s～ep5呼吸机能。

s～ep5呼吸机能的思维导图，人体与外界环境之间进行的气体交换，称为呼吸。分享了呼吸运动和肺通气机能、气体交换和运输、运动对呼吸机能的影响、呼吸运动的调节的知识。

呼吸机能

• 提要
  • 呼吸：人体与外界环境之间进行的气体交换，称为呼吸。
    • 人体在新陈代谢过程中所需的能量都是通过氧化体内的营养物质获得。 且人体必须从外界不断摄取O2，同时不断的将体内所产生的CO2排出体外。
  • 呼吸全过程
    • 通常所说的呼吸功能，仅指外呼吸的功能
    • 外呼吸
      • 指在肺部实现的外界环境与血液间的气体交换，它包括肺通气（外界环境与肺之间的气体交换过程）和肺换气（肺与肺毛细血管中血液之间的气体交换过程）。
    • 气体运输
      • 指气体由血液载运，血液在肺部获得的O2经循环将O2运送到组织毛细血管，组织细胞代谢所产生的CO2通过组织毛细血管进入血液，经循环将CO2运送到肺部。
    • 内呼吸
      • 指组织毛细血管中的血液通过组织液与组织细胞间实现的气体交换（又叫组织换气）
  • 呼吸系统
    • 呼吸道
      • 上呼吸道：鼻、咽、喉。
      • 下呼吸道：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，有通过调节支气管平滑肌的舒缩，改变呼吸道的口径进而影响气流阻力的功能，但呼吸道不具备气体交换的功能。
    • 肺泡
      • 人体左右肺有3亿--4亿个肺泡。从由单层上皮细胞构成的肺泡膜到肺毛细血管壁，是气体交换必须穿越的结构，该结构称为呼吸膜。呼吸膜越薄气体的通透性越强。
• 呼吸运动和肺通气机能
  • 肺通气的动力学
    • 呼吸运动
      • 胸廓的节律性扩大和缩小称为呼吸运动。呼吸肌分主要吸气肌、辅助吸气肌和呼气肌。 （主吸气肌：膈肌、肋间外肌；辅助吸气肌：胸肌、斜方肌、胸锁乳突肌、背阔肌等；呼气肌：肋间内肌、腹壁肌。）
        • 肺存在于密闭的胸腔中，其本身无平滑肌，不能主动扩大和缩小。但肺富有弹性纤维，肺泡具有一定的表面张力，因此可以被动地扩大和缩小。
      • 平静呼吸
        • 吸气主动、呼气被动
        • 特点：吸气是依靠吸气肌的收缩使胸廓扩大，完成吸气过程。呼气时通过吸气肌的舒张使扩大的胸廓回位，完成呼气过程。
      • 用力呼吸
        • 吸气、呼气均为主动
        • 特点：吸气与呼气过程均有肌肉的收缩活动。 用力吸气时，除主要吸气肌加强收缩外，辅助吸气肌也参与收缩，使胸廓进一步扩大，从而增加吸气量。用力呼气时，除上述吸气肌舒张外，还有肋间内肌与腹壁肌的同时收缩，前者使肋骨充分下降，后者牵动胸骨向下，并使腹内压增加，使内脏推挤，膈肌上移，从而促使胸廓进一步缩小，呼气加深。
      • 呼吸形式
        • 膈式呼吸
          • 膈肌舒缩时，腹部随之起伏，以膈肌活动为主的呼吸运动称为膈式呼吸。
        • 腹式呼吸
          • 以膈肌运动为主，吸气式胸廓的上下径增大。
        • 儿童以腹式呼吸为主，成年人的呼吸形式一般都是混合式的；女性偏重胸式呼吸，男性偏腹式呼吸。
    • 肺内压
      • 肺泡内的压力称肺内压。
      • 气体进出肺泡是借助于肺内压与大气压之间的压差实现的。 在呼吸道畅通的情况下，吸气之末、呼气之末或胸廓停止运动，呼吸均会暂停，此时肺内压与大气压相等，气体停止流动。
    • 胸内压
      • 胸内压是指的胸膜腔内的压力。胸膜位于肺表面部分为胸膜脏层，位于胸壁内表面的部分为胸膜壁层。这两个部分延续相连，形成密闭的间隙，即胸膜腔。
        • 胸膜腔是由覆盖在肺表面的脏层胸膜和紧贴于胸廓壁层的壁层胸膜密封，形成了左右两个互不相通的浅在性的腔隙
      • 胸内压在呼吸过程中始终低于大气压。
      • 肺本身具有弹性，肺泡又有表面张力，所以肺具有回缩力。 胸内压=肺内压（或大气压）-肺回缩力（取决于此）。
        • 胸 膜 腔 形 成 原 因
      • 胸膜腔为负压的主要作用
        • 能够牵拉肺呈扩张状态，有利于肺泡进行气体交换
        • 能够对位于胸膜腔内的心脏（心包膜也是胸膜的延续）、大静脉的机能，产生良好效果
  • 肺通气机能
    • 肺容量及其变化
      • 肺容量：肺所容纳的气量称为肺容量。肺容量变化大小取决于呼吸的深度。
      • 潮气量（TV）：每一呼吸周期中吸入或呼出的气量。平静呼吸时的潮气量约为400-600ml.
