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1、有氧运动的理论与应用,一、氧气的运输与利用,什么是有氧运动？,Aerobic exercise,Anaerobic exercise,Anaerobic exercise,O2在体内的运输过程1.经呼吸道将氧吸入肺泡,2.肺泡氧分压高，静脉血氧分压低，氧进入血液,3.氧气与血红蛋白结合,物理溶解 1.5%，98.5 进入红细胞与血红蛋白结合成氧合血红蛋白,4.HbO2经：肺静脉左心房左心室主动脉毛细血管 组织,5.组织中氧和血红蛋白解离释放出氧，供组织利用,以上过程的各个环节均对人体利用O2的能力产生关键影响；人体利用O2的能力越高，则有氧运动（工作）能力越强；,需氧量是指人体为维持某种生理活
2、动所需要的氧量,通常以每分钟为单位计算。成人安静时的需氧量与体重正相关（3.5ml/kg/min=1Mets）。与运动强度正相关。,二、运动的需氧量和机体的摄氧量,摄氧量定义：单位时间内，机体摄取并被实际消耗或利用的氧量。安静时，需氧量=摄氧量随运动强度的增加，需氧量摄氧量 测量摄氧量 计算需氧量例：某项运动的总需氧量=（运动时每分摄氧量-安静时每分摄氧量）运动时间+（恢复期每分摄氧量-安静时每分摄氧量）恢复时间,举例：计算某人游泳5分钟时的总需氧量 池边休息 摄氧量：300 ml/min 游泳5分钟 摄氧量：4000ml/min 恢复时间15分钟 摄氧量：1000ml/min总需氧量=400
3、0ml/min5+1000ml/min15-300ml/min(5+15）=29.0升,当运动强度增大时，需氧量上升，摄氧量也随之上升，但摄氧量不能满足需氧量时，出现氧的亏欠。氧亏与运动后过量氧耗,氧亏（oxygen deficit）运动过程中，机体摄氧量满足不了运动需氧量，造成氧的亏欠称为氧亏。包括：较低运动强度的开始阶段，由于心肺功能（氧运输系统）生理惰性，导致摄氧量不能及时提高到需氧量水平；较高运动强度时，除开始阶段生理惰性因素外，即便是整个机体兴奋性达到高峰，摄氧量也不能满足需氧量；,在从事持续时间短、强度大的运动过程中以及低强度运动的开始阶段，摄氧量均不能满足需氧量，而出现氧的亏欠,
4、氧亏和运动后过量氧耗示意图,运动后过量氧耗（excess post-exercise oxygen consumption,EPOC）运动后的恢复期，为了偿还运动中的氧亏，以及在运动后使处于高水平代谢的机体恢复到安静水平所消耗的氧量，称为运动后过量氧耗生理基础：代谢率的增高 ATPCP的亏欠乳酸的积累,运动后过量氧耗影响因素1）运动使体温升高；占运动后过量氧耗的60-70%（Hegberg）2）儿茶酚胺的增加 儿茶酚胺使机体处于高代谢水平3)甲状腺素和肾上腺皮质激素的升高 促使Na-K泵活性增强，使机体处于高代谢水平4)运动过程中的氧亏（部分研究认为其包含在上述因素中）,三、评价有氧运动能力的
5、指标最大摄氧量（VO2max）,定义：指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量称为最大摄氧量。,直接测试法 通过进行逐级递增负荷运动试验,使用气体分析仪测定 Vo2max要求：1）.必须让受试者在实验中真正发挥出个人的最大摄氧能力,即，使运动达到力竭。2）.选择适宜的起始负荷和掌握合理的加负荷方式,直接测定法受试者达到VO2max判断标准,心率达180次/分钟（儿童达200次/分钟）呼吸商（RQ）达到或接近1.15 摄氧量下降,或平台(相邻两次负荷摄氧量差150ml/min或2ml/kg/min）受试者达力竭,VO
6、2max影响因素,外周机制:肌组织利用氧的能力肌纤维类型慢肌有丰富的毛细血管分布线粒体多、大、氧化酶活性高肌红蛋白含量高肌肉的发达程度这些都有利于增加肌纤维摄氧能力,中枢机制：氧运输系统肺通气和换气功能血红蛋白含量心血管机能氧脉搏（VO2/HR=SVA-VO2）氧利用率,遗传遗传度93.4%,年龄、性别男子高于女子15%-20%峰值男子18-20岁，保持到30岁 女子13-17岁，保持到25岁以后每年约降2%,训练的影响中枢与外周机制均起作用，训练可提高5-25%肺脏心脏血液骨骼肌,最大摄氧量在运动实践中的应用意义作为评定心肺功能和有氧工作能力的客观指标。,最大摄氧量与运动成绩的相关 项目 与
