魏 紅,史紅霞
(山東省體育科學(xué)研究中心,山東濟(jì)南 250102)
山東省游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖檢查的研究
魏 紅,史紅霞
(山東省體育科學(xué)研究中心,山東濟(jì)南 250102)
目的:研究山東省游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及功能的特點(diǎn)和規(guī)律;方法:對(duì)山東省游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行心臟超聲學(xué)檢查;結(jié)果:游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員在左室結(jié)構(gòu)及功能等方面與普通人群有顯著差異(P<0.05),兩種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員之間在心臟結(jié)構(gòu)和功能方面也存在一定的差異,尤以男性運(yùn)動(dòng)員更為明顯;結(jié)論:游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員存在心臟左室重構(gòu)及左室舒張功能增加,且表現(xiàn)出項(xiàng)目和性別差異。
游泳;鐵人三項(xiàng);運(yùn)動(dòng)員;心臟;超聲心動(dòng)圖
以往學(xué)者有關(guān)運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟影響的研究,主要包括運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌細(xì)胞形態(tài)和心臟內(nèi)分泌功能的影響。目前研究普遍認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)員發(fā)生的諸如心臟增大、室壁增厚等心臟形態(tài)的變化都是對(duì)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練產(chǎn)生適應(yīng)的良性反應(yīng),能夠有效地提高人體的心臟泵血功能[1-2]。關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟心肌細(xì)胞形態(tài)影響的研究又包括:運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟構(gòu)型的影響、對(duì)心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)的影響及非心肌細(xì)胞(包括成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞血管平滑肌細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等)[3-7]。
關(guān)于運(yùn)動(dòng)負(fù)荷對(duì)心臟的影響,以往學(xué)者主要集中在研究人體承受運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的血壓、心率和心臟輸出量等的變化方面,缺乏有效的手段了解運(yùn)動(dòng)時(shí)的心臟室壁結(jié)構(gòu)和左室功能的變化。超聲心動(dòng)圖檢查在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域應(yīng)用主要包括幾個(gè)方面:1)評(píng)定運(yùn)動(dòng)員的心臟結(jié)構(gòu)特點(diǎn);2)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員的左室功能;3)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)中超聲心動(dòng)圖的使用;4)體育鍛煉中的應(yīng)用。
超聲心動(dòng)圖作為一種無(wú)創(chuàng)性的心臟影像學(xué)檢查方法,由于能夠較為直觀地反映心臟生理及病理狀態(tài)的結(jié)構(gòu)形態(tài)、血流狀況及心臟功能運(yùn)動(dòng)情況,近十幾年來(lái)已經(jīng)被廣泛用于各級(jí)各類醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐和研究當(dāng)中。由于它在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用和軟硬件技術(shù)的長(zhǎng)足進(jìn)步,很多學(xué)者也越來(lái)越多地把超聲心動(dòng)圖檢查引入運(yùn)動(dòng)界[6-7]。除了無(wú)創(chuàng)性的優(yōu)點(diǎn)外,超聲心動(dòng)圖檢查還能夠研究各種運(yùn)動(dòng)形式下人體心臟結(jié)構(gòu)和功能的不同變化和反應(yīng),評(píng)定承受運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的心臟功能,并對(duì)運(yùn)動(dòng)員的生理機(jī)能或病理狀態(tài)做出科學(xué)的評(píng)定。
本實(shí)驗(yàn)對(duì)山東省游泳及鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員采用彩色超聲心動(dòng)圖檢查手段進(jìn)行測(cè)試分析,旨在對(duì)該類運(yùn)動(dòng)員的心臟結(jié)構(gòu)和形態(tài)及左心室功能特點(diǎn)、變化規(guī)律加以研究。
