1、關于運動生理學運動與心肺機能氣體代謝第一張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月教學目標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機能的影響第二張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月第一節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的營養物質而獲得。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。 第三張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 呼吸系統包括 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 第四張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月呼吸過程外呼吸在肺部實現的外界環境與血液間的氣體交換，包括肺

2、通氣（外界環境與肺之間的氣體交換過程）和肺換氣（肺與肺毛細血管中血液之間的氣體交換過程）氣體運輸 氣體與血液以化學結合或物理溶解的方式運輸到全身的器官和組織。內呼吸組織毛細血管中血液通過組織液與組織細胞間實現的氣體交換（又叫組織換氣） 第五張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月第六張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月肺通氣一.肺通氣動力呼吸運動胸廓的節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 ；呼氣肌：由肋間內肌和腹壁肌組成 第七張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月隨呼吸運動肺內壓吸氣時大氣壓胸內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

3、肺內壓和胸內壓越低胸膜腔為負壓的意義：牽拉肺呈擴張狀態 利于靜脈血和淋巴液的回流 第八張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月二.肺通氣機能 肺容量指標第九張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 1.每一平靜呼吸周期中，吸入或呼出的氣量，叫潮氣量 (Tidal Volume, TV )；400600 ml 2. 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 (Inspiratory Reserve Volume, IRV)，正常成人約為 15002000 ml。補吸氣量與潮氣量之和稱為深吸氣量(Inspiratory Capacity, IC)。 第十張

4、，PPT共五十五頁，創作于2022年6月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 (Expiratory Reserve Volume, ERV)。正常成人約為9001200ml。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 (Vital Capacity, 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。 第十一張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 5.余氣量和功能余氣量 盡最大力呼氣之后，仍貯留于肺內的氣量，稱為余氣量 (Residual Volume, RV)。正常成年

5、余氣量男性為 1500 ml，女性為1000 ml; 平靜呼氣之后，存留于肺中的氣量，稱為功能余氣量 (Functional Residual Capacity, FRC)。安靜時正常成年男性約為 2500ml,女性約為 2000ml. 第十二張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月6. 肺總容量 肺所能容納的最大氣量為肺總容量 (Total Lung Capacity, TLC)，肺總容量是肺活量和余氣量之和。成年男性平均為 5000 ml, 女性平均為 3500 ml。 第十三張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 肺通氣量單位時間內吸入（或呼出）的氣量稱為肺通氣量（VE） 每分通氣

6、量潮氣量呼吸頻率安靜時成年人的每分通氣量為 68L ，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 80150L 或更多(180200L)。第十四張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 肺泡通氣量肺泡通氣量 (alveolar ventilation, 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 (Anatomical Dead Space)：呼吸道肺泡無效腔：由于肺內血流分布不均而未能全部進行氣體交換生理無效腔 (P

7、hysiological Dead Space)：解剖無效腔和肺泡無效腔之和第十五張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月不同呼吸頻率時肺通氣功能指標的比較第十六張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月深呼吸形式的生理意義增加吸氣末胸內負壓程度，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量，提高呼吸效率通氣量/攝氧量第十七張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月三.評價肺通氣機能的指標 肺活量 連續肺活量：間隔30s,連續測5次肺活量結果，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十八張，PPT

8、共五十五頁，創作于2022年6月 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 秒內所能呼出的氣量，稱時間肺活量 (Timed Vital Capacity)。 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。第十九張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 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93 第二十張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月 第二節氣體交換和運輸 物理彌散的方式 -從分壓高的

9、一側向分壓低的一側彌散 分壓差是氣體交換的動力 交換的結果：靜脈血逐漸變成動脈血第二十一張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月肺換氣第二十二張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月組織換氣第二十三張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月一、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 第二十四張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月分壓差第二十五張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月通氣/血流比值每分鐘肺泡通氣量/每分鐘肺毛細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二十六張，PPT

10、共五十五頁，創作于2022年6月通氣/血流比值增大通氣過剩，血流不足相當于肺泡無效腔加大第二十七張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月通氣/血流比值減小通氣不足，血液過剩部分血液流經通氣不良的肺泡，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二十八張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月二. 氣體運輸O2 和 CO2 靠血液進行運輸以物理溶解和化學結合兩種形式存在于血液中溶解的雖然很少，但必須先溶解，再化學結合 第二十九張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月（一）氧氣的運輸過程 1. 經呼吸道將氧吸入肺泡 2. 肺泡氧分壓高，靜脈

