5呼吸機(jī)能[共65頁]

1、第四章 呼吸機(jī)能,第一節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)和肺通氣機(jī)能,第二節(jié) 氣體交換和運(yùn)輸,第三節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),第四節(jié) 運(yùn)動(dòng)對(duì)呼吸機(jī)能的影響,概 述呼吸：人體與外界環(huán)境之間進(jìn)行的氣體交換過程。呼吸全過程,呼吸三個(gè)環(huán)節(jié),呼吸系統(tǒng)包括了呼吸道和肺泡。 呼吸道：分上、下兩部分，上呼吸道由鼻、咽、喉組成，下呼吸道由氣管及各級(jí)支氣管組成。呼吸道有加溫、潤(rùn)濕和凈化空氣的功能，有通過調(diào)節(jié)支氣管平滑肌的舒縮來改變呼吸道的口徑進(jìn)而影響氣流阻力的功能，但呼吸道不具備氣體交換的功能,肺泡：人體左右肺共有6-7億個(gè)，總面積約為70-100平方米。從由單層上皮細(xì)胞構(gòu)成的肺泡膜到肺毛細(xì)血管壁，是氣體交換必須穿越的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)稱作呼吸膜，

2、呼吸膜共有六層結(jié)構(gòu)，其厚度僅為l從m，厚度越薄，氣體的通透性越強(qiáng),第一節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)和肺通氣機(jī)能,一、肺通氣的動(dòng)力學(xué),二、肺通氣機(jī)能,三、肺通氣機(jī)能的指標(biāo),一、肺通氣的動(dòng)力學(xué),一)呼吸運(yùn)動(dòng) 概念：胸廓的節(jié)律性擴(kuò)大和縮小。它是通過呼吸肌的舒縮活動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)成肺的通氣動(dòng)力。 呼吸?。?主要吸氣肌：膈肌和肋間外肌 輔助吸氣?。盒丶　⑿狈郊　⑿劓i乳突肌和背闊肌等 呼氣?。豪唛g內(nèi)肌和腹壁肌,1.平靜呼吸 2.用力呼吸 3.呼吸形式 膈式呼吸或腹式呼吸（如屈體直角動(dòng)作） ； 肋式或胸式呼吸（如雙杠或地上做倒立的動(dòng)作,1.平靜呼吸,肺內(nèi)壓大氣壓， 氣體經(jīng)呼吸道出肺,胸廓容積縮小, 肺被動(dòng)縮小,膈肌和肋間外肌

3、舒張， 肋骨和膈肌彈性回位， 縮小胸廓上下、前后、左右徑,肺內(nèi)壓大氣壓， 氣體經(jīng)呼吸道入肺,胸廓容積擴(kuò)大， 肺在胸膜腔負(fù)壓作用下被動(dòng)擴(kuò)張 (因肺無主動(dòng)擴(kuò)縮的組織結(jié)構(gòu),膈肌收縮使膈頂下移， 增大胸廓的上下徑 肋間外肌收縮使肋骨上提,擴(kuò)大胸廓前后、左右徑,吸 氣,呼 氣,2.用力呼吸,用力吸氣時(shí)，輔助吸氣肌也參加，胸廓容積進(jìn)一步擴(kuò)大。 用力呼氣時(shí)，除吸氣肌舒張外，呼氣肌也參加（肋間內(nèi)肌+腹壁肌收縮），胸廓容積進(jìn)一步縮小。 平靜呼吸與用力呼吸特點(diǎn)： 平靜呼吸時(shí)，吸氣是主動(dòng)的，呼氣是被動(dòng)的。 用力呼吸時(shí)，吸氣和呼氣都是主動(dòng)的。 平靜呼吸時(shí)，肋間外肌所起的作用膈肌。 3.呼吸形式 胸式呼吸、腹式呼吸和混

