运动生理学第八章 血液循环与运动

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血液循环与运动

• 心脏生理
  • 心肌的生理特性
    • 兴奋性
      • 受心交感神经和心迷走神经的影响， 前者提高兴奋性， 后者降低兴奋性
    • 自动节律性
      • 由窦房结、房室结、房室束和心室内浦肯野氏细胞组成的特殊传导系统均有自动节律性
    • 传导性
      • 兴奋在房室交界处传导极慢，称房室延搁,利于心室充分的血液充盈和射血
    • 收缩性
      • 同步收缩（全或无式收缩）
        • 心肌细胞间存在低电阻的闰盘，使兴奋在细胞间迅速传播，引起心房肌和心室肌所有细胞几乎同步兴奋和收缩
      • 不发生强直收缩
        • 心肌细胞兴奋的有效不应期很长，故不会发生强直收缩，而是循环单收缩，保持节律性舒缩交替，利于心脏充盈和射血交替进行
      • 期前收缩和代偿间歇
        • 期前兴奋和期前收缩（早搏）：正常兴奋有效不应期结束后、下次窦房结兴奋到达前，窦房结外的额外刺激可使心室提前产生一次兴奋和收缩
        • 一次期前收缩后常有较长时间的心室舒张期，称代偿间歇
  • 心脏的泵血功能
    • 心动周期
      • 指心脏收缩和舒张一次构成的一个机械活动周期
    • 泵血过程
      • 心室收缩期:分为等容收缩期和射血期（分为快速和减慢射血期）
      • 心室舒张期:分为等容舒张期和心室充盈期（分为快速舒张期、减慢充盈期和心房收缩期）
  • 心脏泵血功能评价
    • 心率(HR)
      • 指心脏每分钟跳动次数。成年人安静心率为60~100bpm，平均75bpm，HRmax=220-年龄。安静心率小于60bpm称心动过缓，大于100bpm称心动过速
    • 每搏输出量
      • 简称搏出量(SV)，一侧心室一次心脏搏动射出的血量
    • 射血分数
      • 搏出量占心室舒张末期充盈量的百分比，反映心室泵血效率
    • 每分输出量
      • 一侧心室每分钟输出的血量，简称心输出量(CO)，等于搏出量×心率
    • 心指数
      • 心指数(CI)指每平方米体表面积计算的心输出量
    • 心力储备
      • 指心输出量可随机体代谢水平需要而增加的量，是评价心泵功能的有效指标，是限制最大有氧运动能力的关键
  • 影响心输出量的因素
    • 前负荷
      • 指肌肉收缩前所承受的负荷，使肌肉在收缩前处于某种程度的拉长状态，使肌肉具有一定初长度
      • 异长调节：通过改变心肌初长度改变搏出量的调节机制
    • 后负荷
      • 指肌肉开始收缩时才遇到的负荷
    • 心肌收缩能力
      • 指不依赖前、后负荷而改变其力学性能(收缩强度和速度)的一种内在特性。又称等长调节
    • 心率
      • 心率150~ 180bpm时，心肌收缩能力最大
      • 心率超过180bpm时搏出量大幅减少
      • 心率在120~180bpm时，心输出量能维持在较高水平，称为最佳心率范围
  • 心电图
    • 将引导电极置于体表一定部位记录到的心电变化波形。反映心脏兴奋产生、传导和恢复过程的生物电变化
    • 浩特图：Holter提出连续记录24小时或更长时间持续心电变化的动态心电图
• 血管生理
  • 分类
    • 弹性储器血管
      • 主动脉、肺动脉主干及其发出的最大分支
      • 特点：管壁坚厚、富含弹性纤维，有弹性和可扩张性
