運動生理學(xué)——9-運動與心肺機能——心血管

1、作業(yè)題n某運動員血紅蛋白濃度為160g/l，劇烈運動時心率180次/min，攝氧量達到5L/min，肺通氣量為120L/min，心輸出量為30l/min。劇烈運動時動脈血氧飽和度為95%。 請計算該運動員劇烈運動時的氧通氣當量、氧脈搏、氧利用率、每搏量、靜脈血氧飽和度。 (注：氧容量=血紅蛋白濃度1.34ml/g) 第八章第八章 運動與心血管機能運動與心血管機能第一節(jié)第一節(jié) 運動與心臟泵功能運動與心臟泵功能（一）心動周期（一）心動周期 n心房或心室每收縮和舒張一次，為一個心動周期心房心室心臟的泵血過程心臟的泵血過程n房縮期：房縮期：0.1秒，秒，房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉n等

2、容收縮期：0.06秒，房室瓣關(guān)閉，動脈瓣關(guān)閉n快速射血期：0.11秒，房室瓣關(guān)閉，動脈瓣開放n減慢射血期：0.14秒，房室瓣關(guān)閉，動脈瓣開放n等容舒張期：等容舒張期：0.06秒，秒，房室瓣關(guān)閉，動脈瓣關(guān)閉房室瓣關(guān)閉，動脈瓣關(guān)閉n快速充盈期：快速充盈期：0.11秒，秒，房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉n減慢充盈期：減慢充盈期：0.20秒，秒，房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動脈瓣關(guān)閉 時間(s) 60 120 180 心率（次/分）收縮期舒張期（二）心率（二）心率n成人心率60-100次/分n心率是反映運動強度和生理負荷量的最簡單易行指標之一。n最大心率=220-年齡（健康人）n心

3、率儲備=最大心率-安靜心率n靶心率靶心率=心率儲備心率儲備%+安靜心率n運動員的竇性心動徐緩n優(yōu)秀的耐力運動員安靜時心率可4060 beats/minn原因：n心肌收縮力加大n每搏量增加n力量性運動為主的投擲、摔跤、舉重運動員心臟以心肌增厚為主n游泳、長跑等耐力性運動員的心臟增大卻以心室腔增大為主 立臥位脈差評定機能疲勞度立臥位脈差評定機能疲勞度 安靜時臥位脈搏30秒2=A 慢慢站起后脈搏15秒4=B B-A 18 良好 B-A = 18 臨界疲勞 B-A 18 疲勞 運動量過大晨脈法 訓(xùn)練后次日晨脈超過自己的基礎(chǔ)值則說明運動量過大。心功指數(shù)心功指數(shù)-30-30秒秒3030次蹲起次蹲起測安靜時

4、一分鐘心率(P1)運動后即刻心率15秒4(P2)運動1分鐘后心率15秒4(P3)評價公式 (P1+P2+P3-200)/10評價標準 0-5優(yōu)，6-10良，11-16中，16以上差臺階指數(shù)臺階指數(shù)n臺階高度：男30cm,女25cmn頻率：120次/分，上下臺階30次/分鐘n堅持時間：3分鐘n測試心率：運動停止后1分1分半心搏H1 2分2分半心搏H2 3分3分半心搏H3n計算： 臺階指數(shù)= 運動時間 100% 2(H1+H2+H3)間接法測量最大攝氧量間接法測量最大攝氧量nAstrand 列線圖方法。n耐力訓(xùn)練： n SV增加，EF基本不變n 離心性肥大n力量速度訓(xùn)練：n SV增加，EF增大n

5、向心性肥大（四）（四） 心輸出量（心輸出量（cardiac output, CO）每分鐘從一側(cè)心室射入動脈的血量。n靜息狀態(tài)：男性4.56.0L/minn 女性比男性低約10%n受多方面因素的影響心輸出量的影響因素及運動對其影響心輸出量的影響因素及運動對其影響n1. 心率和每搏量的匹配心率和每搏量的匹配n適量運動時隨心率加快，心輸出量增加，達到一定程度后，心輸出量反而減少。COHR(b/min)安靜CO安靜HR150180n安靜時安靜時n一般人： 5000mlmin70mlbeat72beatsminn運動員： 5000mlmin100mlbeat50beatsminn最大運動時最大運動時n一

