第二章人体生理特征.ppt

第二章人体生理特性Ch2PhysiologicalCharacteristicoftheHumanBody 第一节神经系统与感知第二节人体的运动系统第三节能量代谢第四节心血管与呼吸系统第五节人体的忍耐力 第一节神经系统与感知 一 神经系统 一 神经系统的组成及其功能神经系统是由包括大脑和脊髓的中枢神经以及遍布全身各处的周围神经所组成 神经系统是人体的主导系统 全身各器官 系统均在神经系统的统一控制和调节下互相影响 互相协调 以保证人体的统一及其与外界环境的相对平衡 第一节神经系统与感知 一 神经系统 二 神经组织人的神经组织主要是由神经元和神经胶质细胞组成 神经元也称神经细胞 完整的神经系统由成百万的神经细胞组成 一个神经元由三个部分组成 包含有细胞核的细胞体 它是神经元代谢和营养的中心 由细胞体向外伸出的呈树枝状的短突部分 树突 由细胞体向外伸出的一条细长的单突 轴突 第一节神经系统与感知 一 神经系统 二 神经组织突触 神经元之间发生接触并进行信息传递的特殊联接装置 神经元之间通过突触构成庞大的 复杂的神经网络系统 突触由突触前膜 突触间膜和突触后膜三部分组成 第一节神经系统与感知 一 神经系统 三 中枢神经系统脊髓 是中枢神经系统的最低部位 脊髓功能 1 传导功能 2 反射功能 脑 是中枢神经的最高部位 位于颅腔内 由大脑半球 间脑 中脑 脑桥 延髓和小脑组成 脑干 通常把中脑 脑桥和延髓合称为脑干 有时也将间脑列入脑干 脑干参与传导上 下行神经冲动 是大脑半球与脊髓之间的联络通路 延髓 延髓是脊髓的延续 它不仅是食物反射 如唾液分泌 咀嚼 吞咽等 和某些防御反射 喷嚏 咳嗽 呕吐等 的中枢 而且是呼吸和循环系统的反射性自动调节中枢 故有 生命中枢 之称 脑桥 脑桥位于延髓上方 小脑腹侧 是联系小脑两半球上 下行神经纤维的桥梁 脑桥参与或完成头面部肌肉的运动以及某些感觉的形成 中脑 间脑 小脑 中脑位于脑桥上方 是视 听运动的反射中枢 间脑位于脑干上方 由丘脑和下丘脑组成 丘脑是大脑皮质下的低级感觉中枢 下丘脑是调节内脏活动和内分泌活动的较高级中枢 小脑位于颅后窝内 在延髓和脑桥的背侧 大脑的后下方 小脑主要是维持身体的平衡 调节与校正肌肉的紧张度和协调肌肉的运动 大脑半球 大脑半球位于中枢神经系统的最高位 被一条纵裂分为左 右两个半球 两半球之间通过联合神经纤维 胼胝体连合与沟通 大脑表面有许多深浅不一的皱褶 凹陷部位称为沟或裂 隆起部位称为回 三条主要的沟裂将大脑分为额叶 顶叶 颞叶 枕叶等4叶 大脑皮层 大脑皮层是统一机体的最高神经中枢 人的大脑皮层大约含有140亿个神经细胞 在垂直切面上大致分六层排列 大脑皮层的各个不同区域在功能上具有不同的分工 如感觉区和运动区 这种功能上的分工不是绝对的 1909年 K Brodmann 大脑皮层分区图 1950年 Penfield 躯体感觉区和运动区定位图 图2 3大脑皮层分区图 A 大脑半球外侧面B 大脑半球内侧面 图2 4躯体感觉区和运动区 第一节神经系统与感知 一 神经系统 四 周围神经系统周围神经系统是由脑和脊髓发出 其末梢分布于身体各器官和组织的神经系统 它包括脊神经 脑神经和植物神经 周围神经的功能有 接受来自体内外的各种刺激并将其传导至中枢神经 传递由中枢神经发出的指令并完成运动反应 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 一 听觉声音与测量声波的频率人耳一般对20 20000Hz频率范围内的声音较敏感 声音的强度声强是与人对响度的感觉有关的 基本单位 贝尔B 常用的是分贝dB 1dB 0 1B 复合音 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 