陳同先,劉竹漢
1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 體育與藝術(shù)學(xué)院,山東 泰安 271018
2.山東省日照實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué),山東 日照 276826
冬泳是一項(xiàng)在冷水刺激下的特殊體育運(yùn)動(dòng),參與人群多以中老年人為主,冬泳能夠刺激人體血管擴(kuò)張和收縮,保持彈性防止動(dòng)脈硬化預(yù)防心腦血管疾病,常年冬運(yùn)鍛煉能夠提高和改善老年人心血管系統(tǒng)功能。本研究通過(guò)應(yīng)用彩色多普勒超聲診斷儀對(duì)常年進(jìn)行冬泳鍛煉的老年人和極少參加體育運(yùn)動(dòng)的老年人對(duì)心臟進(jìn)行掃描,研究常年冬泳鍛煉對(duì)老年人心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響,探討冬泳鍛煉對(duì)老年人心功能影響的機(jī)制,為冬泳鍛煉預(yù)防心臟疾病,改善心臟功能提供依據(jù)。
從泰安市冬泳協(xié)會(huì)注冊(cè)會(huì)員中選取50名(男26,女24),62~74歲(平均年齡66±3.9歲)冬泳會(huì)員,且至少8年以上(平均年限9.8年)冬泳史,身體健康無(wú)臨床疾病,作為鍛煉組。抽取48名(男27名,女21名)身體健康無(wú)冬泳鍛煉史且年齡在60~75歲(平均年齡65±4.3歲)志愿者,無(wú)臨床診斷的糖尿病、心腦血管疾病作為對(duì)照組。數(shù)據(jù)顯示,鍛煉組在體脂率一項(xiàng)低于對(duì)照組P<0.05具有顯著性差異,其他數(shù)據(jù)無(wú)顯著性差異(表1)。
表1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象基本情況(±s)Table 1 The basic cases of objectives in test
表1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象基本情況(±s)Table 1 The basic cases of objectives in test
注:男性:*P<0.05,**P<0.01;女性:△P<0.05,△△P<0.01。下同。Note:*after number showed there was significant difference at 0.05 level,**showed there was high significant difference at 0.01 level for man;Δ and ΔΔ showed the same meanings respectively for woman.The same as follows.
鍛煉組 Exercisers(n=50) 對(duì)照組CK(n=48)男(n=26) 女(n=24) 男(n=27) 女(n=21)體質(zhì)量指數(shù)(BMI) 23.68±3.8 22.37±4.8 23.11±2.9 22.68±4.3腰臀比(WHR) 0.85±0.2 1.1±0.1 0.86±0.1 1.09±0.2體脂率(%) 28.19±6.3* 35.48±5.1* 30.89±6.1△36.17±4.1△項(xiàng)目Item
1.2.1 問(wèn)卷調(diào)查法 采用面對(duì)面問(wèn)卷調(diào)查法對(duì)受試對(duì)象的基本情況進(jìn)行了解,對(duì)活動(dòng)方式、活動(dòng)量、文化程度、有無(wú)既往病史、參加冬泳鍛煉的年限、每次鍛煉的時(shí)間、鍛煉的強(qiáng)度等。
1.2.2 測(cè)試儀器及測(cè)試指標(biāo) 主要是對(duì)身體形態(tài)機(jī)能指標(biāo)檢測(cè)和心臟結(jié)構(gòu)及功能指標(biāo)的檢測(cè),形態(tài)機(jī)能指標(biāo)項(xiàng)目的檢測(cè)按照2003年國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)中心制定的國(guó)民體質(zhì)監(jiān)測(cè)工作手冊(cè)實(shí)施細(xì)則執(zhí)行,內(nèi)容包括:體質(zhì)量(BMI)、腰圍、臀圍、體脂率(%)、血壓(mmHg)等;應(yīng)用飛利浦CX50型彩色多普勒超聲心動(dòng)儀,環(huán)形探頭,頻率3.0 MHz對(duì)兩組受試者安靜狀態(tài)下心臟功能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定可同步記錄心電圖。心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo):左心室舒張末內(nèi)徑指數(shù)(LVDdI)、左心室收縮末內(nèi)徑指數(shù)(LVDsI)、舒張末室間隔厚度(IVSdI)、收縮末期室間隔厚度(IVSsI)、舒張末左室后壁厚度(LVPWdI)、收縮末左室后壁厚度(LVPWsI);收縮功能指標(biāo):左室前后徑向心縮短率(LVFS);舒張功能指標(biāo):舒張?jiān)缙冢‥峰)和房縮期(A峰)比(E/A);泵血功能指標(biāo):心輸出量(CO)、射血分?jǐn)?shù)(EF)、射血時(shí)間(ET)心率HR、每博輸出量(SV)等指標(biāo)。采用Teichholz法計(jì)算出左心室舒張末容積(EDV)、左室收縮末容積(ESV)、左室短軸縮短率(FS)、左室周徑縮短率(MVCF)等指標(biāo)。
