邢 瑜，王培勇，張 威，龍非筱，傅蘭英

（1.清華大學(xué)體育部，北京 100084;2.清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院，北京 100084;3.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

100米跑高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)心血管的沖擊影響

邢 瑜1，王培勇1，張 威1，龍非筱2，傅蘭英3

（1.清華大學(xué)體育部，北京 100084;2.清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院，北京 100084;3.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003）

目的：設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)的肌肉組織血氧量和瞬時(shí)心率無損同步檢測(cè)方案與設(shè)備，為研究100m跑高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟的沖擊影響、探討高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中的代謝規(guī)律提供測(cè)試手段。方法：采用連續(xù)雙波長(zhǎng)近紅外光測(cè)量肌肉中血紅蛋白與肌紅蛋白含氧量的變化情況;采用有源無線心率傳感器和自行設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)發(fā)器及配套PC軟件測(cè)量瞬時(shí)心率，進(jìn)行100m跑同步實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果：100m跑以無氧代謝為主;起跑后的前7s為無氧代謝的非乳酸過程，肌氧飽和度曲線變化不大;7s后開始消耗肌肉中儲(chǔ)存的氧。結(jié)論：雙波長(zhǎng)近紅外光組織氧測(cè)試法和運(yùn)動(dòng)心率無線實(shí)時(shí)采集系統(tǒng)能夠正確實(shí)時(shí)同步地檢測(cè)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)的血氧和心率，揭示了高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過程中肌肉中氧的運(yùn)輸與消耗及心率之間的動(dòng)力學(xué)過程。

運(yùn)動(dòng)生理學(xué);高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng);肌氧;瞬時(shí)心率;心臟沖擊

1 研究目的

在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過程中，運(yùn)動(dòng)人員到達(dá)終點(diǎn)線數(shù)秒后摔倒的現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，甚至出現(xiàn)死亡事故。醫(yī)學(xué)上用重力性休克解釋這種現(xiàn)象，認(rèn)為高強(qiáng)度跑步運(yùn)動(dòng)中人體下肢肌肉的毛細(xì)血管大量擴(kuò)張，在突然中止運(yùn)動(dòng)或強(qiáng)制回到靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，下肢毛細(xì)血管和靜脈便失去“肌肉泵”的擠壓作用，同時(shí)由于重力的原因，大量血液停留在下肢舒張的血管中，造成回心血量減少，心輸出量也隨之減少，使心肌和大腦突然缺血。對(duì)于此類運(yùn)動(dòng)猝死，醫(yī)學(xué)上主要?dú)w結(jié)為心源性猝死和腦源性猝死兩大類［1，2］。

筆者在查閱資料中發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)驟停前后心血管工作情況以及組織氧代謝情況的實(shí)時(shí)檢測(cè)與相關(guān)專題分析研究鮮見報(bào)道。

近年的研究發(fā)現(xiàn)，在100－200米跑高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中（包括長(zhǎng)距離跑的終點(diǎn)沖刺），當(dāng)運(yùn)動(dòng)停止時(shí)，外負(fù)荷消失，但心率并沒有隨之開始下降而是繼續(xù)加快一段時(shí)間，這一現(xiàn)象值得注意［3－4］。我們推測(cè)，由于低強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)不存在這種現(xiàn)象，所以可能有這樣一個(gè)關(guān)系：在意識(shí)的引導(dǎo)下外負(fù)荷增加，導(dǎo)致體內(nèi)能量消耗也同步增加，然而能量物質(zhì)合成的速度落后于分解的速度，兩者之間的速度差是體內(nèi)能量物質(zhì)急速合成、募集并通過心血管系統(tǒng)向各運(yùn)動(dòng)單位輸送的主要?jiǎng)右?，也可能是“超量恢?fù)”的成因，這個(gè)速度差越大，對(duì)心臟造成的負(fù)擔(dān)就越重。這類事故可能是運(yùn)動(dòng)者在到達(dá)終點(diǎn)后外負(fù)荷消失，身體募集的能量失去了恰當(dāng)?shù)南哪繕?biāo)，而使心血管系統(tǒng)承受了內(nèi)負(fù)荷的巨大壓力，造成心血管系統(tǒng)或者大腦的某一部位損傷或崩潰。［5］