一 听觉耳朵解剖图外耳中耳内耳声波到感觉的转化 图2 5耳的解剖示意图 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 一 听觉屏蔽 屏蔽是指环境中的一种声音使得耳朵对另一种声音的敏感度降低的现象 屏蔽的影响随屏蔽的声音和被屏蔽声音的类型 纯音 复合音 白噪音 语音 的不同而变化 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 二 皮肤感觉皮肤有三种感觉系统 1 压力感觉 2 痛觉 3 温度变化的感觉多数情况下 人都是利用手和指头作为信息的主要感受体 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 三 嗅觉在日常生活中人们常使用嗅觉来表达一些其他器官不能表达的信息 嗅觉器官很简单 但它的工作过程仍然是个谜 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 四 本体觉1 平衡觉平衡觉是人对自己头部位置的各种变化及身体平衡状态的感觉 平衡觉感受器位于内耳的前庭器官 半规管和耳石器中 影响平衡觉并导致失去平衡的原因有多种 如酒精 年龄 突然的运动 热压等 第一节神经系统与感知 二 听觉 触觉和嗅觉 四 本体觉2 运动觉运动觉是人对自己身体各部位的位置及其运动状态的一种内部感觉 运动觉感受器有三种 一是广泛分布于全身肌肉中的肌梭 接受肌肉长短的刺激二是位于肌腱内的腱梭 接受肌肉张力变化的刺激三是关节内的关节小体 接受关节运动 屈 伸 的刺激 第一节神经系统与感知 二 视觉机能及其特征 一 视觉刺激视觉的适宜刺激是光 光是放射的电磁波 如图3 7所示 在正常情况下 人的两眼所能感觉到的波长大约是380nm 1nm 10 9m 到780nm 图2 6全部电磁光谱中的可见光谱 第一节神经系统与感知 二 视觉机能及其特征 二 视觉系统视觉是眼睛 视神经和视觉中枢的共同活动完成的 图2 7人的视觉系统 图2 8眼睛结构示意图 第一节神经系统与感知 二 视觉机能及其特征 三 视觉机能1 视角与视力2 视野与视距3 中央视觉和周围观觉4 双围视觉和立体视觉5 色觉与色视野6 暗适应和明适应 图2 9 1人的水平视野 图2 9 2人的垂直视野 图2 10人的色视野 图2 11暗适应和明适应 第一节神经系统与感知 二 视觉机能及其特征 四 视觉特征 眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳厂般先看到水平方向的物体 后看到垂直方向的物体 因此 很多仪表外形都设计成横向长方形 第二节人体的运动系统 人体的运动系统是由骨 骨连接 关节 和肌肉三部分组成 骨和骨连接构成人体的杠杆系统 骨架 肌肉附着在骨架上 并受神经系统的支配 能牵引着骨绕关节转动 人体便产生各种各样的运动 第二节人体的运动系统 一 骨骼成人全身共有206块骨 分为躯干骨 颅骨和四肢骨三部分 躯干骨又包括椎骨 肋骨和胸骨 各椎骨借骨连接构成脊柱 图2 12人体骨骼 第二节人体的运动系统 二 关节骨与骨以结缔组织相连接构成关节 1 不动关节 软骨2 动关节 绝大多数3 半动关节 如耻骨联合 图2 13关节的构造 膝关节 第二节人体的运动系统 二 关节人体关节的所有运动可归纳为4种 1 滑动运动 腕骨或跗骨2 角度运动 屈伸和收展3 旋转运动4 环转运动 第二节人体的运动系统 三 肌肉肌肉可分为3种 骨骼肌 平滑肌和心肌骨骼肌受人的意志支配 而平滑肌和心肌不受人的意志支配 第二节人体的运动系统 三 肌肉骨骼肌有4种物理特性 收缩性 伸展性 弹性 