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1、 第三章运动对机体的影响 赣医三附院骨科胡超华 学习目的 了解和掌握运动对人体各系统功能产生影响的基本原理和规律掌握科学的运动方式 充分利用运动刺激对机体的良好影响 尽量减少对机体的不良影响 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 它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 第一节运动对骨骼 关节软骨 肌肉的影响 一 运动对骨骼的影响 一 骨的结构和基础生理 骨的主要构造 骨膜 骨质 骨髓骨的发生和生长发育 增粗 加长 二 运动对骨的影响和作用 运动对骨形态的影响运动对儿童骨骼生长发育的影响运动对骨折康复的影响运动对骨质疏松
2、的影响 骨关节 Wolf氏定律 骨骼的密度和形态取决于施加在骨上的力 骨骼 肌肉系统 制动 骨质疏松 骨骼的凸起部位都是受力部位骨骼应力降低 导致骨质疏松骨密度越高的骨骼 制动后骨质疏散越明 跟骨 脊柱骨质疏松的后果 疼痛 微小系列骨折 血钙代谢异常及后遗症 骨骼 肌肉系统 骨骼 肌肉系统 骨骼 肌肉系统 骨骼 肌肉系统 骨骼 肌肉系统 骨骼 肌肉系统 中国首位航天员杨利伟 骨骼 肌肉系统 运动对骨代谢的影响 我国健康人群尺骨骨密度值变化 根据刘忠厚1998年资料制作 骨量变化6个时期 1 骨量增长期从出生至20岁 该期男性增长速度快于女性 年均增长率分别为2 2 和1 9 2 骨量缓慢增长期
3、从20 30岁 年增长率为0 5 1 3 骨量峰值相对稳定期从30 40岁 骨密度处于一生的峰值期 女性骨峰值低于男性 4 骨量丢失前期女性从40 49岁 男性从40 64岁 女性年丢失率为0 4 0 6 男性0 3 0 5 5 骨量快速丢失期主要见于绝经后女性 绝经后1 10年 骨量丢失速率明显加快 年丢失率为1 5 2 5 男性不存在快速骨丢失期 6 骨量缓慢丢失期65岁以后 骨量年丢失率约为0 5 1 另外 部分学者观察到80岁以后的女性骨量呈现一缓慢回升的趋势 其原因尚不清楚 运动因素运动方式 运动种类 运动时间等都对骨量产生不同影响 研究认为 运动对骨量的影响主要有机械负荷对骨的直接
4、刺激作用和肌肉收缩对骨骼的拉力 挤压力和剪切力的间接刺激作用 另外还有运动使营养及钙摄入量增加 日光照射使体内维生素D浓度增高等因素 因此 适宜运动配以合理营养可能是提高骨质量的最佳途径 运动训练或体育锻炼对骨密度 bonemineraldensity BMD 的影响 1 力量性运动项目的骨密度最高 耐力性运动项目的骨密度最低 男女运动员呈现同类变化2 耐力性项目运动员的骨密度低于正常人 最大摄氧量与BMD呈负相关关系 3 肌力与骨密度密切相关 出现这种现象的原因 对于女运动员可能是过量的耐力运动 通过下丘脑 垂体 性腺轴间接地抑制卵巢产生和释放雌激素 从而降低血液中雌激素浓度 使骨代谢过程的
5、骨吸收大于骨形成 导致骨密度下降 同样 过量的耐力运动也能使男性下丘脑 垂体 性腺轴功能受到干扰 导致血睾浓度和精子数量下降 雄激素水平低下或缺乏可引起成骨细胞和破骨细胞活性平衡失调 使骨吸收大于骨形成 从而导致骨密度下降 骨钙代谢 骨钙负平衡在卧床早期即可发生 尿钙分泌在制动7周时达到高峰 骨钙降低与制动程度有关 完全性脊髓损伤6个月的患者跟骨密度降低67 而健康人卧床同样时间仅降低1 5 年轻者的骨质丢失更为明显 骨骼 肌肉系统 二 运动对关节软骨的影响 关节软骨的营养运动对关节软骨的影响 运动对关节代谢的影响 关节骨的代谢主要依赖于日常活动时的加压和牵伸 站立位的重力使关节骨受压 肌腱的