      • 补吸气量(IRV)和深吸气量(IC)：增补吸入的气量称为补吸气量。正常成人约为1500-2000ml. 补吸气量与潮气量之和称为深吸气量。(TV+IRV=IC)
      • 补呼气量(ERV)：平静呼气之后再做最大呼气时，增补呼出的气量称为补呼气量。正常成人约为900--1200ml.
      • 肺活量（VC）：最大深吸气后再做最大呼气时所呼出的气量，称为肺活量。
        • 有时用肺的相对值肺活量/体重或身高， 来反映肺通气功能水平和做横向的比较研究。
      • 肺活量为潮气量、补吸气量、补呼气量之和/深吸气量与补呼气量之和。VC=TV+IRC+ERC=IC+ERC
      • 余气量（RV）：尽最大力呼气之后仍贮留于肺内的气量称为余气量，成年男1500ml,成年女：1000ml. 功能余气量(FRC)：平静呼气之后存留于肺中的气量称为功能余气量，安静成男：2500ml，女：2000ml.
      • 肺总容量（TLC）：肺内所能容纳的最大气量为肺总容量。平均成年男：5000ml，成年女：3500ml.
    • 肺通气量（VE）
      • 单位时间内吸入（或呼出）的气量为肺通气量。一般以每分钟为单位计时，因次又称每分通气量（MV）。
      • 每分肺泡通气量：呼吸深度（潮气量）´呼吸频率（每分钟呼吸次数）
      • 安静时成年人每分通气量为6--8L,剧烈运动可增至80--150L.
    • 肺泡通气量（VA） （有效通气量）
      • 肺泡通气量是指每分钟吸入肺泡的实际能与血液进行气体交换的有效通气量。
      • 每分肺泡通气量= （呼吸深度-生理无效腔)x呼吸频率
      • 体育锻炼和运动训练可以改善肺泡的血液循环，减小肺泡无效腔，提高肺泡通气量。
    • 肺通气的量取决于呼吸的深度，随着人体活动状态的变化，通气的气量发生相应的变化。
  • 肺通气机能的指标
    • 肺活量--肺单次通气最大能力
      • 肺活量反映了肺一次通气的最大能力，也是测定肺通气功能简单易行的指标，应用较普及，常用于评定运动员的训练水平和开展国民体质监测。
    • 连续肺活量--呼吸肌机能能力
      • 连续测五次肺活量，每次间隔30秒，根据五次所测数值的变化趋势，判断呼吸肌的机能能力
      • 用测定五次肺活量的结果，可以简单快速的判断呼吸肌的疲劳及身体的机能状况
    • 时间肺活量--动态指标
      • 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，称时间肺活量，其中第一秒钟的时间肺活量最有意义。
      • 时间肺活量是一个评价肺通气功能较好的动态指标，它不仅反映肺活量的大小，而且还能反映肺的弹性是否降低，气道是否狭窄，呼吸阻力是否增加等情况。
    • 最大通气量--评价通气贮备能力
      • 以适宜的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每分通气量，称最大通气量（MVV）或最大随意通气量。
      • 一般只做15s,x4就是每分最大通气量。 最大通气量是衡量通气功能的重要指标，可以用来评价受试者的同期储备能力。
• 气体交换和运输
  • 肺换气：肺泡与肺泡毛细血管血液之间的气体交换称为肺换气。 组织换气：体内毛细血管血液与组织细胞之间的气体交换称为组织换气。
  • 气体交换
    • 气体交换原理
      • 分压概念
        • 在一定容积中的一定量的气体由于气体分子的运动表现出的一定的压力。 在混合气体的总压力中，某种气体所占有的压力，就是该气体分压差。（P表示）
      • 分压差与气体扩散动力
        • 溶于液体内的气体分子逸出的力称为该气体的张力。该气体的张力就是气体在液体中的分压。
