1、第三章 循环机能,第一节 心脏的机能,第二节 血管生理,第三节 心血管活动的调节,第四节 运动对心血管系统的影响,一、心脏的一般结构,第一节 心脏的机能,三、心脏的泵血功能,四、心电图,二、心肌的生理特性,第一节 心脏的机能,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。生命过程中，心脏不断做收缩和舒张的交替活动，舒张时容纳静脉血返回心脏，收缩时把血液射入动脉，为血液流动提供能量。,一、心脏的一般结构,心脏有四个腔室，在心脏右侧为右心房和右心室，左侧为左心房和左心室。 在心房和心室之间有房室瓣。右边是三尖瓣，左边是二尖瓣，每一心室和大动脉之间
2、有半月瓣，右心室和肺动脉之间是肺动脉瓣，左心室和主动脉之间是主动脉瓣。 瓣膜的功能是保证血流在心脏内朝着一个方向流动，防止血液逆流。,二、心肌的生理特性,心肌具有自动节律性、传导性、兴奋性和收缩性。 (一)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。 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。,(二)传导性 心肌细胞有传导兴奋的能力,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)和与普通心肌细胞相连的浦肯野氏纤维。,传导的速度,SAN：窦房结 AM:心房肌 AVN:结
3、区 BH：房室束 PF:浦肯野氏纤维 TPF：末梢浦肯野氏纤维 VM:心室肌 传导速度单位:m/s,心脏各部心肌细胞动作电位与传导速度,正常情况下心脏内兴奋传导的途径为：,窦 房 结 结间束 房间束 （优势传导通路） 房室交界 心房肌 房室束 左、右束支 浦肯野纤维 心室肌,(三)兴奋性,心肌细胞具有对刺激产生反应的能力，即具有兴奋性。 心肌细胞每一次兴奋之后，兴奋性要经历有效不应期、相对不应期和超常期，然后才恢复到正常。,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,局部反应期,相对不应期,超 常 期,和骨骼肌细胞相比，心肌细胞兴奋性变化的特点是
4、有效不应期特别长，正是这种特点使心脏不会像骨骼肌那样产生强直收缩，从而保证心脏有节律的单收缩。,期前收缩和代偿间歇,(四)收缩性,心肌细胞的收缩与骨骼肌细胞也不完全相同，其特点如下： 1.对细胞外液的Ca+浓度有明显的依赖性 心肌细胞的肌质网终池很不发达，容积很小，贮存Ca+量比骨骼肌少。 2“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。 3.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
5、细胞再发生扩节性兴奋和收缩。,三、心脏的泵血功能,(一)心动周期与心率 心动周期：心房或心室每收缩和舒张一次。 时程：T1/f60s/750.8s 特点：舒张期时间 收缩期时间全心舒张期0.4s 利心肌休息和室充盈心率快慢主要影响舒张期：,心率：每分钟心脏搏动的次数,正常变动范围：60-100次/分 年龄差异：新生儿的心率可达130次/分以上，随着年龄增长，心率逐渐减缓，到15-16岁时，已接近成年人水平。 性别差异：女性心率男性,高3-4次/分。 体质差异：弱强训练良好的耐力运动员，安静时心率较慢。 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
6、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。,(二)心脏的泵血过程,每一心动周期心脏射血一次，它开始于两侧心房收缩，称心房收缩期。心房收缩时心房内压升高，将其中血液挤入心室，而使心房容积缩小。心房收缩结束后即舒张，房内压下降，与此同时心室开始收缩。,(三)心音,在每一个心动周期中，一般可以听到两个心音，分别称第一心音和第二心音。在某些健康儿童或青年人，有时可听到第三心音。第一心音：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：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
