运动锻炼与心脏功能

• （2）运动锻炼对冠脉侧枝循环的影响
三、心脏检查诊断的常用方法简介
• （一） X-线影像技术
• （二）心电图和动态心电图 • （三）超声心动图 • （四）磁共振成像技术（MRI）
运动员心脏的检查
• （一）X-线影像技术（1950－1960）
– X线胸部平片(胸片)能显示心脏整体及各房室、大 血管的大小、形态和位置的变化及其程度，结合 透视还可观察心脏、大血管的搏动等运动功能状 态。
Athlete’s Heart
• Endurance and Isometric sporting activities cause structural remodeling and increase in cardiac mass (physiologic hypertrophy).
– Increased volume of ventricular chambers – Increased size of L atrium and L ventricular wall thickness • Vary according to sport • Extreme changes reported in Crew, XC skiing, Cycling, Swimming – However, systolic/diastolic fxn is maintained – Occurs in M>F with size related to lean body mass.
区别之二——心脏功能储备方面
• 运动心脏的结构与功 • 病理心脏的形态结构 能的适应性重塑使其 重塑与其功能代谢不 具备良好的功能储备。 相匹配。 具备良好的功能储备。 相匹配。 • 运动员心脏的心功能 • 心脏储备力极差。负 心脏储备力极差。 较强，心肌张力好， 荷时泵血乏力， 较强，心肌张力好， 荷时泵血乏力，供血 多为中等程度增大， 不足。 多为中等程度增大， 不足。病人伴有各种 功能储备充足， 心脏功能不全的症状， 功能储备充足，没有 心脏功能不全的症状， 心功能不全的症状。 心功能不全的症状。 心肌张力降低， 心肌张力降低，心脏 增大可达极显著程度。 增大可达极显著程度。
运动性心动徐缓的机制
• （1）心搏量增加 • （2）支配心脏的神经紧张性变化。
– 一般情况下，交感神经和迷走神经对窦房结 作用的比例为25:50；训练后该比例为15:45
• （3）血浆中儿茶酚胺浓度下降 • （4）内皮素增加 • （5）心脏肥大
（三）运动心脏与病理心脏的区别
区别之一－心脏组织学及细胞分子学方面
引自浦钧宗，1964
（二）心电图
EKG/ECG (Electrocardiogram)
用于运动员心脏疾患的诊断和运动 员心脏机能评定； 用于预防和监测运动员心脏异常以 及指导训练。
缺陷：心电图与运动项目和运动员胸壁 厚薄有关，用心电图的电压标准来诊断 心脏大小可靠性较差。
憋气动作
肺内压 胸内压
回心血量 心 脏 收 缩 后 负 荷 增 加
运动 静力性 肌肉持续紧张收缩 压 血 阻力 射血阻抗
压力过载
容量过载
血 流 动 力 学 过 载 引 起 心 脏 制 肥 厚 的 机 制
增加最大收缩 时室壁应激
增加舒张终末室 壁应激
增加蛋白质合成 制
室壁增
室大
室增大室壁
Endurance training
Re fe re nc Study Training, e Group h/wk 2 Control subje cts Wre stle rs Daily 14 Control subje cts Olympic/p Se ve ral owe r we ight lifte rs 58 National15–20 le ve l we ight lifte rs 44 Control subje cts Wre stle rs NR /we ight lifte rs/thr owe rs 21 Control subje cts Wre stle rs 10 Training, y O 2max NR NR 33±2 39±2 n 16 12 14 17 Age , y 19±1 20±1 27±1 27±2 LVM, g 211 ±8 330 ±16 149±18 184±25