1.2.3 試驗(yàn)方法
1.2.3.1 安靜狀態(tài)下對(duì)冬泳組和對(duì)照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)進(jìn)行多普勒心臟彩超掃描,對(duì)多年冬泳鍛煉對(duì)心臟結(jié)構(gòu)功能影響差異進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。
1.2.3.2 對(duì)照組與鍛煉組進(jìn)行3 min臺(tái)階試驗(yàn)后即刻測(cè)量冬泳組和對(duì)照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo),對(duì)運(yùn)動(dòng)后心臟功能差異進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析。
1.2.3.4 對(duì)照組和鍛煉組進(jìn)行3 min臺(tái)階試驗(yàn)后,恢復(fù)5 min然后測(cè)量冬泳組和對(duì)照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo),對(duì)運(yùn)動(dòng)恢復(fù)后心臟功能差異恢復(fù)能力做出評(píng)價(jià)與分析。
1.2.4 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,經(jīng)檢驗(yàn)資料數(shù)據(jù)屬正態(tài)分布,數(shù)值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,以性別與年齡進(jìn)行組間t檢驗(yàn),以P<0.05為差異顯著有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
表2為安靜狀態(tài)下常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人心臟多普勒彩色超聲心動(dòng)圖的測(cè)試指標(biāo)參數(shù)。通過(guò)對(duì)心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)男性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組相比心臟LVDdI、SV指標(biāo)非常顯著增高(P<0.01),HR非常顯著降低(P<0.01),EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI、LVFS、E/A 明顯增高(P<0.05),CO、IVSdI、LVPWdI、指標(biāo)差異不顯著(P>0.05);女性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組相比心臟LVDdI、SV、LVFS、E/A指標(biāo)顯著增高(P<0.01),HR 顯著降低(P<0.01),EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI明顯增高(P<0.05),CO、IVSdI、LVPWdI對(duì)應(yīng)參數(shù)無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。
表2 鍛煉組與對(duì)照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group
表2 鍛煉組與對(duì)照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group
鍛煉組 Exercisers(n=50) 對(duì)照組 CK(n=48)男(n=26) 女(n=24) 男(n=27) 女(n=21)SV(mL) 73.74±9.43** 62.21±8.81△△ 68.35±11.32 61.02±7.12 HR(次/min) 68±8.92** 71±10.32△△ 73±10.25 76±12.86 EF(%) 69.15±3.68* 70.26±4.02△ 67.97±5.13 68.16±4.25 CO(L/min) 4.98±0.97 4.86±0.61 4.89±0.57 4.83±0.31 LVDdI(mm) 27.52±2.01** 28.94±1.03△△ 25.22±1.96 26.99±2.14 LVDsI(mm) 15.72±2.29* 