關(guān)于運動生理學(xué)運動與心肺機能氣體代謝第1頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三教學(xué)目標(biāo)運動與肺通氣和肺換氣機能氧離曲線的意義及影響因素運動對呼吸系統(tǒng)機能的影響第2頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第一節(jié)呼吸運動和肺通氣機能人體一切活動所需要的能量通過氧化體內(nèi)的營養(yǎng)物質(zhì)而獲得。人體必須從外界不斷地攝取O2，同時排出CO2，這一過程通過呼吸實現(xiàn)。

第3頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三呼吸系統(tǒng)包括呼吸道和肺泡。

上呼吸道由鼻、咽、喉組成

下呼吸道由氣管及各級支氣管

第4頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三呼吸過程外呼吸——在肺部實現(xiàn)的外界環(huán)境與血液間的氣體交換，包括肺通氣（外界環(huán)境與肺之間的氣體交換過程）和肺換氣（肺與肺毛細(xì)血管中血液之間的氣體交換過程）氣體運輸

氣體與血液以化學(xué)結(jié)合或物理溶解的方式運輸?shù)饺淼钠鞴俸徒M織。內(nèi)呼吸——組織毛細(xì)血管中血液通過組織液與組織細(xì)胞間實現(xiàn)的氣體交換（又叫組織換氣）

第5頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第6頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三肺通氣一.肺通氣動力呼吸運動胸廓的節(jié)律性擴大和縮小稱為呼吸運動。主要吸氣肌：由膈肌和肋間外肌組成；呼氣?。河衫唛g內(nèi)肌和腹壁肌組成第7頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三隨呼吸運動肺內(nèi)壓吸氣時<大氣壓；呼氣時>大氣壓胸內(nèi)壓吸氣呼氣時均<大氣壓,吸氣末氣壓更低，呼吸深度越深，吸氣末肺內(nèi)壓和胸內(nèi)壓越低胸膜腔為負(fù)壓的意義：①牽拉肺呈擴張狀態(tài)

②利于靜脈血和淋巴液的回流

第8頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三二.肺通氣機能㈠肺容量指標(biāo)第9頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

1.每一平靜呼吸周期中，吸入或呼出的氣量，叫潮氣量

(TidalVolume,TV)；400～600ml2.補吸氣量和深吸氣量平靜吸氣之后，再作最大吸氣時，增補吸入的氣量，稱為補吸氣量

(InspiratoryReserveVolume,IRV)，正常成人約為1500～2000ml。補吸氣量與潮氣量之和稱為深吸氣量(InspiratoryCapacity,IC)。

第10頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三3.補呼氣量平靜呼氣之后，再作最大呼氣時，增補呼出的氣量，稱為補呼氣量

(ExpiratoryReserveVolume,ERV)。正常成人約為900～1200ml。補呼氣量的大小表示呼氣的貯備能力。4.肺活量最大深吸氣后，再作最大呼氣時所呼出的氣量，稱為肺活量

(VitalCapacity,VC)。肺活量為潮氣量、補吸氣量和補呼氣量之和，或為深吸氣量與補吸氣量之和。第11頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三

5.余氣量和功能余氣量盡最大力呼氣之后，仍貯留于肺內(nèi)的氣量，稱為余氣量

(ResidualVolume,RV)。正常成年余氣量男性為1500ml，女性為1000ml;

平靜呼氣之后，存留于肺中的氣量，稱為功能余氣量

(FunctionalResidualCapacity,FRC)。安靜時正常成年男性約為2500ml,女性約為2000ml.第12頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三6.肺總?cè)萘糠嗡苋菁{的最大氣量為肺總?cè)萘?/p>

(TotalLungCapacity,TLC)，肺總?cè)萘渴欠位盍亢陀鄽饬恐?。成年男性平均?000ml,女性平均為3500ml。

第13頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三㈡肺通氣量單位時間內(nèi)吸入（或呼出）的氣量稱為肺通氣量（VE）

每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率安靜時成年人的每分通氣量為6～8L，安靜時呼吸頻率隨年齡而異，5歲時平均為26次，15歲～20歲時平均為20次，成年后平均降為16次。劇烈運動時每分通氣量可增至80～150L或更多(180～200L)。第14頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三㈢肺泡通氣量肺泡通氣量(alveolarventilation,VA)是指每分鐘吸入肺泡的實際能與血液進行氣體交換的有效通氣量。

VA=(呼吸深度-生理無效腔)×呼吸頻率解剖無效腔(AnatomicalDeadSpace)：呼吸道肺泡無效腔：由于肺內(nèi)血流分布不均而未能全部進行氣體交換生理無效腔(PhysiologicalDeadSpace)：解剖無效腔和肺泡無效腔之和第15頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三不同呼吸頻率時肺通氣功能指標(biāo)的比較第16頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三深呼吸形式的生理意義增加吸氣末胸內(nèi)負(fù)壓程度，利于靜脈和淋巴液回流；減少肺泡無效腔減少功能余氣量，利于肺泡氣體更新增加肺泡通氣量減少氧通氣當(dāng)量，提高呼吸效率通氣量/攝氧量第17頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三三.評價肺通氣機能的指標(biāo)㈠肺活量㈡連續(xù)肺活量：間隔30s,連續(xù)測5次肺活量結(jié)果，簡單、快速判斷呼吸肌疲勞及身體機能狀況。后一次≥前一次肺活量證明呼吸肌機能能力強第18頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三㈢時間肺活量在最大吸氣之后，以最快速度進行最大呼氣，記錄1秒內(nèi)所能呼出的氣量，稱時間肺活量

