康复医学概论4-运动的生理学基础

运动的生理学基础Part1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(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•运动时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。①如果从事动力性运动，由于心输出量增加肌肉血管舒张，腹腔血管收缩，总的外周阻力不变，故主要表现为收缩压升高②如果从事静力性运动，由于心输出量增加幅度小，肌肉收缩压迫血管，腹腔血管收缩，总的外周阻力增大，故血压升高，以舒张压增高更明显。二、运动训练对心血管系统的影响(一)窦性心动徐缓•正常安静时心率低于60次/分的心率；优秀的耐力运动员可低至40-60次/分•原因：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•变化：窦性心动徐缓是可逆的•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•运动员心脏：•指由长时间训练引起的以心脏增大、心功能增加为主要表现的心脏适应现象。运动员心脏除增大、心泵血功能提高外，还伴有都行心动过缓、心脏内分泌功能改变等，最终可表现为心泵功能储备的增加•运动性心脏增大是对长时间运动负荷的良好适应。•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厚之比维持在正常范围。(三)心血管机能改善-搏出量和心输出量增加安静时一般人:50OOml/min=71ml/次*70次/min运动员:50OOml/min=lOOml次*5O次/min最大运动时一般人:220OOml/min=113ml次*l95次/min运动员:350OOml/min=l79ml次*l95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。Part2运动对呼吸系统的影响一、运动时呼吸系统的调节•骨性胸廓发达，胸围增加•呼吸肌发达且力量增大•呼吸差增加•肺活量和肺通气量增加•肺泡弹性和通透性加大，微血管密度增加，生理性的死腔减少，利于气体交换•呼吸深度增加而呼吸频率下降二、长期运动时呼吸系统的适应•运动系统的肌属骨骼肌，每块肌都可看作一个器官。•每块肌都有一定的形态、结构、位置和辅助装置，执行一定的功能，有丰富的血管和淋巴管分布，并接受神经的支配，所以每块肌都可视为一个器官Part3运动对骨骼肌的影响一、骨骼肌概述•肌的构造•肌腹——位于肌的中间，色红，柔软，有收缩能力•肌腱——位于肌的两端，色白，较硬，无收缩能力•肌的辅助结构:筋膜、滑膜囊、腱鞘②深筋膜（固有筋膜）——位于浅筋膜的深面，包被在每块肌肉或肌群、腺体、大血管和神经等形成“筋膜鞘”。在四肢最发达外伸入肌群之间与骨相连，分隔肌群，称“肌间隔”；作用：保护肌免受摩擦，有利肌或肌群进行活动。①浅筋膜（皮下筋膜）——位于真皮之下，完整连续的覆盖全身，（内含有脂肪、浅动脉、皮下静脉、皮神经、淋巴管）；作用：保护深部组织和保持体温。2、滑膜囊——垫于肌腱和骨之间，为封闭的结缔组织小囊，内含少量滑液（有的滑膜囊在关节附近和关节腔相通）；作用：增加润滑，减少摩擦，促进运动的灵活性3、腱鞘——由内、外两层共同组成，内层（滑膜层）呈双层套管状包裹着肌腱，多见于手足摩擦较大的部位；作用：约束肌腱，减少在运动时的摩擦。•骨骼肌超微结构示意图•肌丝滑行理论：•肌肉的缩短或伸长是由于肌小节中粗丝和细丝的相互滑行，而肌丝本身结构和长度不变。