• 2、冠脉血流的生理特点 、
– 血流量大：安静时，冠脉流量 血流量大：安静时，冠脉流量225ml/min，占心 ， 输出量的4～ ％。（心脏只占体重的0.5％左右）， ％。（心脏只占体重的 输出量的 ～5％。（心脏只占体重的 ％左右）， 60～80ml/100g/min，心肌活动加强时可增加至 ～ ， 300～400ml/100g/min。 ～ 。
– 途径短，血流快：主动脉根部→冠状血管 右心 途径短，血流快：主动脉根部 冠状血管 冠状血管→右心 房。几秒完成。 几秒完成。 – 血压较高 – 血流量随心动周期波动
收缩期
舒张期
3、运动锻炼对冠脉循环的影响
• （1）运动锻炼与心肌毛细血管密度
– 训练对心肌毛细血管的影响，幼年动物大于 成年动物，中等强度运动好于大强度运动。
– 由于X线技术的限制，不能区分心脏的结构， 难以区别生理性和病理性心脏肥厚等。
各项运动员心脏X线检查情况 增大10％以上的人数 运动项目 人数 游泳 田径 体操 足球 自行车 举重 马拉松 总计 ％ 107 41 9 30 39 12 62 300 面积 24 14 4 10 29 3 24 108 36 横径 54 17 6 20 31 1 44 173 57.6 减少10％以上的人数 面积 12 1 0 1 0 0 1 15 5 横径 2 0 0 0 0 1 0 3 1
区别之三——心脏结构与功能的发展、转归方面
• 运动心脏的结构与功 能的适应性变化并非 永久性改变， 永久性改变，是可恢 复的。 复的。
• 病理心脏肥大的发展 与转归是进行性的， 与转归是进行性的， 不可逆的。 不可逆的。
二、体育锻炼与心脏功能
• 表1 运动对心功能的影响 指标 心脏重量 心脏容积 安静心率 收缩期血压 冠状动脉储备力 运动不足者 轻（250-300g) 小 70-80次/分 高 小 坚持锻炼者 重（400-500g） 大 40-60次/分 低 大 大
• 等张耐力训练 • 主动脉瓣或二尖瓣闭锁不全 • 左室舒张末容量 • 左心室腔
Morganroth(1975)认为运动员训练所致生理性心脏增大与有病心脏 的心肌肥厚机制是类似的。但运动引起血流动力学应激是间歇性， 而有病心脏则是持续的。
项目 中长跑 游泳 自行车 跨、跳、短跑 投掷 举重 足球 篮球
3、运动心脏肥大的机制
• （一）血流动力学过载（hemodynamic 血流动力学过载 overloading）
交感神经张力
肾上腺素 去甲肾上腺素
心搏加快加强 肌肉血管舒张
运动
肌代谢活动
代谢产物
肌收缩对静脉的挤压 呼吸加强，胸内压升高
回心血量，心室舒张末容积，心室充盈压，心肌纤维拉 长，心室张力增加，心肌收缩力增强，射血能力增强
>3
8±2
>2
NR
13
19–39
285
NR NR NR
8 18
22±4 20±4
185±24 259±61
NR 6±2 NR
10 10
28±3 19±1
216±41 326±46
• （二）内分泌因素 • 血管紧张素II、儿茶酚胺、内皮素 • 耐力型运动心脏的内分泌功能，表现在心房和 心室的心血管调节肽的产生、储存及分泌水平 的相应变化； • 力量型运动心脏的内分泌功能，多表现在心室 调节心肌结构增殖肥大、改善冠脉循环、加强 营养及功能代谢上起重要作用。
• （三）生长因子的作用
– 胰岛素样生长因子、转化生长因子 胰岛素样生长因子、
（二）运动员心脏的Biblioteka Baidu能
• 安静时心率减慢——窦性心动徐缓
– 意义：能量节省化，良好的心力储备
安静时 一般人: 50OOml/min≈71ml/次x70次/min 运动员: 50OOml/min=lOOml/次x5O次/min 最大运动时 一般人: 220OOml/min≈113ml/次xl95次/min 运动员: 390OOml/min ≈ 200ml/次xl95次/min
