王步标版运动生理学 第四章血液循环与运动

1、第四章 血液循环,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。,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。,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,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

2、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。,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,所有心肌细胞都具有兴奋性,心肌细胞受到刺激时

3、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,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,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),（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。,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

4、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。,传导时间 心房内-房室交界-心室内 (0.06s) (0.1s) (0.06s),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。 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,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,不发生强直收缩,骨骼肌的强直收缩,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

5、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,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 60100次min-1，平均75次min-1 。,（二）时程：60s/750.8s,房缩 0.1s 房舒 0.7s,室缩 0.3s 室舒 0.5s,心率,0.35,1.15,0.30,0.50,0.25,0.

6、15,舒张期时间 收缩期时间,（三）特点:,全心舒张期0.4s,0.4,0.8,1.5,1.5,室舒期,室缩期,心动周期,40 75 150,0.8,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0.7,0.6,返回,（二）心的射血和充盈,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,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,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

7、，心室内血液不出、不入，心室容积不变。,返回,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,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,等容舒张期 心室舒张，室内压迅速下降，室内压房内压，房室瓣未开，心室容积不变。,返回,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,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

8、液从心房缓慢流入心室。,返回,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,三、心泵功能的评价,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

9、。 每分输出量(CO )=每搏输出量(SV)心率(RH) 1、心率(heart rate): 每分钟心脏跳动的次数。 正常范围：60100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) Tanaka H 提出的新公式：HRmax= 208（0.7年龄）,（一）心输出量,2、每搏输出量(Stroke volume):指左（右）心室每次收缩所能射出的血量。约为70ml。与体能有关。,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

10、反比关系。,（三）心指数(cardiac index)：指每平方米体表面积的心输出量。 心指数（Lmin-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(ejection fraction)：指每搏输出 量所占心室舒张末期容积的百分比。 一般为5565%。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。,（四）心泵功能的储备（每分心输出量贮备）,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。,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

11、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。,一、各类血管的结构和功能特点,第二节、血管生理,各类血管的结构和功能特点,血管 结 构 功能特点 功能,主动脉、 富含弹性 弹性大 弹性贮备 大中动脉 纤维,小动脉 富含平滑肌 舒缩性大 产生阻力的 微动脉 主要部位 （调节阻力，阻力血管）,毛细血管 仅一层内皮 通透性大 物质交换 细胞 （交换血管）,小静脉、 壁薄、 扩张性大 容量贮存 大静脉 管腔大 容量大 （容量血管 （静脉瓣 ） 60-70%贮

12、存）,（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mmHg 1千帕kPa=7.5毫米汞柱mmHg,二、动脉血压,（一）动脉血压的成因,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。,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

13、/3,（二）动脉血压的正常值及生理变动,成人的血压分级表,收缩压 mmHg(kPa),80（10.6） 85（11.3） 8589,120（16） 130（17.3） 130139,9099 100109 10 60（8.0）,140159 160179 180 90（12）,舒张压 mmHg(kPa),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？,（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,（三）动脉血压影响因素,四、静脉

14、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34 mmHg，右心房时血压已接近于0。,（二）静脉血流,（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。,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

15、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。,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,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。,一、神经调节,第三节 心血管活动的调节,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

16、聚集，如下丘脑和大脑皮层等。,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。,+,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。,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

17、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。,（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。,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,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，

18、外 周血管阻力加大 血压升高,呼吸加强,本体感受性反射,肌肉收缩,本体感受器 （+）,心率加快、血压升高,（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,2、肾素血管紧张素,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。,3、抗利尿素（加

19、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。,（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,ESV,E

20、DV,舒张末容积,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,25,50,100,75,%VO2max,210 190 170 150 130 110 90 70,心 率,次min-1,HRmax,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23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。,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。

21、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2025L.min-1,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。,0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5,5,10,15,20,25,75,50,150,125,100,100,75,125,150,175,心输出量,心率,搏出量,VO2（Lmin-1）,心率,搏出量,心输出量,（三）运动时的

22、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。,安静与运动时的总循环时,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,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%

23、,1 1 3 4 88 2 1 100,300 250 750 1000 22000 600 100 25000,3 3 4 4 72 12 2 100,600 600 750 750 12500 1900 400 17500,12 9 8 4 47 16 4 100,12100 900 750 350 4500 1500 400 9500,27 22 14 4 20 6 7 100,1350 1100 700 200 1000 300 350 5000,肾 脑 心,骨骼肌,皮肤,其他,总计,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

24、静时为25%，运动时可达75%或更高。,吸氧量L.min-1,含氧量,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 。,（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。,（三）每搏输出量 耐力训练使每搏输出量增加。心缩储备

25、和心舒储备均增加。亚极量运动时以增加每搏输出量为主。,(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1420L，有训练者可达2535L，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。,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。有利于心肌兴奋收缩藕联过程及收缩性的提高。 2、功能特征：静息心率降低，增加了心率贮备；心肌增粗，心脏收缩时尽量排空，使心脏收缩末容积明显降低，每搏量和心输出量贮备明显增大等。亚极量运动时变化幅度小，且以增加搏出量为主。搏出量增加明显高于训练前。每分输出量增加，可达40L左右,比训练前增一倍。 静息血压降低，运动时收缩压升高，舒张压下降。,小结,1、构成