•当肌肉缩短时，由Z线发出的细丝沿着粗丝向暗带中央滑动，结果相邻的的各Z线都相互靠近，肌小节长度变短，从而出现了整个肌肉缩短。•此理论的证据是：•①肌肉缩短后，A带不变，I带明显缩短，由于肌节两端的细丝在肌节中相接触，H消失。•②当肌肉拉长时，细肌丝沿粗丝向暗带外侧滑动，故明带和H带均加宽。•运动单位：一个α-运动神经元和受其支配的肌纤维所组成的最基本的肌肉收缩单位(简称MU)。•张力不但与兴奋的运动单位数目有关，而且也与运动神经元传到肌纤维的冲动频率有关。•参与活动的运动单位数目与兴奋频率的结合，称为运动单位动员(简称MUI),也可称为运动单位募集。二、长期运动对骨骼肌的影响•不同肌纤维的形态特征形态学特征Ⅰ型（慢肌）Ⅱ（快肌）在一肌肉中的位置肌纤维的直径肌纤维数量肌浆网（内质网）突触小泡α-运动神经元神经肌肉接点终板面积肌节Z线宽度（埃）毛细血管网血液供应神经支配深部细少不发达少小无皱折小800-1000较丰富多少表浅粗多发达多大后膜有皱折大400-500不太丰富少多•不同肌纤维的生理学特征•快肌纤维收缩速度快，慢肌纤维收缩速度慢。•和慢肌纤维相比，快肌纤维在收缩时能产生较大的力量，但容易疲劳。(一)肌纤维选择性肥大•耐力训练可引起慢肌纤维选择性肥大•速度、爆发力训练可引起快肌纤维选择性肥大。（二）酶活性改变•耐力训练使慢肌纤维面积、琥珀酸脱氢酶活性和磷酸丙糖激酶显著提高•速度、爆发力训练使LDH、磷酸化酶活性升高（三）肌肉体积增大，收缩力量增大•骨骼肌肌纤维增粗，横断面积增加•大负荷、少重复的训练增加肌肉力量•小负荷、多重复的训练增加肌肉耐力Part4运动对骨代谢的影响一、骨概述骨的形态分类长骨短骨扁骨不规则骨骨外膜骨内膜骨膜（内层的成骨细胞有造骨功能）（破骨细胞有破骨功能）骨密质骨质骨松质红骨髓黄骨髓骨髓骨的化学成分和物理特性有机物无机物成人约占1/3。有机物使骨具韧性。成人约占2/3。无机物使骨具一定硬度。骨的发生膜内成骨软骨内成骨长粗：成骨细胞和破骨细胞相互作用。长长：骺软骨不断增生和骨化。骨的生长•运动通过改善骨的血液循环，加强骨的新陈代谢，使骨径增粗，基质增厚，骨质的排列规则、整齐，并随着骨形态结构的良好变化，骨的抗折、抗弯、抗压缩等方面的能力有较大提高。•人体从事体育锻炼的项目不同，对人体各部分骨的影响也不同。•经常从事以下肢活动为主的项目，如跑、跳等，对下肢骨的影响较大；•从事以上肢活动为主的项目，如举重、投掷等，对上肢骨的影响较大。二、运动对骨的影响A.运动能够增加骨密度的峰值，缓解骨量丢失，预防骨质疏松的发生。B.进行对骨骼有负载作用的抗重力或抗阻力性运动有利于骨的形成，提高骨密度。•运动产生的肌肉张力和机械力作用于骨骼，导致骨组织的特异性变形，改变骨内的压电位，进而刺激成骨细胞生长，促进骨形成和重建，以维持骨量或增加骨密度，并使骨的弹性增加，抗弯曲，抗挤压和抗扭转的能力增强。C.只有一定强度的运动才可以刺激骨小梁的生长，大负重的运动比小负重、长时间的运动更能使骨密度值增加。D.过量的运动会加剧骨组织微缺损,使骨塑造、骨重建频率加快，自我更新修复已缺损组织的能力降低。E.当骨与软组织接壤的地方因长期承受压力，会造成软骨失去水分与弹性，导致骨骼出现退化性改变。F.内分泌在维持骨骼正常代谢方面起着十分重要的作用•可以促进骨的蛋白质合成，使骨基质总量增加，及有利于骨的钙化；尤其是睾酮和雌二醇，可促进骨骼的生长、发育，使骨皮质增厚和骨密质增高。•运动能够通过调节内分泌功能来促进骨形成，并可增加睾酮和雌激素的分泌,促进骨代谢。G.体育锻炼的效果•并不是永久的，当体育锻炼停止后，对骨的影响作用也会逐渐消失，因此，体育锻炼应经常化。•体育锻炼的项目要多样化，以免造成骨的畸形发展。