运动生理学第二章呼吸与运动课件.ppt
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- 运动 生理学 第二 呼吸 课件
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1、肺肺n1、掌握评定肺功能有关指标的概念。、掌握评定肺功能有关指标的概念。肺通气动力,气体在血液中的运输过程。肺通气动力,气体在血液中的运输过程。气体交换过程及影响气体交换的因素。气体交换过程及影响气体交换的因素。n2 2、明确呼吸过程。、明确呼吸过程。.n3 3、熟知呼吸对运动的反应和对训练的、熟知呼吸对运动的反应和对训练的适应。适应。n4 4、了解肺通气阻力及调节,气体交换、了解肺通气阻力及调节,气体交换原理原理。教学目的教学目的 教学重点教学重点 肺通气、肺换气过程及运动时呼吸肺通气、肺换气过程及运动时呼吸功能的变化。功能的变化。教学难点教学难点 肺通气和肺换气原理肺通气和肺换气原理。一、
2、概述一、概述二、肺通气和肺换气二、肺通气和肺换气三、气体的运输三、气体的运输四、呼吸的调节四、呼吸的调节五、呼吸对运动和训练的反应和适应五、呼吸对运动和训练的反应和适应内容提要内容提要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O2CO2O2CO2外呼吸外呼吸气体运输气体运输内呼吸内呼吸呼吸:呼吸:人体在进行新陈代谢过程中,不断地从外界环人体在进行新陈代谢过程中,不断地从外界环境中摄取氧并排出境中摄取氧并排出COCO2 2,这种机体与环境之间的气体交换,这种机体与环境之间的气体交换过程,称为呼吸。过程,
3、称为呼吸。外呼吸:外呼吸:外界环境与血液在外界环境与血液在肺部实现的气体交换过程肺部实现的气体交换过程。气体运输:气体运输:氧气和二氧化碳氧气和二氧化碳在血液中的运输。在血液中的运输。内呼吸内呼吸:血液与组织细胞间血液与组织细胞间的气体交换过程。的气体交换过程。肺通气:肺通气:肺与肺与外界环境的气体外界环境的气体交换交换。肺换气肺换气:肺泡肺泡与肺毛细血管间与肺毛细血管间的气体交换。的气体交换。呼呼吸吸呼吸全过程呼吸全过程:一、肺通气一、肺通气(一)肺通气动力和阻力(一)肺通气动力和阻力1 1、肺通气动力、肺通气动力 由呼吸肌舒缩活动引起的肺内外气压差。由呼吸肌舒缩活动引起的肺内外气压差。腹式
4、呼吸:腹式呼吸:以膈肌运动为主的呼吸型式;以膈肌运动为主的呼吸型式;胸式呼吸:胸式呼吸:以肋间外肌运动为主的呼吸型式。以肋间外肌运动为主的呼吸型式。肺与外界环境的气体交换称为肺与外界环境的气体交换称为肺通气肺通气。肺内压低于大气压时肺内压低于大气压时吸气吸气,肺内等于大气压时肺内等于大气压时吸气停吸气停;肺内压高于大气压时肺内压高于大气压时呼气呼气,肺内等于大气压时肺内等于大气压时呼气停呼气停。平静呼吸时吸气是主动的,呼气是被动的;深呼平静呼吸时吸气是主动的,呼气是被动的;深呼吸时,吸气和呼气都是主动的。吸时,吸气和呼气都是主动的。(1)肺内压:肺内压:肺泡内的压力称为肺内压肺泡内的压力称为肺
5、内压。呼吸过程中肺内压的变化呼吸过程中肺内压的变化:胸膜腔内压力为胸膜腔内压力为负压负压,称胸内负压。,称胸内负压。胸内负压胸内负压=大气压大气压肺回缩力肺回缩力 吸气时胸内负压增大,呼气时胸内负压减小。吸气时胸内负压增大,呼气时胸内负压减小。胸内负压的生理意义:胸内负压的生理意义:第一是维持肺的扩张状态,有利第一是维持肺的扩张状态,有利于肺的泡的气体交换;第二是吸气时负压加大,使心房、静于肺的泡的气体交换;第二是吸气时负压加大,使心房、静脉和胸导管扩张,压力降低,有利于促进血液和淋巴回流。脉和胸导管扩张,压力降低,有利于促进血液和淋巴回流。(2)胸膜腔内压:胸膜腔内压:指胸膜腔内的压力。指胸
