第四章 呼吸机能 目的与要求： 1.了解肺通气原理，掌握合理呼吸 的方法； 2.掌握肺通气的评定方法和呼吸的 基本过程； 第四章 呼吸机能 目的与要求： 1.了解肺通气原理，掌握合理呼吸 的方法； 2.掌握肺通气的评定方法和呼吸的 基本过程； 3.了解运动时呼吸功能的变化规律 及调节机制。

呼吸系统的组成

① 呼吸系统包括： 呼吸道和肺 ② 呼吸道：上呼吸道由鼻、咽、喉组成，下 呼吸道由气管及各级支气管组成。 呼吸道有加温、润湿和净化空气 的功能，但呼吸道不具备气体交 换的功能。 ③ 肺 ： 人体左右肺共有6-7亿个肺泡，总面积约 为70-100平方米，是气体交换的结构。

2. 呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换过程。 3. 呼吸全过程＝外呼吸＋气体运输＋内呼吸 空气 呼吸道 肺泡 肺毛细血管 肺静脉 左心 动脉 肺动脉 毛细血管 右心 静脉 组织细胞 O2 CO2 外呼吸 气体运输 内呼吸

第一节 肺通气 外呼吸： ① 肺通气： 肺 外界 ② 肺换气： 肺泡 血液

一、呼吸运动 呼吸肌在中枢神经系统的调节下，呼吸肌 舒缩引起胸廓有节律地扩大和缩小。

呼吸运动 胸廓体积改变: 呼吸肌收缩——胸腔容积变化——肺容积变化——肺内压变化——肺泡与大气压力差——肺通气。 呼吸肌： 吸气肌：膈肌、肋间外肌。斜方肌、胸锁乳突肌、背阔肌等 呼气肌：腹壁肌、肋间内肌。

吸气运动 平和吸气时，膈肌与肋间 外肌收缩，引起胸腔前后、 左右及上下径均增大，肺 随之扩大，形成主动的吸 气运动。

呼气运动 当膈肌和肋间外肌松驰 时，肋骨与胸骨因本身 重力及弹性而回位，结 果胸廓缩小，肺也随之 回缩，形成被动的呼气 运动。

呼吸运动 胸廓张缩 肺被动张缩 肺通气 肺内压与大气压间P 原动力 胸膜腔密闭 直接动力 克服通气阻力 肺通气原理示意图

呼吸方式 胸式呼吸：前者以肋间肌活 动为主，表现为胸壁的起伏 腹式呼吸：以膈肌活动为 主，表现为腹壁的起伏。 成年女子：胸式呼吸，婴儿及男子：腹式呼吸。

呼吸形式与运动 腹式呼吸 胸固定的动作：倒立 胸式呼吸 腹肌紧张：仰卧起坐 平静呼吸和用力呼吸 腹式呼吸 胸固定的动作：倒立 胸式呼吸 腹肌紧张：仰卧起坐 平静呼吸和用力呼吸 成人安静，呼吸频率16～20/min，吸入呼出约500毫升。

二、肺通气功能的评定 1、肺容积：

肺容积 最大呼气末尚存留于肺中不能再呼出的气量为余气量。只能用间接方法测定，正常成人约为1000-1500ml。支气管哮喘和肺气肿患者，余气量增加。 潮气量 余气量 补吸气量 补呼气量 每次呼吸时吸入或呼出的气量为潮气量（tidal volume,TV）。平静呼吸时，潮气量为400-600ml,一般以500ml 计算。运动时，潮气量将增大。 平静吸气末，再尽力吸气所能吸入的气量为补吸气量,正常成年人约为1500-200ml。 平静呼气末，再尽力呼气所能呼出的气量为补呼气量,正常成年人约为900-1200ml。

潮气量 ： 每一呼吸周期中，吸入或呼出的气量。500ml 补吸气量：平静吸气之后，再做最大吸气时所吸入的气量。 深吸气量：补吸气量+潮气量。 补呼气量：平静呼气之后，再做最大呼气时呼出的 气量。 余气量：尽最大力呼气之后，仍贮留于肺内的气量。 正常男性为1500ml，女性为1000ml。老年 人大于青壮年，男性高于女性。 功能余气量：补呼气量+余气量。 肺总量

（1）肺活量：最大深吸气后再最大呼出的气量。 影响肺活量的因素：性别、年龄、体表面积、胸 廓大小、呼吸肌、胸壁的弹性。 2、肺通气功能的评定 （1）肺活量：最大深吸气后再最大呼出的气量。 影响肺活量的因素：性别、年龄、体表面积、胸 廓大小、呼吸肌、胸壁的弹性。