7、短。,(四)心脏泵功能评定,1心输出量 概念：一般是指每分钟左心室射入主动脉的血量。(1)每搏输出量与射血分数 每搏输出量：一侧心室每次收缩所射出的血量。正常成年人，左心室舒张末期容积约145ml(毫升)，收缩末期容积约75ml，每搏输出量约70ml。,射血分数：每搏输出量占心室舒张末期容积百分比。即：（每搏输出量心舒张末期容积）*100%健康成年人，静息时的射血分数约为55%-65%。,(2)每分输出量与心指数,心输出量：左心室每分钟搏出的血量每搏输出量心率56L/min女性比同体重男性的心输出量约低10%，青年时期的心输出量高于老年。优秀运动员在剧烈运动时，心输出量可高达25-35L/mi
8、n。 心指数：以每一平方米体表面积计算的心输出量。中等身材的成年人体表面积为1.6-1.7平方米，安静和空腹情况下心输出量约为5-6升/分，故心指数约为3.0-3.5L/min.m2(升/分每平方米)。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。,(3)心输出量的测定,经典的费克民法是从气体代谢率来计算单位时间经过肺循环的血液量来测定心输出量的。,(4)心输出量的影响因素,心率和每搏输出量 心肌收缩力 静脉回流量2.心脏作功（略）,3.心脏泵功能的贮备,心力贮备：心输出量随机体代谢需要而增长的能力。 心脏的贮备能力取决于心率和搏出量可能发生的最大最适宜的变
9、化，心率的最大最适宜的变化约为静息时心率的两倍。 心力贮备的大小反映心脏泵血功能对代谢需要的适应能力，也反映心脏的训练水平。,四、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)。心电图反映心脏兴奋的产生、传导和恢复过程中的生物电变化，它与心脏的机械收缩活动无直接关系。,(一)正常典型心电图的描记及导联,1.肢体导联 2.加压肢体导联 3.心前区导联（胸导联）,aVL,aVR,Avf,标准导联与加压肢体导联,胸导联：,(二)正常典型心电图的波形及生理意义,P波，表示左右心房兴奋除极时产生的电变化。P-Q(P-R)间期，指从P波的起点到QRS波起点之间的时程，
10、表示心房除极化开始到心室除极化开始所需要的时间。 QRS波群，表示左右心室先后除兴奋极化所产生的电变化。 ST段，指从QRS波群终了到T波起点之间的与基线平齐的线段，表示心室除极完毕，复极尚未开始，各部位之间无电位差。 Q-T间期，指从QRS波起点到T波终点的时程，表示心室开始兴奋除极化到全部复极化所需的时间。,(三)动态心电图,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
11、系和冠心病的诊断等方面有重要的价值。,(四)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。,第二节 血管生理,一、各类血管的功能特点,各类血管的功能特点：,主动脉和大动脉：管壁较厚，含有丰富的弹力纤维。主动脉和大动脉可称为弹性贮器血管。 小动脉(阻力血管)：内径只有20-30m，对血流阻力很大。 毛细血管（交换血管）：口径很细，但因数量多，故总的截面积非常大，因
12、此血液在毛细血管内的流速十分缓慢。 静脉（容量血管）：数量较多、口径较大而管壁较薄，故容量大。循环血量的60%-70%容纳在静脉中。,二、血压,概念：指血管内的血液对单位面积血管壁的侧压力(压强)。 (一)动脉血压的形成,(二)动脉血压的正常值,收缩压：心室收缩时，动脉血压的最高值l00-12OmmHg 舒张压：心室舒张时动脉血压的最低值。 60-8OmmHg 脉搏压或脉压：收缩压和舒张压之差。 30-4OmmHg,血压随性别、年龄及其他生理情况而变化。男性一般比女性略高。,(三)动脉血压的影响因素,1.每搏出量心缩期射入A血量管壁侧压力2.心率心舒期心舒末期A血量管壁侧压力,3.外周阻力心舒