15.03±2.31△ 14.87±3.48 14.69±1.99IVSdI(mm) 5.38±0.99 4.86±0.81 5.12±0.74 4.85±0.51IVSsI(mm) 8.26±1.35* 7.43±0.97△ 7.64±0.87 6.93±0.93 LVPWdI(mm) 1.79±0.15 1.58±0.09 1.78±0.11 1.57±0.13 LVPWsI(mm) 8.63±0.99* 7.82±0.65△ 7.49±1.24 6.91±0.87 LVFS(%) 51.98±4.11* 48.01±3.68△△ 48.69±5.79 44.95±6.03 E/A 0.93±0.05* 0.86±0.21△△ 0.84±0.11 0.71±0.23指標(biāo)Indexes
表3為對(duì)常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人3 min臺(tái)階試驗(yàn)后兩組老年人心臟多普勒彩色超聲心動(dòng)圖的測(cè)試指標(biāo)參數(shù),結(jié)果顯示男性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組定量運(yùn)動(dòng)后心臟HR有非常顯著性降低(P<0.01),EDV有非常顯著性增加(P<0.01),SV、EF、CO、ESV四項(xiàng)指標(biāo)均顯著提高(P<0.05)其他指標(biāo)均無(wú)顯著性差異;女性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組定量運(yùn)動(dòng)后心臟HR非常顯著性降低(P<0.01),SV、EF、CO、EDV、ESV五項(xiàng)指標(biāo)均顯著性提高(P<0.05)其他指標(biāo)均無(wú)顯著性差異。
表3 3 min臺(tái)階試驗(yàn)后鍛煉組與對(duì)照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min
表3 3 min臺(tái)階試驗(yàn)后鍛煉組與對(duì)照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min
指標(biāo)Indexes鍛煉組 Exercisers(n=50) 對(duì)照組 CK(n=48)男(n=26) 女(n=24) 男(n=27) 女(n=21)SV(mL) 106.47±10.11* 98.71±12.42△ 97.12±11.25 91.27±14.32 HR(次/min) 119±6.72** 128±8.21△△ 131±9.38 139±7.96 EF(%) 76.17±3.37* 78.38±4.03△ 73.17±5.68 74.62±4.99 CO(L/min) 9.11±0.87* 8.87±0.74△ 8.63±0.92 8.05±0.89 ET(s) 0.26±0.03 0.25±0.02 0.26±0.03 0.27±0.02 FS(%) 36.78±2.12 39.10±2.03 36.24±2.58 38.98±2.96 EDV(mL) 138.31±12.17** 115.61±14.65△ 124.26±14.54 106.02±11.78 ESV(mL) 37.10±0.18* 29.91±0.21△ 35.49±0.22 27.46±0.28 MVCF(cm/s) 1.47±0.14 1.60±0.19 1.34±0.15 1.49±0.21
常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人定量負(fù)荷休息5 min后對(duì)兩組老年人心臟多普勒彩色超聲心動(dòng)圖的測(cè)試指標(biāo)(表4),結(jié)果顯示男性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組定量運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)5 min心臟HR極顯著降低(P<0.01),SV極顯著增加(P<0.01),CO顯著降低(P<0.05),EDV顯著提高(P<0.05),其他指標(biāo)均無(wú)顯著性差異;女性常年冬泳鍛煉者與對(duì)照組定量運(yùn)動(dòng)后心臟HR極顯著降低(P<0.01),SV極顯著增加(P<0.01),CO顯著降低(P<0.05),EDV顯著提高(P<0.05),其他指標(biāo)均無(wú)顯著差異。
表4 臺(tái)階試驗(yàn)后休息5 min受試者心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step
表4 臺(tái)階試驗(yàn)后休息5 min受試者心臟多普勒彩超指標(biāo)測(cè)試結(jié)果(±s)Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step