肺活量是指一次尽力吸气后，再尽力呼出的气体总量。肺活量是一次呼吸的最大通气量，在一定意义上可反映呼吸机能的潜在能力。 成年男子肺活量约为3500毫升，女子约为2500毫升。壮年人的肺活量最大，幼年和老年人较小。 圆筒式肺活量计测定肺活量

（2）时间肺活量：在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记录在一定时间内所能呼出的气量。 正常人：第l秒： 83%肺活量（最有意义） 第2秒： 96%肺活量 第3秒： 99%肺活量 时间肺活量反映： a.肺活量的大小 b.肺的弹性情况 c.气道是否狭窄 d.呼吸阻力情况

（3）每分通气量＝潮气量×呼吸频率 （4）最大通气量： 随运动负荷的增加，每分通气量达到最大，称最大通气量。 一般只做15秒钟通气量的测定，并将所测得的值乘以4，即为每分最大通气量。是衡量通气功能的重要指标，可用来评价受试者的通气储备能力。

（5）肺泡通气量 肺中的气体交换只有在肺的呼吸部（肺泡）才能进行，而每次吸入的新鲜空气不可能全部进入肺泡，其中一部停留在鼻、咽、喉、气管、支气管以至终末细支气管构成的呼吸道内，呼吸道的这段空间称为解剖无效腔。 肺泡通气量：每分钟肺泡吸入的真正参与气体交换的新鲜空气量。 肺泡通气量=（潮气量-无效腔） 呼吸频率（次/min） 意义：能更好反应肺的实际有效通气功能

在一定范围内，深而慢的呼吸比浅而快的呼吸好

三、肺通气功能对训练的反应与适应 ①.训练对运动时每分通气量的影响（ ） ②.通气效率（ ）和呼吸肌耗氧量（ ）

第二节 气体交换 一、气体交换原理 ①分压：在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力。 ②气体的分压差：某一气体高分压与低分压之差 ③气体扩散动力：气体的分压差

二、肺换气 肺换气示意图

三、组织换气 ①由于活动的肌肉组织需利用较多的O2来氧化物质以重新合成ATP，所以活动的肌肉组织耗氧量增加，组织的PO2下降迅速，使组织和血液间的PO2差增大，O2在肌肉组织部位的扩散速率增大； ②活动时毛细血管开放数量增多，增大了组织血流量，增大了气体交换的面积； ③组织中由于CO2积累，PCO2的升高和局部温度的升高使氧离曲线发生右移，促使HbO2解离进一步加强。运动时组织的这些变化，促使肌肉的氧利用率的提高，肌肉的代谢率可较安静时增高达100倍。

四、气体在血液中的运输 1. O2的运输 ①.物理溶解 1.5% 肺部毛细血管 ②.化学结合 98%以上 肌肉毛细血管 肺部毛细血管 肌肉 ①.物理溶解 1.5% ②.化学结合 98%以上 肺部毛细血管 肌肉毛细血管 肺部毛细血管 肌肉 O2 HbO2 Hb

③.运输方式： ④.运输途径： （见右图） 肺部 HbO2 Hb + O2 组织

⑤.氧解离曲线 氧容量：每升血液中Hb理论上能结合O2的最大量。 氧含量：每升血液中Hb实际能结合O2的量。 氧饱和度：氧含量占氧容量的百分比。

氧离曲线 血氧饱和度与血氧分压之间关系的曲线称血红蛋白氧离曲线，简称氧解离曲线 氧离曲线 血氧饱和度与血氧分压之间关系的曲线称血红蛋白氧离曲线，简称氧解离曲线

氧离曲线 氧解离曲线近似“S”型，这一特征具有重要的生理意义： 上段：曲线平坦  保证机体不缺O2；

影响氧解离曲线的因素 （ 1）PCO2和PH对氧解离曲线的影响  PCO2和血液中H＋浓度增加，均可使氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力减小;反之，则曲线左移。 PCO2和PH对Hb氧亲和力的这种影响，称为波尔效应（Bohr Effect） 。

（ 1）PCO2和PH对氧解离曲线的影响  当血液流经组织时，高PCO2和低PH促使HbO2解离，有利于向组织供氧;而当血液流经肺时，低PCO2和高PH，促使Hb与O2结合，有利于血液的载氧。因此，波尔效应既有利于肺毛细血管血液的氧合，又有利于组织毛细血管血液向组织供O2，具有重要生理意义。  当人体剧烈运动时，肌肉产生大量CO2和H＋，这将降低Hb与O2的亲和力，促使HbO2解离出更多的O2，这对满足运动时肌肉组织的供氧是极为有利的。 

