运动生理学 血液循环与运动

运动生理学血液循环与运动第1页/共88页教学目的1、掌握心泵功能及评定，动脉血压的成因及影响因素。血液重新分配的意义。2、熟知运动和训练对心血管活动的反应和适应。3、了解心肌的生理特性及各类血管的功能特征、心血管活动的调节。第2页/共88页教学重点心脏的泵血功能及评价，动脉血压的成因及影响因素。教学难点心肌的生理特点与心脏泵功能相适应的关系。第3页/共88页内容提要心脏的泵血功能血管生理心血管活动的调节心血管对运动和训练的反应和适应第4页/共88页血液循环:血液在心血管系统中按一定方向周而复始的流动,称为血液循环。心脏是推动血液流动的动力性器官。心脏的工作犹如一个泵的作用，称为心泵。血管是血液流动的管道和物质交换的场所。血液循环主要功能：1、根据代谢需要，完成物质运输。2、将激素送到靶细胞，实现体液调节.3、维持内环境的相对稳定，实现血液防卫功能。第5页/共88页第6页/共88页第一节心脏的泵血机能

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。第7页/共88页一、心肌的生理特性第一节心脏的泵血功能心肌细胞非自律细胞:包括心房肌和心室肌，执行心脏的收缩和舒张，又称工作细胞。自律细胞：组成心脏的特殊传导系统，具有自律性。能够自动发放有序的兴奋冲动，并由这种兴奋冲动控制心肌中工作细胞的兴奋，由此导致兴奋收缩偶联，实现心脏的泵血功能。心脏的细胞组成第8页/共88页

所有心肌细胞都具有兴奋性,心肌细胞受到刺激时产生兴奋反应的能力称为心肌细胞的兴奋性。与骨骼肌和心肌相比，有其自身的特征。（一）兴奋性

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与神经或骨骼肌一样，心肌细胞兴奋性总要经历有效不应期、相对不应期和超常期，然后才恢复到正常这样一段周期性变化第10页/共88页心电图

用引导电极置于肢体或躯体的一定部位记录出来的心脏电变化曲线称心电图(ECG)第11页/共88页（二）自动节律性

概念：心肌在不受外来刺激的情况下，能自动地产生兴奋的特性。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。第12页/共88页窦房结↓房间束结间束（优势传导通路）

↓房室结↓房室束↓左、右束支↓浦肯野纤维↓心室肌（三）传导性细胞之间有闰盘

(0.1s)↓心房肌传导性：心肌细胞具有传导兴奋的能力，称为传导性。第13页/共88页传导时间

心房内---房室交界---心室内(0.06s)(0.1s)(0.06s)第14页/共88页

①房、室内传导速度快。使所有心房或心室肌几乎同时兴奋和同时收缩，称为同步收缩，有利于泵出更多的血。②房室结传导速度慢。使心房兴奋和收缩先于心室，有利于心室的充分充盈。兴奋传导的特点和意义第15页/共88页

1、对细胞外液的钙离子有明显的依赖性

2、同步收缩（房和室内传导速度快、心肌又是功能合胞体）

3、不发生强直收缩（四）收缩性第16页/共88页不发生强直收缩第17页/共88页骨骼肌的强直收缩第18页/共88页代偿性间歇

在期前收缩之后，由窦房结下传的兴奋往往落在期前收缩的有效不应期内,不能引起心室兴奋和收缩,使期前收缩之后往往出现一段较长时间的舒张期称为代偿性间歇期前收缩

在有效不应期后、下一次窦房结产生的兴奋下传到达之前，由于异常刺激(人工或病理性刺激)作用于心肌，使心肌产生一次额外的兴奋和收缩,称为期前收缩第19页/共88页全心舒张期及其生理意义

二、心动周期（一）概念：心动周期：心房或心室每收缩和舒张一次构成一个机械活动周期称心动周期。心率：每分钟心脏跳动的次数，称为心率。正常人心率为

60～100次·min-1，平均75次·min-1

。

（二）时程：60s/75＝0.8s

房缩0.1s房舒0.7s

室缩0.3s室舒0.5s第20页/共88页心率0.351.150.300.500.250.15①舒张期时间＞收缩期时间（三）特点:②全心舒张期0.4s0.4

0.8

1.5

1.5室舒期室缩期心动周期4075150第21页/共88页第22页/共88页（二）心的射血和充盈第23页/共88页心脏泵血过程心脏泵血过程心房收缩期心室收缩期心室舒张期等容收缩期快速射血期缓慢射血期等容舒张期快速充盈期缓慢充盈期链接返回第24页/共88页