运动心脏学
研究运动员心脏的结构的变化规律； 揭示运动心脏功能“节省化、高效化”规律； 探讨运动心脏结构和功能的发生、发展及转 归问题； 运动员心血管疾病的流行病学和临床； 运动心脏学诊断方法及心血管病的运动预防 和康复等。
（一）运动员心脏的结构
• 1、宏观特征
– 心脏肥大，以左心室肥大为主，且呈中等程度 肥大。
心脏最大做功能力 小
（一）体育锻炼改善心功能
• （1）增强心肌的收缩力 • （2）改善神经系统对心血管系统的调节 机能 • （3）提高机能储备
（二）体育锻炼对冠状动脉循环 的影响
• 1、冠脉循环的解剖 解剖特点 解剖 表面走行、垂直穿入、 ① 表面走行、垂直穿入、易受压迫 ② 毛细血管分布丰富 侧支细小， ③ 侧支细小，易阻塞
• 等长力量训练 • 主动脉狭窄或全身高血压 • 主动脉压力 • 心脏后负荷 • 左心室壁
Table 3. Subject Characteristics: Strength-Trained Athletes (Weight Lifters, Power Lifters, Bodybuilders, Wrestlers, Throwers)
• 离心性肥大（非同心肥大）－－以心腔扩大为主，伴 心壁增厚 • 向心性肥大（同心肥大）－－以心室壁增厚为主
意义：
增加心室充盈量，提高心脏的泵血功能储备； 加强心肌收缩力量，促进心室排空。
Cardiac Hypertrophy-Athlete's Heart Hypertrophy-
Untrained:
运动锻炼与心脏功能
• 心脏是担负机体新陈代谢的重要器官， 是决定人体健康和全身体力的核心部位， 目前心血管系统的疾病致死率在发达地 区居首位。运动心脏的研究已历经百年， 在运动医学史上，还没有一个问题像 “运动心脏”那样，能够引起学术界如 此长时间的兴趣和关注。
Athlete’s heart
• 1899年瑞典临床学家Henschen通过心脏叩 诊发现越野滑雪运动员心脏肥大，即称之 为Athlete’s heart，并认为“最大的心脏将 赢得比赛的胜利”。 • Germany:Athlete’s heart America or England: Athletic Heart Syndrome
不同项目运动员左室结构测量值 左室舒张末期内径(mm) 左室收缩末期内径(mm) 60.26 55.33 57.67 54.11 56.79 51.38 55.38 56.22 39.8 36.11 39 36.14 37.29 34.34 37.15 38.67
Strength training
Ventricular Wall
Ventricular
Cavity
Endurance Trained:
"Volume Overload"
Strength Trained:
"Pressure Overload"
• 2、微观特征
– 心肌肥大通常伴有心肌毛细血管密度增加， 心肌肥大通常伴有心肌毛细血管密度增加， 有利于心肌的血液供应和代谢活动 – 心肌结构协调变化，线粒体功能增强，数量 心肌结构协调变化，线粒体功能增强， 增多。肌质网功能增强， 增多。肌质网功能增强，有利于心脏的兴奋 收缩偶联，使心脏的收缩和舒张功能增强。 －收缩偶联，使心脏的收缩和舒张功能增强。
• 运动员心脏 • 心肌纤维的增长与相应 的毛细血管、肌红蛋白、 的毛细血管、肌红蛋白、 线粒体、 线粒体、氧化酶及神经 支配和神经递质水平增 长相 • 意义：有利于心肌的血 意义： 液供应和代谢活动， 液供应和代谢活动，心 脏的泵血功能增强 • 病理性心脏 • 毛细血管的增长落后于 心肌纤维的增长， 心肌纤维的增长，心肌 细胞钙的释放和摄取的 速率降低， 速率降低，肌球蛋白 ATPase活性下降 活性下降 • 结果：收缩异常，泵血 结果：收缩异常， 功能下降