指標(biāo)Indexes鍛煉組 Exercisers(n=50) 對(duì)照組 CK(n=48)男(n=26) 女(n=24) 男(n=27) 女(n=21)SV(mL) 79.23±9.25** 68.35±8.79△△ 76.15±10.02 67.26±9.45 HR(次/min) 85±6.87** 90±9.51△△ 98±8.32 102±9.68 EF(%) 72.35±4.32 75.24±5.68 71.63±4.16 74.52±5.74 CO(L/min) 5.98±0.78* 5.43±0.81△ 6.79±0.86 6.42±0.72 ET(s) 0.29±0.13 0.29±0.09 0.30±0.15 0.29±0.17 FS(%) 31.95±2.35 33.26±2.42 30.46±2.51 32.45±2.67 EDV(mL) 125±10.31* 108±11.63△ 117±12.25 101±9.87 ESV(mL) 36.62±0.26 31.17±0.28 36.01±0.24 29.96±0.25 MVCF(cm/s) 1.06±0.09 1.19±0.11 1.05±0.12 1.17±0.08
隨著年齡增長(zhǎng),左室厚度、左房徑、主動(dòng)脈徑趨于增加,泵血功能減退;射血分?jǐn)?shù)降低,等容松弛時(shí)間延長(zhǎng)、舒張?jiān)缙诔溆档停鎻埻砥诔溆黾覽1]。調(diào)查發(fā)現(xiàn),普通老年人參加體育鍛煉的形式主要是健步走、太極拳、廣場(chǎng)舞等動(dòng)作較緩和的運(yùn)動(dòng)形式對(duì)心臟結(jié)構(gòu)機(jī)能也起到良好的改善效果但遠(yuǎn)低于常年冬泳鍛煉老年人。本研究發(fā)現(xiàn),常年冬泳鍛煉有助于減緩老年人心臟功能退化,常年冬泳鍛煉老人的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指標(biāo)明顯優(yōu)于不參加冬泳鍛煉的普通老年人,這與長(zhǎng)期動(dòng)力性訓(xùn)練形成“運(yùn)動(dòng)員心臟”的生理現(xiàn)象表現(xiàn)一致[2]。分析認(rèn)為冬泳時(shí),皮膚在強(qiáng)烈冷刺激下,表皮毛細(xì)血管急劇收縮,促進(jìn)血液回流心臟及深部組織,血壓升高;而后血液又被心臟泵回體表,表皮血管擴(kuò)張。同時(shí)寒冷會(huì)刺激腎上腺激素的分泌,心臟收縮力量和幅度加大,增加了心機(jī)收縮能力和血管彈性,因此經(jīng)常冬泳鍛煉對(duì)老年人的心臟結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的影響,相對(duì)于普通老年人,鍛煉者表現(xiàn)在左心室增大,心肌重量及重量指數(shù)增加。
Frank-Starling定律認(rèn)為心臟的容積取決于心肌纖維的長(zhǎng)度,而心肌纖維的張力決定心室腔內(nèi)的壓力,所以人們用EDV來(lái)代表心肌纖維的長(zhǎng)度,以心室腔內(nèi)壓力代表心肌纖維的張力,將上述推論簡(jiǎn)述為:EDV越大,心臟收縮力越強(qiáng)[3]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):3 min臺(tái)階試驗(yàn)后男性鍛煉組EDV非常顯著高于對(duì)照組(P<0.01),女性鍛煉組EDV顯著高于對(duì)照組(P<0.05)(表3),3 min臺(tái)階實(shí)驗(yàn)后恢復(fù)5 min,男性和女性鍛煉組EDV都顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。這說(shuō)明冬泳鍛煉對(duì)男性和女性的心臟泵血功能都有不同程度的改善和提高。國(guó)外研究認(rèn)為左心室舒張的等容松弛期及早晚期充盈均受年齡影響,表現(xiàn)為隨年齡增長(zhǎng)等容松弛時(shí)間延長(zhǎng)、舒張?jiān)缙诔溆档?、舒張晚期充盈增加[1]。研究中安靜狀態(tài)下冬泳鍛煉老年人E/A高于普通老年人,尤其女性組間比較具有非常顯著性差異,這說(shuō)明冬泳鍛煉有助于緩解舒張能力隨年齡增加下降的趨勢(shì),且對(duì)女性影響更為顯著,可能與女性絕經(jīng)后心肌舒張能力下降有關(guān)[4]。
心臟的泵血功能和收縮功能是心臟最基本的功能,一般而言,影響左心泵血調(diào)節(jié)功能的5個(gè)基本因素有:前負(fù)荷、后負(fù)荷、心肌收縮力、心率、室壁運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性[5]。許多研究證明,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能使運(yùn)動(dòng)員在安靜及定量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)的心率下降,運(yùn)動(dòng)后的心率恢復(fù)快,恢復(fù)期縮短,運(yùn)動(dòng)員由于心率較低,心肌耗氧量下降,提高了心臟的做工效率;較高的射血分?jǐn)?shù)(EF)使心臟在耗能較低的狀態(tài)下就能維持與普通人相等或略高的心輸出量(CO),顯示了心臟較強(qiáng)的儲(chǔ)備能力[6]。