4、合式呼吸 混合呼吸:正常成人 腹式呼吸:嬰兒；雙杠或地上做倒立的動(dòng)作 胸式呼吸:屈體直角動(dòng)作造型,二)肺內(nèi)壓,平靜吸氣初:肺內(nèi)壓 大氣壓=2-3mmHg 氣出肺 用力呼吸時(shí):肺內(nèi)壓的升降變化有所增加。 如：緊閉聲門或口鼻，再用力做呼氣動(dòng)作(憋氣)時(shí)，肺內(nèi)壓可高于大氣壓60-140mmHg。若此時(shí)做用力吸氣動(dòng)作，肺內(nèi)壓可低至-30-lOOmmHg,三)胸內(nèi)壓,概念：胸膜腔內(nèi)的壓力。 胸膜位于肺表面的部分為胸膜臟層，位于胸壁內(nèi)表面的部分為胸膜壁層。這兩個(gè)部分延續(xù)相連，形成密閉的間隙，即胸膜腔,胸內(nèi)壓特點(diǎn)： 胸內(nèi)壓在呼吸過程中始終低于大氣壓，為負(fù)壓。 平靜呼氣之末胸內(nèi)壓為與-5 -3mmHg， 平靜

5、吸氣之末胸內(nèi)壓為-l0 -5mmHg， 用力吸氣時(shí)負(fù)壓可達(dá)-3OmmHg,胸內(nèi)負(fù)壓的形成原因： 嬰兒出生后，胸廓和肺發(fā)育的速度不均衡，肺發(fā)育較慢，胸廓發(fā)育較快，胸廓容積大于肺。由于胸膜壁層和臟層的緊貼不分，即使在呼氣之末也是如此，因而肺始終處于被動(dòng)牽拉狀態(tài)，肺本身是有彈性的組織，肺泡又有表面張力，這兩種因素使肺具有了回縮力。 所以胸膜腔內(nèi)的壓力應(yīng)是肺的回縮力與反方向作用于胸膜腔的肺內(nèi)壓(或大氣壓)之和，即： 胸內(nèi)壓=肺內(nèi)壓(或大氣壓)-肺回縮力,胸內(nèi)負(fù)壓的主要作用： 有利于肺泡進(jìn)行氣體交換； 有利于靜脈血和淋巴液的回流。 運(yùn)動(dòng)時(shí)采用深呼吸，能夠有效地促進(jìn)肺泡氣的交換和有效地促進(jìn)靜脈血的回心,二

6、、肺通氣機(jī)能,一)肺容量及其變化,1.潮氣量 每一呼吸周期中，吸入或呼出的氣量 2.補(bǔ)吸氣量和深吸氣量 補(bǔ)吸氣量：平靜吸氣之后，再做最大吸氣時(shí)，增補(bǔ)吸入的氣量。 深吸氣量：補(bǔ)吸氣量+潮氣量。是衡量最大通氣潛力的一個(gè)重要指標(biāo) 。 3.補(bǔ)呼氣量 平靜呼氣之后，再做最大呼氣時(shí)，增補(bǔ)呼出的氣量。 其大小反映了呼氣的貯備能力,4.肺活量 概念：最大深吸氣后，再做最大呼氣時(shí)所呼出的氣量，稱為肺活量。 正常值：男性約為3500ml，女性約為2500ml，運(yùn)動(dòng)鍛煉既能使人的肺活量水平提高，也能延緩肺活量的衰減，高水平的運(yùn)動(dòng)員肺活量可達(dá)7000ml之多,影響因素：性別、年齡、體表面積、胸廓大小、呼吸肌發(fā)達(dá)程度以

7、及肺和胸壁的彈性等因素有關(guān)，而且有較大的個(gè)體差異,5.余氣量和功能余氣量 余氣量：盡最大力呼氣之后，仍貯留于肺內(nèi)的氣量。正常男性為1500ml，女性為1000ml。老年人大于青壯年，男性高于女性。 功能余氣量：平靜呼氣之后，存留于肺中的氣量。正常成年男性約為250Oml，女性約為2000ml。 6.肺總?cè)萘?肺所能容納的最大氣量為肺總?cè)萘?，肺總?cè)萘渴欠位盍亢陀鄽饬恐?二)肺通氣量 概念：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)吸入(或呼出)的氣量 =呼吸深度(潮氣量)*呼吸頻率 安靜時(shí)：6-8L 劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)：80-15OL或更多(180-200L) (三)肺泡通氣量 指每分鐘吸入肺泡的實(shí)際能與血液進(jìn)行氣體交換的有效通氣量