6、作用在于牵伸 以上两力直接影响关节骨的形态和密度 关节功能障碍 制动造成关节功能障碍肌纤维纵向挛缩关节内粘连关节囊挛缩关节软骨退行性变 骨骼 肌肉系统 关节挛缩1 制动可导致关节周围的软组织 韧带和关节囊的病变 使关节活动范围严重受限 产生关节挛缩 2 下肢骨关节挛缩的典型改变是髋关节和膝关节的屈曲畸形 踝关节跖屈畸形 3 上肢骨关节挛缩的典型改变是指间关节 肘关节和腕关节屈曲畸形 肩关节内旋畸形 关节退行性变1 主要与骨承重应力改变而引起的关节囊挛缩 关节软骨面受压 关节软骨含水量下降 透明质酸盐和硫酸软骨素减少等一系列改变有关 2 由于关节周围韧带的刚度降低 强度下降 能量吸收减少 韧带附
7、着点处变得脆弱 易于发生韧带断裂 三 运动对肌肉的影响 肌肉的解剖结构 基础生理肌肉与运动的关系运动对肌肉的影响 人类骨骼肌纤维的类型 早在1673年Loranzini发现动物骨骼肌的颜色有的较红 有的较白 并且肌肉的色泽与运动能力有着密切的关系 1883年 仑威尔进一步用电刺激肌肉的方法发现红色肌纤维收缩速度慢 不易疲劳 白色肌纤维收缩速度快 易疲劳 1962年 瑞典生理学家Bergstrom创建了肌组织针刺活检技术 使直接进行人类肌纤维类型的研究成为可能 运动对肌纤维的影响 人类肌纤维分为两种类型 一是收缩速度较慢的 称慢肌 ST 或I型肌 二是收缩速度快的 称为快肌 FT 或II型肌 肌
8、纤维类型的检测 快肌中包括三种亚型 快A 快B和快C快B是典型的快肌纤维快A在收缩速度方面同快肌 但代谢特征兼有快肌和慢肌特征快C为过渡性纤维 具有未完全分化特征 其数量较少 形态特征 1 快肌纤维 直径较粗 呈苍白色 线粒体容积密度小 肌质网发达 接受脊髓前角大运动神经元支配 神经元所支配的肌纤维数量多 2 慢肌纤维 直径较细 呈红色 线粒体容积密度大 毛细血管网发达 支配慢肌纤维脊髓前角小运动神经元 一个运动神经元所支配的肌纤维数量少 代谢特征 1 快肌纤维无氧氧化能力较高表现为快肌纤维中参与无氧氧化过程的酶活性较慢肌纤维高 糖酵解的底物肌糖原含量也较慢肌高 2 慢肌纤维有氧氧化能力较高表
9、现为线粒体数量多 体积大 容积密度高 氧化酶活性较快肌纤维高 慢肌纤维毛细血管丰富 肌红蛋白含量较高 都使其有氧氧化能力高于快肌纤维 生理特性 1 收缩速度快肌纤维收缩速度快于慢肌 2 收缩力量快肌纤维收缩时产生的力量大于慢肌纤维 3 抗疲劳能力慢肌纤维抗疲劳能力比快肌强 人的快肌纤维的百分组成与收缩速度 A 和最大力量 B 的关系 人的快肌纤维的百分组成与易疲劳性的关系 两类肌纤维最大收缩速度对比 不同类型肌纤维的分布 人类同一块肌肉中既有快肌纤维 又有慢肌纤维 不同肌纤维在同一块肌肉中所占的数量百分比 称肌纤维类型的百分组成 肌纤维的组成还受肌肉的功能特征 人的性别 年龄以及遗传等因素影响
10、功能上 以维持身体姿势或紧张性工作为主的肌肉中 慢肌百分组成较高以快速位相性工作为主的肌肉 其中快肌的百分组成较高 肌纤维类型与运动能力 从两类肌纤维的形态 机能和代谢特征看 两类肌纤维的百分组成与某些基本素质具有密切关系 对优秀运动员肌纤维百分组成的调查表明 肌纤维类型的配布和专项运动能力高度相关 并认为 这是影响乃至决定运动员专项成绩的重要条件 符合专项要求的肌纤维配布只是取得良好成绩的诸多因素中的一个因素 而不是唯一因素 快肌百分组成与速度 爆发力素质有关慢肌百分组成与一般耐力和力量耐力有关 马拉松 长跑运动员 短跑运动员 竞走运动员 800米跑运动员 举重运动员 越野滑雪 自行车运动员
11、 无训练者 1009080706050403020100 0102030405060708090100 慢肌纤维百分比 快肌纤维百分比 优秀运动员肌纤维构成 训练能否引起两类肌纤维互变 两种观点 早期研究者认为 肌纤维的百分比组成是由遗传决定而不能随训练互变 但近年来的研究证明 肌纤维类型可随专项训练而产生适应性变化 运动时两类肌纤维的募集 许多运动中 快肌纤维和慢肌纤维两者都可动用在强度低的耐力性运动中 优先动用慢肌在大强度运动中 优先动用快肌 低强度运动显著消耗 型纤维内的糖原 而对 型纤维内的糖原影响甚微 高强度的运动消耗 型和 型纤维内的糖原 尤以后者更为明显 50 训练对肌纤维代谢能