13、期血流速心舒期A血量心缩期血流速SP（不明显）4.大动脉弹性缓冲SP维持DP5.循环血量/血管容积的比例失调如：大失血循环血量Bp（显著）过敏休克血管容积回心血量Bp,DP（明显）,管壁侧压力,SP（明显）DP脉压,体循环平均压变Bp变,四、静脉血压和静脉回心血量,(一)静脉血压 中心静脉压：通常将右心房和胸腔内大静脉的血压。心脏射血能力中心静脉压静脉回流速度中心静脉压血量中心静脉压外周静脉压：各器官静脉的血压。,(二)静脉回心血量及其影响因素,1.体循环平均压静脉回流量 如：循环血量、血管容量静脉回流量2.心缩力射血分数心室舒张期室内压,静脉回流量抽吸,3.体位改变：直立下肢V回心量(约多容
14、纳500ml)卧位下肢V回心量直立卧位迅速转为立位总V回心量立位迅速转为卧位总V回心量久蹲突站血滞留下肢V回心量心输量Bp脑、视网膜供血不足暂时的头晕、昏厥，视物不清。,4.骨骼肌的挤压作用,5.呼吸运动,右室心输出量,V回心量,心房与V压差,心房 + 大V扩张,Bp,左室心输出量,肺V回流左室,肺血管扩张,胸 内 负 压 ,胸 廓 ,吸 气,影响静脉回流的因素,第三节 心血管活动的调节,调节,局部性体液调节,全身性体液调节,神经支配,心血管中枢,反射性调节,(一）心血管的神经支配,一、神经调节,(1)心交感N及其作用 (2)心迷走N及其作用起源 脊髓胸段T1T5 延髓的迷走神经侧角神经元 背
15、核和疑核分布 右：窦房结、房室肌前壁 右：窦房结左：房室交界、束支、 左：房室交界房室肌后壁 房室肌少量 递质 支甲肾上腺素 乙酰胆碱 作用 心率心缩力 心率心缩力,1.心脏的神经支配,2.血管的神经支配（略）,部 位 特 点 脊 T、L、S段 活动受上级中枢控制 髓 灰质侧角 能完成原始不精确的心血管反应缩血管中枢 是最基本的心血管中枢 延 （头端腹外侧）心交感中枢 相互间有突触联系（尾端腹外侧） 髓 心迷走中枢 （迷走背核、疑核）（吸气迷走紧张交感紧张呼气：相反） 延 下丘脑、 髓 大脑边缘系统 以 大脑新皮层运动区 上 小脑顶核.,呼吸可改变其紧张性：,始终有紧张性，且交感紧张性,传入神
16、经接替站：孤束核,下丘脑是皮层下的一高位整合中枢,越是高位N元其整合功能越复杂,(二)心 血 管 中 枢,(三)心血管反射,1.颈动脉窦和主动脉弓压力感受性反射(简称减压反射) 人和许多哺乳动物的颈脉窦和主动脉弓的血管外膜下有丰富的对压力变化非常敏感的感觉神经末梢，分别称为颈动脉窦和主动脉弓压力感受器。,反射效应,减压窦弓,2.颈动脉体和主动脉体化学感受性反射,PO2 H+ PCO2 等,颈动脉体和主动脉体外周化学感受器（+）,窦、弓N,孤 束 核,心血管中枢兴奋性改变,呼吸中枢（+）,心率、冠脉舒 心输出量,皮肤、内脏 骨骼肌血管缩,心率、心输出量、外周阻力,外周阻力心输出量,血 压,呼吸加
17、深加快,间接,3.本体感受性反射,骨骼肌的肌纤维、肌腱和关节囊中有本体感受器。肌肉收缩时，这些感受器受到刺激，反射性地引起心率加快，血压升高。 目前认为，强烈的肌肉运动一开始心率立即加快是神经反射所引起的，而本体感受性反应可能是其中的一部分。,(四)心血管反射的中枢整合型式,不同部分的交感神经、副交感神经的活动都是有分化的。对于某种特定的刺激，不同部分的交感神经的反应方式和程度是不同的，即表现为一定整合型式的反应，使各器官之间的血流分配能适应机体当时的功能活动的需要。 例如，当动物的安全受到威胁而处于警觉和戒备状态时，可出现一系列复杂的行为和心血管反应，称为防御反应。 猫的防御反应表现为瞳孔扩
18、大、竖毛、耳廓平展、呼吸加深、怒叫，最后发展为搏斗或逃跑；伴随防御反应的心血管整合型式，最具特征性的是骨骼肌血管舒张，同时心率加快，心输出量增加，内脏和皮肤血管收缩，血压轻度升高。肌肉运动时心血管活动的整合型式与防御反应相似，但血管舒张仅发生在进行运动的肌肉，不进行运动的肌肉的血管发生收缩。,二、体液调节,体液调节是指血液和组织液中的化学物质对心肌和血管平滑肌的调节作用。 (一)肾上腺素和去甲肾上腺素 肾上腺素：心率，心肌收缩力量，心输出量，血压；对外周血管的作用可使皮肤、肾脏、肠胃等内脏的血管收缩，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：心脏活动，其作用比肾上腺素小。去甲肾上