1.1 研究對(duì)象:實(shí)驗(yàn)組為山東省優(yōu)秀游泳、鐵人三項(xiàng)一線運(yùn)動(dòng)員24人,其中每個(gè)項(xiàng)目男女運(yùn)動(dòng)員各6名。其中游泳運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練年限在平均5.5±2.6年,年齡平均在21±2.45歲;鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練年限在平均4.5±1.8年,年齡平均在20.5±2.4歲;對(duì)照組普通人群在醫(yī)院門(mén)診健康就診者選取,男14名,女11名,年齡在22±3.8歲。
各組人員避免測(cè)試前1小時(shí)劇烈的活動(dòng),測(cè)試前安靜休息5~10 min。測(cè)試時(shí)受試者取左側(cè)位,操作者將耦合劑涂抹于受試者左胸,探頭置于其左胸骨旁第3~4肋間位置進(jìn)行測(cè)量.。采用B型及M型超聲相結(jié)合的方法,測(cè)量和計(jì)算都參照統(tǒng)一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)[8]進(jìn)行。為保證獲取數(shù)據(jù)的可比性,始終固定人員使用同一臺(tái)機(jī)器進(jìn)行測(cè)試,各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)均取3個(gè)心動(dòng)周期測(cè)試結(jié)果的平均值。
1.2 研究方法
1.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器:測(cè)試選用的儀器為荷蘭產(chǎn)飛利浦IE33型彩色超聲診斷儀。
1.2.2 測(cè)試指標(biāo)
1)反映心臟結(jié)構(gòu)方面的指標(biāo):左室舒張末期前后徑(LVEDD)、左室收縮末期前后徑(LVESD)、左房前后徑(LAD)、右室內(nèi)徑(RVD)、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑(PAD)、左室室間隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑(AOD)、等。
2)反映心臟左室功能方面的指標(biāo):二尖瓣前向血流A峰(VA)、二尖瓣前向血流E峰(VE)、二尖瓣峰值流速E/A、左室心輸出量(LVSV)、左室收縮末期左室容積(LVESV)、左室舒張末期左室容積(LVEDV)、左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、射血時(shí)間(ET)、左室縮短分?jǐn)?shù)(LVFS)、主動(dòng)脈瓣最大血流速度(AV2Vmax)、肺動(dòng)脈瓣最大血流速度(PPV)、左室平均周徑縮短速率(mVCF)、二尖瓣開(kāi)放速度(MVEF)左室室間隔運(yùn)動(dòng)幅度(AIS)、左室后壁運(yùn)動(dòng)幅度(APW)等。
1.2.3 數(shù)據(jù)處理
按照統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn),數(shù)據(jù)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)該排除人體的身高、體重等構(gòu)型參數(shù)的影響而獨(dú)立存在[9]。有的學(xué)者將美國(guó)和日本的相關(guān)研究結(jié)果進(jìn)行比較分析[8,10]后發(fā)現(xiàn),盡管這兩個(gè)地區(qū)人口的種族不同,人群的身高、體重差異很大,但如果將所有測(cè)試結(jié)果通過(guò)體表面積參數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,運(yùn)算后所得出的這兩個(gè)地區(qū)人們的左心房容積指數(shù)的參考范圍相同,另外有很多學(xué)者也支持這樣的觀點(diǎn)。體表面積與血壓、心率、身高、體重相比,是目前臨床實(shí)踐和基礎(chǔ)研究中應(yīng)用最多的標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)[7]。
本實(shí)驗(yàn)由于對(duì)照組及實(shí)驗(yàn)組人員之間的體重、身高存在差異,不同性別之間的身高體重等差異也很大,故將所有測(cè)試數(shù)據(jù)都經(jīng)體表系數(shù)修正后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。即統(tǒng)計(jì)的每項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)=測(cè)試數(shù)據(jù)/本人體表面積。
使用的公式:體表面積=0.0061×身高(cm)+ 0.0124×體重(kg) -0.0099[11]
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
計(jì)量數(shù)據(jù)均采用t型檢驗(yàn)和單因素方差分析(One-way ANOVA),當(dāng)方差不齊性時(shí),采用修正的t'型檢驗(yàn),統(tǒng)計(jì)學(xué)差異顯著性取P<0.05。數(shù)據(jù)運(yùn)用SPSS for windows13.0軟件包運(yùn)算處理,計(jì)算均值和標(biāo)準(zhǔn)差(X ±SD)。
2.1 游泳、鐵人三項(xiàng)男運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖檢查(表1)
表1 游泳、鐵人三項(xiàng)男運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖檢查(體表面積修正后)