粘滞性 第二节人体的运动系统 四 操作动作与作业姿势 一 作业姿势的基本类型分4大类34种 立姿 7种 端坐姿 14种 靠椅坐姿 10种 卧姿 3种 第二节人体的运动系统 四 操作动作与作业姿势 二 确定作业姿势的一般原则1 人体姿势对肌肉及心血管系统的影响肌电图 EMD 见书P29图2 9 2 确定作业姿势的一般原则坐姿优先 立姿其次 尽可能采取平衡姿势 能自由变换多种姿势 尽可能处于舒适状态 作业姿势 肌力的使用和作业动作三者应协调 第三节能量代谢 人体能量的产生和消耗称为能量代谢 一 能量供应人在作业过程中所需能量分别由三种不同的能源系统提供 P31表2 1 ATP CP 三磷酸腺苷 磷酸肌酸 系统 乳酸能系统 有氧氧化系统 Cr的产生三种途径 1 ATP Cp系列 优点 快速 大量ATP缺点 Cp非常有限Cp ADPATP Cr2 需氧系列 糖 氧气 血液传送 ATP优点 ATP充足 无副作用 缺点 需要氧气3 无氧糖酵解 糖原ATP 乳酸优点 不需要氧气 缺点 糖原有限 乳酸易致疲劳 产能效率低 不经济 糖原 元 糖原贮存于肌肉中 称肌糖元 每千克肌肉中可含肌糖元15克 肌肉约占体重40 如体重75千克 肌肉为30千克 则糖元总贮量为450克 能量的产生 产能 补充ATP的过程ATP H20ADP Pi 29 3KI mol A B C 地点 地点 重物箱 能量的产生 续 1 第一阶段 劳动者空手走到B点 轻度体力劳动 用到需氧系列 2 第二阶段 在B点把C拾起 用到Cr Cp系列 需短时间大量ATP 增加Cp系列产能 3 第三阶段 重度体力阶段 负重C从B走到A 氧气含量高 用到无氧糖酵解 图2 14肌肉活动时能量来源的关系 第三节能量代谢 二 能量代谢的测定方法能量代谢的测定方法有直接法和间接法 间接法的原理 首先测出单位时间内糖 脂肪等能源物质在体内氧化时的氧耗量和二氧化碳的排出量 求得两者之比 呼吸商 再推算某一时间或某项作业所消耗的能量 第三节能量代谢 二 能量代谢的测定方法通常能耗以千卡 kcal 表示 氧耗量在两种表示方法 一种是以每分钟所消耗的氧气的容积表示 即每分钟氧多少升 L min 另一种是以人每千克体重每分钟消耗的氧气多少立方厘米氧气表示 cm3 kg min 第三节能量代谢 二 能量代谢的测定方法通常能耗以千卡 kal 表示 两种方法的公式换算 1L min W 10 3cm3 kg min 式中 W 体重 kg 第三节能量代谢 三 能量代谢与能量代谢率人体代谢所产生的能量等于消耗于体外做功的能量和在体内直接 间接转化为热的能量的总和 在不做功的条件下 体内所产生的能量等于由身体发散出的能量 从而使体温维持在恒定的水平上 能量代谢分为三种 基础代谢 安静代谢和活动代谢 基础代谢 生理学将人清醒 静卧 空腹 食后10h以上 室温20左右这一条件定为基础条件 人在基础条件下的能量代谢称为基础代谢 它反映单位时间内人体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示 记作kcal h m2 安静代谢 安静代谢是作业或劳动开始之前 仅仅为了保持身体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢 安静代谢量包括基础代谢量 测定安静代谢量 一般是在作业前或作业后 通过呼气取样采用呼气分析法进行 被测者处于安静状态 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢 作业代谢或工作代谢 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢 活动代谢率 实际代谢率 安静代谢率单位 