(TimedVitalCapacity)。

TVC不僅反映肺活量的大小，還能反映肺泡彈性是否降低、氣道是否狹窄、呼吸阻力是否增加等情況。第19頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三㈣最大通氣量15秒鐘通氣量的測定，并將這個所測得的值乘以4，即為每分最大通氣量。

通氣貯量的百分比

=(最大通氣量-安靜通氣量)/最大通氣量正常通氣貯量的百分比值應(yīng)≧93％

第20頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)氣體交換和運輸

物理彌散的方式

-----從分壓高的一側(cè)向分壓低的一側(cè)彌散

分壓差是氣體交換的動力

交換的結(jié)果：靜脈血逐漸變成動脈血第21頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三肺換氣第22頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三組織換氣第23頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三一、影響氣體交換的因素

1.分壓差

2.氣體的分子量和溶解度

3.呼吸膜的厚度、面積、通透性

4.通氣/血流比值

第24頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三分壓差第25頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三通氣/血流比值每分鐘肺泡通氣量/每分鐘肺毛細(xì)血管血流量成人安靜時，=0.84此時二者最適宜匹配，氣體交換效率最高第26頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三通氣/血流比值增大通氣過剩，血流不足相當(dāng)于肺泡無效腔加大第27頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三通氣/血流比值減小通氣不足，血液過剩部分血液流經(jīng)通氣不良的肺泡，混合靜脈血中的氣體不能有充分的更新相當(dāng)于功能性動-靜脈短路

通氣血流比值的大或小，都會妨礙氣體交換第28頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三二.氣體運輸O2和CO2靠血液進行運輸以物理溶解和化學(xué)結(jié)合兩種形式存在于血液中溶解的雖然很少，但必須先溶解，再化學(xué)結(jié)合第29頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（一）氧氣的運輸過程

1.經(jīng)呼吸道將氧吸入肺泡

2.肺泡氧分壓高，靜脈血氧分壓低，氧進入血液

3.物理溶解1.5%，98.5％進入紅細(xì)胞與血紅蛋白結(jié)合成氧合血紅蛋白

4.運輸途徑：肺靜脈、左心房、左心室、主動脈、組織

5.動脈血的氧分壓高，在氧分壓低的組織，氧和血紅蛋白解離釋放出氧，供給組織利用，這一過程

迅速、可逆、不需酶的催化，受PO2高低影響

第30頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（二）二氧化碳的運輸

1.組織代謝產(chǎn)生CO2

2.組織CO2分壓高，動脈血CO2分壓低,CO2進入血液

3.物理溶解5%，化學(xué)結(jié)合95%

4.化學(xué)結(jié)合方式：碳酸氫鹽、氨基甲酸血紅蛋白

5.運輸途徑：靜脈、右心房、右心室、肺動脈、肺毛細(xì)血管

6.肺動脈內(nèi)的靜脈血CO2分壓高，肺泡CO2分壓低，CO2解離，進入肺泡，從肺臟呼出體外。 第31頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（三）與O2運輸相關(guān)的三個概念Hb氧飽和度（OxyhemoglobinSaturation）：血液中Hb與O2

結(jié)合的程度,即血紅蛋白氧含量與血紅蛋白氧容量的百分比值。Hb氧容量（OxygenCapacity）：Hb氧飽和度達(dá)到100%時，每1L血液中Hb所能結(jié)合O2的最大量。受Hb濃度的影響（每克Hb結(jié)合1.34mlO2

）Hb氧含量（OxygenContent）：每1L血液中Hb實際結(jié)合的O2量。受PO2的影響第32頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三計算舉例例如：某正常男子Hb濃度為150g/l,安靜時動脈血氧飽和度約為98%，靜脈血氧飽和度約為75%。1.其氧容量為：150g/l×1.34ml/g≈200ml/l.2.動脈血氧含量為：200ml/l×98%=196ml/l3.靜脈血氧含量為：200ml/l×75%=150ml/l4.動靜脈氧差為：196-150=46ml/l。第33頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（四）氧離曲線及其意義第34頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三不同情況下PO2和PCO2(mmHg)第35頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三氧離曲線的上段：60-100mmHg

（eg:安靜和運動時肺換氣）此間Hb氧飽和度受PO2

影響不大，到60mmHg時Hb氧飽和度仍在90%以上。正常人體即便是在劇烈運動時肺泡PO2

也不會低于60mmHg,此段特征為機體攝取足夠的氧提供較大安全系數(shù)。故高原、呼吸系統(tǒng)疾病時，雖然肺泡氧分壓下降，血液仍能攜帶足夠的氧第36頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三氧離曲線的中段：40-60mmHg