心房收缩期心房收缩，心房容积减小，房内压升高，心房内血液被挤入已经充满血液但仍处于舒张期的心室，使心室进一步充盈。返回第25页/共88页

等容收缩期心室收缩，室内压升高，室内压>房内压时，房室瓣关闭；但此时室内压<主动脉压，半月瓣未开，心室内血液不出、不入，心室容积不变。返回第26页/共88页

快速射血期等容收缩期后，心室进一步收缩，引起室内压急剧上升，大于动脉压，半月瓣开，心室内血液大量的快速射入动脉。返回第27页/共88页减慢射血期快速射血期后，心室内血液逐渐减少，收缩力和室内压也减小，此时室内压稍低于动脉压，但由于血流的惯性，使血液仍继续缓慢地流向动脉。返回第28页/共88页等容舒张期心室舒张，室内压迅速下降，室内压<动脉压，半月瓣关闭；但室内压仍>房内压，房室瓣未开，心室容积不变。返回第29页/共88页快速充盈期等容舒张期后，心室继续舒张，室内压急剧下降，当室内压<房内压时，房室瓣开，心房血液大量快速被吸入心室。返回第30页/共88页减慢充盈期快速充盈期后，心室血液不断充盈，室内压升高，使房室间压力差减小，血液从心房缓慢流入心室。返回第31页/共88页一个心动周期中各种变化及过程腔室 时相 压力比较房室瓣半月瓣腔容积 血流方向心房房缩期房内压>室内压开关缩小心房→心室心室等容收缩期房内压<室内压<动脉压关关无变化无流动快速射血期室内压>动脉压开关迅速减小心室→动脉减慢射血期室内压稍<动脉压关开继续减小心室→动脉等容舒张期房内压<室内压<动脉压关关无变化无流动快速充盈期房内压>室内压开关迅速增大心房→心室减慢充盈期房内压>室内压开关继续增大心房→心室第32页/共88页三、心泵功能的评价评价指标心力贮备心输出量射血分数心指数第33页/共88页心输出量：每分钟一侧（左或右）心室所泵出的血量，称心输出量或每分输出量。

每分输出量(CO)=每搏输出量(SV)×心率(RH)1、心率(heartrate):

每分钟心脏跳动的次数。

正常范围：60～100次·min-1，平均75次·min-1。

最高心率公式HRmax=220-年龄(男)或226-年龄(女)TanakaH提出的新公式：HRmax=208－（0.7×年龄）

（一）心输出量2、每搏输出量(Strokevolume):指左（右）心室每次收缩所能射出的血量。约为70ml。与体能有关。第34页/共88页影响和决定每搏输出量的主要因素

1、心舒末期心室容积（异长自身调节）。取决于静脉回心血量。

2、心肌收缩能力（等长自身调节）。

3、后负荷。动脉血压的作用。呈反比关系。第35页/共88页（三）心指数(cardiacindex)：指每平方米体表面积的心输出量。心指数（L·min-1）=每分输出量/体表面积（m2）

用心指数评价心泵功能较用绝对值的心输出量为好。

（二）射血分数(ejectionfraction)：指每搏输出量所占心室舒张末期容积的百分比。一般为55～65%。剧烈运动可增加到75%。越大，说明心脏排血越彻底。可区分心脏属功能性肥大或病理性肥大。第36页/共88页（四）心泵功能的储备（每分心输出量贮备）心力贮备的决定因素①心率贮备②搏出量贮备收缩贮备舒张贮备02060100140180