        • 若分压高于张力，气体分子溶于液体，若张力高于分压，则气体分子从液体中逸出，直到分压与张力平衡。
        • 气体的这种从高分压向低分压流动的现象叫做气体的扩散或弥散。
        • 某一气体高分压与低分压之差叫做该气体的分压差。分压差越大，预示气体扩散越多。
        • 分压差是实现气体交换的动力，分压差的大小决定着气体的扩散方向和扩散速率。
      • 人体不同部位的PO2、PCO2
      • 气体扩散的速率
        • 单位时间内气体扩散的容积称为气体扩散速率。它与气体的分压差、气体的温度、扩散面积以及气体在体液中的溶解度成正比，与气体分子量的平方根和扩散距离成反比。
      • 气体的肺扩散容量
        • 在1mmHg分压差作用下，每分钟通过呼吸膜扩散气体的量称为气体的肺扩散容量。
        • 肺扩散容量是评定呼吸气体通过呼吸膜功能的一项重要指标，往往以测氧的扩散容量（氧扩散容量）来评定气体的肺扩散容量。
        • 氧扩散容量与体表面积成正比，受年龄、性别及体位的影响。
        • 运动或体力劳动时，氧扩散容量增加。
          • 因为此时参与气体交换的呼吸膜面积和毛细血管血流量的增加和气体交换能力的加强所致。
    • 肺换气和组织换气
      • 肺换气
        • 氧气由肺泡扩散入血液，二氧化碳由血液向肺泡扩散，形成肺换气，静脉血变动脉血，氧分压升高，二氧化碳分压降低。
      • 组织换气
        • 氧气从血液中向组织细胞扩散，二氧化碳从组织细胞向血液扩散，动脉血变静脉血。氧分压降低，二氧化碳分压升高。
    • 影响换气的因素
      • 气体的分子量和溶解度（分压差）
        • 气体扩散速度越快，气体的交换也越快。气体扩散速度与分子量的平方根成反比，与溶解度成正比。
      • 呼吸膜
        • 肺换气时O2和CO2的扩散必须通过呼吸膜，所以呼吸膜的厚度、面积、通透性都会影响肺换气的效率。
        • 呼吸膜有相当大的贮备面积。运动时可因肺部毛细血管开放数量和开放程度的增加，扩散面积也将增大。
        • 运动过程中由于血流的加速，使气体在肺部的交换时间减少，这时呼吸膜的厚度和扩散距离的长短对换气来说更有重要性。
      • 通气/血流比值
        • 通气/血流比值是指每分钟肺泡通气量（VA）和每分钟肺毛细血管流量（QC）之间的比值，简写为VA/QC。
        • 比值小于0.84，意味着通气不足，血流过剩，造成功能性“动-静脉短路” 比值大于0.84，意味着通气过剩，血流不足，形成肺泡无效腔。
        • 运动时通气量加大，心输出量增加，所以对比值的变化影响不大，但气体的交换得到加强，机体对氧的摄取量提高。
      • 局部器官血流量
        • 由于血液氧容量不能增加，要满足组织细胞的氧消耗，提高局部器官血流量的意义更重大。
  • 气体运输
    • 血液运输气体有两种方式，即小部分气体是以物理溶解的方式进行运输，而大部分气体以化学结合的方式进行运输。 （物理溶解虽然少，但很重要，进入血液的气体要先溶解才能发生化学结合。）
    • 氧的运输
      • Hb的氧容量：每100ml血液中Hb与O2结合的最大量（约19-20ml） Hb的氧含量：每100ml血液中Hb实际与O2结合的量。 Hb的氧饱和度：Hb的氧含量所占Hb的氧容量的百分比。A血氧饱和度高于V氧饱和度。
      • 血红蛋白与氧结合
        • 氧结合作用： 在肺内，PO2高，Hb迅速与O2结合，形成氧合血红蛋白（HbO2）。 氧解离作用：在PO2低的组织内，Hb迅速释放出O2，分离出Hb和O2。
        • 此过程反应迅速可逆、无需酶的催化，受PO2的影响。
