运动对机体的影响.ppt
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1、第三章第三章 运动对机体的影响运动对机体的影响赣医三附院赣医三附院 骨科骨科胡超华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
2、运动对骨折康复的影响运动对骨质疏松的影响骨关节骨关节-Wolf氏定律氏定律骨骼的密骨骼的密度和形态度和形态取决于施取决于施加在骨上加在骨上的力的力骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统制动制动-骨质疏松骨质疏松骨骼的凸起部位都是受力部位骨骼的凸起部位都是受力部位骨骼应力降低骨骼应力降低,导致骨质疏松导致骨质疏松骨密度越高的骨骼,制动后骨质疏骨密度越高的骨骼,制动后骨质疏散越明:跟骨、脊柱散越明:跟骨、脊柱骨质疏松的后果:疼痛、微小系列骨质疏松的后果:疼痛、微小系列骨折、血钙代谢异常及后遗症骨折、血钙代谢异常及后遗症骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统骨骼骨骼-肌肉
3、系统肌肉系统骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统中国首位航天员杨利伟中国首位航天员杨利伟骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统运动对骨代谢的影响运动对骨代谢的影响 我国健康人群尺骨骨密度值变化我国健康人群尺骨骨密度值变化 (根据刘忠厚(根据刘忠厚19981998年资料制作)年资料制作)骨骨量量变变化化6 6个个时时期期1 1、骨量增长期、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 2、骨量缓慢增长期、骨量缓慢增长期 从2030岁,年增长率为0.5%1%。3 3、骨量峰值相对稳定期、骨量峰值相对稳定期 从3040岁,骨密度处于一生的峰值期,女性
4、骨峰值低于男性。4 4、骨量丢失前期、骨量丢失前期 女性从4049岁、男性从4064岁,女性年丢失率为0.4%0.6%,男性0.3%0.5%。5 5、骨量快速丢失期、骨量快速丢失期主要见于绝经后女性,绝经后110年,骨量丢失速率明显加快,年丢失率为1.52.5%,男性不存在快速骨丢失期。6 6、骨量缓慢丢失期、骨量缓慢丢失期65岁以后,骨量年丢失率约为0.51%;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。运运动因素动因素运动方式、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刺激作用和肌肉收缩对骨骼的拉力、挤压力
5、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(bone mineral density,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,使骨代谢过程的骨吸收大于骨形成,导致骨密度下降;同
6、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。骨钙代谢骨钙代谢骨钙负平衡在卧床早期即可发生,尿钙骨钙负平衡在卧床早期即可发生,尿钙分泌在制动分泌在制动7周时达到高峰。周时达到高峰。骨钙降低与制动程度有关。骨钙降低与制动程度有关。完全性脊髓损伤完全性脊髓损伤6个月的患者跟骨密度降个月的患者跟骨密度降低低67%,而健康人卧床同样时间仅降低,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。年轻者的骨质丢失更为明显。骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统二、运
7、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的加压和牵伸,站立位的重力使关节骨受压,肌腱的作用在于牵伸,以上两力直接压,肌腱的作用在于牵伸,以上两力直接影响关节骨的形态和密度影响关节骨的形态和密度。关节功能障碍关节功能障碍制动造成关节功能障碍制动造成关节功能障碍肌纤维纵向挛缩肌纤维纵向挛缩关节内粘连关节内粘连关节囊挛缩关节囊挛缩关节软骨退行性变关节软骨退行性变骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统关节挛缩关节挛缩关节挛缩关节挛缩 1.1.制动可制动可导致关
8、节周围的软组织、韧带和关节导致关节周围的软组织、韧带和关节囊的病囊的病变变,使关节活动范围,使关节活动范围严重严重受限受限,产生关,产生关节挛缩节挛缩。2.2.下肢骨关节挛缩的典型改变是髋关节和膝关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。节的屈曲畸形,踝关节跖屈畸形。3.3.上肢骨关节挛缩的典型改变是指间关节、肘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。关节和腕关节屈曲畸形,肩关节内旋畸形。关节退行性变关节退行性变关节退行性变关节退行性变 1.1.主主要要与与骨骨承承重重应应力力改改变变而而引引起起的的关关节节囊囊挛挛缩缩、关关节节