6、膜腔内的压力。2 2、肺通气阻力、肺通气阻力 弹性阻力:胸廓与肺的弹性阻力。约占的弹性阻力:胸廓与肺的弹性阻力。约占的70%70%。非弹性阻力:气道阻力和组织的粘滞性阻力。非弹性阻力:气道阻力和组织的粘滞性阻力。肺肺 潮气量潮气量:安静状态下,每次吸入或呼出的气体量称为潮:安静状态下,每次吸入或呼出的气体量称为潮气量气量.正常成年人约正常成年人约500ml500ml 补吸气量补吸气量:平静吸气后再尽力吸气所能吸入的气体量:平静吸气后再尽力吸气所能吸入的气体量.补呼气量补呼气量:平静呼气后再尽力呼气所能呼出的气体量:平静呼气后再尽力呼气所能呼出的气体量.余气量余气量:最大呼气末,肺内所余留的气体
7、量为余气量。:最大呼气末,肺内所余留的气体量为余气量。(二)肺容积和肺容量(二)肺容积和肺容量1 1、肺容积、肺容积u 深吸气量深吸气量 是潮气量与补吸气量之和。是潮气量与补吸气量之和。是衡量最大是衡量最大通气潜力的一个重要指标通气潜力的一个重要指标 。u 功能余气量功能余气量 是指平静呼气末仍存在肺内的气体量。是指平静呼气末仍存在肺内的气体量。生理意义:缓冲呼吸过程中肺泡内气体氧分压和二氧生理意义:缓冲呼吸过程中肺泡内气体氧分压和二氧化碳分压的变化幅度,保证气体交换的稳定性和连续性,化碳分压的变化幅度,保证气体交换的稳定性和连续性,有利于肺换气。有利于肺换气。2 2、肺容量、肺容量u 肺活量
8、(肺活量(VCVC)和时间肺活量()和时间肺活量(TVCTVC)肺活量:肺活量:最大吸气后尽力所能呼出的气体量称肺活量。最大吸气后尽力所能呼出的气体量称肺活量。男约为男约为3500ml3500ml,女约为,女约为2500ml2500ml,运动员可达,运动员可达7000ml7000ml。反映肺通气的最大能力。反映肺通气的最大能力。时间肺活量时间肺活量:最大吸气后尽力以最快的速度呼气,计算第:最大吸气后尽力以最快的速度呼气,计算第1 1、2 2、3S 3S 末呼出的气量占肺活量的百分比末呼出的气量占肺活量的百分比,分别称为第分别称为第1 1、2 2、3S3S的时间肺活量。能反映肺的弹性变化以及气道
9、是否通畅。的时间肺活量。能反映肺的弹性变化以及气道是否通畅。u 肺总容量:是肺内所能容纳的最大气量。肺活量与余肺总容量:是肺内所能容纳的最大气量。肺活量与余气量之和。气量之和。|时间肺活量时间肺活量肺活量肺活量100%80 60 40 20 时间时间第一秒第一秒第二秒第二秒第三秒第三秒83%96%99%图图 肺容量变化的记录曲线肺容量变化的记录曲线平静呼气基线平静呼气基线平静吸气基线平静吸气基线最大呼气水平最大呼气水平最大吸气水平最大吸气水平潮潮气气补补吸吸气气量量补补呼呼气气量量余余气气功功能能余余气气量量深深吸吸气气量量肺肺活活量量余余气气肺肺总总量量返回(三)肺通气量(三)肺通气量1、每
10、分通气量:、每分通气量:(1)概念:每分钟吸入或呼出的气体总量。)概念:每分钟吸入或呼出的气体总量。(2)正常值:)正常值:每分通气量每分通气量=潮气量潮气量 呼吸频率呼吸频率 =500ml 12121818次次minmin-1-1 =6000=60008000ml8000ml(3)影响因素:)影响因素:A 年龄:年龄小,呼吸频率快;潮气量成人最大年龄:年龄小,呼吸频率快;潮气量成人最大 B 性别:呼吸频率女性别:呼吸频率女男,男,23次次min-1 C 代谢情况:代谢加强,呼吸频率和潮气量均增加代谢情况:代谢加强,呼吸频率和潮气量均增加通气贮备百分比通气贮备百分比=最大通气量最大通气量-安静
