【目的和原理】人体在运动时通过神经、体液的调节作用, 心血管功能和呼吸功能将发生一系列适应性变化,以适应机体代谢的需要,表现为心率加快,心输出量增加,静脉回流量(venous return)增加,呼吸加快,肺通气量增加等。
在运动开始前,某些与运动有关的条件刺激传至大脑皮层,即可引起心率加快、心输出量增加。运动开始后,交感神经兴奋,其神经末梢释放去甲肾上腺素,与心肌细胞膜上的β1受体结合,导致心率(heart rate)加快,兴奋经房室交界传导速度加快,心房肌和心室肌收缩力加强。同时,肾上腺髓质分泌增多,分泌肾上腺素和去甲肾上腺素,使心率加快,心缩力加强,心输出量(cardiac output)增加。此外,运动时体温升高,对窦房结P细胞活动也可产生影响,使心率加快。运动时,动脉血压的变化是许多因素的综合结果,取决于心输出量和外周阻力二者之间的关系,并且和肌肉运动方式有关。
运动时,肺通气量(pulmonary ventilation volume)的增加表现为:运动开始通气量骤升,继以较缓慢的升高,随后达到一稳定的水平;运动停止后,通气量先骤降,继之缓慢下降至运动前水平。运动开始的呼吸变化主要受大脑皮层和高位中枢的驱动。大脑皮层在发出冲动使肌肉收缩的同时,也发出冲动到达脑干呼吸中枢引起呼吸反应,肌肉本体感受器的传入信息反射性引起呼吸频率(respiratory frequency)加强。剧烈运动时,动脉血中的[H+]↑、PO2↓、PCO2↑也可能刺激化学感受器,等等。由于上述原因,运动时呼吸深度、频率、潮气量和每分通气量都会增加。
【实验对象】
人
【实验器材】
血压计, 听诊器, 钟表,跑步机
【实验步骤和观察项目】
1.受试者右上臂缠上袖带在安静环境中静坐,每隔2min测量血压、脉搏与呼吸频率1次,直至测量数据连续3次稳定(血压波动<4mmHg,脉搏波动<2次/min,呼吸波动<1次/min),取最后三次的数据,计算血压、脉搏、呼吸频率的平均值。
2.受试者在跑步机上以中速跑步10min。运动完毕后,立即测定血压、脉搏和呼吸频率, 然后每2min测1次,直到恢复安静时水平为止。结果填入表2-2。
表2-2运动前后的血压、心率和呼吸
| 时间 项目 | 运动前 | 运动后(min) |
| 2 4 6 8 10 12 | ||
| 血压(mmHg) | ||
| 心率(次/min) | ||
| 呼吸(次/min) |
【注意事项】
1.室内必须保持安静,以利于听诊。
2.测定血压时, 受试者坐位,血压计零点与右心房在同一水平。
【思考题】
1.分析运动前后血压、呼吸和心率改变的机制。
2.运动时,心率、心输出量和静脉回流量会有什么变化?为什么?
3.运动时,动脉血压会有什么变化?为什么?
4.运动时,呼吸深度、频率,潮气量和每分通气量有何变化?