9、软软骨骨面面受受压压、关关节节软软骨骨含含水水量量下下降降、透透明明质质酸酸盐盐和和硫硫酸酸软软骨骨素素减减少少等等一一系系列列改改变变有有关。关。2.2.由于关节周围韧带的刚度降低,强度下降,由于关节周围韧带的刚度降低,强度下降,能量吸收减少,韧带附着点处变得脆弱,易于能量吸收减少,韧带附着点处变得脆弱,易于 发生韧带断裂。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人类骨骼肌纤维的类型早在早在16731673年年LoranziniLoranzini发现动物骨骼肌的物骨骼肌的颜色有的色有的较红、有的有的较白,并且肌肉的色白,并
10、且肌肉的色泽与运与运动能力有着密切的关系。能力有着密切的关系。18831883年,年,仑威威尔进一步用一步用电刺激肌肉的方法刺激肌肉的方法发现红色肌色肌纤维收收缩速度慢,不易疲速度慢,不易疲劳;白色肌;白色肌纤维收收缩速度快,速度快,易疲易疲劳。19621962年,瑞典生理学家年,瑞典生理学家BergstromBergstrom创建了肌建了肌组织针刺活刺活检技技术,使直接,使直接进行人行人类肌肌纤维类型的研究成型的研究成为可能。运动对肌纤维的影响运动对肌纤维的影响人类肌纤维分为两种类型:人类肌纤维分为两种类型:人类肌纤维分为两种类型: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
11、I型肌;二是收缩速度快的,称为快肌(FT)或II型肌。肌纤维类型的检测肌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
12、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 1.1.收收缩速度速度 快肌快肌纤维收收缩速度快于慢肌。速度快于慢肌。2.2.收收缩力量力量 快肌快肌纤维收收缩时产生的力量大于慢肌生的力量大于慢肌纤维。3.3.抗疲抗疲劳能力能力 慢肌慢肌纤维抗疲抗疲劳能力比快肌能力比快肌强。人的快肌纤维的百分组成与收缩速度(人的快肌纤维的百分组成与收缩速度(A A)和最大力量(和最大力量(B B)的关系)的关系 人的快肌纤维的百分组成与易疲劳性的人的快肌
13、纤维的百分组成与易疲劳性的关系关系两类肌纤维最大收缩速度对比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功能特征、人的性别人的性别、年龄年龄以及遗传遗传等因素影响功能上,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类肌纤维的百分组成与
14、某些基本素质具有密切关系。关系。对优秀运动员肌纤维百分组成的调查表明,肌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认为,这是影响乃至决定运动员专项成绩的重要条件。要条件。符合专项要求的肌纤维配布只是取得良好成绩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马拉松长跑运动员长跑运动员短跑运动员短跑运动员竞走运动员竞走运动员800800
15、米跑运动员米跑运动员举重运动员举重运动员越野滑雪越野滑雪自行车运动员自行车运动员无训练者无训练者100 90 80 70 60 50 40 30 20 1 0 0 100 90 80 70 60 50 40 30 20 1 0 0 0 10 20 30 0 10 20 30 40 50 60 7 0 80 90 100 40 50 60 7 0 80 90 100 慢肌纤维百分比慢肌纤维百分比快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;定而不能
16、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。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5050训练对肌纤维代谢能力的影响训练对肌纤维代谢能力的影响l l 实验证实验证明,耐力明,耐力训练训练可使慢肌可使慢肌纤维纤维中中线线粒体数粒体数目增多,体目增多,体积积增大,有氧氧化增大,有氧氧化酶酶的活性提高,从的活性
17、提高,从而提高慢肌而提高慢肌纤维纤维的有氧氧化能力。的有氧氧化能力。l l 研究研究认为认为,耐力耐力训练训练可使快肌可使快肌纤维纤维中琥珀酸脱中琥珀酸脱氢酶氢酶的活性提高。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5252不同运动形式对骨骼肌代谢和功能的影响不同运动形式对骨骼肌代谢和功能的影响运动类别主要刺激主要适应对肌功能的影响耐力运动在相对低强度下的反复收缩1、增加线粒体量和质,