11、每分通气量安静每分通气量最大通气量最大通气量 100%100%2、最大通气量最大通气量(VEmaxVEmax)在最大限度地做深而快的呼吸,在最大限度地做深而快的呼吸,每分钟所能吸入或呼出的最每分钟所能吸入或呼出的最大气量为大气量为VEmaxVEmax。表示肺通气功能的贮备能力。表示肺通气功能的贮备能力。3、肺泡通气量:、肺泡通气量:(1)解剖无效腔:从鼻腔到终未细支气管这一段呼吸道。)解剖无效腔:从鼻腔到终未细支气管这一段呼吸道。解剖无效腔的容量约为解剖无效腔的容量约为150ml(2)肺泡通气量:)肺泡通气量:A 概念:进入肺泡与血液进行交换的气体量。概念:进入肺泡与血液进行交换的气体量。肺泡
12、通气量肺泡通气量=(潮气量(潮气量-解剖无效腔气量)解剖无效腔气量)呼吸频率呼吸频率思考题:为思考题:为什么深而慢的呼吸比浅而快的呼吸有利?什么深而慢的呼吸比浅而快的呼吸有利?例:甲:潮气量例:甲:潮气量=600ml;呼吸频率呼吸频率=10次次min 乙:潮气量乙:潮气量=400ml;呼吸频率;呼吸频率=15次次min问:肺泡通气量问:肺泡通气量=?每分通气量每分通气量=?通气效率通气效率=?B 深而慢的呼吸意义深而慢的呼吸意义:增加肺泡通气量,提高肺通气效率;增加肺泡通气量,提高肺通气效率;呼吸肌不易疲劳呼吸肌不易疲劳(四)用于肺通气的耗氧量(四)用于肺通气的耗氧量 安静时占安静时占2.4%
13、2.4%,运动时增加,可占,运动时增加,可占10%10%以以上,高达上,高达120ml.min120ml.min-1-1。二、肺换气二、肺换气(一)气体交换的原理和动力(一)气体交换的原理和动力1 1、气体交换的方式、气体交换的方式:自由扩散。:自由扩散。2 2、气体交换的动力、气体交换的动力气体分压差和性质。气体分压差和性质。分压分压:是指混合气中各组成气体所具有的压力是指混合气中各组成气体所具有的压力氧分压氧分压PoPo2 2 二氧化碳分压二氧化碳分压PcoPco2 2空气中的空气中的 PoPo2 2=760(101.33)=760(101.33)20.96%20.96%=159mmHg空
14、气中的空气中的PcoPco2 2=760=7600.04%=0.3mmHg(0.04KPa)0.04%=0.3mmHg(0.04KPa)人体各处人体各处PoPo2 2、PcoPco2 2存在有差异,如表存在有差异,如表3-13-1。表表3-13-1 安静时肺泡气安静时肺泡气/血液和组织内血液和组织内PoPo2 2和和 PcoPco2 20 02 24 46 68 8101012121414肺泡气肺泡气静脉血静脉血动脉血动脉血组织组织氧分压氧分压二氧化碳分压二氧化碳分压注:单位为注:单位为KPaKPa和和mmHgmmHg30(4.00)50(6.67)100(13.33)40(5.33)40(5
15、.33)46(6.13)组织组织动脉血动脉血静脉血静脉血(二)气体交换过程(二)气体交换过程呼吸膜示意图呼吸膜示意图 2 2、组织换气、组织换气CO2 CO2 O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2O2 O2CO2 CO2 CO2 CO2CO2 CO2CO2 CO2O2 O2O2CO2组织毛细血管组织毛细血管细胞细胞O2 O2 O2O2 O2 O2O2 O2CO2 CO2O2CO2 CO2 CO2 CO2CO2 CO2CO2 CO2O2 O2O2CO2肺泡肺泡肺泡毛肺泡毛细血管细血管1 1、肺换气、肺换气1 1、气体扩散速度、气体扩散速度。与气体的分压差、扩散面积及溶解与气体的分压差、扩散面