      • 氧离曲线
        • 概念：或称氧合血红蛋白解离曲线，是表示PO2与血红蛋白结合O2量关系或PO2与氧饱和度关系的曲线。 意义：氧离曲线反映了Hb与O2的结合量是随PO2的高低而变化的，这条曲线呈”S”，而不是直线相关。
        • 曲线特点：是由于1分子Hb含有4个Fe离子，且结合过程中并非同时结合，而是逐一且有协同效应。当Hb的氧饱和度为75%时，氧结合作用愈加明显。所以，呈现特殊的“S”形。
        • 影响因素
        • 意义：氧离曲线上段显示曲线坡度不大，形式平坦，因此，曲线上段对人体的肺换气有利。曲线下段逐渐变陡，意味PO2有所下降，血氧饱和度明显下降。在40-10mmHg时，血氧饱和度大幅下降，释放出大量的O2保证组织换气。这种特点对保证向代谢旺盛的组织提供更多的O2是十分有利的。因此，氧离曲线的下段对人体的组织换气大为有利。
      • 氧贮备
        • 正常情况下，O2除维持体内代谢消耗外，O2还储存在体内一小部分待用，储存在血液和肺中的O2约有1300-2300ml.
      • 氧利用率
        • 氧利用率=（动脉血氧含量-静脉血氧含量）/动脉血氧含量%
        • 每100ml动脉血流经组织时释放的O2占动脉血氧含量的百分数，称氧利用率。
        • 氧利用率可用作评定训练程度的指标之一。
      • 氧脉搏
        • 心脏每次搏动输出的血量所摄取的氧量
        • 氧脉搏可作为判定心肺功能的综合指标
      • 氧通气当量
        • 指每分肺通气量和每分摄氧量的比值。
        • 氧通气当量小，说明氧的摄取效率高，它是评价呼吸效率的一项重要指标。
    • 二氧化碳的运输
      • CO2的化学结合形式有两种：一种是形成碳酸氢盐的形式87%（NaHCO3、KHCO3),另一种是形成氨基甲酸血红蛋白的形式7%（HbNHCOOH).
      • 碳酸氢盐形式的运输
      • 氨基甲酸血红蛋白形式的运输
      • p136-137
    • 呼吸与酸碱平衡
      • 如果血液酸碱度发生变化时，呼吸机能可以及时发生代偿反应。 人体的酸碱平衡是依靠血液的缓冲作用以及呼吸和肾脏的作用共同进行调节的。
• 运动对呼吸机能的影响
  • 运动时通气机能的变化p143
    • 1.通气指标变化：呼吸加深加快、肺通气量增加
    • 2.通气量的时相变化：运动开始，通气量快速上升，之后缓慢上升；运动结束，肺通气量快速下降，之后缓慢下降。
    • 3.通气的目的：为了O2的摄入和CO2的排出，尤以O2的摄入量更为重要。
    • 氧通气当量：指每分钟的通气量与摄氧量的比值。
  • 运动时换气机能的变化p144
    • 肺换气的变化
      • 氧分压差增大、通气肺泡数量增多、开发肺毛细血管增多、右心室泵血量增加（维持0.84）
    • 组织换气的变化
      • PO2差增大、组织毛细血管开放数量增加、氧离曲线右移、O2解离加快
  • 运动时呼吸的调节p145-146
    • 神经调节（主导）
      • 条件反射的影响
      • 大脑皮质运动中枢的影响
      • 本体感受性反射的影响
    • 体液调节
      • CO2增加对呼吸的影响
      • 缺氧对呼吸的影响
      • 氢离子浓度增加对呼吸的影响
  • 运动时合理呼吸
    • 减少呼吸道阻力
      • 以口待鼻或口鼻并用的呼吸。
      • 其利有三
        • 减少肺通气阻力，增加通气
        • 减少呼吸肌为克服阻力而增加的额外能量消耗，推迟疲劳出现
        • 暴露布满血管的口腔潮湿面，增加散热途径。
    • 提高肺泡通气效率