•运动既可增加大关节的固定性，提高关节承受载荷的能力，又可提高关节的灵活性，适应大幅度运动的需要，这对减少和防止关节的损伤、增强体质、提高运动成绩具有十分重要的意义。Part5运动对关节的影响①增大关节的稳固性•在系统的体育锻炼中，由于机械的作用，关节面的骨密质增厚，使其承受载荷的力学性增强；关节软骨增厚，提高了关节的缓冲能力；关节囊和关节韧带等胶原组织增生，抗拉伸的能力增强；关节周围的肌肉力量增大，使关节稳固性增大。②提高关节的灵活性•坚持采用各种科学、有效的拉伸练习方法，可使关节囊、韧带及关节周围的肌肉等软组织在力的作用下被伸展，增大关节的灵活性，提高关节运动幅度，这对减慢软组织的退行性变化、延缓衰老，以及提高动作质量，防止运动损伤是必不可少的。③促进关节损伤后的修复•关节附近的骨折、关节置换术后，应采用适当的运动疗法，以刺激软骨细胞、增加胶原和氨基已糖的合成，防止滑膜粘连和血管翳的形成，从而增加ROM，恢复关节功能。④运动可以降低成年人关节软骨的量，还能使非钙化区软骨变薄，但运动可以增加儿童关节软骨的量。⑤中等强度的运动对机体是很有益的，可以增加软骨细胞的数量及刺激蛋白多糖的合成，而长期、高强度的运动则会带来负面的影响。Part6运动对中枢神经系统的影响•多种形式的运动能影响大脑皮质内锥体细胞树突棘的数量增多•运动可以向中枢神经系统提供感觉、运动和反射性传入，从而保持CNS的紧张度和兴奋性•多次重复的训练提高神经活动的兴奋性、灵活性和反应性。•运动促进脑血液循环，改善脑组织的氧气和营养物质供应。制动与卧床对机体的影响52•制动(immobilization)：是指人体局部或全身保持固定或限制活动，是临床医学常用的保护性治疗措施。•制动的三种形式•1.局部固定（如骨折或脱位后的石膏固定）•2.卧床休息•3.神经性瘫痪53•制动的积极作用•1.有助于减轻局部损伤的疼痛和肿胀，保证损伤组织的自然修复过程。•2.减少在病情不稳定的情况下发生进一步损伤的危险。•2.降低组织和器官的能量消耗，以保护受损的组织和器官的功能。54•制动的负面作用•1.废用综合征。•2.增加并发症的出现。•3.增加新的功能障碍。•正确认识制动对机体的影响，处理好制动与运动之间的关系，是康复医学工作中的重要内容之一。55一、制动对骨骼肌的影响（一）肌代谢障碍1.在制动的最初几个小时内，肌蛋白的合成速度便开始下降。2.制动30天，肌细胞胰岛素受体对胰岛素的敏感性下降。3.制动45天，肌线粒体密度减小、氧化酶活性降低、总毛细血管密度降低、毛细血管长度缩短，导致肌局部的血流量减少。56（二）肌萎缩•1.制动可造成废用性肌萎缩，以神经性瘫痪引起的肌萎缩最为明显。肌萎缩速度为非线性的，即制动早期肌萎缩最快，呈指数下降趋势。•2.快肌纤维横截面积减少超过慢肌纤维。•3.伸肌萎缩的程度要重于屈肌。57（三）肌力下降•1.由于肌萎缩、支配肌运动的神经兴奋性下降、运动单元募集减少等因素，导致肌力下降。•2.肌力下降的速度要比肌萎缩的速度快。•3.肌力下降和神经功能障碍又是造成步态不稳和运动协调性下降的主要原因。58（四）肌性挛缩•制动会导致肌膜的胶原纤维发生改变，使肌膜硬化、弹性下降。由于肌膜的限制作用，将会使整块肌丧失其伸展性，造成肌性挛缩。59二、制动对骨关节的影响（一）骨代谢异常1.骨钙负平衡•制动1～2天尿钙即开始增高，5～10天内显著增高，7周时达到高峰。•由于大量的钙随尿液排出，使血钙降低，低血钙又促进了骨组织中的钙转移至血中，从而产生了高钙血症，最终导致骨钙负平衡。60•2.骨密度降低•（1）制动使相对或绝对骨质吸收超过骨质形成，特别是骨小梁和骨皮质的吸收增加，使骨密度减低，表现为骨质疏松。•（2）骨密度降低主要发生于身体承重的