运动生理学 第4章循环与运动

膜电位稳定于静息水平；恢复膜内外离子 正常浓度。 自律细胞与工作细胞动作电位变化不同， 其主要特征：在4期膜电位不是稳定在静息电位 水平，在复极完毕后，即开始自动地、缓慢地 去极化，使膜内电位逐渐减小，当其达到阈值 时，即爆发又一次动作电位，如此周而复始， 使心脏产生节律性兴奋。
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A：动作电位曲线 B:机械收缩曲线 ERP：有效不应期 RRP:相对不应期 SNP：超常期
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在运动时博出量持久、成倍地增长主要是 通过增加心肌细胞收缩能力来实现。 心肌收缩能力的改变与心肌初长度无关， 而是通过改变心肌收缩能力来调节博出量的机 制，又称为等长自身调节。 当动脉血压出现一次暂时性变化时，心 脏自发引起博出量的改变，随后通过心肌初长 度改变，来调节心肌收缩力量，使之与心室后 负荷相匹配，保持博出量的相对稳定。而人体 剧烈运动时动脉血压的持续升高和博出量增加， 与异常自身调节无关。
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第二节 血管生理
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一、动脉血压和动脉脉搏
血压是指血管内的血液对于单位面积血管 壁的侧压力，也即压强。 （一）动脉血压形成的条件 血液充盈血管是动脉血压形成的前提条件； 心脏的射血和血液流动过程中所遇到的外周阻 力是形成血压的基本条件。 安静状态下，血管前的小动脉和微动脉处 血压降幅最大，说明外周阻力主要来自口径较 小的动脉和微动脉。
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（二）心率对心泵功能的影响
在一定范围内，心率与心输出量成正比， 但心率超过140~150次/min时，博出量开始 下降，超过180次/min时，博出量大幅减少。 当心率在110~180次/min时，心输出量维持 在较高水平，使心输出量处于较高水平的这一 心率范围，称为最佳心率范围。 优秀运动员运动时，博出量在心率超过 200次/min时才开始减少，心率在170~220 次/min时，心输出量仍处于最大泵血水平。
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（四）动脉脉搏
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第一节 心脏生理
一、心肌的生理特征
构成心脏的两类心肌细胞
类型 名称 组成 功能 普通细胞 工作细胞 心房肌和心室肌 兴奋性、传导性和收缩性 分化细胞 自律细胞 心脏传导系统 兴奋性、传导性和自律性
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（一）兴奋性
去极化过程（0期） 膜内电位由-90毫伏上升到+30毫伏； 构成动作电位的上升支；持续时间短，1~2 毫秒；Na+ 内流的结果。 快速复极初期（1期） 膜电位由+30下降到0毫伏；持续10毫 秒；Cl- 内流的结果。
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（二）每分输出量和心指数
每分钟由一侧心室所排出的血量，称为 每分排出量，简称心排出量(CO)。 心排出量＝博出量×心率 单位体表面积计算的心排出量，称为心 指数(CI)。 安静或空腹情况下的心指数称为静息心 指数，是分析比较不同个体心脏功能的常用 评定指标。 年龄10岁左右的人的静息心指数最大， 随年龄增加而逐渐下降。 影响每分输出量因素：①心率和每搏输 出量；②心肌收缩力；③静脉回流量。
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兴奋在心脏的不同部位传导速度不同，心 房肌和心室肌传导速度较快，因此，左右心房 几乎同时收缩，左右心室也几乎同时收缩。而 兴奋在房室交界处的传导速度较慢，约需0.1秒。 房—室延搁的生理意义：它能使心房兴奋 收缩结束后，心室再开始兴奋，保证了心房初 级泵的作用，有利于心室的充盈。
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（三)传导性
心肌细胞之间有低电阻的润盘，可通过缝 隙连接，将局部的电流直接传给相邻细胞，导 致整个心脏的兴奋，这一特征称为传导性。 心脏的特殊传导系统包括窦房结、结间束、 房室结、房室束(房结区、结区、结束区)和浦 肯野氏纤维。
正常兴奋的传导途径：窦房结→结间束→ 房室交界→房室束→左、右束支→浦肯野氏纤 维→心室肌；窦房结→ 房间束→心房肌。
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（二）自动节律性
