《呼吸與運動》PPT課件.ppt

第二章 呼吸與運動,第一節(jié) 肺通氣和肺換氣,第二節(jié) 氣體的運輸,第三節(jié) 呼吸的調(diào)節(jié),第四節(jié) 呼吸對運動的反應(yīng)和適應(yīng),主要教學(xué)內(nèi)容：肺的通氣功能、肺的換氣功能、氣體在血液中的運輸、呼吸運動的調(diào)節(jié)以及運動過程中呼吸的反應(yīng)及呼吸對訓(xùn)練的適應(yīng)。,教學(xué)目標(biāo)： 1、明確呼吸全過程的主要環(huán)節(jié)。 2、掌握評定肺功能有關(guān)指標(biāo)的概念 3、掌握肺通氣的動力 4、理解氣體交換的原理；掌握氣體交換的過程 5、掌握氣體在血液中的運輸過程 6、熟知運動過程中呼吸的反應(yīng)及呼吸對運動訓(xùn)練的適應(yīng),呼吸：機體與外界環(huán)境之間的氣體交換過程。 呼吸全過程外呼吸氣體在血液中的運輸內(nèi)呼吸,從外界環(huán)境中攝取O2，并排出CO2,外呼吸：外界環(huán)境與血液在肺部實現(xiàn)的氣體交換,組織毛細血管中的血液與組織細胞之間的氣體交換,第一節(jié) 肺通氣和肺換氣,外呼吸,肺通氣,肺換氣,呼吸道： 通道 肺 泡： （交換場所）肺內(nèi)氣體 血液 胸廓： 胸膜腔： 輔助裝置,實現(xiàn)肺通氣的結(jié)構(gòu)：,一、肺通氣 概念：肺與外界環(huán)境之間氣體交換的過程。,大氣,實現(xiàn)肺通氣的動力：呼吸運動即呼吸肌的收縮與舒張引起胸廓節(jié)律性地擴大與縮小。 憋氣可使胸內(nèi)壓超過大氣壓，導(dǎo)致靜脈血回流減少，心輸出量隨之下降，使腦供血不足出現(xiàn)眩暈。因此，在運動中應(yīng)避免過多的憋氣動作，老年和兒童更要注意。,（一）肺通氣的動力,造成肺內(nèi)壓周期性變化，引起其與大氣壓之間的壓力差，推動氣體進出肺,呼吸運動,胸廓體積改變: 呼吸肌收縮胸腔容積變化肺容積變化肺內(nèi)壓變化肺泡與大氣壓力差肺通氣。 呼吸肌： 吸氣?。弘跫?、肋間外肌。斜角肌、胸鎖乳突肌。 呼氣肌：腹壁肌、肋間內(nèi)肌。,吸氣運動,平和吸氣時，膈肌與肋間外肌收縮，引起胸腔前后、左右及上下徑均增大，肺隨之?dāng)U大，形成主動的吸氣運動。,呼氣運動,當(dāng)膈肌和肋間外肌松馳時，肋骨與胸骨因本身重力及彈性而回位，結(jié)果胸廓縮小，肺也隨之回縮，形成被動的呼氣運動。,潮氣量：每一呼吸周期中，吸入或呼出的氣量。 補吸氣量 補呼氣量 余氣量,1、肺容積,4種基本肺容積，互不重疊，全部相加等于肺總?cè)萘?平靜呼吸時約為500ml左右。,（二）肺容積和肺容量,平靜吸氣末再盡力吸氣所能吸入的氣量,平靜呼氣后再盡力呼氣所能呼出的氣量,盡最大力呼氣后，仍存留在肺內(nèi)的氣量,平靜呼氣末再作最大吸氣時，所能夠吸入肺的氣量,平靜呼氣末仍存留在肺內(nèi)的氣量,肺所能容納的最大氣量,2、肺容量,肺容積中的兩項或兩項以上的聯(lián)合氣量,深吸氣量：衡量最大通氣潛力的一個重要指標(biāo)。,功能余氣量,肺活量：在最大吸氣后，再盡力呼氣，所能呼出的氣量。評價肺通氣功能水平的指標(biāo)。