心率水平反映了人體的工作強(qiáng)度，組織氧水平可以推測(cè)人體的疲勞狀態(tài)。研究這些可以對(duì)運(yùn)動(dòng)人體的瞬時(shí)心率、組織氧的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)進(jìn)行無損檢測(cè)，這將為高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)驟停時(shí)對(duì)心血管的沖擊影響研究提供重要的依據(jù)［6，7］。

2 研究方法

2.1 制備瞬時(shí)心率檢測(cè)與監(jiān)控的設(shè)備

目前市場(chǎng)上現(xiàn)存的心率檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備不能同時(shí)具備實(shí)時(shí)性和高采樣率，關(guān)鍵是所采集數(shù)據(jù)不具備后期分析的可能性。考慮到高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中實(shí)驗(yàn)儀器的便攜性以及高采樣率對(duì)實(shí)驗(yàn)的完成有著極其重要的作用，因此本實(shí)驗(yàn)中的心率設(shè)備是使用既有心率帶、設(shè)計(jì)基于nRF24E1的無線心率采集系統(tǒng)。

系統(tǒng)總原理如圖1所示：

圖1 無線心率設(shè)備總框圖

圖2 運(yùn)動(dòng)驟停前后的心率曲線

2.2 改良肌氧含量的無損檢測(cè)儀

本實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器原理是使用近紅外光直接測(cè)量局部組織氧飽和度。人體的氧代謝過程主要由氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的相互轉(zhuǎn)化完成。人體組織中主要對(duì)紅外光吸收的物質(zhì)是氧合血紅蛋白、還原血紅蛋白和水。選擇合適的波長(zhǎng)，可以使兩種血紅蛋白的吸收系數(shù)遠(yuǎn)大于水，因此可以認(rèn)為組織中的吸收體主要是氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白，從生理學(xué)可以知道，組織氧含量在人體中的變化相對(duì)較慢（可以認(rèn)為在單位時(shí)間內(nèi)基本保持不變），因此在血紅蛋白濃度變化時(shí)，將變化前后的光密度相減，就可以得到氧合血紅蛋白的變化量以及還原血紅蛋白的變化量［7－11］。為求得血氧飽和度的值，可以采用兩個(gè)檢測(cè)器的辦法。

本實(shí)驗(yàn)中所使用的儀器具體由反射式傳感器、MCU數(shù)字信號(hào)處理模塊、發(fā)射模塊、接收模塊及相應(yīng)的接口電路和電源管理電路構(gòu)成。可以采用反射式傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的檢測(cè)。其中反射式傳感器具有控制光源、信號(hào)轉(zhuǎn)化以及放大的功能。根據(jù)上述原理，光源采用發(fā)光波長(zhǎng)為760nm和850nm的高亮發(fā)光二極管，光電探測(cè)器用一片硅光電二極管。由于只使用了一個(gè)光電探測(cè)器，所以只能對(duì)血氧參數(shù)的相對(duì)變化量進(jìn)行研究，得出氧合血紅蛋白的變化量以及血量的變化量（定義為還原血紅蛋白的變化量與氧合血紅蛋白的變化量之和）［12－13］。