kcal min m2 相对能量代谢率RMR RMR 活动代谢率 基础代谢率 作业时实际代谢率 安静代谢率 基础代谢率一个工作日 8h 中人的能量消耗近似计算 总代谢率 安静代谢率 活动代谢率 1 2 基础代谢率 RMR 基础代谢率 基础代谢率 1 2 RMR 第三节能量代谢 四 劳动强度劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张的程度 劳动强度是以作业过程中人体的能耗量 氧耗量 心率 直肠温度 排汗率或相对代谢率等作为指标分级的 1 国外劳动强度分级克里斯坦森 Christensen 标准 以能耗量和氧耗量来划分 按能耗和氧耗分级的劳动强度指标 第三节能量代谢 四 劳动强度2 我国的劳动强度分级 体力劳动强度分级 GB3869 83I 3T 7MI 劳动强度指数T 劳动时间率M 8h工作日能量代谢率 体力劳动强度分级 第三节能量代谢 四 劳动强度各项活动与休息时的能量代谢率计算公式 Ye 0 0945X 0 53794 13 26 Ye 1 1648 0 0125XYe 能量代谢率 kcal min m2 X 每平方米体表面积每分钟呼气量 L min m2 第三节能量代谢 五 最大能量消耗界限1 国外 能量消耗5kcal min 心率110 115次 min 吸氧量为最大摄氧量的33 的工作负荷 最佳工作负荷 2 中国 一个工作日 8h 的总能量消耗应在1400 1600之间 最多不超过2000kcal 第三节能量代谢 五 最大能量消耗界限设作业时增加的能耗量为M kcal min 工作日总工时为T 其中实际劳动时间为T劳 休息时间为T休 则 T T劳 T休Tr T休 T劳 Tw T劳 T Tr 休息率 Tw 劳动时间率 作业二Homework2 1 说明神经系统的组成及其功能 2 说明神经元的组成及其功能 3 确立作业姿势的原则是什么 在哪些情况下采取立姿 哪些情况下采取坐姿 4 产能的途径有几种 简述产能过程的一般特性 作业二Homework2 续 5 某25岁的男性青年 体表面积为1 8m2 当RMR 3时 试问2h连续作业的能量消耗是多少 已知基础代谢率为37 7kcal m2 h 6 8h工作日的平均能耗为3559kJ 实际劳动率为61 试问劳动强度指数为多少 相当于何种劳动强度 1卡 cal 4 1868焦耳 J 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏全身组织器官的养料供应与代谢物的排出 均靠血液循环进行载运 血液循环的动力是心脏 心脏时刻不停地跳动 劳动时比安静时跳动频率高得多 劳动开始时 心跳在30s内开始增速 经5 10min达稳态 劳动停止后心跳在15s内减速 人在从事体力劳动时 血压也有明显变化 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 一 心脏组织心脏是个肌肉器官 位于胸腔左部 它的壁由心肌构成 心肌层的内表面有一层心内膜 外表面包裹着 心包 心脏有4个腔室 好像一个泵 将血液横向送向全身 血液经动脉 毛细血管 静脉 最后返回心脏 图2 15 1心脏 图2 15 2血液循环示意图 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 一 心脏组织1 体循环 指动脉血由心房流入左心室 从左心室搏出 经主动脉及其分支流到全身毛细血管 进行物质交换和气体交换后 流入静脉 成为静脉血 回至右心房 2 肺循环 指右心房的静脉血 经肺动脉及其分支 流至肺泡毛细血管 进行气体交换 吐出二氧化碳 吸入新鲜氧气 再经肺静脉 流回左心房 