,我國正常成人男性平均為3600ml、女性約為2700ml。,做時注意：吸足均勻吐盡。 個體差異大：年齡、 性別、體表面積、體位、呼吸肌強弱、胸廓彈性。,反映了肺一次通氣的最大能力，也是測定肺通氣功能簡單易行的指標(biāo)，應(yīng)用較普遍，常用于評定運動員的訓(xùn)練水平和開展國民體質(zhì)測定。,時間肺活量：在最大吸氣之后，以最快速度進行最大呼氣，在一定時間內(nèi)所能呼出的氣量。,評價肺通氣功能較好的動態(tài)指標(biāo)，不僅能反映肺活量的大小，更能反映肺的彈性變化以及氣道是否通暢等情況。,健康成人第1s為83%肺活量，第2s為96%，第3s為99%。,肺阻塞性肺部疾病者往往需要56秒或更多時間才能呼出全部肺活量；所以，時間肺活量可作為鑒別阻塞性或限制性通氣障礙的參考,概念：單位時間（每分鐘）內(nèi)吸入或呼出的氣量 = 潮氣量呼吸頻率,（三）肺通氣量,1、每分通氣量（VE）：,隨年齡、性別、代謝水平而不同,成人安靜值=500ml1216次/min68L,最大通氣量：遞增負(fù)荷的運動中，每分通氣量隨運動強度的增加而增加，所能達到的最大通氣量。 最大隨意通氣量（MVV）：在實驗條件下，最大限度地做深而快的呼吸時，所測得的每分通氣量。,VEmax,MVV,肺通氣的實際能力,肺通氣的最大能力,2、 最大通氣量（ VEmax),成年男性為100-180L/min，女性為70-120 L/min。有訓(xùn)練的耐力運動員高于一般人,一般人為120-140L/min, 訓(xùn)練有素的運動員比一般人高,隨著訓(xùn)練水平的提高差值減小,衡量肺通氣功能的重要指標(biāo)，對評估人體能夠完成多大生理負(fù)荷量有重要的生理意義,測定時，一般只測15s值再乘以4,概念：每分種吸入肺泡能實際與血液進行氣體交換的氣量。 計算：肺泡通氣量=（潮氣量解剖無效腔量）呼吸頻率,3、肺泡通氣量,從上呼吸道至呼吸性細支氣管的一段呼吸道，其管腔沒有氣體交換功能，其內(nèi)的氣體就氣體交換來說是無效的。,成人容積約為150mL,由于解剖無效腔的存在，深慢呼吸時肺泡通氣量比淺快呼吸時大。因此，從提高肺泡氣更新率考慮，在一定范圍內(nèi)深慢呼吸比淺快呼吸要好。,二、肺換氣,肺換氣 組織換氣,肺泡與肺泡毛細血管之間的氣體交換,毛細血管與組織之間的氣體交換,氣體交換的動力：肺泡氣與肺泡毛細血管血液之間各氣體分壓差。,（一）氣體交換的原理,氣體分壓：混合氣體中各組成氣體所具有的分壓力，用PO2表示氧分壓，用PCO2表示二氧化碳分壓,人體不同部位氧和二氧化碳的分壓,肺換氣和組織換氣 肺換氣示意圖 組織換氣示意圖,（二）氣體交換的過程,靜脈血,動脈血,第二節(jié) 氣體的運輸,運輸形式: 1.物理溶解:量小,溶解量與分壓呈正比 2.化學(xué)結(jié)合:量大,主要運輸形式。,物理溶解,動態(tài)平衡,化學(xué)結(jié)合,氣體直接溶解于血漿中,氣體與某些物質(zhì)進行化學(xué)結(jié)合,一、氧氣的運輸,.物理溶解：1.5% .