氧分壓為40mmHg時，相當(dāng)于靜脈血的氧分壓，Hb氧飽和度為75%若動脈血氧含量為20ml/100ml（以血氧飽和度為100%計算）、此時靜脈血氧含量為15ml/100ml即每100ml血流經(jīng)組織時釋放出5ml氧若心輸出量為5

升，則VO2

為5000ml/min×5%=250ml/min第37頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三氧離曲線的下段：40mmHg以下（運動時組織換氣）組織活動加強時，組織中的氧分壓更低更利于氧合血紅蛋白的解離第38頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第39頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三高原環(huán)境下氧運輸能力氧分壓159142126111978574655748第40頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三地點海拔(米)適用項目地點海拔(米)適用項目貴州紅楓湖1245水上云南海埂1890綜合四川西昌1500水上吉林長白山1900滑雪陜西太白山1500摔跤云南呈貢1917田徑甘肅蘭州1500綜合新疆天池1942滑冰四川會理1793田徑甘肅榆中1987田徑甘肅劉家峽1800水上青海西寧2260綜合貴州六盤水1840賽艇青海多巴2366綜合中國高原訓(xùn)練基地Theproperheightofaltitude

第41頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三（五）三個機能評定指標(biāo)氧脈搏(OxygenPulse):

心臟每次搏動輸出的血量所攝取的氧量，稱為氧脈搏?？梢杂妹糠?jǐn)z氧量/心率計算可作為評定心肺功能的綜合指標(biāo)。氧利用率=(動脈血氧含量-靜脈血氧含量)/動脈血氧含量可用來評價訓(xùn)練程度氧通氣當(dāng)量(呼吸當(dāng)量)：肺通氣量與攝氧量的比值。安靜時的呼吸當(dāng)量為20～25，越小說明氧的攝取效率越高。同等運動強度下，運動員呼吸當(dāng)量<常人

第42頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三計算題1假設(shè)某男子其血紅蛋白濃度為150g/l,測得其劇烈運動時最大攝氧量為4500ml/min心輸出量為30l/min，若劇烈運動時其動脈血氧飽和度仍維持在98%左右，求此人劇烈運動時的氧利用率。(注：氧容量=血紅蛋白濃度×1.34ml/g)第43頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三計算題2某患者心率100次/分，安靜肺通氣量為7L/min,攝氧量為200ml/min,經(jīng)血氣分析測得其每100ml動脈血中氧含量為18ml，每100ml靜脈血中氧含量為14ml,請計算該患者的氧通氣當(dāng)量、氧脈搏、氧利用率、每搏量。第44頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三計算題2氧通氣當(dāng)量=肺通氣量/攝氧量=7L/min÷200ml/min=7000/200=35氧脈搏：心臟每次搏動所射出的血液供給組織利用的氧量。=每分?jǐn)z氧量/心率=200ml/min÷100次/min=2ml/次氧利用率：=動靜脈血氧含量差/動脈血氧含量=（18-14）/18=？每搏量：心臟每次搏動所射出的血液量稱為每博量。因為氧脈搏為2ml/次，即每博血液量可以向組織提供2ml氧氣；又因為已知100ml血液可以向組織提供（18-14）ml氧氣，因此每博量=100/2=50ml第45頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三(六)運動對影響解離曲線因素的影響1.

直接因素：氧分壓2.

PCO2和pH值：波爾效應(yīng)（Bohreffect）▲

PCO2和H+濃度增加，Hb與O2親和力減低，曲線右移；反之Hb與O2親和力升高，曲線左移，PCO2和pH值對Hb與氧結(jié)合力的這種影響,稱波爾效應(yīng).

肌肉運動時產(chǎn)生大量CO2

和H+

，促使HbO2解離出更多的氧，滿足運動時肌肉組織的代謝需要第46頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三3.

溫度：溫度升高，

Hb與O2親和力減低。

運動時，體溫升高，組織代謝加強，HbO2解離出更多的氧，有利于組織氧的供應(yīng)。第47頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三4.

2,3-二磷酸苷油酸（2,3-DPG）：

2,3-DPG是紅細(xì)胞無氧代謝的產(chǎn)物，其含量增加，降低Hb與O2親和力。

人體在缺氧、劇烈運動時，2,3-DPG增加，促使更多的氧釋放。第48頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三5.一氧化碳（CO）：

CO與Hb

結(jié)合力是O2的250倍，競爭Hb的位點，即影響親和又影響解離。Eg:（煤氣中毒的高壓氧治療）第49頁，講稿共55頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)運動對呼吸機能的影響一.運動時肺通氣機能的時相性變化運動開始前，條件反射性增加（相當(dāng)于賽前狀態(tài)）；運動開始后，通氣量先快速上升（相當(dāng)于進入工作狀態(tài)），繼