（2）温度的影响  温度升高，氧离曲线右移，Hb与O2的亲和力减小;反之，曲线左移。当温度升高，组织代谢加强，对氧的需求增加，这时Hb与O2的亲和力减小，促使O2释放，供组织利用。 当人体运动时，肌肉产热量明显增加，导致血温升高，促使O2释放，满足肌肉运动的需要。

（3）2, 3－二磷酸甘油酸的影响  红细胞中含有多种有机磷化物，特别是2, 3－二磷酸甘油酸（2, 3－DPG），2, 3－DPG能降低Hb与O2的亲和力，使氧离曲线右移。 2, 3－DPG是红细胞无氧酵解的产物，人在缺氧、登山和长时间运动时，红细胞中2, 3－DPG均会增加，使氧离曲线右移，释放更多的O2。

影响氧解离曲线的因素 H+、PCO2、T和 2，3-DPG 曲线右移 血氧饱和度 Hb与O2亲合力

2.CO2的运输 （1）物理溶解 5% （2）化学结合 95% ① 碳酸氢盐（88%） 与红细胞内的K+结合 （1）物理溶解 5% （2）化学结合 95% ① 碳酸氢盐（88%） 与红细胞内的K+结合 CO2+H2O  H2CO3  H＋ + HCO3－ 与Hb结合 与血浆中的Na+结合 HHb + CO2 HbNHCOOH ②氨基甲酸血红蛋白（7%）： CO2直接与红细胞的氨基结合生成.

五、影响气体交换的因素 （一）气体扩散速率 （二）通气/血流比值（V/Q）

第三节 呼吸运动的调节 1.呼吸运动的神经调节 ①呼吸运动的神经支配 节律性呼吸是由延髓和脑桥通过膈神经和肋间神经进行调节的。 ②呼吸中枢 调节呼吸运动的主要中枢在延髓和脑桥。

2.呼吸运动的反射性调节 ①肺牵张反射 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。 ②呼吸肌的本体感受性反射 呼吸肌本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。 ③防御性呼吸反射：如咳嗽反射、喷嚏反射等。

呼吸调节

呼吸调节

“啊──嚏” 天然防御机制，呼吸道排斥异己的行为。 当鼻腔黏膜受到刺鼻的气味刺激，通过末梢神经传到大脑，自动作出反应。胸部猛烈收缩，肺里气体急速有力从口鼻喷射出来，把刺鼻的气味赶跑。

文明“啊─嚏” 感冒的时候，鼻腔里有大量病毒和病菌，这些病毒、病菌刺激鼻腔黏膜，于是接二连三地打喷嚏，这有助于清除鼻腔里的病菌。 打喷嚏喷出空气速度可超过每小时100千米。一个喷嚏最远可喷至4米开外。感冒病人的一个喷嚏，通常一次能喷射出大量的病菌。所以千万不要冲着别人打喷嚏，应该用手帕轻轻捂住口鼻，防止把感冒传染给别人。

3.化学感受器 ① 外周化学感受器 化学感受器是指其能接受化学物质刺激的感受器。 位于颈内外动脉分叉处的颈动脉体和主动脉弓血管壁外的主动脉体。 适宜刺激：对PO2↓、PCO2↑、[H+]↑高度敏感(对PO2↓敏感，对O2含量↓不敏感)，且三者对化学感受器的刺激有相互增强的现象。

②中枢化学感受器 位置：延髓腹外侧的浅表部位 适宜刺激：对H+高度敏感，不感受缺O2的刺激。因H+不易透过血-脑屏障，但CO2易透过血-脑屏障进入脑脊液:CO2＋H2O→H2CO3→H+＋HCO3- 发挥刺激作用。 由于血液中H+不易通过血脑屏障，故血液pH值的变化对中枢化学感受器直接作用不大。中枢化学感受器也不感受O2变化的刺激。

运动时呼吸变化的调节 PCO2、PO2、H+在呼吸调节中的相互作用 感受器 传入N 呼吸中枢 传出N 呼吸深快 PCO2 H+ PO2（ 60mmHg）

运动中要正确掌握呼吸 呼吸运动是一种随意运动。健身运动中不但要注意改进技术动作，提高身体某些专项素质能力，也应该掌握正确的呼吸方法。 运动中要正确掌握呼吸  呼吸运动是一种随意运动。健身运动中不但要注意改进技术动作，提高身体某些专项素质能力，也应该掌握正确的呼吸方法。 1.注意口鼻同时呼吸 安静轻微状态，对氧气需要较少，单用鼻呼吸可以满足。但在剧烈运动时，氧需求增长几倍至几十倍，从外界摄取氧量跟不上机体需要，摄取更多的氧气，减少呼吸肌的负担，保证运动技术的完成。

