康复运动学基础--运动力学基础

第三章康复医学基础理论主讲人：黄朝露黔东南民族职业技术学院第一节运动力学基础学习目标掌握运动的生理生化效应熟悉牛顿运动定律的在人体运动中的应用；熟悉骨、关节、韧带和肌腱的生物力学特性及其在康复治疗中的应用。了解运动中力的合成与分解及其在人体运动中受力分析中的应用。运动是生命的标志，不仅表现为物体的物理性位移，而且也表现为生物体内部结构的动态变化和功能的发挥。运动是良医（ExerciseisMedicine）作为一种学术理念和健康促进项目在2007年11月由美国运动医学和美国医学会正式提出。一人体运动学运动学是理论力学的一个分支，是运用几何学的方法来研究物体运动的一门学科。人体运动学是研究机体活动时各系统生理效应变化的科学，主要包括运动生理学（exercisephysiology）和生物力学（biomechanics）。人体运动学是力学，生理学，生物学和医学相互渗透的学科，运动学知识在康复医学中用于分析运动功能障碍的原因，指导康复治疗实践，是康复医学的重要基础理论之一（一）运动的生理生化效应运动是人类最常见的生理性刺激，对多个系统和器官的功能具有明显的调节作用，只要生命存在，运动就不会停止。运动时身体的各个系统都将产生适应性变化，继而引起功能的改变心脏大比拼1.运动对心血管系统的影响心脏即是储血器官，也是动力器官。心血管系统是以心脏为中心通过血管与全身各器官，组织相连，血液在其中循环流动体循环：左心室主动脉各级动脉毛细血管各级静脉上下腔静脉右心房肺循环：右心室肺动脉肺部毛细血管肺静脉左心房血液循环心脏的一次收缩和舒张，构成一个机械活动周期，称为心动周期。分为收缩期和舒张期。运动时心血管活动的调节神经调节体液调节局部血流调节冠状血流的调节交感神经VS副交感神经交感神经VS副交感神经交感神经兴奋的场景就像在战场上，战士们杀敌的场面：他们手拿冲锋枪，大喊一声：冲啊！然后向敌人阵地冲去神经调节心脏接受心血管中枢发出的心交感神经和心迷走神经的双重支配心交感神经紧张：心跳加快，收缩加强，每搏输出量增加，心排出量增加，血管收缩，外周阻力加强副交感神经：心跳减慢，收缩变弱，每搏输出量减少，心排出量减少返回体液调节运动时交感神经兴奋，肾上腺素和去甲肾上腺素进入血液，使心率加快，心肌收缩力增强，心排出量增加，血压升高。皮肤，肾脏，肠胃等内脏的血管收缩，骨骼肌和肝脏中血管及冠状动脉舒张，有助于血液的重新分配。返回局部血流调节运动使组织代谢活动增强，局部组织中氧分压降低，代谢产物积聚增加，CO2，H+，腺苷，ATP，K+等能刺激局部的微动脉和毛细血管舒张，使局部的血流量增多，能向组织提供更多的氧，并带走代谢产物返回冠状血流的调节在运动或精神紧张等情况下，心肌代谢活动增强，耗氧量也随加。此时，机体主要通过舒张冠状动脉，即增加冠状动脉血流量来满足返回运动时心血管功能的变化心率变化每搏输出量和心排出量变化血压的变化运动时器官的血流变化心率的变化低强度运动：100次/min中等强度运动：150次/min极量运动：200次/min正常心率：60-100次/min平均：75次/min返回每搏输出量和心排出量的变化运动时血流速度加快，静脉回心血量增加，使舒张末期心室容积提高。交感神经兴奋及儿茶酚胺分泌增加，使心肌收缩力增强，减少收缩末期心室容积，二者共同作用使每搏输出量明显增加，每搏量的增加和心率的加快使心排出量显著加大。心率超过150-160次/min，每搏输出量逐渐减少。心率超过180次/min，心室充盈期缩短，心输出量减少返回血压的变化动脉血压水平取决于心排出量和外周阻力两者之间的关系。运动时，心排出量增加，故收缩压升高，外周阻力变化不大。等长收缩运动时，因心排出量增加不明显，而骨骼肌持续收缩压迫血管，使外周阻力增加，故血压变化主要表现为舒张压升高。长期有氧运动有助于降压，高血压长期坚持有氧运动对血压降低（尤其舒张压）有较大意义。人体血压血压（bloodpressure）是指血液在血管内流动时对单位面积血管壁的侧压力。