注:**為普通人群與運(yùn)動(dòng)員相比,有極為顯著性差異,P<0.01;*為普通人群與運(yùn)動(dòng)員相比,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05;△△游泳與鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員與相比,有極為顯著性差異,P<0.01;△游泳與鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員與相比,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05。
由表1分析,心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面,游泳項(xiàng)目男運(yùn)動(dòng)員僅主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑與普通人群存在差異(P<0.05);而鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員與普通人群相比,主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑、左室室間隔厚度、左室后壁厚度、左房厚度均有極為顯著性差異(P<0.01)。
游泳、鐵人三項(xiàng)男運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)在主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑、左室室間隔厚度、左室后壁厚度方面具有顯著性差異(P<0.05)。
通過(guò)研究心臟功能方面的指標(biāo)測(cè)試結(jié)果,游泳男運(yùn)動(dòng)員二尖瓣血流A峰和E峰、左室收縮末期左室容積(LVESV)、左室舒張末期左室容積(LVEDV)、左室射血分?jǐn)?shù)(LVEF)、射血時(shí)間(ET)、左室心輸出量( LVSV)和左室縮短分?jǐn)?shù)(LVFS)與普通人群有顯著性差異(P<0.05);鐵人三項(xiàng)男運(yùn)動(dòng)員 VA、E/A、AV2Vmax、PPV、左室舒張末期左室容積、左室心輸出量、射血時(shí)間與普通人群有顯著性差異(P<0.05)。
兩個(gè)項(xiàng)目男運(yùn)動(dòng)員心臟功能方面,肺動(dòng)脈瓣最大血流速度(PPV)和射血時(shí)間(ET)表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)。
2.2 游泳、鐵人三項(xiàng)女運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖檢查(表2)
表2 游泳、鐵人三項(xiàng)女運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖檢查(體表面積修正后)
注:**為普通人群與運(yùn)動(dòng)員相比,有極為顯著性差異,P<0.01;*為普通人群與運(yùn)動(dòng)員相比,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05;△△游泳與鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員與相比,有極為顯著性差異,P<0.01;△游泳與鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員與相比,存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,P<0.05。
由表2分析,心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面,游泳女運(yùn)動(dòng)員主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑、左室室間隔厚度、左室后壁厚度、右室內(nèi)徑與普通人群存在差異(P<0.05);鐵人三項(xiàng)女運(yùn)動(dòng)員與普通人群相比,左室后壁及室間隔厚度(LVPW、IVS)、右室內(nèi)徑(RVD)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。
游泳及鐵人三項(xiàng)女運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)方面的變化大體相似,僅左室室間隔運(yùn)動(dòng)幅度存在顯著差異(P<0.05)。
心臟功能指標(biāo)方面,游泳女運(yùn)動(dòng)員左室收縮末期及舒張末期左室容積(LVESV、LVEDV)、左室心輸出量(LVSV)、射血分?jǐn)?shù)(ET)、左室縮短分?jǐn)?shù)(LVFS)及mVCF等與普通人群有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05);鐵人三項(xiàng)女運(yùn)動(dòng)員VA、LVESV、LVSV及mVCF與普通人群有差異(P<0.05)。
而兩個(gè)項(xiàng)目女運(yùn)動(dòng)員的心臟功能指標(biāo)未均顯示出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。
3.1 游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員主要在左室室間隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、左室舒張末期左室容積(LVEDV)、左室收縮末期容積(LVESV)、左室心輸出量(LVSV)等方面與普通人群有明顯差異(P<0.05)。