18、能量释放酶(三羧酸循环酶和长链脂肪酸氧化酶)和电子传送能力提高;2、少见无氧代谢途径的改变;3、肌纤维稍有增粗;4、以红肌纤维改变为主,并增加肌肉的血液循环1、增加肌耐力;2、运动中可节省糖原的利用;3、作功中乳酸形成相对较少力量运动每一肌横断面积范围内增加力的负荷即募集增多和(或)频率增加1、肌纤维增粗(横断面积增大),以白肌纤维为主;2、蛋白合成能力增强,分解降低;3、可能使线粒体数量相对减少,氧化能力无改变,无氧代谢能力增强;4、对肌纤维型无改变1、增强肌力;2、单位时间内爆发力增强,相应肌群中协调能力改善;3、可能耐力下降*骨折后骨折后骨骨折折固固定定期期:肌肌肉肉等等长长收收缩缩运运
19、动动和和未未制制动关节的运动。动关节的运动。骨骨折折固固定定拆拆除除后后:运运动动锻锻炼炼是是最最主主要要的的措措施施,包包括括肌肌力力训训练练、关关节节活活动动训训练练、全身活动能力训练。全身活动能力训练。临床举例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
20、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Jones GR.J Aging and Phys Activity 2006;14:439-55临床举例临床举例骨折康复实例周士枋教授,78岁2007年5月20日跌倒股骨粗隆间骨折临床实例临床实例5月23日手术术后一直低热,卧床临床实例临床实例5月27日-床边坐临床实例临床实例6月1日开始下地床边站立临床实例临床实例6月2号室内无负重行走(5米)临床实例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
21、 临床实例临床实例制动与运动的对立与统一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。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。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合理处理两者关系是临床和康复治疗的艺术体现。术体现。高水平的医疗不仅是技术的表现,而且是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艺术的体现,是具有创造性的艺术谢谢!肌肉改变的可逆性肌肉改变的可逆性康复训练可部分逆转制动作用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恢复肌
22、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及超微结构的改变是否能完全恢复?骨骼骨骼-肌肉系统肌肉系统第二节 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n心动周期:心动周期:心房或心室每收缩和舒张一次。心房或心室每收缩和舒张一次。n时程:时程:T1/fT1/f60s/7560s/750.8s0.8sn特点:特点:心房收缩期约为心房收缩期约为0.10.1秒,舒张期约为秒,舒张期约为0.70.7秒;秒;心室收缩期约为心室收缩期约为0.350.35秒,舒张期约为秒,舒张期约为0.450.45秒;秒;舒张期时间舒张期时间
23、收缩期时间收缩期时间 心率快慢主要影响舒张期: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70n概念:概念:每分钟左心室射入主动脉的血量。每分钟左心室射入主动脉的血量。n影响因素:影响因素:1.1.心率和每搏输出量心率和每搏输出量 2.2.心肌收缩力心肌收缩力 3.3.静脉回流量静脉回流量心输出量心输出量三、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,运动时提高心输出量以增加血流供应,运动时心输出量的增
24、加与运动量或耗氧量成正心输出量的增加与运动量或耗氧量成正比。比。一次运动时血液一次运动时血液循环功能的变化循环功能的变化 (一)肌肉运动时心输出量的变化(一)肌肉运动时心输出量的变化 73n运动开始:运动开始:心输出量就急剧增加,通常一分钟达到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。运动量或耗氧量成正比。n运动时:运动时:由于肌肉的节律性舒缩和呼吸运动加强,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
25、感缩血管中枢兴奋,使容量血管收缩,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。体循环平均充盈压升高,也有利于增加静脉回流。(二二二二)肌肉运动时各器官血液量的变化肌肉运动时各器官血液量的变化肌肉运动时各器官血液量的变化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运动时各器官的血流量将进行运动时各器官的血流量将进行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重新分配。其结果是使心脏和进行重新分配。其结果是使心脏和进行重新分配。其结果是使心脏和进行运动的肌肉的血流量明显增加,不运动的肌肉的血流量明显增加,不运动的肌肉的血流量明显
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