平常所说的血压是指动脉血压。收缩压：心室收缩时血液对动脉管壁的最大压强，一定程度上反映了心脏的收缩能力和大动脉的弹性贮器能力舒张压：心脏舒张时血液对动脉管壁的最小压强，一定程度上反映了外周阻力高低高血压原发性高血压：是体循环动脉压升高为主要临床表现的心血管综合征。收缩压≥140mmHg或舒张压≥90mmHg.分类（血压mmHg）收缩压舒张压正常血压＜120＜80正常高值血压120-13980-89高血压1级（轻度）140-15990-99高血压2级（中度）160-179100-109高血压3级（重度）≥180≥110单纯收缩期高血压≥140＜90返回运动时器官的血流变化人体安静时骨骼肌血流量约占心排出量20%。运动状况下，骨骼肌的血流量比安静时增加4-20倍，心肌血流量增加3-5倍，而内脏器官，皮肤等部位的血管收缩，血流量比安静时减少2-5倍如果持续运动，肌肉产热增加，体温升高有利于散热返回运动在心血管疾病防治中的作用及机制适当的运动可增加体能并在心血管疾病的防治上有重要意义。运动可以预防和控制高血压可以延缓动脉粥样斑块的进展增加冠状动脉血流贮备，有利于冠心病对于心功能不全的患者，适当的运动可使患者症状得到改善，提高心血管疾病患者的整体功能，生活质量，存活率。维持或增加心肌氧的供应，减少心肌工作耗氧量：可预防或延缓冠状动脉样硬化的进展，并且能增加冠脉侧支循环，增加冠脉直径，从而改善心肌的血流灌注和分布运动训练能降低安静心率和动脉血压，减少循环血液中的儿茶酚胺水平，从而减少心脏负荷，降低心脏耗氧量。提高心肌功能和电稳定性：运动可以增加休息和运动时的每搏输出量，射血分数，提高心肌抗缺氧能力，从而增加心肌收缩力和电稳定性。血管贮备力增强运动使毛细血管增加，促进血管内产生内皮舒张因子，更好的参与心血管功能的调节。运动后血管对缩血管物质的反应性减弱，从而使心脏负荷降低，心功能改善。缩血管物质：内皮素，儿茶酚胺，血管紧张素，血管升压素，血栓烷A2，，舒血管物质：内啡肽，激肽，PGI2,NO,腺苷，组胺提高抗动脉粥样硬化能力：改善HDL-c/LDL-c比值，改善糖代谢，增加胰岛素敏感性，减少血小板聚集，增加纤溶酶活性，减轻肥胖等2.运动对呼吸系统的影响运动时机体代谢加快，呼吸系统也将发生一系列变化，以适应机体代谢的需求和保证运动的顺利完成肺通气的动力主要吸气肌膈肌，肋间外肌主要呼气肌肋间内肌，腹肌辅助吸气肌斜角肌，胸锁乳突肌平静呼吸吸气主要是膈肌，肋间外肌收缩产生，呼气是膈肌，肋间外肌舒张产生用力呼吸吸气和呼气都是主动过程吸气由膈肌，肋间外肌辅助吸气肌参与，呼气除了吸气肌舒张外，还有肋间内肌和腹肌参与腹式呼吸是以膈肌舒缩活动为主的呼吸运动胸式呼吸是以肋间外肌舒缩活动为主的呼吸运动呼吸肌收缩和舒张胸廓扩大和缩小肺的舒缩外界环境和肺泡间周期性压力差通气肺通气的直接动力是外界环境和肺泡间的压力差原动力是呼吸肌的收缩和舒张引起的节律性呼吸运动肺通气的阻力弹性阻力非弹性阻力比例占总通气阻力的70%占总通气阻力的30%阻力类型弹性阻力在气流停止的静止状态下仍存在，属于静态阻力非弹性阻力只有在气体流动时才有，属于动力阻力阻力来源（1）肺的弹性阻力：主要来源于肺泡内侧面表面张力产生的回缩力(2/3)（2）胸廓的弹性阻力（1）气道阻力（2）惯性阻力（3）组织的黏滞阻力总阻力总顺应性=0.1L/cmH2o总气道阻力=1-3L/cmH2o（L/s）肺容积和肺容量肺换气肺换气是指肺泡与毛细血管之间的气体交换。在肺泡，O2从分压高的肺泡通过呼吸膜扩散到血液CO2则从分压高的毛细血管血液中扩散到分压低的肺泡中每分钟肺泡通气量Va/Q=每分钟血流量=4.2/5=0.841.O2，CO2在血液中存在形式O2CO2物理溶解占总运输量的1.5%占总运输量的5%化学结合氧合血红蛋白（HbO2，占98%）碳酸氢盐（HCO3-,占88%）氨基甲酰血红蛋白（HHbNHCOOH,占7%）1.