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 二 心脏的生理特征1 自动节律 指心肌能自动地按一定节律产生兴奋的能力 2 传导性 指一处产生兴奋能沿细胞膜扩布的特性 3 兴奋性 指心肌对刺激具有的反应能力 绝对不应期 相对不应期 超常期 4 收缩性 指心肌接受刺激而兴奋 肌肉发生收缩的特性 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 三 心动周期与心率1 心动周期 指心房或心室收缩和舒张一次的时间 2 心率 指心室每分钟搏动的次数 迷走神经 减速 交感神经 加速 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 四 博出量和心输出量1 博出量 每次搏动从左心室射入主动脉内的血量 2 心输出量 每分钟由左心室射出的血量Q Q SV HRSV 搏出量 HR 心率 第四节心血管与呼吸系统 一 心脏 五 心率与劳动的关系测定心率高低可分析心脏和循环系统对劳动的适应能力 Harvard 台阶试验 图2 16心率与劳动的关系 第四节心血管与呼吸系统 二 血压与脉搏 一 血管的机能特点1 动脉2 毛细血管3 静脉 第四节心血管与呼吸系统 二 血压与脉搏 二 血流量在单位时间内流过血管某一截面的血量称为 血流量 也叫 容积速度 通常以mmL min表示 Q P R 第四节心血管与呼吸系统 二 血压与脉搏 三 动脉血压血压是指血液在血管内流动时对血管壁的压力 四 动脉脉搏每一个心动周期 由于大动脉内压力和容积的变化所形成的搏动 称为动脉脉搏 第四节心血管与呼吸系统 二 血压与脉搏 五 静脉的机能1 心脏收缩2 呼吸运动3 骨骼肌的挤压作用4 重力和体位5 静脉管壁的收缩 第四节心血管与呼吸系统 三 呼吸 一 外呼吸大气与肺之间的气体交换叫做外呼吸 肺内气体的总量包括4个部分 1 潮气量 2 补吸气量 3 补呼气量 4 余气量肺活量 潮气量 补呼气量 补吸气量每分钟通气量 潮气量 呼吸频率 L 第四节心血管与呼吸系统 三 呼吸 一 内呼吸1 肺内气体交换2 组织气体交换 图2 17肺内气体交换示意图 第五节人体的忍耐力 一 疲劳的概念疲劳是指在劳动生产过程中 作业能力出现明显下降 或由于厌倦而不愿意继续工作的一种状态 通常把疲劳分为两种 即肌肉疲劳 体力疲劳 和精神疲劳 全身疲劳 脑力疲劳 第五节人体的忍耐力 二 肌肉疲劳 一 生理学实验 离体蛙腿肌肉的疲劳表现 在生理学上 把肌肉应激 即处于紧张状态 后做功减少的现象称为肌肉疲劳 肌肉出现疲劳 不仅做功减少 而且运动速度也减慢 肌肉运动不协调 易出差错 第五节人体的忍耐力 二 肌肉疲劳 二 肌肉疲劳的生化改变肌肉的ATP储备很少 必须边分解边合成才能使肌肉活动持续下去 体内真正的储能分子是糖 脂肪和蛋白质 在工作的肌肉内存在着一个能量释放消耗和贮存的动态平衡的过程 如果对能量的需求超过合成能力 动态平衡受破坏 糖原大量消耗 乳酸过多 引起肌肉疲劳 第五节人体的忍耐力 二 肌肉疲劳 三 肌肉疲劳的电生理现象肌肉疲劳是中枢神经系统的一种现象 而不单是肌肉本身的现象 四 肌肉疲劳的肌电图在生产过程中出现肌肉疲劳时 若需维持原有的工作效能 中枢神经系统的活动势必要加强 五 肌肉疲劳学说肌肉疲劳学说大致有两种 化学学说和中枢神经系统学说 第五节人体的忍耐力 三 精神疲劳精神疲劳主要是指第二信号系统活动能力减退 表现为全身乏力 头晕 思睡或失眠 心情压抑 思维能力减弱及活动减少 人的机体从熟睡状态到警戒状态 依大脑皮层活动水平不同 可分为熟睡 浅睡 思睡 疲倦 发呆 懈怠 静止 新鲜 机敏 机灵 兴奋和警戒 精神疲劳一般认为是处于从懈怠到睡眠的一种