运动生理学运动与心肺机能心血管 .ppt

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1、作业题n某运动员血红蛋白浓度为160g/l，剧烈运动时心率180次/min，摄氧量达到5L/min，肺通气量为120L/min，心输出量为30l/min。剧烈运动时动脉血氧饱和度为95%。请计算该运动员剧烈运动时的氧通气当量、氧脉搏、氧利用率、每搏量、静脉血氧饱和度。(注：氧容量=血红蛋白浓度1.34ml/g)第八章第八章 运动与心血管机能运动与心血管机能第一节第一节 运动与心脏泵功能运动与心脏泵功能（一）心动周期（一）心动周期 n心房或心室每收缩和舒张一次，为一个心动周期心房心室心脏的泵血过程心脏的泵血过程n房缩期：房缩期：0.1秒，秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭房室瓣开放，动脉瓣关闭n等容收缩

2、期：0.06秒，房室瓣关闭，动脉瓣关闭n快速射血期：0.11秒，房室瓣关闭，动脉瓣开放n减慢射血期：0.14秒，房室瓣关闭，动脉瓣开放n等容舒张期：等容舒张期：0.06秒，秒，房室瓣关闭，动脉瓣关闭房室瓣关闭，动脉瓣关闭n快速充盈期：快速充盈期：0.11秒，秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭房室瓣开放，动脉瓣关闭n减慢充盈期：减慢充盈期：0.20秒，秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭房室瓣开放，动脉瓣关闭时间(s)60120180心率（次/分）收缩期舒张期（二）心率（二）心率n成人心率60-100次/分n心率是反映运动强度和生理负荷量的最简单易行指标之一。n最大心率=220-年龄（健康人）n心率储备=最大心率

3、-安静心率n靶心率靶心率=心率储备心率储备%+安静心率n运动员的窦性心动徐缓n优秀的耐力运动员安静时心率可4060 beats/minn原因：n心肌收缩力加大n每搏量增加n力量性运动为主的投掷、摔跤、举重运动员心脏以心肌增厚为主n游泳、长跑等耐力性运动员的心脏增大却以心室腔增大为主 立卧位脉差评定机能疲劳度立卧位脉差评定机能疲劳度 安静时卧位脉搏30秒2=A 慢慢站起后脉搏15秒4=B B-A 18 良好 B-A =18 临界疲劳 B-A 18 疲劳 运动量过大晨脉法 训练后次日晨脉超过自己的基础值则说明运动量过大。心功指数心功指数-30-30秒秒3030次蹲起次蹲起测安静时一分钟心率(P1)

4、运动后即刻心率15秒4(P2)运动1分钟后心率15秒4(P3)评价公式 (P1+P2+P3-200)/10评价标准 0-5优，6-10良，11-16中，16以上差台阶指数台阶指数n台阶高度：男30cm,女25cmn频率：120次/分，上下台阶30次/分钟n坚持时间：3分钟n测试心率：运动停止后1分1分半心搏H1 2分2分半心搏H2 3分3分半心搏H3n计算：台阶指数=运动时间 100%2(H1+H2+H3)间接法测量最大摄氧量间接法测量最大摄氧量nAstrand 列线图方法。每搏量占左室舒张末期容积的百分比。EF=SV/Vd(三三)每搏量与射血分数每搏量与射血分数n耐力训练：n SV增加，EF

5、基本不变n 离心性肥大n力量速度训练：n SV增加，EF增大n 向心性肥大（四）（四）心输出量（心输出量（cardiac output,CO）每分钟从一侧心室射入动脉的血量。n静息状态：男性4.56.0L/minn 女性比男性低约10%n受多方面因素的影响心输出量的影响因素及运动对其影响心输出量的影响因素及运动对其影响n1.心率和每搏量的匹配心率和每搏量的匹配n适量运动时随心率加快，心输出量增加，达到一定程度后，心输出量反而减少。COHR(b/min)安静CO安静HR150180n安静时安静时n一般人：5000mlmin70mlbeat72beatsminn运动员：5000mlmin100ml

6、beat50beatsminn最大运动时最大运动时n一般人:22000mlmin113mlbeat195beatsminn运动员:35000mlmin179mlbeat 195beatsmin运动员安静时，HR很低，但SV很高，具有较高的心率储备，可超过200次/分n2.心肌收缩力心肌收缩力n心率不变情况下，心肌收缩力越强则每搏量越大。n运动时，由于心交感中枢兴奋和心迷走中枢抑制，使心率加快，心肌收缩力加强n3.心室舒张末期容积（前负荷）心室舒张末期容积（前负荷）取决于舒张期长短和静脉回流速度n肌肉节律性舒缩、呼吸运动加强呼吸运动加强，回心血量增加n运动使交感缩血管中枢兴奋，使容量血管收缩，体