7、最大摄氧量的相关系数 100米跑-0.05 400米跑 0.05 1500米跑 0.48 3000米跑 0.75 5000米跑 0.79 10000米跑 0.82 800米游泳 0.75,2、可以作为选材的生理指标Vo2max有非常高的遗传度，故可作为选材的生理指标之一。人的有氧耐力与人的呼吸机能、循环机能、肌肉组织的有氧代谢能力有关，众多的研究已经证实，与这些生理机能有密切关系的最敏感指标就是最大摄氧量,100%VO2max,50%VO2max,3、可以作为制定运动强度依据 将Vo2max强度作为100%Vo2max强度，根据训练计划制定不同百分比强度，使运动负荷更客观、实用，为运动健身服务
8、。,乳酸阈是有氧能力另一重要评价指标。,VO2max 与有氧能力密切相关，但半个多世纪 前人类已达到 82ml/kg/min，目前成绩迅猛，VO2max增长已达极限,四、乳酸阈,概念 在递增负荷运动中，血乳酸浓度随运动负荷的递增而增加，当运动强度达到某一负荷时，血乳酸出现急剧增加的那一点（乳酸拐点）称为乳酸阈（Lactate threshold,LT）。乳酸阈强度：出现乳酸拐点所对应的运动强度即乳酸阈强度。它反映了机体供能方式由有氧代谢为主向无氧代谢转换的临界点。,目前国内外较为广泛地应用4mmol/L作为乳酸无氧阈值，其临界的运动强度为乳酸无氧阈（LT）更多的资料表明：乳酸阈存在较大的个体差
9、异，应测定个体在渐增负荷中乳酸拐点-个体乳酸阈个体乳酸阈（1.4-7.5mmol/L)能更准确的评价人体有氧运动能力,1.递增负荷运动试验：逐级递增负荷，每级负荷持续1-2分钟，一般负荷选择：起始：男3.0m/s(50W)，女2.5m/s每级递增0.5m/s5-7级负荷,2.血乳酸浓度的测定：测定方法：常规生化法，酶学法，干试剂法 末梢取血 5-20 ul（安静时：1-3 mmol/L）采集安静时、每一负荷后即刻及恢复期间隔2-3分钟末梢血，每次采血必须在15秒内完成。,3.乳酸曲线的描记,恢复期,A:运动后即刻BL值,B:由A作平行于横轴的直线交曲线于B点,由B作曲线始段的切线于C点,乳酸阈
10、的应用,1）评定有氧工作能力：主要反映骨骼肌的代谢能力，受遗传的影响较小，后天可训练因素较大。2）制定有氧耐力训练的适宜强度,通气阈,递增负荷运动中通气指标出现非线性增加的临界点。肺通气量、二氧化碳排出量拐点它是判定无氧阈的一种非损伤方法,产生原因：缺氧，乳酸增加以致氢离子增加缓冲乳酸使二氧化碳增加刺激主、颈动脉体化学感受器及呼吸中枢，产生过渡通气故通气量及二氧化碳排出量增加,五、提高有氧工作能力的训练方法,乳酸阈强度训练法持续训练法间歇训练法高原训练法,1.阈强度训练法 利用个人AT强度训练可防止肌肉组织中出现代谢性酸中毒，AT强度的训练也称为最大乳酸稳态训练血乳酸浓度可维持30分钟而不大增
11、，（优秀运动员可达50分钟）被广泛的用于发展耐力，又被称为“最激烈的耐力训练”适应于有一定训练基础的运动员,乳酸阈强度训练方案 如果LT为3.5mmol/L,强度值为4.5m/s LT强度训练=距离/4.5 例：5000m/4.5=1111s=1831”1000m/4.5=222s=342”实验室测定负荷控制准确，但所得强度值与运动实际会有一定误差，应到场地进行验证和修订 用342”跑1000m，测定血乳酸,如预先知道某运动员的乳酸阈大致范围，可使用两点法确定训练强度，如某运动员AT时的乳酸值为3.5mmol/L，强度值为4.5m/s；可绕此点进行两次测试（目的是随时调整阈强度）：1.4m/s
12、,3.1mmol/L 2.4.8m/s,3.9mmol/L 则AT强度训练设计：,两点法（内插法）确定具体强度,2.持续训练法发展有氧耐力总的运动量远比运动强度重要。所以，以较低的强度（低于阈强度）进行持续较长时间的训练可以，提高神经系统的机能协调提高心肺功能使慢肌纤维选择性肥大适应于训练水平较低者,3.间歇训练法在两次练习之间有一定的间歇时间，但不等机体完全恢复就开始下一次训练。比持续训练法强度稍大，并且又可以保证完成较大的运动量。因此对提高有氧运动能力比持续训练法更有效适应于有训练基础者,4 高原训练法在高原缺氧和运动缺氧的双重刺激下，调动机体对氧的摄取和利用的最大潜力。,中国高原训练基地
