運(yùn)動(dòng)生理學(xué)——9-運(yùn)動(dòng)與心肺機(jī)能——心血管

1、作業(yè)題n某運(yùn)動(dòng)員血紅蛋白濃度為160g/l，劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)心率180次/min，攝氧量達(dá)到5L/min，肺通氣量為120L/min，心輸出量為30l/min。劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)脈血氧飽和度為95%。 請(qǐng)計(jì)算該運(yùn)動(dòng)員劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)的氧通氣當(dāng)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(yùn)動(dòng)與心血管機(jī)能運(yùn)動(dòng)與心血管機(jī)能第一節(jié)第一節(jié) 運(yùn)動(dòng)與心臟泵功能運(yùn)動(dòng)與心臟泵功能（一）心動(dòng)周期（一）心動(dòng)周期 n心房或心室每收縮和舒張一次，為一個(gè)心動(dòng)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(dòng)脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動(dòng)脈瓣關(guān)閉n等

2、容收縮期：0.06秒，房室瓣關(guān)閉，動(dòng)脈瓣關(guān)閉n快速射血期：0.11秒，房室瓣關(guān)閉，動(dòng)脈瓣開放n減慢射血期：0.14秒，房室瓣關(guān)閉，動(dòng)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(dòng)脈瓣關(guān)閉房室瓣關(guān)閉，動(dòng)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(dòng)脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動(dòng)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(dòng)脈瓣關(guān)閉房室瓣開放，動(dòng)脈瓣關(guān)閉 時(shí)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(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和生理負(fù)荷量的最簡(jiǎn)單易行指標(biāo)之一。n最大心率=220-年齡（健康人）n心

3、率儲(chǔ)備=最大心率-安靜心率n靶心率靶心率=心率儲(chǔ)備心率儲(chǔ)備%+安靜心率n運(yùn)動(dòng)員的竇性心動(dòng)徐緩n優(yōu)秀的耐力運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)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(yùn)動(dòng)為主的投擲、摔跤、舉重運(yùn)動(dòng)員心臟以心肌增厚為主n游泳、長(zhǎng)跑等耐力性運(yùn)動(dòng)員的心臟增大卻以心室腔增大為主 立臥位脈差評(píng)定機(jī)能疲勞度立臥位脈差評(píng)定機(jī)能疲勞度 安靜時(shí)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(cè)安靜時(shí)

4、一分鐘心率(P1)運(yùn)動(dòng)后即刻心率15秒4(P2)運(yùn)動(dòng)1分鐘后心率15秒4(P3)評(píng)價(jià)公式 (P1+P2+P3-200)/10評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 0-5優(yōu)，6-10良，11-16中，16以上差臺(tái)階指數(shù)臺(tái)階指數(shù)n臺(tái)階高度：男30cm,女25cmn頻率：120次/分，上下臺(tái)階30次/分鐘n堅(jiān)持時(shí)間：3分鐘n測(cè)試心率：運(yùn)動(dòng)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(jì)算： 臺(tái)階指數(shù)= 運(yùn)動(dòng)時(shí)間 100% 2(H1+H2+H3)間接法測(cè)量最大攝氧量間接法測(cè)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(dòng)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(yùn)動(dòng)對(duì)其影響心輸出量的影響因素及運(yùn)動(dòng)對(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)隨心率加快，心輸出量增加，達(dá)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(shí)安靜時(shí)n一般人： 5000mlmin70mlbeat72beatsminn運(yùn)動(dòng)員： 5000mlmin100mlbeat50beatsminn最大運(yùn)動(dòng)時(shí)最大運(yùn)動(dòng)時(shí)n一