2.3 選擇實(shí)驗(yàn)對(duì)象

在進(jìn)行高強(qiáng)度（100米跑）實(shí)驗(yàn)前，為了對(duì)可能出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行研究，我們進(jìn)行了高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的預(yù)實(shí)驗(yàn)，這包括原地快速跑以及電動(dòng)跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)人數(shù)達(dá)120人次。在實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)有的受試者在結(jié)束運(yùn)動(dòng)瞬間開始，心率并沒有隨著外負(fù)荷的結(jié)束下降進(jìn)入恢復(fù)階段，而是有一個(gè)心率繼續(xù)快速上升的過程。運(yùn)動(dòng)肌群中的氧合血紅蛋白的變化量在運(yùn)動(dòng)中下降，受試者結(jié)束運(yùn)動(dòng)瞬間，氧合血紅蛋白的濃度仍繼續(xù)下降，然后才進(jìn)入恢復(fù)階段。考慮到原地快速跑以及跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)刺激強(qiáng)度不夠，為了深入研究高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，所以進(jìn)行了在運(yùn)動(dòng)場(chǎng)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)跑道上的100米跑實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)對(duì)象的選擇：實(shí)驗(yàn)對(duì)象主要由清華大學(xué)在校男性大學(xué)生50人組成，實(shí)驗(yàn)對(duì)象平均年齡為23歲，身體健康，以上受試者均身體素質(zhì)良好，并有較好的日常鍛煉習(xí)慣。

實(shí)驗(yàn)過程：每名受試者實(shí)驗(yàn)開始前，先進(jìn)行常規(guī)的熱身活動(dòng)，然后佩戴好實(shí)驗(yàn)儀器開始100米跑。同時(shí)記錄受試者的心率、血氧參數(shù)和運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在沖過終點(diǎn)后，再繼續(xù)進(jìn)行一段心率記錄以及血氧參數(shù)的采集，實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

測(cè)試時(shí)間為上午9點(diǎn)，氣溫24±2℃，無風(fēng)。

2.4 確定數(shù)據(jù)采集部位

實(shí)時(shí)心率采集是采用現(xiàn)有的suunto心率帶，常規(guī)佩戴方法;組織氧的采集部位是跑動(dòng)過程中做功量較大的股四頭肌，取髕骨上十公分中部，用彈性帶固定。心率數(shù)據(jù)接續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)器和組織氧數(shù)據(jù)暫存器分別用彈性帶固定在兩側(cè)上臂處。

3 研究結(jié)果

3.1 高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的心率變化特點(diǎn)

在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)100米跑中，受試者通過終點(diǎn)后，心率繼續(xù)上升，然后再緩慢恢復(fù)至安靜狀態(tài)的心率水平。這種現(xiàn)象，可以用圖形的方式進(jìn)行描述，如圖3所示某受試者的數(shù)據(jù)圖像。

首先給出高強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)受試者心率變化的特征圖像。

圖3 高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)受試者心率特征圖線

TS：受試者運(yùn)動(dòng)時(shí)間，單位：秒

TR：受試者結(jié)束運(yùn)動(dòng)直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束的時(shí)間，單位：秒

T1：受試者在結(jié)束運(yùn)動(dòng)瞬間，直到心率上升到最高值的時(shí)間，單位：秒

HR（t）：心率對(duì)時(shí)間的函數(shù)，根據(jù)不同的情況，可以看作連續(xù)函數(shù)或者離散函數(shù)，單位：1/分

HRmax：最高心率，單位：1/分

上圖中起始時(shí)刻為受試者開始跑動(dòng)的時(shí)刻，經(jīng)過時(shí)間Ts，運(yùn)動(dòng)結(jié)束（到達(dá)綠線標(biāo)識(shí)），又經(jīng)過T1，運(yùn)動(dòng)心率達(dá)到最高值（藍(lán)線標(biāo)識(shí)），然后緩慢恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前水平（從綠線標(biāo)識(shí)至實(shí)驗(yàn)結(jié)束，時(shí)間為TR）。由此可以看出，在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)（100米跑）停止瞬間，心率繼續(xù)上升，直到最大值，然后才緩慢恢復(fù)到安靜時(shí)的水平。

