运动与心血管系统
机体运动所需要的氧通过呼吸系统的摄入,在红细胞的运输下分布到全身各组织细胞,输送的环节需要在心脏提供的动力的推动下在血管系统内完成,心血管循环系统是完成氧的摄入、输送和分布的关键环节。
1.血液循环系统
血液循环系统由血管和心脏组成,通过心脏的收缩提供的动力,使血液在血管内周而复始的流动,达到保证体内的氧、二氧化碳、各种营养物质、代谢产物及各种液体调节物质的运输,维持组织细胞的新陈代谢和内环境稳定,从而保证生命活动的正常进行。
心脏是一个由心肌组织构成的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。血管分为动脉、毛细血管、静脉,动脉将血液从心脏送至毛细血管,毛细血管是连接动静脉的血管,静脉将毛细血管内血液送回心脏。
2.心肌的供血与能量代谢特点
心脏向全身器官系统供血,心肌组织自身血液供应由冠状动脉提供。心肌的毛细血管极为丰富,在所有组织中,心肌细胞所含线粒体数量最多、密度最大,保证了心肌与血液间的物质交换速度。心肌有氧代谢酶系统发达,而无氧代谢酶系统很弱,高度依赖有氧供能系统活动,其代谢的能量来源几乎完全靠有氧代谢提供,对缺氧缺血十分敏感。可供心肌细胞利用的能源物质主要有脂肪、葡萄糖和乳酸。
3.心脏的泵血功能评价
心脏功能由心脏泵血能力实现,一般用心动周期、心率、每搏输出量、心排血量、心力贮备等指标来判断心脏泵血能力。
(1)心动周期。心脏每收缩和舒张一次所需要的时间为一个心动周期,一般大概是0.8秒左右。
(2)心率。心脏每分钟跳动的次数叫心率,大概是60~100次/分钟,如果低于60次/分钟叫心动过缓,高于100次/分钟叫心动过速。心率有明显的个体差异,新生儿的心率可达130次/分钟以上,女性心率大于男性心率,体质差的人心率大于体质强的人,训练良好的耐力运动员安静时的心率较慢。心率是了解循环系统机能的简单易行指标,在运动实践中常用心率来反映运动强度和生理负荷,用于运动员的自我监督或医务监督。(第六章将详做介绍)
(3)每搏输出量。每搏输出量是一侧心室每次收缩时射入动脉的血量,简称每搏量。正常成年人安静时每搏输出量约为60~80ml,每搏量是心室舒张末期容积与收缩末期容积之差,是反映心脏收缩功能的重要指标,受静脉回心血量和心肌收缩力的影响。
(4)心排血量。心排血量是指每分钟一侧心室射入动脉的血量,又称为每分钟输出量。心排血量=每搏输出量×心率,正常成年人安静状态下的心输出量为3~6L/分钟。剧烈运动时可使心排血量提高5~7倍,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人心排血量。心排血量反映机体单位时间的血液循环量,是评定心泵功能的最重要的指标之一。
(5)心力贮备。心力储备是心排血量随机体代谢需要而增长的能力,称为心泵功能贮备,又称为心力贮备。心力贮备可用最大心出输出量与安静心排血量之差来表示,其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。
4.运动对心血管功能的影响
1)一次性运动对心血管功能的影响
(1)运动时心率的变化。运动初期心率在出现快速上升达到一定水平后,较长时间维持在一个波动不大的范围中,这段时间各系统机能处于相对稳定状态;运动过程中机体各系统机能平衡被破坏后,心率将出现再次增高,至此达到最大心率,此时心率的升高可视为机体的运动疲劳点。
(2)运动时每搏输出量和心排血量的变化。运动开始,心排血量就急剧增加,通常1分钟达到高峰并维持该水平。运动时心排血量的增加与运动量或耗氧量成正比。运动过程中,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,这是增加心排血量的保证。另外,运动时交感缩血管中枢兴奋,使容量血管收缩,体循环平均充盈压升高,也有利于增加静脉回流。
(3)运动时动脉血压的变化。动力性运动收缩压明显升高,舒张压的变化相对较小,甚至可能略有下降。静力性运动由于憋气使胸腔压力增大,负荷增高,搏出量有所下降。心室余血量较多,静脉回流阻力增加,加之肌肉紧张性收缩对外周血管的静力性压迫,使外周血流不畅,外周阻力显著增高,结果使收缩压的升高幅度相对较小,而舒张压的增加十分明显,对小血管造成很大压力。
2)长期运动对心血管功能的影响
(1)运动性心脏肥大。长期系统的运动训练,使运动员心脏发生明显增大,称为运动性心脏肥大。静力及力量性项目如投掷、摔跤和举重,运动员心脏的运动性增大是以心肌肥厚为主;耐力性项目如游泳、长跑等,运动员的心脏增大却是以心、腹腔的内径扩大为主。运动性心室心肌肥厚是心肌细胞对抗超负荷刺激的一种基本生物学适应,是对长期运动负荷的良好适应。
(2)运动性心动徐缓。具备运动心脏者普遍出现安静心率明显低于正常值的现象,可低至40~50次/分钟。表现出安静状态下心功能出现心率低、每搏量高的能量节省化现象。
(3)心脏泵血功能。安静状态,供血无明显区别,但普通心脏表现为高心率和较小每搏量,运动心脏表现为低心率和较大每搏量。低心率使运动心脏的心率储备增大,有助于心力贮备的提高。