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

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。

呼吸运动呼吸运动

胸廓张缩胸廓张缩

肺被动张缩肺被动张缩

肺通气肺通气

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 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 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 。

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 ： 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

圆筒式肺活量计测定肺活量

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。

（ 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。

肺部毛细血管

肌肉毛细血管

肺部毛细血管

肌肉O2

Hb HbO2

1. O2 的运输

①.物理溶解 1.5%

②. 化学结合 98% 以上

四、气体在血液中的运输

③. 运输方式：

④. 运输途径：（见右图）

Hb + O2HbO2

肺部

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；

中下段：曲线较陡 有利于组织供 O2

（ 1 ） PCO2 和 PH对氧解离曲线的影响

影响氧解离曲线的因素

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-DPGH+ 、 PCO2 、 T 和 2 ， 3-DPG

曲线右移曲线右移

血氧饱和度 血氧饱和度

Hb 与 O2亲合力Hb 与 O2亲合力

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

HbNHCOOH②氨基甲酸血红蛋白（ 7% ）： CO2 直接与红细胞的氨基结合生成 .

2.CO2的运输（ 1 ）物理溶解 5%（ 2 ）化学结合 95%

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

•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。

“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。

文明“啊─嚏”

3. 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。

① 外周化学感受器 • 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

感受器感受器

传入 N传入 N

呼吸中枢呼吸中枢

传出 N传出 N

呼吸深快呼吸深快

PCO2 H+ PO2 （ 60mmHg ）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。

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。

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。

运动中要正确掌握呼吸

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

呼吸中枢抑制

脊髓高位损伤

脊髓前角细胞受损

运动神经受损

呼吸肌 无力

弹性阻力增加

胸壁损伤气道狭窄 或阻塞

肺栓塞、氧中毒、毒气中毒 Ⅱ 型肺泡上皮受损

肺泡表面张力↑

肺水肿、急性胰腺炎

肺泡表面活性物质分泌↓、分解↑

肺顺应性↓

▲肺组织顺应性下降（ The lung‘s compliance↓）

肺泡扩张的阻力↑

呼衰 限制性通气不足

肺纤维化

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？