在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，最關(guān)心的現(xiàn)象是運(yùn)動(dòng)結(jié)束瞬間，單位時(shí)間內(nèi)心率上升的幅度（曲線斜率）、心率的最大值（函數(shù)最值）以及時(shí)間T1?？紤]到心率曲線在上升與下降階段的不對(duì)稱性，采用數(shù)據(jù)分段擬合的方法，同時(shí)，在分析曲線圖像時(shí)以上升階段為主?？紤]到對(duì)于心率曲線的上升階段如果有統(tǒng)一的表達(dá)式，將有利于進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和相關(guān)重要參數(shù)的計(jì)算，采用了兩種擬和方法，即基函數(shù)為多項(xiàng)式函數(shù)的擬合方法和指數(shù)函數(shù)擬合方法去擬合心率上升階段的曲線。

對(duì)于多項(xiàng)式函數(shù)的次數(shù)，根據(jù)擬合的結(jié)果，并考慮到方法的普適性，采用4次多項(xiàng)式（但實(shí)際次數(shù)可能會(huì)低于4），

基于以上的原因以及大部分受試者不能做到全力沖刺，所以在下文主要討論其中特征最明顯的6位受試者的心率曲線的上升階段。關(guān)于函數(shù)系數(shù)的計(jì)算，可以將經(jīng)過初步處理的數(shù)據(jù)，用最小二乘法進(jìn)行估計(jì)。

根據(jù)擬合方程，可以得出運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的心率、結(jié)束瞬間單位時(shí)間內(nèi)心率上升幅度、最高心率以及時(shí)間參數(shù)T1。上面的4個(gè)參數(shù)，運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的心率，結(jié)束瞬間單位時(shí)間內(nèi)心率上升幅度（運(yùn)動(dòng)結(jié)束瞬間，心率曲線斜率）由擬合函數(shù)求得，最大心率和參數(shù)T1直接由數(shù)據(jù)計(jì)算（參數(shù)T1可以先求的心率達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，然后與運(yùn)動(dòng)時(shí)間相減便可）。經(jīng)過計(jì)算，如表1所示：

表1 多項(xiàng)式數(shù)據(jù)擬合計(jì)算參數(shù)

表2 指數(shù)函數(shù)擬合計(jì)算參數(shù)

從以上的計(jì)算可以看出，兩種數(shù)學(xué)擬合方法在運(yùn)動(dòng)結(jié)束心率參數(shù)計(jì)算的一致性較高，運(yùn)動(dòng)結(jié)束瞬間心率上升幅度趨勢(shì)一致。由于多項(xiàng)式擬和計(jì)算簡(jiǎn)單并且有較好的精度，因此對(duì)于分析高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過程中心率的變化是一種合適的方法。下面參數(shù)的計(jì)算采用多項(xiàng)式擬和方法分析心率數(shù)據(jù)。

為了找出上述各表所列的重要參數(shù)之間的聯(lián)系，首先需要定義運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。為此綜合各個(gè)文獻(xiàn)的情況，再定義兩個(gè)重要參量。

一個(gè)關(guān)于運(yùn)動(dòng)量的合理定義是心率函數(shù)對(duì)時(shí)間的積分，即

從以上的定義可以看出，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的定義實(shí)際上就是心率函數(shù)在運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的平均值。所以在給出運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的定義后，就可以找出運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度同最大心率以及參數(shù)T1的關(guān)系。

同樣可以類似定義出心率變化量在運(yùn)動(dòng)時(shí)間內(nèi)的平均值，即

根據(jù)這兩個(gè)定義，給出利用多項(xiàng)式擬和計(jì)算的受試者參數(shù)：

表3 用多項(xiàng)式擬和方法計(jì)算的100米跑特征參數(shù)表

通過上述計(jì)算，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與最大心率和參數(shù)T1有比較大的關(guān)系。可以看到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與最大心率有一個(gè)比較接近線性的關(guān)系，同時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與參數(shù)T1也有一個(gè)比較接近線性的關(guān)系。