3.2 游泳、鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員在心臟結(jié)構(gòu)和功能方面具有一定的差異,且具有明顯性別特征;如男子鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員較游泳男運(yùn)動(dòng)員在主動(dòng)脈根部?jī)?nèi)徑(AOD)、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑(PAD)、左室室間隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、肺動(dòng)脈瓣最大血流速度(PPV)、射血時(shí)間(ET)等方面具有顯著性差異(P<0.05);而女運(yùn)動(dòng)員之間的差異較小,僅有左室室間隔運(yùn)動(dòng)幅度(AIS)存在顯著差異(P<0.05)。
以往的研究證實(shí),各種不同強(qiáng)度的訓(xùn)練形式均會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生影響,而且會(huì)直接作用于心臟,對(duì)人體的心臟在心肌纖維構(gòu)成、室壁構(gòu)造及左室功能等方面產(chǎn)生一系列影響。不同訓(xùn)練負(fù)荷及訓(xùn)練形式對(duì)心臟的影響不同,全民健身活動(dòng)中的適量有氧運(yùn)動(dòng),不僅可以增強(qiáng)心臟的功能,還有利于改善和恢復(fù)機(jī)體功能,提高抗病能力,對(duì)身體健康有利。但是長(zhǎng)期的大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或超負(fù)荷過(guò)度訓(xùn)練不僅不能提高人體的健康水平,反而使人體內(nèi)的一系列平衡被打破,甚至使機(jī)體向病理性發(fā)展。
長(zhǎng)期的大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以改變心臟的形態(tài)和功能,造成諸如心肌肥厚、運(yùn)動(dòng)心肌細(xì)胞結(jié)構(gòu)重建、毛細(xì)血管增生、室壁增厚、心腔增大、左室舒張末期過(guò)度充盈、每次心搏量增加等變化[3-4]。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練造成心臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)及功能發(fā)生的負(fù)荷臨界點(diǎn),有學(xué)者研究認(rèn)為主要與運(yùn)動(dòng)量和年齡相關(guān)。有文獻(xiàn)認(rèn)為,每周4~5小時(shí)的運(yùn)動(dòng)頻率,負(fù)荷超過(guò)70%VO2max的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度,持續(xù)半年左右,這基本是引起成年人心臟結(jié)構(gòu)發(fā)生重塑變化的閾值[6]。
國(guó)外學(xué)者M(jìn)organroth等通過(guò)對(duì)不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員M型超聲的檢查結(jié)果進(jìn)行分析,認(rèn)為不同項(xiàng)群運(yùn)動(dòng)員心肌肥厚的類型有所區(qū)別,諸如摔跤、舉重等力量項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的心肌肥厚以左室室間隔、室壁增厚為主的向心性肥厚多見(jiàn),而諸如游泳、自行車、長(zhǎng)跑等耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的心臟變化以心腔擴(kuò)大的離心性肥厚為主[12]。另外,Reichek等通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行M型超聲檢查后,也有基本類似的發(fā)現(xiàn),像耐力運(yùn)動(dòng)員的心臟發(fā)生類似于離心性肥厚的變化,如左室壁厚度正常而左室舒末內(nèi)徑增大。力量項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的心臟發(fā)生類似于向心性肥厚的變化,如左室舒張末期內(nèi)徑?jīng)]有變化而左室間隔及后壁增厚[13]。
與Morganroth觀點(diǎn)有所出入,本研究發(fā)現(xiàn),游泳、鐵人三項(xiàng)這種屬于耐力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的運(yùn)動(dòng)員左室室間隔厚度、左室后壁厚度較普通人群明顯增厚(P<0.05);左室心輸出量(左室舒張末期左室容積與左室收縮末期左室容積之差)較普通人群明顯增加(P<0.05),提示運(yùn)動(dòng)員左室舒張功能增強(qiáng)。
本研究中受試的鐵人三項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員基本都是從最初練習(xí)游泳轉(zhuǎn)項(xiàng)到鐵人三項(xiàng)的,但這兩個(gè)項(xiàng)目之間運(yùn)動(dòng)員的心臟在結(jié)構(gòu)和功能方面仍顯示出一定差異,尤以男運(yùn)動(dòng)員明顯(見(jiàn)表1)。提示鐵人三項(xiàng)男運(yùn)動(dòng)員可能較單純游泳對(duì)心臟的刺激更為明顯,室壁室間隔的增厚,主動(dòng)脈、主肺動(dòng)脈內(nèi)徑的擴(kuò)張更加明顯,左室射血分?jǐn)?shù)、左室縮短分?jǐn)?shù)明顯大于游泳男運(yùn)動(dòng)員。