肺扩张反射：肺充气或扩张时，抑制吸气冲动传导：肺扩张感受器迷走神经髓延切断吸气转入呼气加快呼吸频率2.肺萎缩反射：肺萎缩时，增强吸气，使呼气转为吸气冲动传导：肺萎缩感受器迷走神经阻止呼气过深，防止肺不张2.呼吸运动的调节运动与肺通气功能的变化运动时机体需要消耗更多的O2和排出更多的CO2。通气功能会发生相应的变化，主要表现为：呼吸加深加快，肺通气量增加。潮气量：500ml-2000ml呼吸：12-18-40-60次/min每分通气量：6-8L-80-150L通气耗氧量：安静时占总耗氧量的1%-2%，剧烈运动时占8%-10%。运动与肺换气运动时换气机能的变化，主要通过O2的扩散与CO2的交换体现。（1）通气血流比值：Va/Q大于0.84，意味肺泡通气量过剩，而血流不足，有部分肺泡气未能与血液充分交换，增加肺泡无效腔，使通气效率下降。反之比值小于0.84，则意味着肺泡通气量不足，部分血液不能得到充分的气体交换，造成机体缺氧2.运动时肺换气的具体变化：（1）PO2比安静时更低，呼吸膜两侧PO2差增加，O2在肺部的扩散速度增大（2）儿茶酚胺增多（3）毛细血管前括约肌扩张（4）右心室泵血量增加运动与氧耗最大摄氧量（maximaloxygenconsumption，VO2max）：指长时间进行有大量骨骼肌参与的激烈运动时，人体单位时间内所能摄取的最大摄氧量。氧亏和氧债：在摄氧量能瞒足需氧量的小或中等强度不变能量消耗恒定时，摄氧量能保持在一定水平，称为“稳定状态”。但在运动起始阶段，因呼吸，循环的调节较为迟缓，氧在体内的运输滞后，致使摄氧水平不能立即到位，而是呈指数函数曲线样逐渐上升，称为“非稳定期”。这一阶段的摄氧量与根据稳定状态推断的需氧量相比，不足部分叫“氧亏”。运动后通过快速，慢速两个阶段逐渐移行到安静水平，超过安静水平的耗氧量叫“氧债”。3.运动对中枢神经系统的影响所有的运动都可向中枢神经提供感觉，运动和反射传入。随着复杂性的增加，神经活动的兴奋性，灵活性和反应性都可以得到提高。周围神经按部位可分为：脑神经（12对）脊神经（31对）。根据分布的对象不同分为躯体神经和内脏神经周围神经。可根据传递神经冲动的方向不同分为传入神经（感觉神经）和传出神经（运动神经）内分泌系统内分泌系统（endocrinesystem）是一种整合性的调节机制，通过分泌特殊的化学物质来实现对有机体的控制与调节。同时它也是机体的重要调节系统，它与神经系统相辅相成，共同调节机体的生长发育和各种代谢，维持内环境的稳定，并影响行为和控制生殖等。运动对内分泌系统的影响胰腺肾上腺性激素胰腺胰腺分为外分泌腺和内分泌腺两部分。外分泌腺由腺泡和腺管组成，腺泡分泌胰液，腺管是胰液排出的通道。胰岛能分泌胰岛素与胰高血糖素等激素。人类的胰岛细胞按其染色和形态学特点，主要分为α细胞、β细胞、γ细胞及PP细胞。α细胞约占胰岛细胞的20%，分泌胰高血糖素；β细胞占胰岛细胞的60%-70%，分泌胰岛素；γ细胞占胰岛细胞的10%，分泌“生长抑素”；PP细胞数量很少，分泌胰多肽。运动使体内胰岛素水平下降，且降低程度与运动强度，运动时间相关。运动结束后需要1小时或更多时间，血浆胰岛素才可以恢复到运动以前的水平。运动可以提高血浆胰高血糖素水平，后者与运动负荷有关，大幅度运动后胰高血糖素水平明显提高。肾上腺肾上腺主要产生肾上腺皮质素和肾上腺髓质素。肾上腺皮质球状带盐皮质激素（醛固酮）束状带糖皮质激素(皮质醇）网状带性激素+少量糖皮质激素肾上腺髓质嗜铬细胞肾上腺素+去甲肾上腺素（4:1）肾上腺皮质素主要生理效应是调节机体水盐糖，蛋白质代谢，并与第二性征及及性器官的发育有关。肾上腺髓质包括肾上腺素和去甲肾上腺素（合称儿茶酚胺），与α受体结合跟血管收缩有关，与β受体结合跟糖原分解，脂肪动员，血管扩张，心率增加，支气管扩张有关性激素性激素sexhormone（化学本质是脂质）是指由动物体的性腺，以及胎盘、肾上腺皮质网状带等组织合成的甾体激素，具有促进性器官成熟、副性征发育及维持