研究結(jié)果從表2、3、4我們可以看出,常年冬運(yùn)鍛煉的男女老年鍛煉者的安靜狀態(tài)、3 min臺(tái)階實(shí)驗(yàn)后、恢復(fù)5 min后的心率(HR)都極顯著的低于對(duì)照組(P<0.01),同時(shí)鍛煉組心率的恢復(fù)能力和速度都遠(yuǎn)高于對(duì)照組。說(shuō)明常年的冬泳鍛煉能影響老年人心率,通過(guò)常年冬泳鍛煉,使心血管系統(tǒng)耗能降低,功能節(jié)省,具有較大的心率儲(chǔ)備能力和潛力,使心臟功能得到適應(yīng)性提高。安靜狀態(tài)下鍛煉組與對(duì)照組男女受試者心臟每分輸出量(CO)差異不顯著(P>0.05),但鍛煉組每博輸出量(SV)顯著高于對(duì)照組,心率(HR)非常顯著的低于對(duì)照組(表2)。當(dāng)施加負(fù)荷后(3 min臺(tái)階試驗(yàn)),鍛煉組每分輸出量(CO)顯著高于對(duì)照組(P<0.05),(表3),負(fù)荷(3 min臺(tái)階試驗(yàn))后恢復(fù)5 min,鍛煉組每分輸出量(CO)顯著低于對(duì)照組(P<0.05)(表4)。這說(shuō)明冬泳鍛煉對(duì)老年人心臟射血功能都有不同程度的提高,安靜狀態(tài)下鍛煉組老人用較低的心率(HR)和較高的每博輸出量(SV)來(lái)維持安靜狀態(tài)下身體的供給,具有比對(duì)照組較高的心功儲(chǔ)備,當(dāng)施加負(fù)荷后,鍛煉組老年人每分輸出量(CO)快速提高來(lái)適應(yīng)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷量的加大,維持運(yùn)動(dòng)時(shí)身體的需求,負(fù)荷(3 min臺(tái)階試驗(yàn))后恢復(fù)5 min,鍛煉組每分輸出量(CO)顯著低于對(duì)照組,這說(shuō)明鍛煉組老年人身體恢復(fù)能力和心臟的調(diào)節(jié)能力都強(qiáng)與對(duì)照組,受試者前后維持同樣供血方式有所不同,常年冬泳鍛煉的老人以高輸出(SV)和低心率(HR)供血,普通老年人以低輸出(SV)和高心率(HR)供血,顯然前者供血方式更經(jīng)濟(jì)有效,心肌能量消耗更小,這與劉偉等人對(duì)運(yùn)動(dòng)與心臟研的研究結(jié)果相一致:運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)心率較低,但運(yùn)動(dòng)時(shí)動(dòng)員快,運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)也快,心臟調(diào)節(jié)功能更加完善[6]。冬泳鍛煉時(shí)由于冷水刺激促進(jìn)身體內(nèi)兒茶酚胺和腎上腺素的分泌,促進(jìn)人體血液循環(huán),增加心肌收縮力促使EF及SV升高;因心臟排空增大心肌舒張功能增強(qiáng),同時(shí)冷水刺激人體皮膚表面毛細(xì)血管收縮,回心血量增加,提高了心肌的前負(fù)荷,為對(duì)抗寒冷,肌肉的持續(xù)性收縮使動(dòng)脈壓保持相對(duì)較高的水平,提高了心臟的后負(fù)荷,增強(qiáng)了心臟的收縮功能。
常年冬泳鍛煉對(duì)老年人心臟結(jié)構(gòu)和功能有非常好的影響和促進(jìn)作用,通過(guò)對(duì)鍛煉組和對(duì)照組兩組老年人安靜、負(fù)荷、負(fù)荷恢復(fù)后的心臟多普勒彩色超聲檢查分析,多年冬泳鍛煉老人心臟的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指標(biāo)明顯優(yōu)于不參加冬泳鍛煉的普通老年人,心臟的泵血功能和收縮功能都顯著提高,左心室增大,心肌重量及重量指數(shù)增加,同時(shí)有助于緩解舒張能力隨年齡增加下降的趨勢(shì),且對(duì)女性影響更為顯著,冬泳鍛煉能影響老年人心率,通過(guò)常年冬泳鍛煉,使心血管系統(tǒng)耗能降低,功能節(jié)省,具有較大的心率儲(chǔ)備能力和潛力,使老年人心臟功能得到適應(yīng)性提高,有利于增強(qiáng)心臟功能,改善心臟組織結(jié)構(gòu)。
從本文的研究結(jié)果可以看出,長(zhǎng)期進(jìn)行冬泳鍛煉對(duì)老年人的心臟功能起到良好的改善和促進(jìn)作用。但冬泳鍛煉也要循序漸進(jìn)因人而異,冬泳愛(ài)好者從夏季就開(kāi)始進(jìn)行鍛煉持續(xù)到冬季,循序漸進(jìn)的適應(yīng)水溫的下降,在沒(méi)有前期適應(yīng)的情況下切不可直接冬季下水進(jìn)行冬泳練習(xí),否則身體既得不到鍛煉,又會(huì)不同程度地對(duì)身體造成傷害。
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山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)2017年6期