化學(xué)結(jié)合：98.5%,肺部毛細血管,肌肉毛細血管,肺泡,肌肉,O2,Hb,HbO2,（一）氧與血紅蛋白結(jié)合（氧合）,該過程只受PO2高低的影響，血紅蛋白氧飽和度是反映血紅蛋白與氧結(jié)合程度的指標(biāo)。,在海平面地區(qū)生活的人，安靜時動脈血中的PO2為100mmHg，氧飽和度約為96%-98%，靜脈血的PO2為40mmHg，氧飽和度約為75%,運輸方式： .運輸途徑： （見右圖）,Hb,+ O2,HbO2,肺部,組織,（二）氧在血液中的運輸過程,（三）氧與血紅蛋白解離（氧離）,氧離曲線,表示PO2與Hb結(jié)合O2或HbO2解離的關(guān)系曲線,氧解離曲線近似“S”型,1、氧解離曲線的特征,（1）上段：曲線平坦 Hb與O2結(jié)合的曲線段，有利于人體的肺換氣，可保證人體生活在高原或劇烈運動時體內(nèi)并不顯著缺氧。 （2）中下段：曲線較陡 HbO2釋放O2的曲線段，有利人體的組織換氣，對人體進行劇烈運動時增加肌肉組織O2的供應(yīng)十分有利。,PO2的變化對血氧飽和度的影響不大,當(dāng)PO2下降時，血氧飽和度隨之明顯下降,波爾效應(yīng)：在同樣的PO2情況下，當(dāng)血液的pH降低和PCO2升高時，Hb與O2親和力降低。 生理意義：促進氧的運輸，肺換氣中使肺靜脈血的載氧量增加，組織換氣中有利于組織對O2的攝取和利用。,2、影響氧解離的因素,（1）pH與PCO2,在肌肉運動時，對滿足肌肉對O2的需求十分有利,（3）2，3-二磷酸苷油酸的影響 2，3-二磷酸苷油酸增多可降低Hb與O2的親和力，有利于O2的釋放 。,（2）溫度的影響 溫度升高促使HbO2解離增加,人在缺氧、登山、長時間運動、貧血等情況下，該物質(zhì)增多,（4）其他因素的影響 CO降低甚至剝奪Hb與O2的親合，而且也妨礙O2的解離，造成低氧血癥，即煤氣中毒。,在運動過程中，由于肌肉代謝增強，CO2和H+產(chǎn)生增多，體溫上升，PCO2升高，PH值降低，2，3-二磷酸苷油酸也增多，這些都會導(dǎo)致氧解離增加，以滿足機體代謝增強對O2需求的增加。,與Hb有很強的親和力，可和O2競爭性的與Hb結(jié)合,二、二氧化碳的運輸,物理溶解： 7 化學(xué)結(jié)合：93 化學(xué)結(jié)合形式有兩種： 碳酸氫鹽（HCO3-）形式的運輸（占88%） 氨基甲酸血紅蛋白形式的運輸（7%）,三、呼吸與酸堿平衡,呼吸在維持體內(nèi)酸堿平衡中的作用：通過改變呼吸運動的強弱來調(diào)節(jié)肺通氣量，從而調(diào)節(jié)血漿H2CO3的含量，使血漿中NaHCO3/ H2CO3的比值保持正常而實現(xiàn)的。,血液中重要的緩沖對：NaHCO3/ H2CO3，該緩沖對比值為20/1時，血液的pH 值即可保持在7.35-7.45。,一、呼吸中樞,第三節(jié) 呼吸的調(diào)節(jié),中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的神經(jīng)群,1、延髓呼吸中樞：產(chǎn)生和調(diào)節(jié)呼吸運動的最基本的中樞，具有自動節(jié)律性，引發(fā)節(jié)律性呼吸。 2、腦橋：有呼吸調(diào)整中樞和長吸中樞 3、大腦皮層：隨意呼吸運動的調(diào)控部位。