过度变化贮备ESV4080120160EDV正常范围收缩贮备舒张贮备心率贮备心率（次·min-1)心室容积ml心泵功能的储备指心输出量随机体代谢需要而增加的能力。第37页/共88页体育锻炼为何能增加心力贮备？思考题？心力贮备的大小取决于是由心率贮备和搏出量贮备，而搏出量贮备取决于收缩贮备的舒张贮备。运动训练可使静息心率降低，增加了心率贮备；训练使心肌增粗，收缩力增强，增加了心脏的收缩贮备，同时心脏可产生运动性肥大，舒张贮备也增加了，所以体育训练可使心力贮备增加。第38页/共88页一、各类血管的结构和功能特点第二节、血管生理第39页/共88页第40页/共88页（一）血流量和血流速度二、血流动力学（二）血流阻力（三）血压血压是指血液对血管壁的侧压力。单位：千帕kPa毫米汞柱mmHg1千帕kPa=7.5毫米汞柱mmHg

第41页/共88页二、动脉血压（一）动脉血压的成因

因素心室射血—前提外周阻力—重要因素主动脉、大动脉弹性—重要因素前提有足够的血液充盈血管。成因不同种类血管内的血压不同。

血液对动脉血管壁的侧压力称为动脉血压。第42页/共88页收缩压：心室收缩时动脉血压所达到的最高值称为收缩压。正常范围：l00-12OmmHg舒张压：心室舒张时动脉血压降至的最低值称为舒张压。正常范围：60-8OmmHg脉搏压：收缩压与舒张压之差称为脉搏压简称为脉压。

正常范围：30-4OmmHg平均动脉压平均动脉压=舒张压+（收缩压-舒张压）×1/3第43页/共88页（二）动脉血压的正常值及生理变动

类别理想正常血压正常偏高血压高血压一级高血压（轻度）

二级高血压（中度）

三级高血压（重度）

低血压

成人的血压分级表收缩压mmHg(kPa)80（＜10.6）85（＜11.3）85～89120（＜16）130（＜17.3）130～13990～99100～109＜1060（＜8.0）140～159160～17918090（＜12）舒张压mmHg(kPa)第44页/共88页复习提问简述动脉血压的成因。何谓收缩压、舒张压和脉搏压？第45页/共88页（三）动脉血压的影响因素影响因素搏出量：主要影响收缩压，舒张压影响不大心率：主要影响舒张压，收缩压影响不大外周阻力：主要影响舒张压，收缩压影响小主动脉和大动脉的弹性：缓冲收缩压，维持舒张压第46页/共88页（三）动脉血压影响因素收缩压舒张压脉搏压搏出量

（明显）

心率

（明显）外周阻力

（明显）大A弹性

（明显）

（明显）循环血量血管容量的匹配增加血量，血压升高，失血则下降，失血达20～30%血压急剧下降，以致为0第47页/共88页四、静脉血压与血流外周静脉压：是指各器官静脉的血压。中心静脉压：通常将胸腔内大静脉和右心房的压力称为中心静脉压。它的高低取决于心室射血和回心血量之间的相互关系。（一）静脉血压静脉血压较低。下腔静脉血压只有3～4mmHg，右心房时血压已接近于0。

（二）静脉血流第48页/共88页（三）影响静脉回心血量的因素3、骨骼肌的肌肉泵作用：骨骼肌有节律的收缩和舒张活动,推动静脉血回流，称为“肌肉泵”作用。剧烈运动后不能骤停以防“重力性休克”

4、呼吸运动：吸气时有利于血液回心，呼气时则相反。1、体循环平均压：呈正相关。2、心肌收缩力：加大，抽吸血液回心。第49页/共88页重力性休克在较长时间剧烈运动结束时，如果骤然停止并站立不动，由于肌肉泵消失，加上重力作用，会使大量血沉积于下肢的静脉血管中，回心血量减少，心输出量随之减少，动脉血压迅速下降，使脑部供血不足而出现晕厥，这种现象称为重力性休克。第50页/共88页五、微循环、组织液的生成与回流（一）微循环：是指微动脉与微静脉之间的血液循环。微循环的功能：进行血液与组织之间的物质与气体交换第51页/共88页毛细血管有效滤过压=毛细血管血压组织胶体渗透压＋）＋－（血浆胶体渗透压组织液静水压）（有效滤过压（二）组织液的生成与回流

组织液是血液与组织之间进行物质交换的中介，是血浆滤过毛细血管壁而形成的。组织液的生成取决于毛细血管的有效滤过压。第52页/共88页一、神经调节第三节心血管活动的调节第53页/共88页延髓是心血管的基本中枢。（一）心血管中枢一、神经调节延髓以外还有许多部位都有调节心血管功能的神经元聚集，如下丘脑和大脑皮层等。1、延髓心迷走中枢