16、积及溶解度呈正比,与气体的分子量的平方根和扩散距离成反比。度呈正比,与气体的分子量的平方根和扩散距离成反比。综合上述因素,综合上述因素,CO2约为约为O2的的2倍。倍。2 2、呼吸膜的通透性和面积。、呼吸膜的通透性和面积。呈正相关呈正相关3 3、通气、通气/血流比值。血流比值。指每分肺泡通气量与每分肺血流指每分肺泡通气量与每分肺血流量(心输出量)的比值。量(心输出量)的比值。约为约为0.840.84最匹配。最匹配。4 4、局部器官血流量。、局部器官血流量。血流量血流量越大,越有利于换气越大,越有利于换气 5 5、温度。、温度。与温度呈成正比。与温度呈成正比。(三)影响气体交换的因素(三)影响气
17、体交换的因素一、运输形式一、运输形式:1 1、物理溶解物理溶解:气体直接溶解于血浆中。气体直接溶解于血浆中。特征特征:量小量小,起桥梁作用;起桥梁作用;溶解量与分压呈正比。溶解量与分压呈正比。2 2、化学结合化学结合:气体与某些物质进行化学结合。气体与某些物质进行化学结合。特征特征:量大量大,主要运输形式。主要运输形式。第二节气体的运输第二节气体的运输二、氧气的运输二、氧气的运输 (一)(一)O O2 2与血红蛋白的可逆性结合与血红蛋白的可逆性结合物理溶解物理溶解:(1.5%)(1.5%)化学结合化学结合:(98.5%)(98.5%)POPO2 2高高(在在肺部肺部氧合氧合)POPO2 2低低
18、(在在组织组织氧离氧离)HbOHbO2 2Hb Hb+O+O2 2(氧合血红蛋白)(氧合血红蛋白)l O O2 2与与HbHb结合的结合的特征特征:快,氧合非氧化快,氧合非氧化血红蛋白和氧合血红血红蛋白和氧合血红蛋白蛋白l 氧容量氧容量:100ml血液中的血液中的HbHb与与O O2 2结合的最大量结合的最大量称为氧容量。称为氧容量。约约20ml20ml。l 氧含量氧含量:100ml血液中的血液中的HbHb与与O O2 2结合的实际结合的实际量称为氧含量。量称为氧含量。l 氧饱和氧饱和度:度:HbHb与氧结合的程度称为血红蛋白氧饱与氧结合的程度称为血红蛋白氧饱和度(即氧含量占氧容量的百分比)。
19、和度(即氧含量占氧容量的百分比)。(二)在血液中的运输过程(二)在血液中的运输过程 肺泡肺泡O2肺部毛肺部毛细血管细血管肌肉毛肌肉毛细血管细血管肌肉肌肉O2HbHbO2(三)氧离曲线(三)氧离曲线 呈呈“S”S”形形 1.1.氧解离曲线的特征与意义氧解离曲线的特征与意义 l 上段上段:PO:PO2 2(8080100mmHg100mmHg)较平坦较平坦 l 意义意义:保证肺内低氧分压保证肺内低氧分压 时高载氧的能力。时高载氧的能力。高原高原(低气压低气压)PO)PO2 2明显而明显而HbHb结合结合O O2 2量变化不大;量变化不大;轻度呼衰病人肺泡气轻度呼衰病人肺泡气POPO2 2明显而明显
20、而HbHb结合结合O O2 2量变化不大量变化不大。l 中段中段:(80(8040mmHg)40mmHg)较陡较陡POPO2 2降低能促进大量氧离,血降低能促进大量氧离,血氧饱和度下降显著。氧饱和度下降显著。意义意义:维持正常时组织的氧供。维持正常时组织的氧供。POPO2 2稍有下降稍有下降,HbO,HbO2 2释放大量释放大量O O2 2,血氧饱和度就急剧下降。血氧饱和度就急剧下降。意义意义:有利于组织换气。剧烈运有利于组织换气。剧烈运动时动时HbOHbO2 2释放更多的氧供组织释放更多的氧供组织利用。利用。l 下段下段:POPO2 2(40(4015mmHg)15mmHg)更陡更陡2 2、
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