7、循环平均充盈压升高，也有利于增加静脉回流4.动脉血压（后负荷）动脉血压（后负荷）n运动时的动脉血压水平取决于心输出量和外周阻力两者之间的关系n如果仅有运动的肌肉的舒血管效应，没有不活动器官的缩血管效应，总的外周阻力就会减小，动脉血压也就要降低；必须使心输出量大大增加，才能使动脉血压维持在原先的水平n如果心输出量的增加和外周阻力的降低两者的比例恰当，则动脉血压变化不大n通常运动时n由于心输出量显著增加，故收缩压升高收缩压升高n肌肉血管舒张对外周阻力的影响大于大于其他不活动器官血管收缩的代偿作用故总的外周阻力仍有降低；表现为动脉舒张压变化不大舒张压变化不大或有降低5.静脉回流量静脉回流量n体循环充

8、盈度：血容量，血管顺应性n心肌功能状态n体位变化n骨骼肌挤压n呼吸运动：吸气时胸腔内大静脉跨壁压加大，利于回流CO与耐力训练：与耐力训练：优秀耐力运动员n安静时CO常人；n剧烈运动时，nCO：平均2535L/min，高达40L/minn提高机体摄取、运输、利用氧的能力是耐提高机体摄取、运输、利用氧的能力是耐力运动员最重要训练目的。力运动员最重要训练目的。n剧烈运动时通气/血流增加明显,（通气增加20倍，CO增加8倍）nCO是限制耐力素质的重要因素。无训练者无训练者有训练者有训练者安静时安静时最大最大安静时安静时最大最大HR 7019550195SV80110110160CO5.621.55.5

9、31.2n每分输出量每分钟摄氧量/动静脉血含氧量差n例如，每分摄氧量为250ml，动脉血含氧量为0.2mlml，静脉血含氧量为0.15mlmln每分钟心输出量250/（0.2-0.15）=5000ml心输出量的测定心输出量的测定n（CI）=CO/BSA（BSA为体表面积）n 体表面积BSA（m2）=0.0061身长（cm）+0.0128体重（kg）-0.1529n静息CI，10岁左右最大：约4L/min/m2n 老年以后：约2L/min/m2（五）心脏指数（五）心脏指数（cardiac index,CI）比心输出量更具有个体化特性比心输出量更具有个体化特性比心输出量更具有个体化特性比心输出量更

10、具有个体化特性（六）（六）心力贮备（心力贮备（cardiac reserve）：）：心输出量可以随机体代谢的需要而增加，具有一定的贮备，称为心脏的泵功能贮备，简称心力贮备。n心率贮备：最大HR-安静HR n每搏量储备：n收缩期贮备：心肌收缩力n舒张期贮备：舒张末期容积（八）血液的分配（八）血液的分配（七）血液重新分配（七）血液重新分配n运动时心输出量增加，伴随血流重新分配运动时心输出量增加，伴随血流重新分配n意义：n优先供重要器官：心脏和进行运动的肌肉、散热的皮肤n内脏血管收缩n可以从心输出量中省出大约可以从心输出量中省出大约3Lmin的血液，分配至的血液，分配至运动的肌肉运动的肌肉n如果，每

11、ml/100ml血液的氧含量为20mln则即使心输出量不增加，仅通过血流量的重新分配;就可向运动的肌肉每分钟多提供600ml的氧;n（长时间大运动量，肝肾缺血、损害。）第二节第二节 心血管疾病的运动疗法心血管疾病的运动疗法一一 运动在治疗心血管疾病的作用机制运动在治疗心血管疾病的作用机制n运动对心血管疾病防治作用的机制可归纳为三方面，即中心效应，周围效应，及其他效应。n1.中心效应n 维持或增加心肌氧的供应：维持或增加心肌氧的供应：n延缓冠脉粥样硬化n增加冠脉侧枝循环，增加冠脉直径，n改善心肌的血液灌注和分布。n 减少心肌工作的氧耗量：减少心肌工作的氧耗量：n运动降低安静和运动时的心率、收缩压

12、和平均动脉压，从而节省心脏的做功；n运动训练还可减少循环血液中儿茶酚胺的水平，从而使心脏的氧耗量下降。n 增进心肌的功能：增进心肌的功能：n运动可致生理性心肌肥大，从而增加休息和运动时心肌收缩力n经过训练心肌微细结构会发生改变n心肌纤维内ATP酶活性提高n心肌肌浆网对Ca2+的贮存、释放、摄取能力提高n线粒体与细胞膜功能改善，ATP再合成速度增加n 增加心肌电稳定性：增加心肌电稳定性：n运动训练可减轻运动时心肌的局部缺血，n减少安静和运动时血浆儿茶酚胺的水平，从而增加室颤阈值。2.2.周围效应周围效应n 骨骼肌功能增强：骨骼肌功能增强：n运动训练后骨骼肌内线粒体数目和体积增加，有氧代谢酶活性增

