运动生理学 第3章呼吸机能与运动

1、运动生理学 第三章 呼吸与运动 运动生理学 运动生理学 呼吸包括相互联系的三个环节：外呼 吸、气体在血液中的运输和内呼吸。 外呼吸：指外界环境和血液在肺部 实现的气体交换。包括肺通气和肺换气。 内呼吸：指血液通过组织液与组织 细胞间的气体交换。 运动生理学 第一节 肺通气 一、肺通气功能的评定 肺容积 指标定义容量(ml) 潮气量每次呼吸吸入或呼出的气体量500 补 吸 气 量 平静吸气后再最大吸气所吸入的 气体量 15002000 补 呼 气 量 平静呼气后再最大呼气所呼出的 气体量 9001200 余气量最大呼气后残余在肺内的气体量10001500 运动生理学 深吸气量和功能余气量 平静呼

2、气末尽最大力量吸气，所能吸入肺 内的气体量，称为深吸气量。 深吸气量=补吸气量+潮气量 在平静呼气末，肺内所余留的气体量为功 能余气量。 功能余气量=补呼气量+余气量 运动生理学 肺活量和时间肺活量 最大吸气后，尽力所能呼出的最大气体量 称为肺活量。 肺活量=潮气量+补吸气量+补呼气量 肺活量反映了肺一次通气的最大能力，也 是测定肺通气功能简单易行的指标，应用较普 遍，常用于评定运动员的训练水平和开展国民 体质测定。 实践中测定连续五次肺活量，可判断呼吸 肌的疲劳程度和身体的机能状况。 运动生理学 时间肺活量：在一次尽力吸气之后，用 力并以最快的速度呼气，计算第1秒、第2秒、 第3秒末的呼出气

3、量占肺活量的百分数。 在时间肺活量中，以第1秒的时间肺活量 意义最大，功能检查中简称为FEV1。 时间肺活量是一个评价肺通气功能较好的 动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还 能反映肺的弹性是否降低、气道是否狭窄、呼 吸阻力是否增加等情况。 运动生理学 每分通气量和每分最大通气量 人体每分钟吸入或呼出的气体总量称为每 分通气量。 每分通气量=潮气量每分钟呼吸频率 在递增负荷的运动中，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称 为每分最大通气量。 在实验的条件下，最大限度的做深而快的 呼吸，每分钟吸入或呼出的气体量称为每分最 大随意通气量。 运动生理学 肺泡通气量 肺泡通气量是

4、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可能进行交换的，这一部 分空间称为解剖无效腔。 肺泡通气量=（潮气量无效腔）呼吸频率 运动生理学 运动生理学 二、肺通气功能对训练的反应与适应 肺通气功能对训练的反应 运动中肺通气量变化的规律：在运动强度较 低时，每分通气量的增加主要是呼吸深度的增加; 当运动强度增加到一定程度时，主要依靠呼吸频 率的增加；在一定范围内每分通气量与运动强度 呈线性相关，若超过这一范围，每分通气量的增 加将明显大于运动强度的增加；运动过程中通气 量的上升有一个过程，运动开始前通气量已稍有 上升，运动开始后

5、通气量先突然升高，进而再缓 慢升高，随后达到一个平稳水平；运动停止时， 也是通气量先骤降，继之缓慢下降达运动前水平。 运动生理学 肺通气功能对训练的适应 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。 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。 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。 运动生理学 三、运动与呼吸 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，但在运

6、动时，为提高呼吸的频率，常 采用嘴鼻并用的呼吸方法。 呼吸型式 人体主要的吸气肌为膈肌和肋间外肌，以 膈肌收缩为主的呼吸称腹式呼吸，以肋间外肌 收缩为主的呼吸称胸式呼吸。人体一般都是采 用腹式和胸式都参与的混合式呼吸。 运动生理学 运动生理学 憋气 胸膜壁层与胸膜脏层之间的腔隙称为胸膜腔， 其内存在的压力称为胸内压。 在正常的情况下胸内压总是低于大气压，因 此称之为胸内负压，它是由肺的回缩力形成的。 良好的作用：憋气时可反射性地引起肌肉 张力的增加，如人的臂力和握力在憋气时最大， 呼气时次之，吸气时较小；可为有关的运动环 节创造最有效的收缩条件。 运动生理学 不良影响：长时间憋气压迫胸腔，使胸

7、 内压上升，造成静脉血回心受阻，进而心脏充 盈不充分，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，产生头晕、 恶心、耳鸣和眼黑等感觉，影响和干扰了运动 的正常进行。憋气结束，出现反射性的深呼 吸，造成胸内压骤减，原先潴留于静脉的血液 迅速回心，冲击心肌并使心肌过度伸展，心输 出量大增，血压也骤升。这对心力储备差者十 分不利。 运动生理学 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 吸紊乱时均可能出现过度通气的现象。 过度通气使血中二氧化碳和氢离子浓度下 降，降低了肺通气的动力，但不会使血液中氧 含量升高。 从生理学的角度考虑，不提