      • 运动时（特别是感到呼吸困难、缺氧严重的情况下），采用节制呼吸频率，适当加大呼吸深度的同时注重深呼吸的呼吸方法。
    • 与技术动作相适应
      • 呼吸形式与技术动作配合
      • 呼吸时相与技术动作配合
      • 呼吸节奏与技术动作配合
    • 合理运用憋气
      • 正确合理憋气方法：吸气别太满、呼气别太快、憋气应用于决胜的关键时刻、结束憋气，呼气时要有节制的呼出。
  • 呼吸肌与运动训练p150
    • 1.概念：正常人吸气是主动的，呼气是被动的。且膈即时最主要的呼气肌。 若中、高强度运动以及肺部疾病的呼气和吸气都是主动的。
    • 呼吸肌训练方法：借助呼吸机训练仪进行、通过运动训练获得。
• 呼吸运动的调节
  • 呼吸运动除了具有自主性的基本特征外，还有一定的随意性。
  • 调节呼吸运动的神经系统
    • 呼吸运动的神经支配
      • 膈神经
        • 支配膈肌，运动神经元位于颈髓3、4段的灰质。
      • 肋间神经
        • 支配肋间肌，运动神经元在脊髓胸段的灰质前角。
    • 呼吸中枢
      • 调节呼吸运动的主要中枢在延髓和脑桥
      • 脑桥上部为呼吸调整中枢，有抑制吸气。调整呼吸节律的作用
      • 脑桥下部为长吸中枢，可加强吸气
      • 延髓既有呼气中枢，也有吸气中枢，能自动产生节律性的呼吸，因此延髓为呼吸的基本中枢。
  • 呼吸运动的反射性调节
    • 肺牵张反射（负反馈调节）
      • 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。
      • 肺牵张反射是典型的负反馈反射，其生理意义在于维持呼吸的节律性，使吸气不致过深过长，调节活动与脑桥呼吸调整中枢共同调节呼吸的频率和深度。
      • 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。
    • 呼吸肌的本体感受性反射（正反馈调节）
      • 呼吸机本体感受性反射指的是呼吸机本体感受器传入冲动所引起的反射性呼吸变化。
    • 防御性呼吸反射
      • 咳嗽反射、喷嚏反射......
    • 呼吸节律的形成
      • “局部神经元回路反馈控制”学说
      • 吸气切断机制
  • 化学因素对呼吸的调节
    • 化学因素对呼吸的调节也是呼吸调反射调节的一类。化学因素是指动脉血液中O2,CO2和氢离子
    • 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
      • 外周化学感受器
        • 位于颈内外A分叉处的颈A体和主A弓血管壁外的A体
        • 当血液PO2降低，PCO2升高及pH值降低时外周化学感受器兴奋，发放冲动，颈A体的由窦神经传入呼吸中枢，主A 体的由主A神经传入呼吸中枢。
      • 中枢化学感受器
        • 中枢化学感受器：位于延髓腹外侧的浅表部位。
        • 主要接受其周围脑脊液中CO2、H离子的刺激，但最直接的感受是由CO2而产生的H离子的刺激
          • “血脑屏障”的存在p140
    • 二氧化碳、氢离子和氧对呼吸的影响
      • 二氧化碳对呼吸的调节
        • CO2对呼吸有很强的刺激作用，它是维持正常呼吸的最重要的生理性刺激。
      • 氢离子对呼吸的调节
        • 血液H离子增加时，是以刺激外周化学感受器为主。
      • 低氧对呼吸的调节
        • 吸入气中PO2降低，肺泡气、动脉血PO2也随之降低，导致呼吸加深加快，肺通气量增加。这是通过刺激外周化学感受器实现的。
      • PCO2、H离子、PO2三个因素在调节呼吸中的相互作用p141-142