,在CO2和H+的作用下其吸氣和呼氣中樞交替發(fā)生興奮和抑制，從而引發(fā)節(jié)律性呼吸,如運動過程中根據(jù)技術(shù)動作要求進行憋氣和調(diào)整呼吸節(jié)律等,二、呼吸的反射性調(diào)節(jié),呼吸肌本體感受性反射：呼吸肌本體感受器傳入沖動所引起的反射性呼吸變化。反射性地引起呼吸運動加強，使肺通氣量增加。 同樣其他骨骼肌受牽拉后，其本體感受器的傳入沖動也能引起呼吸的加快加強。,三、化學(xué)因素對呼吸的調(diào)節(jié),呼吸的體液調(diào)節(jié)是通過血液中的化學(xué)物質(zhì)O2、CO2、H+濃度的變化，刺激中樞和外周化學(xué)感受器，經(jīng)神經(jīng)傳入到相應(yīng)的呼吸中樞，進而引起呼吸的改變。,(一)CO2對呼吸的調(diào)節(jié),CO2是調(diào)節(jié)呼吸運動的最重要的體液因素，是維持正常呼吸的最重要的生理刺激。 CO2 呼吸加深加快,肺通氣量 CO2呼吸減慢（過度通氣后可發(fā)生 呼吸暫停）。,H+呼吸加強 H+呼吸減弱,（二）H+對呼吸的調(diào)節(jié),（三）低氧對呼吸的調(diào)節(jié),缺氧對呼吸中樞的直接作用是抑制 輕度缺氧時:通過刺激外周化學(xué)感受器引起的呼吸中樞的興奮能對抗輕度缺氧對呼吸中樞的直接抑制作用，反射性地加強呼吸。 嚴(yán)重缺氧時:呼吸減弱，甚至停止,第四節(jié) 呼吸對運動的反應(yīng)和適應(yīng),一、運動時呼吸功能的變化,（一）運動時肺通氣功能的變化,運動時，隨著運動強度的增加，耗氧量和二氧化碳產(chǎn)生量隨之增多，呼吸機能也將發(fā)生相應(yīng)的變化以適應(yīng)運動時機體代謝增強的需要,運動時呼吸加深加快，肺通氣量增加。 潮氣量：500ml2000ml； 呼吸頻率：1218次/min4060次/min。 肺通氣量：可增加到100Lmin-1以上,1、運動時肺通氣量與潮氣量和呼吸頻率,不同強度運動時，潮氣量和呼吸頻率的變化,運動強度較低時，肺通氣量的增加主要靠潮氣量的增加，呼吸頻率增加不明顯；當(dāng)運動強度超過某一強度后，肺通氣量的增加主要靠呼吸頻率的增加。,2、運動過程中肺通氣量的時相性變化,一般認(rèn)為肺通氣的快速增長期和快速下降期由神經(jīng)調(diào)節(jié)機制實現(xiàn)的 緩慢增長期和緩慢下降期則是通過體液調(diào)節(jié)機制來實現(xiàn)的,過程,時間較長、強度較低的運動,長期的體育鍛煉和運動訓(xùn)練可改善與增進呼吸系統(tǒng)的功能,二、呼吸對訓(xùn)練的適應(yīng),除潮氣量外有訓(xùn)練者的肺容積的各個成分都比無訓(xùn)練者大，如肺活量，鍛煉還可延緩肺活量隨年齡增長而下降的趨勢。