6、般人:22000mlmin113mlbeat195beatsminn運動員:35000mlmin179mlbeat 195beatsmin運動員安靜時，HR很低，但SV很高，具有較高的心率儲備，可超過200次/分n2. 心肌收縮力心肌收縮力n心率不變情況下，心肌收縮力越強則每搏量越大。n運動時，由于心交感中樞興奮和心迷走中樞抑制，使心率加快，心肌收縮力加強n3.心室舒張末期容積（前負荷）心室舒張末期容積（前負荷）取決于舒張期長短和靜脈回流速度n肌肉節(jié)律性舒縮、呼吸運動加強呼吸運動加強，回心血量增加n運動使交感縮血管中樞興奮，使容量血管收縮，體循環(huán)平均充盈壓升高，也有利于增加靜脈回流4. 動脈血

7、壓（后負荷）動脈血壓（后負荷）n運動時的動脈血壓水平取決于心輸出量和外周阻力兩者之間的關(guān)系n如果僅有運動的肌肉的舒血管效應(yīng)，沒有不活動器官的縮血管效應(yīng)，總的外周阻力就會減小，動脈血壓也就要降低；必須使心輸出量大大增加，才能使動脈血壓維持在原先的水平n如果心輸出量的增加和外周阻力的降低兩者的比例恰當，則動脈血壓變化不大n通常運動時n由于心輸出量顯著增加，故收縮壓升高收縮壓升高n肌肉血管舒張對外周阻力的影響大于大于其他不活動器官血管收縮的代償作用故總的外周阻力仍有降低；表現(xiàn)為動脈舒張壓變化不大舒張壓變化不大或有降低5. 靜脈回流量靜脈回流量n體循環(huán)充盈度：血容量，血管順應(yīng)性n心肌功能狀態(tài)n體位變化

8、n骨骼肌擠壓n呼吸運動：吸氣時胸腔內(nèi)大靜脈跨壁壓加大，利于回流CO與耐力訓(xùn)練：與耐力訓(xùn)練：優(yōu)秀耐力運動員n安靜時CO常人；n劇烈運動時，nCO：平均2535L/min，高達40L/minn提高機體攝取、運輸、利用氧的能力是耐提高機體攝取、運輸、利用氧的能力是耐力運動員最重要訓(xùn)練目的。力運動員最重要訓(xùn)練目的。n劇烈運動時通氣/血流增加明顯,（通氣增加20倍，CO增加8倍）nCO是限制耐力素質(zhì)的重要因素。無訓(xùn)練者無訓(xùn)練者有訓(xùn)練者有訓(xùn)練者安靜時安靜時最大最大安靜時安靜時最大最大HR 7019550195SV80110110160CO5.621.55.531.2n每分輸出量每分鐘攝氧量/動靜脈血含氧量

9、差n例如，每分攝氧量為250ml，動脈血含氧量為0.2mlml，靜脈血含氧量為0.15mlmln每分鐘心輸出量250/（0.2-0.15）=5000ml心輸出量的測定心輸出量的測定n（CI）=CO/BSA（BSA為體表面積）n 體表面積BSA（m2）=0.0061身長（cm）+0.0128體重（kg）-0.1529n靜息CI ，10歲左右最大：約4L/min/ m2n 老年以后：約2L/min/ m2 （五）心臟指數(shù)（五）心臟指數(shù)（cardiac index, CI）比心輸出量更具有個體化特性比心輸出量更具有個體化特性（六）（六） 心力貯備（心力貯備（cardiac reserve）：）： 心

