运动生理学——10-11-运动与心肺机能——心血管

1、作业题,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 运动与心血管机能,第一节 运动与心脏泵功能（一）心动周期,心房或心室每收缩和舒张一次，为一个心动周期,心脏的泵血过程,房缩期：0.1秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭 等容收缩期：0.06秒，房室瓣关闭，动脉瓣关闭 快速射血期：0.11秒，房室瓣关闭，动脉瓣开放 减慢射血期：0.1

2、4秒，房室瓣关闭，动脉瓣开放 等容舒张期：0.06秒，房室瓣关闭，动脉瓣关闭 快速充盈期：0.11秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭 减慢充盈期：0.20秒，房室瓣开放，动脉瓣关闭,时间(s),60 120 180 心率（次/分）,收缩期,舒张期,（二）心率,成人心率60-100次/分 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。 最大心率=220-年龄（健康人） 心率储备=最大心率-安静心率 靶心率=心率储备心率储备%+安静心率,运动员的窦性心动徐缓 优秀的耐力运动员安静时心率可4060 beats/min 原因： 心肌收缩力加大 每搏量增加 力量性运动为主的投掷、摔跤、举重运动员心脏以心肌

3、增厚为主 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 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-30秒30次蹲起 测安静时一分钟心率(P1) 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,台阶高度：男30cm,女25cm 频率：120次/分，上下台阶30次/分钟 坚持

4、时间：3分钟 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H3 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,Astrand 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) 每搏量与射血分数,耐力训练： SV增加，EF基本不变 离心性肥大 力量速度训练： SV增加，EF增大 向心性肥大,（四） 心输出量（cardiac output, CO）,每分钟从一侧心室射入动脉的血量。 静息状态：男性4.56.0L/min 女性比男性低约10% 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,1. 心率

5、和每搏量的匹配 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。,CO,HR(b/min),安静CO,安静HR,150,180,安静时 一般人： 5000mlmin70mlbeat72beatsmin 运动员： 5000mlmin100mlbeat50beatsmin 最大运动时 一般人:22000mlmin113mlbeat195beatsmin 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,2. 心肌收缩力 心率不变情况下，心肌收缩力越强则每搏量越大。 运动时，由于心

6、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 3.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 肌肉节律性舒缩、呼吸运动加强，回心血量增加 运动使交感缩血管中枢兴奋，使容量血管收缩，体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）,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 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 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 通常运动时 由于心输出量显著增加，故

7、收缩压升高 肌肉血管舒张对外周阻力的影响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或有降低,5. 静脉回流量,体循环充盈度：血容量，血管顺应性 心肌功能状态 体位变化 骨骼肌挤压 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：,优秀耐力运动员 安静时CO常人； 剧烈运动时， CO：平均2535L/min，高达40L/min 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。 剧烈运动时通气/血流增加明显,（通气增加20倍，CO增加8倍） CO是限制耐力素质的重要因素。,每分输出量每分钟摄氧量/动静脉血含氧量差 例如，每分摄

8、氧量为250ml，动脉血含氧量为0.2mlml，静脉血含氧量为0.15mlml 每分钟心输出量250/（0.2-0.15）=5000ml,心输出量的测定,（CI）=CO/BSA（BSA为体表面积） 体表面积BSA（m2）=0.0061身长（cm）+0.0128体重（kg）-0.1529 静息CI ，10岁左右最大：约4L/min/ m2 老年以后：约2L/min/ m2,（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,（六） 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

9、泵功能贮备，简称心力贮备。 心率贮备：最大HR-安静HR 每搏量储备： 收缩期贮备：心肌收缩力 舒张期贮备：舒张末期容积,（八）血液的分配,（七）血液重新分配,运动时心输出量增加，伴随血流重新分配 意义： 优先供重要器官：心脏和进行运动的肌肉、散热的皮肤 内脏血管收缩 可以从心输出量中省出大约3Lmin的血液，分配至运动的肌肉,如果，每ml/100ml血液的氧含量为20ml 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; （长时间大运动量，肝肾缺血、损害。）,第二节 心血管疾病的运动疗法,一 运动在治疗心血管疾病的作用机制,运动对心血管疾病防治作用的

10、机制可归纳为三方面，即中心效应，周围效应，及其他效应。,1.中心效应 维持或增加心肌氧的供应： 延缓冠脉粥样硬化 增加冠脉侧枝循环，增加冠脉直径， 改善心肌的血液灌注和分布。, 减少心肌工作的氧耗量： 运动降低安静和运动时的心率、收缩压和平均动脉压，从而节省心脏的做功； 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。, 增进心肌的功能： 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 经过训练心肌微细结构会发生改变 心肌纤维内ATP酶活性提高 心肌肌浆网对Ca2+的贮存、释放、摄取能力提高 线粒体与细胞膜功能改善，ATP再合成速度增加 增加心肌电稳定性： 运动训练可

11、减轻运动时心肌的局部缺血， 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.周围效应, 骨骼肌功能增强： 运动训练后骨骼肌内线粒体数目和体积增加，有氧代谢酶活性增加 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, 血管贮备力增强： 运动训练可致肌肉内毛细血管数增加； 运动训练后血管舒张功能增强， 血管内皮可产生内皮舒张因子（EDRF），参与心血管功能的调节； 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。,（3）肌肉泵功能 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,3. 其他效应,改善脂代谢，

12、改善糖的代谢，增加胰岛素的敏感性， 减少血小板聚集性，增加纤溶酶活性（预防血栓形成）， 减轻肥胖，从而抗动脉粥样硬化的能力增强。 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。,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。 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Bruce递增负荷运动试验,12导心电监测ST段的变化作为判定心肌缺血程度的依据。 测定实验前及实验中每一级负荷最后1分钟血压、RPE、血乳酸；每30秒记录一次HR。 由整合代谢分析中提取每30秒时的VO2 、VE、RQ； 测定

13、运动前、运动负荷完成即刻心脏泵功能指标。,2.运动试验时监测的指标 心率(HR) 血压(BP) 血乳酸(BL) RPE 气体代谢指标 通气量(VE) 摄氧量(VO2) 二氧化碳呼出量(VCO2) 呼吸商(RQ) 心脏泵功能指标,RPE 主观体力感觉、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 工作强度和自我感觉的关系,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。 寻找运动终止时的心率（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

14、。 （注：受试者为恢复期冠心病患者）,变时性心功能不全,定义：人体运动时，在各种生理或病理因素的作用下，心率不能随着机体代谢需要的增加而增加并达到一定程度。 诊断标准：运动后的最高心率最大预测心率的80%。最大心率=220-年龄,三. 运动处方设计,（一）强度设计 取最大心率储备的60-85%为运动适宜心率 心率储备=最大心率-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） 靶心率=安静心率+最大心率储备60-85%,为确保安全并获得满意效果 ，康复过程中应分段设计渐进性强度，可以心率储备的65%、75%、85%作为靶心率的监测值。 对个别患者，运用血压、血乳酸作为监测强度的辅助指标。 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:1520RM强度，6080%n的模式,（二）运动形式,有氧运动+低强度力量练习 具体形式应