,（一）肺容積對訓(xùn)練的適應(yīng),（二）肺通氣功能對訓(xùn)練的適應(yīng),1、每分通氣量的適應(yīng)變化,三個狀態(tài)比較： (1) 安靜：VE相同 (2) 相同次最大運動時： VE有訓(xùn)無訓(xùn)（能量節(jié)省化：在相同強度下，運動員只須較小的VE就可滿足能量需要，而無訓(xùn)者則需要較多） (3) 最大運動時： VE有訓(xùn) 無訓(xùn)（有訓(xùn)練者所能承擔(dān)的最大運動強度比無訓(xùn)練者大),2、肺通氣效率提高,安靜：潮氣量（呼吸深度）頻率 運動時：（1）呼吸深度和頻率的匹配更合理。 （2）相同肺通氣量時：潮氣量 頻率無訓(xùn)練者 意義：較深的通氣肺泡通氣 氣體交換率 呼吸肌耗氧工作肌供氧 對長時間運動有利 運動新手：呼吸紊亂，胸肋痛（呼吸肌供氧不足） 呼吸肌疲勞，耗氧量,優(yōu)秀耐力運動員的呼吸當(dāng)量較一般人低，呼吸效率提高。,3、呼吸效率提高,長期耐力訓(xùn)練提高肺換氣功能，且肺換氣功能隨年齡增加而降低的趨勢將推遲。,（三）肺換氣功能對訓(xùn)練的適應(yīng),耐力訓(xùn)練使肌肉攝取氧利用氧的能力增強，動-靜脈氧差增大。,（四）肌肉攝氧能力對訓(xùn)練的適應(yīng),三、運動與呼吸,（一）呼吸方法 1.注意口鼻同時呼吸 安靜：正常人用鼻呼吸 慢跑時，對氧需要量不是太大時，采用鼻吸氣，嘴吐氣，隨著運動速度加快，可增加嘴吐氣的深度和頻率。 對于健身鍛煉者，如果必須用嘴幫忙吸氣時，說明跑步速度太快，此時放慢速度比調(diào)節(jié)呼吸深度和頻率來得更加重要。 但在劇烈運動時，氧需求增長幾倍至幾十倍，可采用口鼻同時呼吸,2.注意呼吸深度 少年兒童呼吸機能較弱，在運動中一般表現(xiàn)為呼吸頻率快而呼吸深度淺。所以在較長時間的緊張運動中，就會出現(xiàn)呼吸表淺而急促，影響了肺的換氣量，胸部漲滿難受，透氣困難，影響運動成績。,3.注意呼吸與動作的配合 耐久跑的呼吸節(jié)奏一般是三步一呼，三步一吸，并保持呼吸的深度和均勻。這樣就容易跑得較為輕松；鉛球投擲中通過適當(dāng)憋氣而最后用力，并在器材出手時采用爆發(fā)式呼氣，其效果較本人不憋氣要好；徒手操鍛煉中，凡擴胸、伸展、兩臂上舉的動作，一般胸廓擴大，肺內(nèi)壓降低，此時應(yīng)配合以吸氣；而與其相反的動作，則配合以呼氣。這樣做有利于機體運動和呼吸機能合理地協(xié)調(diào)發(fā)展。,（二）呼吸型式,主要吸氣?。弘跫『屠唛g外肌 腹式呼吸: 以隔肌收縮為主的呼吸 （嬰兒） 胸式呼吸：以肋間外肌收縮為主的呼吸 （孕婦、肥胖） 混合呼吸: 正常成人 完成胸廓需固定便于發(fā)力的動作用腹式呼吸， 例如：倒立、支撐懸垂 完成腹壁肌需緊張的動作一般用胸式呼吸， 例如：仰臥起坐、直角支撐,（三）憋氣,憋氣能反射性地引起肌張力加強，使胸廓固定，為上肢發(fā)力的運動獲得穩(wěn)定的支撐。,憋氣使胸內(nèi)呈正壓 靜脈回流、心輸出量、血壓 心肌、腦細胞、視網(wǎng)膜供血不足，產(chǎn)生頭暈、惡心、耳鳴及“眼冒金花” 等感覺。 憋氣結(jié)束后反射性深吸氣 胸內(nèi)壓驟減，潴留于靜脈的血液迅速回流，血壓驟升。 對兒童少年的心臟發(fā)育不利, 對心力貯備差者或老人的心血管功能產(chǎn)生極為不利的影響。,（四）吸煙,吸煙使呼吸道阻力增大 ，運動時肺通氣更費力，呼吸肌要消耗更多氧，工作肌可用氧顯著減少。 臨運動吸煙，使血紅蛋白更偏向于攜帶