13、,The proper height of altitude,模拟高原系统,模拟高原系统,广州体院的人工高原氧房,人工高原系统,六、运动与减脂,以减脂为目的的运动必然也必须是有氧运动代谢决定运动能力决定,有氧代谢与减肥,糖与脂的热价与氧热价,5kcal,4.7kcal,运动中能源物质的动员,糖(Sugar)一般运动开始时机体首先分解肌糖原；持续运动510分钟后，血糖进入骨骼肌，参与供能；运动时间继续延长，由于骨骼肌、大脑等组织大量氧化分解利用血糖，而致血糖水平降低时，肝糖原分解补充血糖。,脂肪 脂肪的分解利用对氧的供应有严格的要求，通常在长时间有氧运动中，当肌糖原大量消耗或 接近耗竭，氧供充足
14、时以氧化脂肪供能为主。,减脂运动强度,以60-80%VO2max强度为宜（HR:120-160b/min）脂肪只有在有氧的条件下才可分解供能；只有低强度的有氧运动才可以使机体维持较长的运动时间；有氧运动可以使体内氧化酶活性增高，增加脂肪氧化的能力,七、心血管疾病的运动疗法,运动在治疗心血管疾病中的作用及机制,运动对心血管疾病防治作用的机制可归纳为三方面，即中心效应，周围效应，及其他效应。,1.中心效应 维持或增加心肌氧的供应：延缓冠脉粥样硬化增加冠脉侧枝循环，增加冠脉直径，改善心肌的血液灌注和分布。,减少心肌工作的氧耗量：运动训练还可减少循环血液中儿茶酚胺的水平，从而使心脏的氧耗量下降。运动降
15、低安静和运动时的心率、收缩压和平均动脉压，从而节省心脏的做功；,增进心肌的功能：运动可致生理性心肌肥大，从而增加休息和运动时心肌收缩力 增加心肌电稳定性：运动训练可减轻运动时心肌的局部缺血，减少安静和运动时血浆儿茶酚胺的水平，从而增加室颤阈值。,2.周围效应,骨骼肌功能增强：运动训练后骨骼肌内线粒体数目和体积增加，有氧代谢酶活性增加同时肌动蛋白及肌组织糖原含量增加。从而使氧的利用率增加，减轻心脏负担,血管贮备力增强：运动训练可致肌肉内毛细血管数增加；运动训练后血管舒张功能增强，血管内皮可产生内皮舒张因子（EDRF），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 造成心脏负荷降低，心
16、功能改善。,（3）肌肉泵功能运动时肌肉对血管的挤压起到“肌肉泵”作用，回心血量增加，每搏量增加，减少心肌氧耗量,3.其他效应,改善脂代谢；改善糖的代谢，增加胰岛素的敏感性；减少血小板聚集性，增加纤溶酶活性（预防血栓形成）；减轻肥胖，从而抗动脉粥样硬化的能力增强；另外，运动可消除情绪紧张和抑郁，增加病人生活的信心和兴趣。,冠心病与糖尿病、高血压、肥胖症等都具有很高的相关性。通过运动可预防和治疗其他疾病。总之，运动对心血管疾病的治疗和康复有重要的理论和实际意义。,心血管疾病的运动处方,1.改良Bruce递增负荷运动试验,12导心电监测ST段的变化作为判定心肌缺血程度的依据。测定实验前及实验中每一级
17、负荷最后1分钟血压、RPE、血乳酸；每30秒记录一次HR。由整合代谢分析中提取每30秒时的VO2、VE、RQ；测定运动前、运动负荷完成即刻心脏泵功能指标。,2.运动试验时监测的指标心率(HR)血压(BP)血乳酸(BL)RPE气体代谢指标通气量(VE)摄氧量(VO2)二氧化碳呼出量(VCO2)呼吸商(RQ)心脏泵功能指标,RPE主观体力感觉、自觉劳累分级 瑞典生理学家冈奈尔鲍格(Borg,1973)RPE与工作负荷高度相关 工作强度和自我感觉的关系,据上述指标，当出现心肌缺血加重到一定标准时（参考：美国运动医学会提供的运动实验停止标准），应该立即停止试验。寻找运动终止时的心率（症状限制性心率），
18、作为运动过程的极限心率，运动终止时的RPE、血压、血乳酸等指标作为运动锻炼的最大强度指标。（注：受试者为恢复期冠心病患者）,运动处方设计,（一）强度设计取最大心率储备的60-85%为运动适宜心率心率储备=最大心率-安静心率 在健康人，最大心率=220-年龄 心血管疾病患者，最大心率=峰值心率 HRpk：峰值心率（极限或症状限制性运动）,为确保安全并获得满意效果，康复过程中应分段设计渐进性强度，可以心率储备的65%、75%、85%作为靶心率的监测值。对个别患者，运用血压、血乳酸作为监测强度的辅助指标。,（二）运动形式,有氧运动+低强度力量练习具体形式应该多样化,（三）运动频率和时间,每周35次。每次60分钟，其中包括前后分别10分钟的准备活动和整理运动。,（四）注意事项及微调,密切关注病人状况；嘱其做好运动或劳动日记；及时汇报自我感觉的不适状态据实际状况随时调整运动处方,