概念：心肌在不受外来刺激的情况下，能自动地 产生兴奋和收缩的特性。 不同部位的自律的自动节律性有差别，窦房 结细胞的自动节律性最高，达100次/min，房室 交界和房室束次之，浦肯野氏纤维最低。安静状 态下，窦房结细胞受到迷走神经的抑制，使心率 不致过高。 窦性心率：正常心脏活动的起搏点，以窦房 结为起搏点的心脏活动。 异位节律：以窦房结以外部位为起搏点引起 的心脏活动。
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每分钟心脏搏动的次数称为心率。 心率：新生儿＞成人；女性＞男性；耐力 运动员＞无训练者；人体运动时，心率的增加 与运动强度成正比。 最大心率(次/分)=220-年龄(岁) 心率实践意义：了解循环系统机能的简单 易行指标。在运动实践中常用心率来反映运动 强度和生理负荷量，并用于运动员的自我监督 或医务监督。
第四章
血液和循环系统
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血液循环：心脏和血管组成了机体的血液 循环系统，血液在其中按一定方向周而复始流 动，称为血液循环。 血液循环的功能是完成体内的物质运输， 包括营养物质和代谢废物，保证新陈代谢的不 断进行；运送内分泌腺分泌的激素，实现机体 的体液调节；维持内环境各项理化性质的相对 稳定；帮助白细胞实现防卫机能。 心脏为血液循环提供动力，其活动形式与 水泵相似，故又称其为心泵。
（四）收缩性
“全或无”同步收缩 心房和心室内特殊传导系的传导速度快，而心 肌细胞间闰盘处的电阻又低，所以兴奋一传到心 房或心室，几乎同时遍及整个心房或心室肌细胞， 从而引起所有心房肌或心室肌同时收缩。 不发生强直收缩 有效不应期特别长，可达200毫秒(ms)，相当 于整个收缩期加舒张早期，在有效不应期内，任 何刺激都不能使心肌细胞再发生扩节性兴奋和收 缩。
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（四）心电图
将引导电极置于体表的一定部位所记录到 的心电变化的波形，称为心电图（ECG）。 心电图反映了心脏兴奋的产生、传导和恢 复过程中的生物电变化，与心脏的机械收缩活 动无直接关系。
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动态心电图检查仪器包括监示记录器和分析系
统两部分组成，监示记录器可记录24小时或更 长时间的持续心电信息，经分析后，可发现常 规心电图难以显示的一过性心律失常和ST-T的 改变等一系列心电变化。因此在临床医学中， 动态心电图可提高心律失常的检出率，在判断 某些症状与心率失常的关系和冠心病的诊断等 方面有重要的价值。
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心脏的一般结构
心脏是一个由心肌组织 构成并具有瓣膜结构的空腔 器官，是血液循环的动力装 置，是实现泵血功能的肌肉 器官。 四个腔室:右心房和右 心室；左心房和左心室。 瓣膜：房室瓣、半月瓣。 功能：保证血流在心脏内朝 着一个方向流动，防止血液 逆流。
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人 体 正 常 动 脉 血 压
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（三）影响动脉血压的因素
凡是能影响心脏射血和外周阻力的因素都 会影响动脉血压。 每博排出量：主要影响收缩压。 心率：主要影响舒张压。 外周阻力：主要影响舒张压。 主动脉和大动脉的弹性作用：主要减少脉压。 循环血量：同时降低收缩压和舒张压。 动脉血压的变化是多种因素的综合结果。
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期前收缩和代偿间歇
如果心室兴奋的有效不应期之后，心肌受 到人工的刺激或窦房结之外的病理性刺激，心 室可产生一次正常节律以外的收缩，称为期前 收缩。（也称早博） 在一次期前收缩之后，往往有一段较长的 心室舒张期，称为代偿间歇。
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二、心动周期与心电图
（一）心动周期和心率
心脏每收缩和舒张一次称为一个心动周期。 一个心动周期约为0.8秒，以心房的收缩为 起点，心房收缩0.1秒，舒张0.7秒；心室收缩 0.3秒，舒张0.5秒，其中最后一秒落在下一个心 动周期。 心动周期的特点：①舒张期时间大于收缩 期时间；②全心舒张期0.4s → 利心肌休息和室 充盈；③心率快慢主要影响舒张期。
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三、心泵功能的评价
（一）每博排出量和射血分数