10、輸出量可以隨機體代謝的需要而增加，具有一定的貯備，稱為心臟的泵功能貯備，簡稱心力貯備。n心率貯備：最大HR-安靜HR n每搏量儲備：n收縮期貯備：心肌收縮力n舒張期貯備：舒張末期容積（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運動時心輸出量增加，伴隨血流重新分配運動時心輸出量增加，伴隨血流重新分配n意義：n優(yōu)先供重要器官：心臟和進行運動的肌肉、散熱的皮膚n內(nèi)臟血管收縮n可以從心輸出量中省出大約可以從心輸出量中省出大約3Lmin的血液，分配至的血液，分配至運動的肌肉運動的肌肉n如果，每ml/100ml血液的氧含量為20mln則即使心輸出量不增加，僅通過血流量的重新分配;

11、就可向運動的肌肉每分鐘多提供600ml的氧;n（長時間大運動量，肝腎缺血、損害。）第二節(jié)第二節(jié) 心血管疾病的運動療法心血管疾病的運動療法一一 運動在治療心血管疾病的作用機制運動在治療心血管疾病的作用機制n運動對心血管疾病防治作用的機制可歸納為三方面，即中心效應(yīng)，周圍效應(yīng)，及其他效應(yīng)。 n1.中心效應(yīng)n 維持或增加心肌氧的供應(yīng)：維持或增加心肌氧的供應(yīng)：n延緩冠脈粥樣硬化n增加冠脈側(cè)枝循環(huán)，增加冠脈直徑，n改善心肌的血液灌注和分布。n 減少心肌工作的氧耗量：減少心肌工作的氧耗量：n運動降低安靜和運動時的心率、收縮壓和平均動脈壓，從而節(jié)省心臟的做功；n運動訓(xùn)練還可減少循環(huán)血液中兒茶酚胺的水平，從而使

12、心臟的氧耗量下降。n 增進心肌的功能：增進心肌的功能：n運動可致生理性心肌肥大，從而增加休息和運動時心肌收縮力n經(jīng)過訓(xùn)練心肌微細結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變n心肌纖維內(nèi)ATP酶活性提高n心肌肌漿網(wǎng)對Ca2+的貯存、釋放、攝取能力提高n線粒體與細胞膜功能改善，ATP再合成速度增加n 增加心肌電穩(wěn)定性：增加心肌電穩(wěn)定性：n運動訓(xùn)練可減輕運動時心肌的局部缺血，n減少安靜和運動時血漿兒茶酚胺的水平，從而增加室顫閾值。2. 2.周圍效應(yīng)周圍效應(yīng)n 骨骼肌功能增強：骨骼肌功能增強：n運動訓(xùn)練后骨骼肌內(nèi)線粒體數(shù)目和體積增加，有氧代謝酶活性增加n同時肌動蛋白及肌組織糖原含量增加。 從而使氧的利用率增加，減輕心臟負擔(dān)從而使氧

13、的利用率增加，減輕心臟負擔(dān)n 血管貯備力增強：血管貯備力增強：n運動訓(xùn)練可致肌肉內(nèi)毛細血管數(shù)增加；n運動訓(xùn)練后血管舒張功能增強，n血管內(nèi)皮可產(chǎn)生內(nèi)皮舒張因子（EDRF），參與心血管功能的調(diào)節(jié)；n運動后血管對縮血管物質(zhì)的反應(yīng)性減弱 造成心臟負荷降低，心功能改善造成心臟負荷降低，心功能改善。n（3）肌肉泵功能肌肉泵功能n運動時肌肉對血管的擠壓起到“肌肉泵”作用，回心血量增加，每搏量增加，減少心肌氧耗量減少心肌氧耗量3. 其他效應(yīng)n改善脂代謝，n改善糖的代謝，增加胰島素的敏感性，n減少血小板聚集性，增加纖溶酶活性（預(yù)防血栓形成），n減輕肥胖，從而抗動脈粥樣硬化的能力增強。n另外，運動可消除情緒緊張和