8、。 =(呼吸深度-生理無效腔)*呼吸頻率,三、肺通氣機(jī)能的指標(biāo) (一)肺活量 肺活量反映了肺一次通氣的最大能力，也是測(cè)定肺通氣功能簡(jiǎn)單易行的指標(biāo)，應(yīng)用較普遍，常用于評(píng)定運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練水平和開展國(guó)民體質(zhì)測(cè)定。 (二)連續(xù)肺活量 連續(xù)地測(cè)五次肺活量，根據(jù)五次所測(cè)數(shù)值的變化趨勢(shì)，判斷呼吸肌的機(jī)能能力,三)時(shí)間肺活量 在最大吸氣之后，以最快速度進(jìn)行最大呼氣，記錄在一定時(shí)間內(nèi)所能呼出的氣量。 第l秒： 83%肺活量 最有意義 第2秒： 96%肺活量 第3秒： 99%肺活量 時(shí)間肺活量是一個(gè)評(píng)價(jià)肺通氣功能較好的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，它不僅反映肺活量的大小，而且還能反映肺的彈性是否降低、氣道是否狹窄、呼吸阻力是否增加等情

9、況,四)最大通氣量 以適宜的呼吸頻率和呼吸深度進(jìn)行呼吸時(shí)所測(cè)得的每分通氣量，稱最大通氣量。 一般只做15秒鐘通氣量的測(cè)定，并將所測(cè)得的值乘以4，即為每分最大通氣量。是衡量通氣功能的重要指標(biāo)，可用來評(píng)價(jià)受試者的通氣儲(chǔ)備能力。還可用通氣貯量的百分比來表示,第二節(jié) 氣體交換和運(yùn)輸,一、氣體交換 (一)氣體交換原理 1.分壓和分壓差的概念 分壓：在混合氣體的總壓力中，某種氣體所占有的壓力。 PO2=760*20.94%=159mmHg PCO2=760*O.04%=0.3mmHg,氣體的張力：當(dāng)氣體與液體表面接觸時(shí)，由于氣體分子的運(yùn)動(dòng)而溶解于液體內(nèi)，液體中氣體分子也能從液體逸出，這種溶于液體內(nèi)的氣體分

10、子逸出的力。 氣體的擴(kuò)散或彌散：氣體從高分壓向低分壓流動(dòng)的現(xiàn)象 氣體的分壓差：某一氣體高分壓與低分壓之差,2.人體不同部位氧和二氧化碳的分壓,3.氣體擴(kuò)散的速率 單位時(shí)間內(nèi)氣體擴(kuò)散的容積,4.氣體的肺擴(kuò)散容量 在lmmHg分壓差作用下，每分鐘通過呼吸膜擴(kuò)散氣體的量 。安靜時(shí)約為20-33ml/min.mmHg,二)肺換氣和組織換氣,換氣動(dòng)力：分壓差 換氣方向： 分壓高分壓低 換氣結(jié)果： 肺靜脈血?jiǎng)用}血 組織動(dòng)脈靜脈血,三)影響換氣的因素,1.氣體的分子量和溶解度 O2、CO2擴(kuò)散速率（D）的比較 分子量 血漿溶解度 肺泡氣 動(dòng)脈血 靜脈血 D O2 32 21.4 13.9 13.3 5.3

11、1 CO2 44 515.0 5.3 5.3 6.1 2 綜合考慮氣體的分子量、溶解度以及分壓差， CO2實(shí)際的擴(kuò)散速度約為O2的2倍,2.呼吸膜,正常呼吸膜非常薄，平均厚度不到1m，通透性與面積極大(70-100m2)。 安靜狀態(tài)時(shí)僅有40m2參與氣體交換 故呼吸膜有相當(dāng)大的貯備面積,3.通氣/血流比值,指每分鐘肺泡通氣量(VA)和每分鐘肺毛細(xì)血管血流量(Qc)之比值，簡(jiǎn)寫為VA/Qc。 安靜時(shí)： VA/Qc比值(4200/5000)=0.84。 小于0.84，意味著通氣不足； 大于0.84，意味著通氣過剩，血流不足,4.局部器官血流量,二、氣體運(yùn)輸,運(yùn)輸形式: 物理溶解:氣體直接溶解于血漿

