运动生理学——10-11-运动与心肺机能——心血管

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

（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
⑴ 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。
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%
160 HRpk 140
HR(beats/m in)
85%HRpk 70%HRpk Optimal aerobic training zone
间接法测量最大摄氧量

Astrand 列线图 方法。
(三) 每搏量与射血分数
每搏量占左室舒张末期 容积的百分比。 EF=SV/Vd

耐力训练：

SV增加，EF基本不变 离心性肥大 SV增加，EF增大 向心性肥大

力量速度训练：

（四） 心输出量（cardiac output, CO） 每分钟从一侧心室射入动脉的血量。
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)
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


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
120 100 80 60 40 45 50
55
60 Age(years)
Biblioteka Baidu
65
70
75

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


（五）心脏指数（cardiac index, CI）

（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
比心输出量更具有个体化特性
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
心房

心室
心脏的泵血过程

房缩期： 等容收缩期： 快速射血期： 减慢射血期：
0.1秒， 0.06秒， 0.11秒， 0.14秒，
房室瓣开放，动脉瓣关闭 房室瓣关闭，动脉瓣关闭 房室瓣关闭，动脉瓣开放 房室瓣关闭，动脉瓣开放

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， 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。


⑵ 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。

⑶ 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 2+的贮存、释放、摄取能力提高 心肌肌浆网对Ca 线粒体与细胞膜功能改善，ATP再合成速度增加
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)
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
（七）血液重新分配
（八）血液的分配

⑷ 增加心肌电稳定性：

运动训练可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

⑴ 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


⑵ 血管贮备力增强：

运动员的窦性心动徐缓

优秀的耐力运动员安静时心率可40~60 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。
有训练者 安静时 50 最大 195
SV
CO
80
5.6
110
21.5
110
5.5
160
31.2
心输出量的测定

每分输出量＝每分钟摄氧量/动静脉血含氧量差

例如，每分摄氧量为 250ml，动脉血含氧量为 0.2ml／ml，静脉血含氧量为0.15ml／ml 每分钟心输出量＝250/（0.2-0.15）=5000ml

安静时

一般人： 5000ml／min＝70ml／beat×72beats／min
运动员： 5000ml／min＝100ml／beat×50beats／min


最大运动时

一般人:22000ml／min＝113ml／beat×195beats／min 运动员:35000ml／min＝179ml／beat ×195beats／min


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:15~20RM强度，60~80%n的 模式
（二）运动形式

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
6
7 8
安静 非常轻松
很轻松
相应心率（％）
9
10 11 12 13 14 15
轻松
轻松 稍费力 费力 很费力
16
17 18 19 20
非常费力

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。 （注：受试者为恢复Ⅲ期冠心病患者）

等容舒张期： 0.06秒， 快速充盈期： 0.11秒， 减慢充盈期： 0.20秒，
房室瓣关闭，动脉瓣关闭 房室瓣开放，动脉瓣关闭 房室瓣开放，动脉瓣关闭
时间(s)
舒张期 收缩期
60
120
180 心率（次/分）
（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


静息状态：男性4.5~6.0L/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
安静CO
安静HR
150
180
HR(b/min)
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
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25~35L/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。
无训练者 安静时 HR 70 最大 195

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3L／min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;
22
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
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
级别 时间(min) 速度（km/h） 坡度(%)
1
3
2.7
0
2
3 4
3
3 3
2.7
2.7 4
5
10 12
5
6 7
3
3 3
5.5
6.8 8
14
16 18
8
9
3
3
8.9
9.7
20

通常运动时 由于心输出量显著增加，故收缩压升高 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