      • 弹性储器作用：射血结束后被扩张的大动脉依其弹性回缩，将射血时多容纳的血液推向外周的功能。使心脏间断的射血变成血管中连续的血流，并减小血压波动
    • 分配血管
      • 从弹性储器血管到分支为小动脉前的动脉管道，主要功能是将血液运输至各器官组织
    • 阻力血管
      • 毛细血管前阻力血管：小动脉和微动脉管径小，阻力大，其舒缩可明显改变血流阻力及其所在器官、组织的血流量
      • 毛细血管后阻力血管：微静脉管径细小，对血流也产生一定阻力
    • 交换血管
      • 位于动静脉间的毛细血管，口径小，管壁仅由单层内皮细胞组成，通透性很高，是血管内外物质交换的主要场所
    • 短路血管
      • 小动脉和小静脉间存在的血管吻合支，可使小动脉内血液直接进入小静脉，无物质交换功能，与提问调节有关
  • 内分泌功能
    • 内皮细胞能合成并释放各种舒缩血管的物质，二者相互制约保持动态平衡
    • 中部的平滑肌合成分泌肾素和血管紧张素，调节局部血管紧张性和血流量
  • 动脉血压
    • 动脉血管内血液对单位面积血管壁的侧压力。心室收缩射血时动脉压升高，在心缩中期达最大，称收缩压。心室舒张时动脉压下降，在心舒末期降至最低，称舒张压。二者差值称脉搏压，简称脉压
    • 正常收缩压为100~120mmHg，舒张压为60~80mmHg，脉压为30~40 mmHg。收缩压≥140mmHg或舒张压≥90mmHg为高血压
    • 形成条件
      • 前提条件：血管内有充盈的血液。基本条件：心室射血、外周阻力
    • 影响因素
      • 搏出量：主要影响收缩压。搏出量增加时射血量增多，收缩压升高
      • 心率：主要影响舒张压。心率加快时心舒期缩短，流向外周血量减少，心舒末期主动脉内留存血量增加，舒张压升高
      • 外周阻力：主要影响舒张压。外周阻力增大使心舒期血液流速减慢，心舒末期主动脉留存血量增多，舒张压升高
      • 大动脉管壁弹性：扩张性和弹性可缓冲血压波动，使其保持稳定
      • 循环血量：正常情况下相对稳定，与血管系统容量相适应。失血过多或严重脱水时，循环血量大幅减少，动脉压迅速降低
  • 动脉脉搏
    • 指由心脏舒缩引起的动脉血管周期性搏动现象，简称脉搏
  • 静脉血压
    • 右心房是体循环终点，血压最低，几乎为零。右心房和胸腔内大静脉压称中心静脉压，各器官静脉压称外周静脉压
  • 静脉回心血量
    • 回心血量决定心舒末期充盈量，直接影每搏输出量。单位时间内回心血量等于心输出量
    • 影响因素
      • 体循环平均充盈压：反映血管充盈程度，血管内血量越多，回心血量越多
      • 心肌收缩力量：收缩力越强，心室剩余血量越少，舒张期室内压越低，对血液的抽吸力越大，回流血量就越多
      • 体位改变：平卧时静脉与心脏处于同一水平，血液回流受重力影响小，回心血量较多。直立时多数静脉位于心脏以下，重力作用使下肢静脉充盈扩张，回心血量减少。平卧突然转为直立时，下肢静脉淤滞大量血液，回心血量大幅减少引起脑部缺氧，发生头晕甚至晕厥，称重力性休克
      • 骨骼肌挤压作用：肌肉收缩对肌肉内静脉产生挤压作用，加快静脉回流，与静脉瓣膜配合称静脉泵或肌肉泵
      • 呼吸运动：吸气时胸廓扩大，胸膜腔内压降低，胸腔内大静脉和右心房扩张，压力下降，利于静脉血回心，称呼吸泵，呼气时正相反
  • 微循环
    • 指微动脉和微静脉间的血液循环。是血液与组织液物质交换的重要场所，血液运输功能最终由微循环实现
• 心血管活动的调节
  • 神经调节
    • 心血管的神经支配