6、般人:22000mlmin113mlbeat195beatsminn運(yùn)動(dòng)員:35000mlmin179mlbeat 195beatsmin運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)，HR很低，但SV很高，具有較高的心率儲(chǔ)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(qiáng)則每搏量越大。n運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(qiáng)n3.心室舒張末期容積（前負(fù)荷）心室舒張末期容積（前負(fù)荷）取決于舒張期長(zhǎng)短和靜脈回流速度n肌肉節(jié)律性舒縮、呼吸運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)呼吸運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，回心血量增加n運(yùn)動(dòng)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(dòng)脈血

7、壓（后負(fù)荷）動(dòng)脈血壓（后負(fù)荷）n運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)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(yùn)動(dòng)的肌肉的舒血管效應(yīng)，沒有不活動(dòng)器官的縮血管效應(yīng)，總的外周阻力就會(huì)減小，動(dòng)脈血壓也就要降低；必須使心輸出量大大增加，才能使動(dòng)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(dāng)，則動(dòng)脈血壓變化不大n通常運(yùn)動(dòng)時(shí)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(duì)外周阻力的影響大于大于其他不活動(dòng)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(dòng)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(yùn)動(dòng)：吸氣時(shí)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(yùn)動(dòng)員n安靜時(shí)CO常人；n劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，nCO：平均2535L/min，高達(dá)40L/minn提高機(jī)體攝取、運(yùn)輸、利用氧的能力是耐提高機(jī)體攝取、運(yùn)輸、利用氧的能力是耐力運(yùn)動(dòng)員最重要訓(xùn)練目的。力運(yùn)動(dòng)員最重要訓(xùn)練目的。n劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)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(shí)安靜時(shí)最大最大安靜時(shí)安靜時(shí)最大最大HR 7019550195SV80110110160CO5.621.55.531.2n每分輸出量每分鐘攝氧量/動(dòng)靜脈血含氧量

9、差n例如，每分?jǐn)z氧量為250ml，動(dòng)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(cè)定心輸出量的測(cè)定n（CI）=CO/BSA（BSA為體表面積）n 體表面積BSA（m2）=0.0061身長(zhǎng)（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(gè)體化特性比心輸出量更具有個(gè)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(jī)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(jiǎn)稱心力貯備。n心率貯備：最大HR-安靜HR n每搏量?jī)?chǔ)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(yùn)動(dòng)時(shí)心輸出量增加，伴隨血流重新分配運(yùn)動(dòng)時(shí)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(jìn)行運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的肌肉運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的肌肉每分鐘多提供600ml的氧;n（長(zhǎng)時(shí)間大運(yùn)動(dòng)量，肝腎缺血、損害。）第二節(jié)第二節(jié) 心血管疾病的運(yùn)動(dòng)療法心血管疾病的運(yùn)動(dòng)療法一一 運(yùn)動(dòng)在治療心血管疾病的作用機(jī)制運(yùn)動(dòng)在治療心血管疾病的作用機(jī)制n運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管疾病防治作用的機(jī)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(yùn)動(dòng)降低安靜和運(yùn)動(dòng)時(shí)的心率、收縮壓和平均動(dòng)脈壓，從而節(jié)省心臟的做功；n運(yùn)動(dòng)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(jìn)心肌的功能：增進(jìn)心肌的功能：n運(yùn)動(dòng)可致生理性心肌肥大，從而增加休息和運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌收縮力n經(jīng)過訓(xùn)練心肌微細(xì)結(jié)構(gòu)會(huì)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(duì)Ca2+的貯存、釋放、攝取能力提高n線粒體與細(xì)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(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可減輕運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌的局部缺血，n減少安靜和運(yùn)動(dòng)時(shí)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(qiáng)：骨骼肌功能增強(qiáng)：n運(yùn)動(dòng)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(shí)肌動(dòng)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(fù)擔(dān)從而使氧