心交感中枢缩血管中枢两者交互抑制功能相反第54页/共88页

心交感中枢兴奋，可引起心率加快、心肌收缩力加强、心输出量增加，血管收缩、动脉血压升高；心迷走中枢兴奋，则引起相反的结果。心交感和心迷走中枢经常处于一定程度的兴奋状态，称为心交感紧张和心迷走紧张，两者作用相反，共同调节心脏。第55页/共88页+心交感神经：可使心率加快，心肌收缩力增强，搏出量和心输出量增加。心迷走神经：引起心率减慢、心肌收缩力减弱，以心率减慢为显著，搏出量和心输出量减少（二）心脏和血管的神经支配1、心脏受交感和付交感神经双重支配，两者相对抗。第56页/共88页2、血管的神经支配缩血管神经：引起血管平滑肌收缩，血流量减少舒血管神经：引起血管平滑肌舒张，血流量增加通过调节血管平滑肌的舒缩状态，改变血流阻力，从而调节局部器官的血流量。骨骼肌血管受交感舒血管神经纤维支配，交感舒血管神经兴奋，骨骼肌血管舒张，血流量增加。第57页/共88页（三）心血管活动的反射性调节1.减压反射——颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射。2.颈动脉体和主动脉体化学感受性反射。3.本体感受性反射。第58页/共88页第59页/共88页第60页/共88页颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射血压升高压力感受器受到刺激心迷走中枢紧张（+）心交感中枢紧张（—）心率减慢，心肌收缩力减弱,外周血管扩张,血压下降第61页/共88页颈动脉体和主动脉体化学感受性反射化学感受器窦神经迷走神经延髓CO2、H+增多使心率加快，心输出量增加，外周血管阻力加大血压升高呼吸加强第62页/共88页本体感受性反射肌肉收缩本体感受器（+）心率加快、血压升高第63页/共88页（一）全身性调节1.肾上腺素和去甲肾上腺素两者对心血管都有加强作用。肾上腺素对兴奋心脏效果明显，有“强心”作用，而对血管的作用则取决于受体的种类；而使骨骼肌和肝脏中的血管及冠状血管舒张。

去甲肾上腺素使体内大多数血管(冠状血管除外)收缩，外周阻力增加，血压升高。二、心血管活动的体液调节去甲肾上腺素第64页/共88页动脉血压↑水重吸收↑动脉血压↓2、肾素—血管紧张素第65页/共88页肾素-血管紧张素-醛固酮系统具有强烈的缩血管作用（尤其是内脏、皮肤）可使外周阻力增加，血压升高，还能加强心肌收缩力，增加心输出量。血管紧张素原血管紧张素肾素第66页/共88页3、抗利尿素（加压素）

抗利尿素是在下丘脑视上核和室旁核一部分神经元内合成的。加压素在肾集合管可促进水的重吸收，故又称为抗利尿激素。第67页/共88页（二）局部体液调节激肽、组织胺、前列腺素、组织代谢产物等大多有使局部血管舒张的作用。4.心钠素心钠素是由心房肌细胞合成和释放的一类多肽，可使血管舒张，外围阻力降低；也可使每搏输出量减少，心率减慢，心输出量减少。第68页/共88页

第四节心血管对运动和训练的反应和适应一、运动时的心血管反应（一）心脏容积：运动时，心脏收缩末容积变小，舒张末容积扩大。不同运动时，静力性运动变化不大，动力性运动随强度增加而降低。仰卧运动直立运动安静低中等高心脏容积收缩末容积ESVEDV舒张末容积第69页/共88页1、心率。在一定范围内与运动强度呈直线相关，达到最高心率后成平台状。（二）心率、搏出量、每分输出量的反应安静255010075%VO2max2101901701501301109070心率次·min-1HRmax第70页/共88页011201651451251058565时间/min心率运动运动结束运动前、中和结束后心率的变化安静运动时心率的变化：运动前开始升高，运动开始后的快速升高，5分钟左右达到一种稳定状态，然后2～3分钟缓慢升高达到一种新的稳定状态，运动停止后1分钟陡形减慢（特别第一个10S），然后缓慢恢复。第71页/共88页2、每搏输出量：随运动强度的增加而递增，但增加的幅度不如心率，运动强度不很高时就达峰值，约达最大摄氧量40%～60%时，每搏输出量就已成平台状。心搏峰：每搏输出量达峰值时的心率水平（120-140次·min-1