19、腺素对血管的作用是对体内大多数血管(冠状血管除外)都有明显的缩血管作用，导致外用阻力增大，动脉血压升高。,去甲肾上腺素,(二)肾素-血管紧张素肾脏的近球细胞可分泌一种蛋白水解酶，称肾素。肾素血管紧张素原活性的血管紧张素。 血管紧张素可通过直接对心血管的作用，也可通过刺激交感神经中枢以及促使交感神经末梢释放去甲肾上腺素的方式使心脏收缩加快、力量增强、心输出量增加，使皮肤及内脏器官血管显著收缩，最终导致外周阻力增加，血压升高。,(三)血管升压素 血管升压素是在下丘脑视上核和室旁核一部分神经元内合成的。 血管升压素在肾集合管可促进水的重吸收，故又称为抗利尿激素。(四)心钠素 心钠素是由心房肌细胞合成
20、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 运动对心血管系统的影响,一、肌肉运动时血液循环功能的变化 骨骼肌收缩时，耗氧量明显增加。循环系统的适应性变化就是提高心输出量以增加血流供应，从而满足肌肉组织的氧耗，并及时运走过多的代谢产物，否则肌肉运动就不可能持久。(一)肌肉运动时心输出量的变化 运动开始：心输出量就急剧增加，通常一分钟达到高峰，并维持在该水平。运动时心输出量的增加与运动量或耗氧量成正比。 运动时：由于肌肉的节律性舒缩和呼吸运动加强，回心血量大大增加，这是增加心输出量的保证。另外，运动时交感缩血管中枢兴奋，使容量血管收缩，体循
21、环平均充盈压升高，也有利于增加静脉回流。,(二)肌肉运动时各器官血液量的变化,通过体内的调节机制，各器官的血流量将进行重新分配。其结果是使心脏和进行运动的肌肉的血流量明显增加，不参与运动的骨骼肌及内脏的血流量减少。在运动开始时，皮肤血流也减少，但以后由于肌肉产热增加，体温升高，通过体温调节机制，使皮肤血管舒张，血流增加，以增加皮肤散热。(三)肌肉运动时动脉血压的变化 运动时的动脉血压水平取决于心输出量和外周阻力两者之间的关系。如果心输出量的增加和外周阻力的降低两者的比例恰当，则动脉血压变化不大。否则，动脉血压就会升高或降低。,二、运动训练对心血管系统的影响,(一)窦性心动徐缓 概念：正常安静时
22、心率低于60次/分的心率。 某些优秀的耐力运动员安静时心率可低至40-60次/分。 原因：由于控制心脏活动的迷走神经作用加强，而交感神经的作用减弱的结果。 变化：窦性心动徐缓是可逆的，即便安静心率已降到40次/分的优秀运动员，停止训练多年后，有些人的心率也可恢复接近到正常值。 应用：一般认为，运动员的窦性心动徐缓是经过长期训练后心功能改善的良好反应，故可将窦性心动徐缓作为判断训练程度的参考指标。,(二)运动性心脏增大,静力及力量性项目：投掷、摔跤和举重运动员心脏的运动性增大是以心肌增厚为主。 耐力性项目：游泳和长跑等运动员的心脏增大却以心室腔增大为主，也有报道心肌厚度也增加，但心腔内半径与心壁
23、厚之比维持在正常范围。 心肌增大是对抗超负荷刺激的一种基本生物学适应。 运动性心脏增大是对长时间运动负荷的良好适应。,(三)心血管机能改善,安静时一般人: 50OOml/min=71ml/次x70次/min运动员: 50OOml/min=lOOml次x5O次/min 最大运动时一般人: 220OOml/min=113mml次xl95次/min运动员: 350OOml/min=l79ml次xl95次/min运动训练不仅使心脏在形态和机能上产生良好适应，而且也可使调节机能得到改善。有训练者在进行定量工作时，心血管机能动员快、潜力大、恢复快。,三、测定脉搏(心率)和血压在运动实践中的意义,(一)脉搏
