能进行交换的,这一部分空间称为解剖无效腔。因此从气体 交换的角度来考虑,只有进入肺泡能与血液进行交换的气体量才是有效的通 气量。肺泡通气量等于(潮气量-无效腔)×呼吸频率(次/分)。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。
(三)呼吸膜开放的面积和通透性
(四)组织局部血流量与温度
(二)血液循环
心肌与骨骼肌的区别点:结构上,收缩性
收缩性
心肌细胞在刺激作用下能够产生收缩的特性,称为收缩性, 心肌收缩的过程、机制与骨骼肌基本相似,但也有区别,主要 表现为:
1、“全或无”式的收缩 2、不发生强直收缩 3、期前收缩和代偿间歇
化学因素对呼吸的调节
在颈动脉体、主动脉体和延髓腹外侧浅表部位存在着对血液或 脑脊液中CO2、H+等化学物质比较敏感的感受器,称之为化学感受 器。前者称为外周化学感受器,后者称为中枢化学感受器。当血液 或脑脊液中CO2、H+浓度增加时,就会刺激这些感受器反射性地引 起呼吸加快加强,从而实现对呼吸运动的反射调节。
影响气体交换的因素
(一) 气体扩散速率
扩散定律表明:气体扩散速率(Vgas)与气体扩散的面积 (A)、气体扩散系数(D)、组织两侧的气体分压差(P1-P2) 成正比,而与扩散膜的厚度(T)成反比。所以凡是影响气体 扩散速率的因素均可影响气体交换。
Hale Waihona Puke (二)通气/血流比值每分肺泡通气量和肺血流量(心输出量)的比值,称通气 /血流比值(Ventilation/Perfusion ratio)VE/Q。正常 人安静时通气/血流比值为0.84(4.2/5)。此时肺通气量与 血流量处于最佳匹配,气体交换效率最高。如果通气/血流比 值大于0.84,可能由于肺通气过度,也可能肺血流量减少所致。 如通气/血流比值小于0.84,这就意味着通气不足或血流过剩。
肺泡通气量=(潮气量-无效腔)×呼吸频率
安静时肺泡通气量=(500-150)×12 =4200 深而慢呼吸时肺泡通气量=(1000-150)×6 =5100 浅而快呼吸时肺泡通气量=(250-150)×24 =2400
运动时呼吸变化的调节
运动时呼吸变化的机制至今仍未完全阐明,一般认为,运 动前的通气量增大是条件反射性的。运动开始后通气量的骤 升,是由于大脑皮层在发出冲动使肌肉收缩的同时,也发出冲 动到达脑干呼吸中枢,引起呼吸加强。同时,呼吸器官和运动 器官本体感受器的传入冲动对呼吸的加快加强起着重要的作用。 而后,呼吸缓慢地增加是由于动脉中温度和化学环境变化所致。 当运动继续时,肌肉中代谢增强,产生更多热量、 CO2 和 H+, 这些因素一方面增加肌肉对氧的利用,另一方面加大了动静脉 氧差。更多的CO2进入血液,提高了血中CO2和H+浓度,使化学 感受器兴奋,刺激呼吸中枢,使呼吸加快加强。运动过程中, 甲状腺素分泌量增多对呼吸运动具有刺激作用,肺牵张反射也 积极参与调节,心输出量的增加也可导致呼吸加快加强。 当运动停止时,皮层和其它向呼吸中枢发放的冲动停止, 通气量急剧下降。运动后通气量下降的慢速减少期是依靠酸碱 平衡、PCO2和血液温度来调整的。总之,运动中肺通气的快速 增长和减少期是神经调节的结果,而慢速增长和减少期则是体 液和温度调节的结果。
心输出量(cardiac output, CO)
每分钟由一侧心室所输出的血量,称为每分输 出量,简称心输出量(cardiac output, CO), 它等于搏出量与心率的乘积。正常成年男性安 静时的心率平均为75次/分,搏出量为70 ml, 则其心输出量约为5升/分。女性的心输出量较 同体重男子低约10%左右。此外,心输出量随 着机体活动和代谢状况而变化,在肌肉运动、 情绪激动、进餐、怀孕等情况下,心输出量增 加。