），称为心搏峰。3、每分输出量：在一定范围内与运动强度呈直线相关。最大为20～25L.min-1第72页/共88页运动时心率、每搏输出量和每分输出量的变化关系（1）开始阶段，每分输出量的增加是由心率和每搏输出量一起增加实现的；（2）每搏输出量达到极限后，每分输出量的增加则完全依赖于心率的增加。

00.51.01.52.02.53.03.5510152025755015012510010075125150175心输出量心率搏出量VO2（L·min-1）心率搏出量心输出量第73页/共88页（三）运动时的血管反应1、动脉血压：收缩压升高，舒张压变化不明显。2、血流速度：加快。随强度的增加而增加。运动50W125W215W21S15S10S8.7S

安静安静与运动时的总循环时第74页/共88页重新分配：参与运动的骨骼肌和心脏血流量增加；而腹腔内脏器官血管收缩，血流量减少，皮肤的血流运动开始时减少，当体温升高后增加。生理意义：一方面保证运动肌肉和心脏有较多血流量供应，以获得更多的氧和营养，及时排出大量的代谢废物。另一方面，由于骨骼肌以外器官血管收缩，使总外周阻力不致因运动肌肉血管舒张而明显下降，从而保持一定的平均动脉压；皮肤的血流特点，有利于散热。（四）血液重新分配第75页/共88页血流量的重新分配

内脏(含肝)

器官安静时%轻度运动时%中等强度运动时%大强度运动时%

113488211003002507501000220006001002500033447212210060060075075012500190040017500129844716410012100900750350450015004009500272214420671001350110070020010003003505000肾脑心骨骼肌皮肤其他总计第76页/共88页4、动-静脉氧差:

安静时动静脉氧差为5ml运动时可达15ml或以上，动静脉氧差加大。氧利用率提高，安静时为25%，运动时可达75%或更高。吸氧量L.min-1含氧量

01234

2420161284动脉血含O2量静脉血含O2量第77页/共88页三、心血管对运动训练的适应（一）心脏容积(功能储备大)运动性心脏肥大。重量增加,体积增大;耐力运动员心室腔增大——离心性肥大；力量运动员心室壁增厚——向心性扩大。

长期游泳会使心脏运动性增大，收缩有力。第78页/共88页第79页/共88页（二）心率1.安静时——安静心率低，运动性心动徐缓。基础心率平稳下降。原因：长期体育锻炼提高了迷走神经的兴奋性。

最高心率无影响，心率贮备增加。2.运动时心率亚极量运动时心率增幅小，最大运动与一般人差不多。3.运动后心率恢复快训练水平越高，运动后心率恢复越快。第80页/共88页（三）每搏输出量耐力训练使每搏输出量增加。心缩储备和心舒储备均增加。亚极量运动时以增加每搏输出量为主。0510152025训练后训练前175150125100755025搏出量ml/次运动强度第81页/共88页(四）心输出量静息和定量运动时，心输出量变化不大，可能还稍有下降。极量运动时，最大心输出量较一般人大，主要是最大搏出量增加引起。一般人心输出量14～20L，有训练者可达25～35L，耐力运动员可达40L或更多。（五）局部血流量耐力训练使毛细血管增生，血容量增加，毛细血管动员也增加，加上血液重新分配，肌肉局部血流量增加。（六）动脉血压静息和亚极量运动时动脉血压下降，极量运动时收缩压上升，舒张压下降或变化不大。第82页/共88页

长期训练使运动员心脏产生适应性变化。主要表现在形态和功能两个方面。1、形态特征：运动性心脏肥大。但与运动专项有关，力量型运动员为左心室壁增厚，耐力型运动员为左心腔增大。微观上表现在心肌增粗，毛细血管密度增加，线粒体数目增加，体积增大，酶活性提高，氧化代谢功能增强，有氧耐力提高。心肌肌浆网摄取和结合Ca2+的能力增强。