13、加n同时肌动蛋白及肌组织糖原含量增加。从而使氧的利用率增加，减轻心脏负担从而使氧的利用率增加，减轻心脏负担n 血管贮备力增强：血管贮备力增强：n运动训练可致肌肉内毛细血管数增加；n运动训练后血管舒张功能增强，n血管内皮可产生内皮舒张因子（EDRF），参与心血管功能的调节；n运动后血管对缩血管物质的反应性减弱 造成心脏负荷降低，心功能改善造成心脏负荷降低，心功能改善。n（3）肌肉泵功能肌肉泵功能n运动时肌肉对血管的挤压起到“肌肉泵”作用，回心血量增加，每搏量增加，减少心肌氧耗量减少心肌氧耗量3.其他效应n改善脂代谢，n改善糖的代谢，增加胰岛素的敏感性，n减少血小板聚集性，增加纤溶酶活性（预防血栓

14、形成），n减轻肥胖，从而抗动脉粥样硬化的能力增强。n另外，运动可消除情绪紧张和抑郁，增加病人生活的信心和兴趣。n冠心病与糖尿病、高血压、肥胖症等都具有很高的相关性。通过运动可预防和治疗其他疾病。n总之，运动对心血管疾病的治疗和康复有重要的理论和实际意义。二.心血管疾病的运动实验1.改良改良Bruce递增负荷运动试验递增负荷运动试验级别时间(min)速度（km/h）坡度(%)132.70232.75332.71043412535.514636.81673818838.920939.72212导心电监测导心电监测ST段的变化作为判定心肌段的变化作为判定心肌缺血程度的依据。缺血程度的依据。测定实验前

15、及实验中每一级负荷最后测定实验前及实验中每一级负荷最后1分分钟血压、钟血压、RPE、血乳酸；每、血乳酸；每30秒记录一秒记录一次次HR。由整合代谢分析中提取每由整合代谢分析中提取每30秒时的秒时的VO2 、VE、RQ；测定运动前、运动负荷完成即刻心脏泵测定运动前、运动负荷完成即刻心脏泵功能指标。功能指标。n2.运动试验时监测的指标运动试验时监测的指标n心率心率(HR)n血压血压(BP)n血乳酸血乳酸(BL)nRPERPEn气体代谢指标气体代谢指标n通气量通气量(VE)n摄氧量摄氧量(VO2)n二氧化碳呼出量二氧化碳呼出量(VCO2)n呼吸商呼吸商(RQ)n心脏泵功能指标心脏泵功能指标RPE主观

16、体力感觉、自觉劳累分级 瑞典生理学家冈奈尔鲍格(Borg,1973)RPE与工作负荷高度相关 n工作强度和自我感觉的关系相应心率（）相应心率（）6安静7非常轻松 8 9很轻松 10 11轻松 12轻松 13稍费力 14 15费力 16 17很费力 18 19非常费力20n据上述指标，当出现心肌缺血加重到一定标准时（参考：美国运动医学会提供的运动实验停止标准），应该立即停止试验。n寻找运动终止时的心率（症状限制性心率），（症状限制性心率），作为运动过程的极限心率，运动终止时的RPE、血压、血乳酸等指标作为运动锻炼的最大强度指标。n（注：受试者为恢复期冠心病患者）三.运动处方设计（一）强度设计取最

17、大心率储备最大心率储备的60-85%为运动适宜心率心率储备心率储备=最大心率最大心率-安静心率安静心率 在健康人，最大心率=220-年龄 心血管疾病患者，最大心率=峰值心率 HRpk ：峰值心率（极限或症状限制性运动）n为确保安全并获得满意效果为确保安全并获得满意效果，康复过康复过程中应程中应分段设计渐进性强度分段设计渐进性强度，可以心率，可以心率储备的储备的65%、75%、85%作为靶心作为靶心率的监测值。率的监测值。n 对个别患者，运用血压、血乳酸作为监测强度的辅助指标。n力量练习部分运用RM值来控制RM值1RM：肌肉尽最大努力收缩，某动作只能完成1次就达到力竭。n RM：肌肉尽最大努力收

18、缩，某动作完成n次达到力竭。n值越大,力量练习的强度越小。练习者不同或练习的目的不同采用的强度范围不同冠心病患者采用冠心病患者采用:1520RM:1520RM强度，强度，6080%n6080%n的的模式模式（二）运动形式 n有氧运动有氧运动+低强度力量练习低强度力量练习n具体形式应该多样化（三）运动频率和时间n每周35次。n每次60分钟，其中包括前后分别其中包括前后分别1010分分钟的准备活动和整理运动钟的准备活动和整理运动。（四）注意事项及微调n密切关注病人状况；n嘱其做好运动或劳动日记；n及时汇报自我感觉的不适状态n据实际状况随时调整运动处方四.效果观察课堂作业n年龄65岁的恢复期冠心病患者，安静心率85次/分，在递增负荷运动实验时，当心电图任意导联出现ST下降2mm时心率为128次/分，请计算其进行康复锻炼时靶心率的控制范围。