13、的利用率增加，減輕心臟負(fù)擔(dān)n 血管貯備力增強(qiáng)：血管貯備力增強(qiáng)：n運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可致肌肉內(nèi)毛細(xì)血管數(shù)增加；n運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后血管舒張功能增強(qiáng)，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(yùn)動(dòng)后血管對(duì)縮血管物質(zhì)的反應(yīng)性減弱 造成心臟負(fù)荷降低，心功能改善造成心臟負(fù)荷降低，心功能改善。n（3）肌肉泵功能肌肉泵功能n運(yùn)動(dòng)時(shí)肌肉對(duì)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(dòng)脈粥樣硬化的能力增強(qiáng)。n另外，運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)可預(yù)防和治療其他疾病。n總之，運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管疾病的治療和康復(fù)有重要的理論和實(shí)際意義。二. 心血管疾病的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)1. 改良改良Bruce遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)級(jí)別時(shí)間(min)速度（km/h）坡度(%)132.70232.75332.71043412535.514636.81673818838.920939.722n12導(dǎo)心電監(jiān)測(cè)導(dǎo)心電監(jiān)測(cè)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(cè)定實(shí)驗(yàn)前及實(shí)驗(yàn)中每一級(jí)負(fù)荷最后測(cè)定實(shí)驗(yàn)前及實(shí)驗(yàn)中每一級(jí)負(fù)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(shí)的秒時(shí)的VO2 、VE、RQ；n測(cè)定運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷完成即刻心臟泵測(cè)定運(yùn)動(dòng)前、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷完成即刻心臟泵功能指標(biāo)。功能指標(biāo)。n2.運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)時(shí)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)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(biāo)氣體代謝指標(biāo)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(biāo)心臟泵功能指標(biāo)RPE主觀體力感覺、自覺勞累分級(jí) 瑞典生理學(xué)家岡奈爾鮑格(Borg,1973

16、)RPE與工作負(fù)荷高度相關(guān) n工作強(qiáng)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(fèi)力 14 15 費(fèi)力 16 17 很費(fèi)力 18 19 非常費(fèi)力20 n據(jù)上述指標(biāo)，當(dāng)出現(xiàn)心肌缺血加重到一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)（參考：美國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)會(huì)提供的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)停止標(biāo)準(zhǔn)），應(yīng)該立即停止試驗(yàn)。n尋找運(yùn)動(dòng)終止時(shí)的心率（癥狀限制性心率），（癥狀限制性心率），作為運(yùn)動(dòng)過程的極限心率，運(yùn)動(dòng)終止時(shí)的RPE、血壓、血乳酸等指標(biāo)作為運(yùn)動(dòng)鍛煉的最大強(qiáng)度指標(biāo)。n（注：受試者為恢復(fù)期冠心病患者）三. 運(yùn)動(dòng)處方設(shè)計(jì)（一）強(qiáng)度設(shè)計(jì)取最大心率儲(chǔ)備最大心率儲(chǔ)備的60-85%為運(yùn)動(dòng)適

17、宜心率心率儲(chǔ)備心率儲(chǔ)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(yùn)動(dòng)）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(jì)漸進(jìn)性強(qiáng)度分段設(shè)計(jì)漸進(jìn)性強(qiáng)度，可以心率，可以心率儲(chǔ)備的儲(chǔ)備的65%、75%、85%作為靶心作為靶心率的監(jiān)測(cè)值。率的監(jiān)測(cè)值。n 對(duì)個(gè)別患者，運(yùn)用血壓、血乳酸作為監(jiān)測(cè)強(qiáng)度的輔助指標(biāo)。n力量練習(xí)部分運(yùn)用RM值來控制RM值1RM：肌肉盡最大努力收縮，某動(dòng)作只能完成1次就達(dá)到力竭。n RM：肌肉盡最大努力收縮，某動(dòng)作完成n次達(dá)到力竭。n值越大,力量練習(xí)的強(qiáng)度越小。練習(xí)者不同或練習(xí)的目的不同采用的強(qiáng)度范圍不同冠心病患者采用冠心病患者采用:1520RM:1520RM強(qiáng)度，強(qiáng)度，6080%n6080