8、倡在运动中进 行过度通气。 运动生理学 哮喘和运动诱发的支气管痉挛 由于呼吸道的敏感性增高，伴随咳嗽、喘 息、气短等现象称为哮喘。 运动诱发的支气管痉挛是非哮喘病患者、 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。 运动生理学 第二节 气体的交换 气体交换包括肺泡与血液之间， 以及血液与组织细胞之间氧气和二氧 化碳的交换。前者称为肺换气，后者 称为组织换气。 运动生理学 一、气体交换的原理 气体交换的动力是分压差。所谓分压差是 指混合气体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。 分压：在混合气体的总压力中，某种气体 所占有

9、的压力。 PO PO2 2=760=760* *20.94%=159mmHg20.94%=159mmHg PCO PCO2 2=760=760* *O.04%=0.3mmHgO.04%=0.3mmHg 运动生理学 人体不同部位氧和二氧化碳的分压人体不同部位氧和二氧化碳的分压 运动生理学 二、气体交换的过程 换气动力：分压差换气动力：分压差 换气方向：换气方向： 分压高分压高分压低分压低 换气结果：换气结果： 肺静脉血肺静脉血动脉血动脉血 组织动脉组织动脉静脉血静脉血 运动生理学 三、影响气体交换的因素 气体扩散速率 Flicks扩散定律表明：气体扩散速率与气 体扩散的面积、气体扩散系数、组织两

10、侧的气体 分压差成正比，而与扩散膜的厚度成反比。 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。正常人安静时通气/血 流比值为0.84，此时肺通气量与血流量处于最佳 匹配，气体交换频率最高。 运动时肺通气不是限制有氧能力的主要原因。 运动生理学 四、肺换气功能的评定 肺换气功能可以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1毫 米汞柱（0.13千帕）时每分钟可扩散的氧量。 氧扩散容量：成人氧容量老人和儿童； 男性女性；平卧位直立位；运动安静。 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

11、降等因素共同作 用的结果。 运动生理学 第三节 呼吸运动的调节 一、呼吸中枢及其呼吸的反射性调节 在中枢神经系统中，产生和调节呼吸运动 的神经细胞群称为呼吸中枢。 位于延髓的中枢是最基本的呼吸中枢。 运动生理学 正常情况下，可以通过反射活动影响呼 吸运动: v肺牵张反射 概念：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。 v呼吸肌本体感受性反射 v防御性呼吸反射。 运动生理学 二、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二氧化

12、碳、氢离 子等化学物质比较敏感的感受器，称之为化学 感受器。 外周化学感受器和中枢化学感受器。 在一定时间内大脑皮质还可对呼吸运动进 行随意控制，然而呼吸中枢不随意的控制远比 这种随意的控制能力要强。 运动生理学 三、运动时呼吸变化的调节 一般认为，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。 运动生理学 四、运动时合理呼吸四、运动时合理呼吸 (一)减小呼吸道阻力 在剧烈运动时，为减少呼吸道阻力，人们常采 用以口代鼻，或口鼻并用的呼吸。其利有三： 减少肺通气阻力，增加通气； 减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消 耗，推迟疲劳出现； 暴露满布

13、血管的口腔潮湿面，增加散热途径。 运动生理学 (二)提高肺泡通气效率 有意识地采取适宜的呼吸频率和较大的呼吸深 度是很重要的。一般来讲，径赛运动员的呼吸 频率以每分钟不超过30次为宜。爬泳运动员即 使有特殊需要，也不宜超过每分钟60次。 运动时(特别是在感到呼吸困难、缺氧严重的情 况下)，采用节制呼吸频率、在适当加大呼吸深 度的同时注重深呼气的呼吸方法，更有助于提 高机体的肺泡通气量。 运动生理学 (三)与技术动作相适应 呼吸形式与技术动作的配合 根据有利于技术动作的运用而又不妨碍正常 呼吸为原则，灵活转换。 呼吸时相与技术动作的配合 以人体关节运动的解剖学特征与技术动作的 结构特点为转移。

14、呼吸节奏与技术动作的配合 周期性的运动采用富有节奏的、混合型的呼 吸将会使运动更加轻松和协调，更有利于创造出 好的运动成绩。 运动生理学 ( (四四) )合理运用憋气合理运用憋气 良好的作用： 不良影响： 运动生理学 Thank you very much!Thank you very much! 运动生理学 运动生理学 呼吸三个环节：呼吸三个环节： 空空 气气 呼呼 吸吸 道道 肺肺 泡泡 肺肺 毛毛 细细 血血 管管 肺肺 静静 脉脉 左左 心心 动动 脉脉 肺肺 动动 脉脉 毛毛 细细 血血 管管 右右 心心 静静 脉脉 组组 织织 细细 胞胞 O2O2 CO2CO2 O2O2 CO2CO2 外呼吸外呼吸 气体运输气体运输 内呼吸内呼吸 运动生理学 运动生理学 呼吸膜 v正常呼吸膜非常薄， 平均厚度不到1m， 通透性与面积极大 (70-100m2)。 v安静状态时仅有 40m2参与气体交换 v呼吸膜有相当大的 贮备面积 运动生理学 安静时： VA/Qc比值(4200/5000)=0.84