12、中 特征: 量小,起橋梁作用 溶解量與分壓呈正比 化學(xué)結(jié)合:氣體與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)結(jié)合。 特征:量大,主要運(yùn)輸形式。 物理溶解,動(dòng)態(tài)平衡,化學(xué)結(jié)合,一)氧運(yùn)輸 物理溶解：(1.5%) 化學(xué)結(jié)合:(98.5%) Hb的氧容量：每100ml血液中Hb與O2結(jié)合的最大量(約19-20m1) Hb的氧含量：每lOOml血液中Hb實(shí)際與O2結(jié)合的量 Hb的氧飽和度：Hb的氧含量所占Hb的氧容量的百分比 l.Hb與O2結(jié)合,2.氧離曲線,表示PO2與Hb結(jié)合O2量關(guān)系或PO2與氧飽和度關(guān)系的曲線。 氧離曲線反映了Hb與O2的結(jié)合量是隨PO2的高低而變化，這條曲線呈“S,原因：1分子Hb含有4個(gè)Fe+，4個(gè)

13、Fe+在與O2的結(jié)合過程中并非同時(shí)結(jié)合O2，而是逐一按四步進(jìn)行，且相互間有協(xié)同效應(yīng)，即l個(gè)Fe+與O2結(jié)合后，由于Hb變構(gòu)效應(yīng)，其他Fe+更易與O2結(jié)合。反之，若HbO2中的l個(gè)O2釋放出來，其他幾個(gè)O2也更易放出,當(dāng)Hb的氧飽和度為75%時(shí)，每分子Hb中已有3個(gè)Fe+結(jié)合了O2，這時(shí)所剩下的l個(gè)Fe+與O2的親和力增加了125倍，故氧結(jié)合作用越加明顯；若飽和度在75%以下，說明氧結(jié)合的Fe+不足3個(gè)，親和力無明顯提高，相反氧解離作用越加明顯。因此，氧離曲線呈現(xiàn)特殊的“S”形,上段：PO2在60-lOOmmHg時(shí)，曲線坡度不大，形式平坦，即使PO2從1OOmmHg降至8OmmHg時(shí)，血氧飽和度

14、僅從98%降至96%。 高原(2.0KM的低氣壓),PO2明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大； 輕度呼衰病人肺泡氣PO2明顯而Hb結(jié)合O2量變化不大。 對(duì)高原適應(yīng)或有輕度呼吸機(jī)能不全的人均有好處,有利人體的肺換氣,下段,PO2在6OmmHg以下時(shí)，曲線逐漸變陡，意味著PO2下降，使血氧飽和度明顯下降。 PO2為40-lOmmHg時(shí)，曲線更陡，此時(shí)PO2稍有下降，血氧飽和度就大幅度下降。釋放出大量的O2保證組織換氣。 對(duì)人體的組織換氣大為有利,影響因素：PCO2、pH、體溫、紅細(xì)胞中糖酵解產(chǎn)物2,3-DPG(2,3-二磷酸甘油酸)，氧離曲線右移，從而使血液釋放出更多的O2。CO2、pH值、體溫和2,3

15、-DPG的，使Hb對(duì)O2的親和力提高，氧離曲線左移，從而使血液結(jié)合更多的O2,3.氧儲(chǔ)備 在正常情況下，O2除維持體內(nèi)的代謝消耗外，還儲(chǔ)存在體內(nèi)一小部分待用，儲(chǔ)存在血液和肺中的O2約有1300-2300ml，儲(chǔ)存在肌紅蛋白中的O2約有240-500ml。 4.氧利用率 安靜時(shí)：氧利用率為(20-15)/20*100%=25% 劇烈活動(dòng)時(shí)：肌肉的氧利用率可達(dá) (13/20)*100%=65,5.氧脈搏 概念：心臟每次搏動(dòng)輸出的血量所攝取的氧量，稱為氧脈搏，可以用每分?jǐn)z氧量除以每分心率計(jì)算。 意義：氧脈搏越高，說明心肺功能好、效率高。據(jù)研究，氧脈搏在心率為130-140次/分時(shí)，最高值為11-17

16、ml，心率過快時(shí)則有下降趨勢(shì)。但目前也有運(yùn)動(dòng)員在從事劇烈活動(dòng)時(shí)，氧脈搏值可高達(dá)23ml。氧脈搏可作為判定心肺功能的綜合指標(biāo),二)二氧化碳運(yùn)輸,物理溶解： 6 化學(xué)結(jié)合：94 碳酸氫鹽的形式(NaHCO3，KHCO3):87% 氨基甲酸血紅蛋白的形式(HbNHCOOH):7,1.碳酸氫鹽形式的運(yùn)輸 占87,CO2H2O 反應(yīng)速極快且可逆，反應(yīng)方向取決PCO2差 RBC膜上有Cl-和HCO3-特異轉(zhuǎn)運(yùn)載體 Cl-轉(zhuǎn)移維持電平衡,促進(jìn)CO2化學(xué)結(jié)合的運(yùn)輸 需酶催化:碳酸酐酶加速反應(yīng)0.5萬倍,雙向作用 在RBC內(nèi)反應(yīng), 在血漿內(nèi)運(yùn)輸,2氨基甲酸血紅蛋白形式的運(yùn)輸 7,HbNH2+H+CO2 反應(yīng)迅速