12、力的影响 实验证明 耐力训练可使慢肌纤维中线粒体数目增多 体积增大 有氧氧化酶的活性提高 从而提高慢肌纤维的有氧氧化能力 研究认为 耐力训练可使快肌纤维中琥珀酸脱氢酶的活性提高 运动对骨骼肌的影响 力量训练大力量和少重复次数的训练可增加肌肉力量肌肉变得更强壮 体积增大肌肉横截面积增加耐力训练结果是肌肉产生适应性变化主要是肌肉能量供应的改变 爆发力训练 又称无氧训练 持续数秒至2分钟的高强度训练主要依赖于无氧代谢途径供能 52 不同运动形式对骨骼肌代谢和功能的影响 骨折后 骨折固定期 肌肉等长收缩运动和未制动关节的运动 骨折固定拆除后 运动锻炼是最主要的措施 包括肌力训练 关节活动训练 全身活动
13、能力训练 临床举例 骨折的早期康复 肱骨近段骨折固定术后立即开始运动治疗组与制动三周以后开始运动组术后1年时两组患者患侧肩关节功能障碍的比例分别是42 8 和72 5 2年时功能障碍比例分别为43 2 和59 5 早期运动治疗可以加速功能的恢复 尤其在术后一年内功能改善更加明显 临床举例 骨折的早期康复 股骨囊内骨折经患肢站立和行走训练为主的早期运动治疗 FIM评分 疼痛分级和髋关节评分接受积极治疗的13位患者中有12位能独立行走 而对照组无一例患者恢复行走功能JonesGR JAgingandPhysActivity2006 14 439 55 临床举例 骨折康复实例 周士枋教授 78岁20
14、07年5月20日跌倒股骨粗隆间骨折 临床实例 5月23日手术术后一直低热 卧床 临床实例 5月27日 床边坐 临床实例 6月1日开始下地床边站立 临床实例 6月2号室内无负重行走 5米 临床实例 运动恢复过程 6月3号行走至病房大厅 约20米 6月4号继续行走 低热消退 6月5号 7号 患肢部分承重 20 30 步行40 50米9月1号恢复查房和专家门诊 临床实例 制动与运动的对立与统一 制动与运动是对立统一的矛盾体两者都是临床和康复医疗必要的手段 过分强调任何一方都会导致临床问题 合理处理两者关系是临床和康复治疗的艺术体现 高水平的医疗不仅是技术的表现 而且是艺术的体现 是具有创造性的艺术
15、谢谢 肌肉改变的可逆性 康复训练可部分逆转制动作用恢复肌力的肌肉质量所需的时间以及超微结构的改变是否能完全恢复 骨骼 肌肉系统 第二节运动对心血管系统的影响 血液循环 一 心血管系统的基础生理 心脏的结构心动周期的概念血管的基础生理 68 心动周期心动周期 心房或心室每收缩和舒张一次 时程 T 1 f 60s 75 0 8s特点 心房收缩期约为0 1秒 舒张期约为0 7秒 心室收缩期约为0 35秒 舒张期约为0 45秒 舒张期时间 收缩期时间 心率快慢主要影响舒张期 二 心脏泵血功能的评价 心排血量的测量方法博出量和射血分数 70 概念 每分钟左心室射入主动脉的血量 影响因素 1 心率和每搏输
16、出量2 心肌收缩力3 静脉回流量 心输出量 三 运动对心血管系统的影响 心排血量的增加各个器官血液重新分配窦性心动徐缓运动性心脏增大增加心脏冠状动脉侧支循环 肌肉运动时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 运动时心输出量的增加与运动量或耗氧量成正比 一次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 73 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 皮肤血管舒张 血流增加 以增加皮肤散热 长期运动训练对心血管系统的良性影响 窦性心动徐缓 运动训练 特别是耐力训练可使安静时心率减慢 某些优秀的耐力运动员安静时心率可低至40 60次 分 这种现象称为窦性心动徐缓 一般认为 运