一次心跳一侧心室射出的血量称为每博排出 量，简称博出量(SV)。 每博输出量占心室舒张末期容积的百分比， 称射血分数(EF)。 肌肉活动时，射血分数提高。 博出量和射血分数均与心肌的收缩力有关； 射血分数还和舒张末期心容积有关，耐力训练使 博出量和心舒末期容积同时增加，故射血分数基 本不变。
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（二）动脉血压的正常值
心室收缩时，主动脉压急剧升高，在收缩中期 动脉血压达到最大，称收缩压。 心室舒张时，主动脉压下降，在心舒末期主动 脉内压力最低，称舒张压。 收缩压和舒张压的差值称脉搏压，简称脉压。 我国健康青年人在安静状态下收缩压为 100~120毫米汞柱，舒张压为60~80毫米汞柱。 如果安静时血压持续超过160/95毫米汞柱者为高 血压；在140/90~160/95毫米汞柱之间为临界高 血压；血压持续低于90/50毫米汞柱者为低血压。
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（四）心脏做功量
心室一次收缩所做的功称为博功。心脏一 分钟内收缩所做的功，称为每分功。 运动时，博功和每分功均增加。
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四、心泵功能的调节
（一）每博输出量的调节
心脏的每博排出量取决于前负荷（心肌的 初长度或心室舒张末期的容积）、心肌的收缩 能力以及后负荷（动脉血压）的影响。 在一定范围内，回心血量越多，即心脏在 心脏舒张末期的充盈量越多，心肌受到的牵拉 就越明显 （相当于初长度和前负荷增加），接 着心肌的收缩力量就越大，博出量就越多，此 现象为“心的定律”。博出量的这种调节与神 经、体液无关，仅仅是由于初长度改变而导致 博出量改变，所以这种调节机制称为异常自身 调节，又称Starling机制。
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（三）心力贮备
心输出量可以随着机体代谢需要而增加，具 有一定的贮备，称为心泵功能贮备，简称心力贮 备。心力贮备是评价心泵功能的有效指标。 心力贮备包括心率贮备、收缩期贮备和舒张 期贮备。 运动训练不能提高最大心率，但能够降低安 静心率，增加心率贮备。人的最高心率取决于年 龄。运动时机体主要通过动员心率贮备和收缩期 贮备，而使心输出量大幅增加。 人体运动时，心力贮备不足成为限制运动能 力，特别是有氧耐力运动能力的关键因素。
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心电图运动负荷试验
通过运动以诱发心肌缺血，导致心电图异常，
借以诊断冠心病或判断受试者心脏功能的方法，
称为心电图运动负荷试验。
临床常用的运动负荷试验方法有二阶梯双倍运
动试验、跑台运动试验和功率自行车运动试验。
跑台运动试验主要用于可疑冠心病患者的诊断，
亦可用于判断受试者心脏功能。
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（二）心脏的泵血过程
心房的初级泵血功能 心室收缩与射血过程
等容收缩期和射血期（快速射血期和减慢 射血期） 心室舒张与血液充盈 等容舒张期和充盈期（快速充盈期和减慢 充盈期） 在一个心动周期中，心室的收缩与舒张对 心脏泵血意义重大；心房提高了心室泵血的能 力。
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心肌细胞在一次兴奋后会经历一次周期性 变化。 有效不应期：0期~复极化-60毫伏；在这段时 期内，心肌细胞受到任何刺激均不能产生动作 电位；持续时间长，几乎占据心脏的收缩期和 舒张早期。 相对不应期：复极化-60毫伏~-80毫伏；此期 阈上刺激可引起扩布性兴奋； 超长期：阈下刺激既可引起兴奋。
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（三）心音
心音是由于心脏瓣膜关闭和血液撞击心室 壁所产生的声音。 第一心音发生在收缩期，心室开始收缩的标 志，主要由房室瓣关闭和心室肌收缩造成。第一 心音的音调较低、持续时间较长。 第二心音发生在心室舒张早期，心室开始舒 张的标志，主要由主动脉和肺动脉半月瓣关闭造 成。第二心音的音调较高，持续时间较短。 正常人偶尔听到第三心音和第四心音。听取 心音对于诊断瓣膜功能和判断心率是否正常有重 要意义。
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平台期（2期）
膜电位停滞于0毫伏；历时100~150毫 秒；其机制是Na+ 内流和K+ 外流；此期是心肌 动作电位较长的原因，也是区别于骨骼肌动作 电位的主要特征。
快速复极化末期（3期）
膜电位由0毫伏较快下降到-90毫伏；历 时100~150毫秒；其机制是K+ 外流。
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静息期（4期）