14、抑郁，增加病人生活的信心和興趣。n冠心病與糖尿病、高血壓、肥胖癥等都具有很高的相關(guān)性。通過運動可預(yù)防和治療其他疾病。n總之，運動對心血管疾病的治療和康復(fù)有重要的理論和實際意義。二. 心血管疾病的運動實驗1. 改良改良Bruce遞增負荷運動試驗遞增負荷運動試驗級別時間(min)速度（km/h）坡度(%)132.70232.75332.71043412535.514636.81673818838.920939.722n12導(dǎo)心電監(jiān)測導(dǎo)心電監(jiān)測ST段的變化作為判定心肌段的變化作為判定心肌缺血程度的依據(jù)。缺血程度的依據(jù)。n測定實驗前及實驗中每一級負荷最后測定實驗前及實驗中每一級負荷最后1分分鐘血壓、鐘

15、血壓、RPE、血乳酸；每、血乳酸；每30秒記錄一秒記錄一次次HR。n由整合代謝分析中提取每由整合代謝分析中提取每30秒時的秒時的VO2 、VE、RQ；n測定運動前、運動負荷完成即刻心臟泵測定運動前、運動負荷完成即刻心臟泵功能指標。功能指標。n2.運動試驗時監(jiān)測的指標運動試驗時監(jiān)測的指標n心率心率(HR)n血壓血壓(BP)n血乳酸血乳酸(BL)nRPERPEn氣體代謝指標氣體代謝指標n通氣量通氣量(VE)n攝氧量攝氧量(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心臟泵功能指標心臟泵功能指標RPE主觀體力感覺、自覺勞累分級 瑞典生理學(xué)家岡奈爾鮑格(Borg,1973

16、)RPE與工作負荷高度相關(guān) n工作強度和自我感覺的關(guān)系相應(yīng)心率（）相應(yīng)心率（）6 安靜7 非常輕松 8 9 很輕松 10 11 輕松 12 輕松 13 稍費力 14 15 費力 16 17 很費力 18 19 非常費力20 n據(jù)上述指標，當出現(xiàn)心肌缺血加重到一定標準時（參考：美國運動醫(yī)學(xué)會提供的運動實驗停止標準），應(yīng)該立即停止試驗。n尋找運動終止時的心率（癥狀限制性心率），（癥狀限制性心率），作為運動過程的極限心率，運動終止時的RPE、血壓、血乳酸等指標作為運動鍛煉的最大強度指標。n（注：受試者為恢復(fù)期冠心病患者）三. 運動處方設(shè)計（一）強度設(shè)計取最大心率儲備最大心率儲備的60-85%為運動適

17、宜心率心率儲備心率儲備=最大心率最大心率-安靜心率安靜心率 在健康人，最大心率=220-年齡 心血管疾病患者，最大心率=峰值心率 HRpk ：峰值心率（極限或癥狀限制性運動）40608010012014016045505560657075Age(years)HR(beats/min)H R pk85% H R pk70% H R pkO ptim al aerobictraining zonen為確保安全并獲得滿意效果為確保安全并獲得滿意效果 ，康復(fù)過康復(fù)過程中應(yīng)程中應(yīng)分段設(shè)計漸進性強度分段設(shè)計漸進性強度，可以心率，可以心率儲備的儲備的65%、75%、85%作為靶心作為靶心率的監(jiān)測值。率的監(jiān)測值。n 對個別患者，運用血壓、血乳酸作為監(jiān)測強度的輔助指標。n力量練習(xí)部分運用RM值來控制RM值1RM：肌肉盡最大努力收縮，某動作只能完成1次就達到力竭。n RM：肌肉盡最大努力收縮，某動作完成n次達到力竭。n值越大,力量練習(xí)的強度越小。練習(xí)者不同或練習(xí)的目的不同采用的強度范圍不同冠心病患者采用冠心病患者采用:1520RM:1520RM強度，強度，6080%n6080