17、且可逆，無需酶催化； CO2與Hb的結(jié)合較為松散； 反應(yīng)方向主要受氧合作用的調(diào)節(jié): HbO2的酸性高,難與CO2結(jié)合,反應(yīng)向左進(jìn)行 HHb的酸性低,易與CO2結(jié)合,反應(yīng)向右進(jìn)行 雖不是主要運(yùn)輸形式,卻是高效率運(yùn)輸形式， 因肺部排出的CO2有20是此釋放的。 帶滿O2的Hb仍可帶CO2,三)呼吸與酸堿平衡,血液在運(yùn)輸CO2過程中，形成了H2CO3與NaHCO3，二者是血液中的重要緩沖物質(zhì)，通常H2CO3/NaHCO3的比值為1/20。 當(dāng)代謝產(chǎn)物中有大量酸性物質(zhì)時(shí)，它們與HCO3作用，生成H2CO3，后者分解為CO2和H2O，使血中PCO2上升，導(dǎo)致呼吸運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，CO2排出量增加，因而血漿中pH

18、值的變化不大； 當(dāng)體內(nèi)堿性物質(zhì)增多時(shí)，與H2CO3作用使血中NaHCO3等鹽濃度的增高，于是H2CO3濃度和PCO2降低，導(dǎo)致呼吸減弱，呼吸的減弱又使H2CO3濃度逐漸回升，維持了其與NaHCO3的正常比值，因此對(duì)血漿PH值的影響也較小,第三節(jié) 呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié),一、調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)調(diào)節(jié) (一)呼吸運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)支配 節(jié)律性呼吸是由延髓和腦橋通過膈神經(jīng)和肋間神經(jīng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 (二)呼吸中樞 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，調(diào)節(jié)呼吸運(yùn)動(dòng)的主要中樞在延髓和腦橋,二、呼吸運(yùn)動(dòng)的反射性調(diào)節(jié),一)肺牽張反射 概念：由肺擴(kuò)張或縮小引起吸氣抑制或興奮的反射，稱為肺牽張反射 感受器分布：在支氣管及細(xì)支氣管的平滑肌內(nèi)。 運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生的

19、肺牽張反射，對(duì)呼吸頻率和深度的調(diào)節(jié)更具有重要意義,二)呼吸肌的本體感受性反射 呼吸肌本體感受器傳入沖動(dòng)所引起的反射性呼吸變化。 (三)防御性呼吸反射 如咳嗽反射、噴嚏反射等。 (四)呼吸節(jié)律的形成 其機(jī)制，迄今比較公認(rèn)的是“局部神經(jīng)元回路反饋控制”假說,呼吸節(jié)律形成機(jī)制簡(jiǎn)化模式圖 +:表示興奮 -:表示抑制,三、化學(xué)因素對(duì)呼吸的調(diào)節(jié),一)化學(xué)感受器 化學(xué)感受器是指其能接受化學(xué)物質(zhì)刺激的感受器。 1.外周化學(xué)感受器 位于頸內(nèi)外動(dòng)脈分叉處的頸動(dòng)脈體和主動(dòng)脈弓血管壁外的主動(dòng)脈體。 適宜刺激：對(duì)PO2、PCO2、H+高度敏感(對(duì)PO2敏感，對(duì)O2含量不敏感)，且三者對(duì)化學(xué)感受器的刺激有相互增強(qiáng)的現(xiàn)象,2.中樞化學(xué)感受器 位置：延髓腹外側(cè)的淺表部位 適宜刺激：對(duì)H+高度敏感，不感受缺O(jiān)2的刺激。因H+不易透過血-腦屏障，但CO2易透過血-腦屏障進(jìn)入腦脊液:CO2H2OH2CO3H+HCO3- 發(fā)揮刺激作用,由