11、血氧分壓低，氧進入血液 3. 物理溶解 1.5%，98.5 進入紅細胞與血紅蛋白 結合成氧合血紅蛋白 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 第三十張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月（二）二氧化碳的運輸 1. 組織代謝產生 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%，化學結合 95% 4. 化學結合方式：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

12、脈、 肺毛細血管 6. 肺動脈內的靜脈血 CO2分壓高，肺泡 CO2 分 壓低，CO2解離，進入肺泡，從肺臟呼出體外。 第三十一張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月（三）與 O2 運輸相關的三個概念Hb 氧飽和度（Oxyhemoglobin Saturation）：血液中 Hb 與 O2 結合的程度,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（Oxygen Capacity） ： Hb氧飽和度達到100%時，每1L血液中Hb所能結合O2的最大量。受 Hb 濃度的影響（每克Hb結合1.34ml O2 ）Hb 氧含量（Oxygen Content） ：每1L血液中Hb實際結合的

13、O2量。受PO2的影響第三十二張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月計算舉例例如：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/l1.34ml/g200ml/l.2.動脈血氧含量為：200ml/l98%=196ml/l3.靜脈血氧含量為：200ml/l75%=150ml/l4.動靜脈氧差為：196-150=46ml/l。第三十三張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月（四）氧離曲線及其意義第三十四張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月不同情況下PO2和PCO2(mmHg)第三十五張，PPT共五十五頁，創作于20

14、22年6月氧離曲線的上段：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 60 mmHg 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。故高原、呼吸系統疾病時，雖然肺泡氧分壓下降，血液仍能攜帶足夠的氧第三十六張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月氧離曲線的中段：40-60mmHg 氧分壓為 40 mmHg 時，相當于靜脈血的氧分壓，Hb氧飽和度為 75%若動脈血氧含量為 20 ml/100ml（以血氧飽和度為100%計算）、此時靜脈血氧含量為

15、 15 ml/100ml 即每 100 ml 血流經組織時釋放出 5 ml 氧若心輸出量為 5 升，則 VO2 為5000 ml/min 5%=250 ml/min 第三十七張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月氧離曲線的下段： 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三十八張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月第三十九張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月高原環境下氧運輸能力氧分壓159142126111978574655748第四十張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月地 點 海拔(米)適用項目地點 海拔(米)適用項目

16、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綜合中國高原訓練基地The proper height of altitude 第四十一張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月（五）三個機能評定指標氧脈搏 (Oxygen Pulse): 心臟每次搏動輸出的血量所攝取的氧量，稱為氧脈搏。可以用每分攝氧量/心率計算可作為評定心肺功能的綜合指標。氧利用率=(動脈血

17、氧含量-靜脈血氧含量)/動脈血氧含量可用來評價訓練程度氧通氣當量(呼吸當量)：肺通氣量與攝氧量的比值。安靜時的呼吸當量為2025，越小說明氧的攝取效率越高。同等運動強度下，運動員呼吸當量常人 第四十二張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月計算題1假設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) 第四十三張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月計算題 2某患者心率100次/分，安靜肺通氣量為7L/min,攝

18、氧量為200ml/min,經血氣分析測得其每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量、氧脈搏、氧利用率、每搏量。第四十四張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月計算題 2氧通氣當量=肺通氣量/攝氧量=7L/min200ml/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。=每分攝氧量/心率=200ml/min100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2

19、ml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第四十五張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月(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（Bohr effect） 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 與氧結合力的這種影響, 稱波爾效應. 肌肉運動時產生大量 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四十六張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月3.

20、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。第四十七張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月4. 2,3-二磷酸苷油酸（2,3-DPG）： 2,3-DPG 是紅細胞無氧代謝的產物，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。第四十八張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月5. 一氧化碳（CO）： CO 與 Hb 結合力是 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）第四十九張，PPT共五十五頁，創作于2022年6月第三節 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（相當于賽前狀態）；運動開始后，通氣量先快速上升（相當于進入工作狀態），繼而持續緩慢上升，直至高峰平臺（相當于穩定工作狀態）；運動結束時，通氣量先快速下降，隨后緩慢下降直至恢復到安