有學(xué)者研究,常年從事游泳、自行車、馬拉松、賽艇等耐力型項(xiàng)目能夠增加運(yùn)動(dòng)員的左室內(nèi)徑和室間隔的厚度。對(duì)于心臟發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化的整個(gè)過(guò)程,有學(xué)者認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)之初,心臟先是發(fā)生諸如每搏輸出量增加等代償性變化,而此時(shí)心臟的形態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化。隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間及負(fù)荷的進(jìn)一步增加,心腔發(fā)生擴(kuò)大以代償單純每搏輸出量增加的不足,室壁的增厚及心肌細(xì)胞總量的增加必然是長(zhǎng)久大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的結(jié)果。動(dòng)物研究表明運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度最大攝氧量與心室肥厚相關(guān)[14]。至于本研究的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)員項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員在心臟結(jié)構(gòu)及功能方面呈現(xiàn)的區(qū)別,是否由于訓(xùn)練強(qiáng)度的差異導(dǎo)致,其機(jī)制尚不十分清楚。
80年代開(kāi)始,人們逐漸認(rèn)識(shí)到心臟不僅是人體血液循環(huán)的器官,還是機(jī)體十分重要的內(nèi)分泌器官,由此開(kāi)始了對(duì)心臟內(nèi)分泌功能的著重研究。近些年來(lái),人們發(fā)現(xiàn)了心臟分泌的內(nèi)皮素、心鈉素、血管緊張素、降鈣素基因相關(guān)肽等激素在心臟的細(xì)胞重塑、心肌肥大等適應(yīng)性變化中起著十分重要的作用[15]。常蕓認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的差異也會(huì)對(duì)心臟內(nèi)分泌功能產(chǎn)生不同的影響[16]。長(zhǎng)時(shí)間從事耐力性項(xiàng)目可以使心房和心室產(chǎn)生和分泌心血管調(diào)節(jié)肽的功能發(fā)生變化,而長(zhǎng)期從事力量性運(yùn)動(dòng)容易引起心室結(jié)構(gòu)及心肌細(xì)胞方面的變化。運(yùn)動(dòng)引起左心室重構(gòu)的進(jìn)程中,除了與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)間及年齡相關(guān)外,遺傳因素和內(nèi)分泌因素起到很重要的作用,但確切的機(jī)理仍有待于醫(yī)學(xué)及運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域的學(xué)者做更加深入的研究。單就研究運(yùn)動(dòng)員心臟的手段來(lái)說(shuō),超聲心動(dòng)圖檢查具有無(wú)創(chuàng)、可重復(fù)等優(yōu)點(diǎn),成為運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)工作中的得力工具,相信在運(yùn)動(dòng)心臟的研究中會(huì)有更多更廣泛的應(yīng)用。
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Research on ultrasound cardiogram(UCG)of Shandong sw imm ing and triathlon athletes
WEIHong SHIHong-xia
(Shandong Research Center of Sports Science,Jinan 250014,Shandong,China)
Objective:To explore the characteristics of cardiac morphology and function of Shandong swimming and triathlon athletes.Methods:To take heart ultrasonic examination on the swimming and triathlon athletes.Results:There is significant difference(P<0.05)in the left ventricular structure and function between the athletes and ordinary people.There are some differences in the heart structure and function between athletes of the two events,particularly visible in male athletes.Conclusion:Swimming and triathlon athletes'heart ventricular remodeling and left ventricular diastolic function increased and there are event and gender differences.
swimming;triathlon;athletes;heart UCG
G861
:A
:1009-9840(2015)01-0074-05
2014-09-20
山東省科技廳科技攻關(guān)項(xiàng)目《體能主導(dǎo)項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員機(jī)能監(jiān)測(cè)及訓(xùn)練監(jiān)控評(píng)價(jià)體系的研究》(項(xiàng)目編號(hào): 2008GG30001026)。
魏紅(1963- ),女,副研究員,研究方向運(yùn)動(dòng)生理生化。