      • 心脏：支配内脏的神经一般不受意识支配，称自主神经，分交感神经和副交感神经。交感神经活动加强时，肾上腺髓质激素分泌通常增强，合称交感-肾上腺系统
      • 血管：受缩血管和舒血管神经纤维支配，通过调节血管平滑肌舒缩状态，改变血流阻力，进而调节局部器官血流量
    • 心血管的神经中枢
      • 最基本的中枢在延髓，有心交感中枢、迷走中枢和交感缩血管中枢，对血压、心输出量和器官血流量分配起重要作用
    • 心血管反射
      • 颈动脉窦与主动脉弓压力感受性反射
        • 指动脉压突然升高时反射性引起心率减慢，心输出量减少，血管舒张，血压下降的现象，又称减压反射
        • 生理意义：机体可对突然的动脉压变化迅速调节，以维持动脉压相对稳定。但对缓慢的动脉压变化不敏感
      • 颈动脉体和主动脉体化学感受性反射
        • 缺O2、CO2和H+浓度升高时兴奋，反射性使呼吸加深加快，间接使心率加快、心输出量增加、外周血管阻力增大、血压升高
  • 体液调节
    • 肾上腺素和去甲肾上腺素
      • 肾上腺素强心，使皮肤、肾、胃肠道血管收缩，心、骨骼肌和肝血管舒张，总外周阻力变化不大，对血压影响小，临床用作强心剂
      • 去甲肾上腺素升压，使全身血管收缩，增加外周阻力使血压升高，对心脏作用较弱，临床用做升压药
    • 肾素-血管紧张素
      • 肾素使肝脏合成的血管紧张素原水解形成血管紧张素。血管紧张素II是已知最强缩血管物质，可使全身小动脉收缩，血压升高；也能使静脉收缩，增加回心血量
    • 其他体液因素
  • 自身调节
    • 心脏泵血功能的自身调节
    • 组织器官血流量的自身调节
    • 代谢性调节：代谢产物增多时，增大血流量
    • 肌源性调节：血压发生波动时，保持器官血流量相对稳定
• 运动对心血管系统的影响
  • 运动时心血管功能的变化
    • 心率：运动时心率增加与运动强度呈线性关系，直至达到最大心率
    • 搏出量：运动强度为40~60%最大强度时，搏出量随强度增加而增加，超出此范围，将不再继续增加(平台期)
    • 心输出量：从静态的每分钟5L增至25~30， 运动员可达35~40L，与运动强度线性相关
    • 血液重新分配：减少内脏器官血流量，保证运动肌血供的同时骨骼肌血管舒张内脏血管收缩，外周阻力不变，保持血压平稳
    • 血压变化
      • 动力性运动时收缩压升高明显， 舒张压的变化相对较小， 甚至可能略有下降（高血压患者适用）
      • 静力性运动时收缩压升高不明显， 而舒张压明显的增高（外周阻力大）
  • 运动训练对心血管系统的影响
    • 运动性心脏肥大与微细结构重塑
      • 因长期训练引起的以心腔扩大和心壁增厚为主要标志的心脏肥大
      • 离心性肥大：耐力运动员表现为全心扩大，左室壁厚度轻度增加
      • 向心性肥大：力量运动员表现为左室壁增厚，左右心室腔扩大不明显
      • 心脏肥大的同时，心肌细胞内线粒体、氧化酶、毛细血管、肌浆网、心肌细胞的特殊分泌颗粒及神经支配等微细结构均会发生相适应变化
    • 运动性心动徐缓
      • 指因运动训练使静态心率明显低于正常值的现象。耐力运动员发生率高，力量型发生率较低
      • 生理意义：①增加运动员心力贮备；②心动周期延长，心脏休息充足，更高效省力
    • 心脏泵血功能改善
      • 静态下机体代谢水平相同，运动员心输出量与常人无异，但心动徐缓，搏出量大
      • 定量负荷运动时心率增幅小，心搏量增幅大，心输出量增幅较常人小，表现出心泵功能节省化现象
      • 极限负荷运动时运动员心泵功能表现出较高的机能储备量。心搏量和心输出量明显大于无训者