24、(心率) 1.基础心率及安静心率 基础心率：清晨起床前静卧时的心率。身体健康、机能状况良好时，基础心率稳定并随训练水平及健康状况的提高而趋平稳下降。如身体状况不良或感染疾病等，基础脉搏则会有一定程度的波动。 在运动训练期间，运动量适宜时，基础心率平稳，如果在没有其他影响心率因素(如疾病、强烈的精神刺激、失眠等)存在的情况下，在一段时间内基础心率波动幅度增大，可能是运动量过大，身体疲劳积累所致。,安静心率：空腹不运动状态下的心率。 运动员的安静心率低于非运动员，有的运动员的安静心率可减慢到每分钟30余次。 不同项目运动员的安静心率也有差别，一般来说，耐力项目运动员的安静心率低于其他项目运动员，训
25、练水平高的运动员安静心率较低。 评定运动员安静心率时，应采用运动训练前后自身安静心率进行比较，运动后心率恢复的速度和程度也可衡量运动员对负荷的适应水平。,2.评定心脏功能及身体机能状况,安静时一般人和运动员心脏机能差异并不十分明显，只有在进行强度较大运动时，这种差异才能明显地表现出来。通过定量负荷或最大强度负荷试验，比较负荷前后心率的变化及运动后心率恢复过程，可以对心脏功能及身体机能状况作出恰当的判断。目前常用的定量负荷试验有联合机能负荷试验及台阶试验等。 测试受试者在定量负荷中或负荷后的心率还可测定PWCl70或间接推测受试者的最大吸氧量。根据PWCl70功率的大小可评定运动员的机能能力，根
26、据最大吸氧量可评定运动员有氧工作能力。,心率的测定还可以检查运动员的神经系统的调节机能，对判断运动员的训练水平有一定的意义，常用的卧倒-直立试验和直立-卧倒试验，通过测定试验前后的心率并根据心率增减次数可评定受试者植物性神经系统机能。,3.控制运动强度,在耐力训练中，使用心率控制运动强度最为普遍，有人提出耐力训练心率=(最大负荷后心率-运动前心率)/2+运动前心率。在耐力训练中保持这样的心率，5分钟才能收到良好的效果。 耐力负荷的适宜强度也可以用安静时心率修正最大心率百分比的方法来确定， 即运动时心率=安静时心率+60%(最大心率-安静时心率)。,卡尔森等提出了运动强度心率测定方法，目的是用心
27、率控制在不同状态下的运动强度而获得良好的训练效果。 常用的卡尔森公式为:(最大心率-运动前安静心率)/2+运动前心率。所测定的心率可为教学、训练及健身锻炼提供生理学依据。在涉及游泳等运动的间歇训练中，一般多将心率控制在120-150次/分的最佳范围内。一般学生在早操跑步中的强度，可控制在130-150次/分之间。成年人健身跑可用170减去年龄所得的心率数值来控制运动强度。,(二)血压,1.清晨卧床时血压和一般安静时血压较为稳定，测定清晨卧床血压和一般安静时血压对训练程度和运动疲劳的判定有重要参考价值。 随着训练程度的提高，运动员安静时的血压可略有降低，如果清晨卧床血压比同年龄组血压高15%-2
28、0%，持续一段时间不复原，又无引起血压升高的其他诱因，就可能是运动负荷过大所致。如果清晨卧床血压比平时高20%左右且持续雨天，往往是机能下降或过度疲劳的表现。 2.测定定量负荷前后血压及心率的升降幅度及恢复状况可检查心血管系统机能并区别其机能反应类型，从而对心血管机能作出恰当的判断。,3.运动训练时，可根据血压变化了解心血管机能对运动负荷的适应情况。由于收缩压主要反映心肌收缩力量和每搏输出量，舒张压主要反映动脉血管的弹性及外周小血管的阻力，因此运动后理想的反应应当是收缩压升高而舒张压适当下降或保持不变。一般而言，收缩压随着运动强度的加大而上升。大强度负荷时，收缩压可高达19OmmHg或更高，舒
29、张压一般不变或轻度波动。根据运动训练时血压的变化可判断心血管机能对运动负荷是否适应。,思考题,l心肌的各种生理特性有何生理意义？ 2正常心脏的节律性兴奋是如何传导的? 3在心脏泵血过程中，左心室内压力、容积改变和瓣膜开闭是如何保证血液正常流动的?4各种因素是如何影响心输出量的?5用心脏作动量来评价心脏的泵功能有何重要意义?6心力贮备在反映心脏机能上有何生理意义?7各类血管的结构特点与其生理机能间有何联系?8各种因素是如何影响动脉血压的?9肌肉运动时，人体血液循环系统发生哪些主要的功能变化?这些变化是如何引 起的?10.以减压反射为例，说明心血管活动神经调节的生理过程。11.运动训练对心血管系统有何影响?12.何谓窦性心动徐缓?它是如何产生的?13.有训练的人和一般人在进行定量工作时心血管机能有何不同?14.测定脉搏(心率)和血压在运动实践中有何意义?,