运动中要正确掌握呼吸  2.注意呼吸深度 　少年儿童呼吸机能较弱，在运动中一般表现为呼吸频率快而呼吸深度浅。所以在较长时间的紧张运动中，就会出现呼吸表浅而急促，影响了肺的换气量，胸部涨满难受，透气困难，影响运动成绩。 仰卧起坐的正确做法 仰卧起坐是体能锻炼的一个重要环节，有些人甚至误解了它有助于减除腹部的脂肪。 仰卧起坐的主要作用是增强腹部肌肉的力量。做得正确的话，仰卧起坐既可增进腹部肌肉的弹性，同时亦可以收到保护背部和改善体态的效果。反过来说，如果进行不当，仰卧起坐不但是浪费时间，甚至是有害无益。 根据有关资料，仰卧起坐的正确做法如下：身体仰卧于地垫上，膝部屈曲成90度左右，脚部平放在地上。切勿把脚部固定（例如由同伴用手按着脚踝），否则大腿和髋部的屈肌便会加入工作，从而降低了腹部肌肉的工作量。再者，直腿的仰卧起坐会加重了背部的负担，容易对背部造成损害。根据本身腹肌的力量而决定双手安放的位置，因为双手越是靠近头部，进行仰卧起坐时便会越感吃力。初学者可以把手靠于身体两侧，当适应了或体能改善后，便可以把手交叉贴于胸前。最后，亦可以尝试把手交叉放于头后面，但每只手应放在身体另一侧的肩膀上。千万不要把双手的手指交叉放于头后面，以免用力时拉伤颈部的肌肉，而且这亦会降低腹部肌肉的工作量。 进行时宜采用较缓慢的速度，就如慢动作回放一般。当腹肌把身体向上拉起时，应该呼气，这样可确保处于腹部较深层的肌肉都同时参与工作。 把身体升起离地10至20厘米后，应收紧腹部肌肉并稍作停顿，然后慢慢把身体下降回原位。当背部着地的时候，便可以开始下一个循环的动作。在仰卧起坐的过程中，腹部肌肉其实只在起初的阶段参与工作，之后便会改由髋部的屈肌执行任务。同样道理，在仰卧起坐的最后阶段转动身体（右手手肘接触左膝，左手手肘接触右膝等动作），不但对增强腹部肌肉力量无多大的帮助，甚至会令背部下方因为转动带来的压迫而导致创伤。 初学者要避免一次做过多次数的仰卧起坐，最初进行时可以尝试先做5次，然后每次练习加一次，直至达到15次左右，这时便可尝试多做一组，直至到达3组为止。

运动中要正确掌握呼吸  3.注意呼吸与动作的配合 　　耐久跑的呼吸节奏一般是三步一呼，三步一吸，并保持呼吸的深度和均匀。这样就容易跑得较为轻松；铅球投掷中通过适当憋气而最后用力，并在器材出手时采用爆发式呼气，其效果较本人不憋气要好；徒手操锻炼中，凡扩胸、伸展、两臂上举的动作，一般胸廓扩大，肺内压降低，此时应配合以吸气；而与其相反的动作，则配合以呼气。这样做有利于机体运动和呼吸机能合理地协调发展。

吸烟对呼吸道的影响 由于吸烟会造成气管与支气管的腺体增生，吸烟初期小呼吸道会有溃疡炎性反应，所以常吸烟的人常会咳嗽并有多痰的现象。 已证实，吸烟会导致肺气肿。据估计，有80%~90%的慢性阻塞性肺疾病的发病和死亡与吸烟有关系。

肺通气障碍 通气功能障碍的发病环节 气道狭窄 或阻塞 胸壁损伤 呼吸中枢抑制 弹性阻力增加 脊髓高 位损伤 呼吸肌 无力 脊髓前角 细胞受损 运动神经受损

肺泡表面张力↑ 肺泡表面活性物 肺水肿、 急性胰腺炎 质分泌↓、分解↑ 肺栓塞、氧中 毒、毒气中毒 Ⅱ型肺泡上皮受损 肺纤维化 肺顺应性↓ ▲肺组织顺应性下降（The lung‘s compliance↓） 肺栓塞、氧中 毒、毒气中毒 Ⅱ型肺泡上皮受损 肺纤维化 肺泡扩张的 阻力↑ 呼衰 限制性通气不足

思考题： 1、为什么在一定范围内深而慢的呼吸比浅而快的呼吸效果好？ 2、运动时怎样进行合理呼吸？