3.2 高強(qiáng)度跑結(jié)束后的組織氧變化情況

血氧參數(shù)中氧合血紅蛋白的變化量在運(yùn)動(dòng)結(jié)束瞬間繼續(xù)下降，達(dá)到最低水平，然后緩慢恢復(fù)，特征圖像見圖4。在血氧數(shù)據(jù)分析之前，同樣給出某受試者的特征圖像。圖4中的點(diǎn)為數(shù)據(jù)點(diǎn)，曲線為相鄰數(shù)據(jù)的連線，直線代表的時(shí)刻為受試者到達(dá)終點(diǎn)的時(shí)刻，圖像起始時(shí)刻為受試者開始跑動(dòng)的時(shí)刻。從這幅圖中可以看到受試者到達(dá)終點(diǎn)后，氧合血紅蛋白的變化量繼續(xù)下降，直到達(dá)到最小值，然后再緩慢恢復(fù)到正常水平。

通常，100米跑被認(rèn)為是強(qiáng)度最大的徑賽項(xiàng)目，在實(shí)際的訓(xùn)練和比賽中，過去根本無法獲取它的供氧參數(shù)，也無法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)真正仿真。我們以100米跑的血氧供應(yīng)為研究目標(biāo)，將HEO－100測(cè)試系統(tǒng)與自設(shè)計(jì)心率無線檢測(cè)系統(tǒng)用作100米訓(xùn)練過程中的現(xiàn)場(chǎng)同步測(cè)試。

圖4 高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)受試者氧合血紅蛋白的變化量特征圖線

我們隨后在清華大學(xué)、北京體育大學(xué)、首都體育學(xué)院對(duì)數(shù)十人次進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)測(cè)試，訓(xùn)練水平良好的運(yùn)動(dòng)員幾乎全部出現(xiàn)了類似的現(xiàn)象，現(xiàn)舉例如下：

圖5 100米跑氧飽和度和瞬時(shí)心率變化曲線

在圖5中，A線左側(cè)為運(yùn)動(dòng)員起跑之前的狀態(tài)，A和B之間為運(yùn)動(dòng)員100米跑的全過程（成績(jī)?yōu)?5.32秒）。在此階段，股四頭肌的肌氧含量在起跑的前7秒沒有大的變化，而在7秒之后呈急劇線性下降狀態(tài)，在此階段，運(yùn)動(dòng)心率也出現(xiàn)線性上升狀態(tài)，心率的線性緩慢上升是在起跑時(shí)就開始的。在B線的右側(cè)，代表終點(diǎn)沖刺之后的恢復(fù)期，此時(shí)，肌肉中的氧含量仍繼續(xù)下降，其斜率與終點(diǎn)之前沒有顯著性的變化，延續(xù)到24秒之后才開始恢復(fù)，到2分鐘后才恢復(fù)到接近起跑前的狀態(tài)。在此階段，心率曲線也出現(xiàn)與肌氧含量曲線類似的情形，值得注意的是：心率的最高點(diǎn)出現(xiàn)在終點(diǎn)沖刺后的5秒左右時(shí)刻，而在5秒之后才線性下降，經(jīng)1分鐘后恢復(fù)到接近起跑前的狀況。

我們認(rèn)為，當(dāng)外負(fù)荷消失后（100米跑到終點(diǎn)時(shí)），內(nèi)負(fù)荷并沒有消失，而是繼續(xù)加重。內(nèi)負(fù)荷在終點(diǎn)之后加重的原因可能是：外負(fù)荷的快速加大，造成體內(nèi)能量物質(zhì)合成和分解之間的較大速度差，募集的能量以血流的形式通過心臟快速送到需求部位，上述速度差越大，所募集的能量的量也越大，匯集的速度也越快。當(dāng)外負(fù)荷消失后，所募集的能量無處可送，其巨大的沖量對(duì)冠狀動(dòng)脈、肺循環(huán)系統(tǒng)和大腦帶來較大影響。

4 研究結(jié)論與建議

（1）無損近紅外技術(shù)結(jié)合心率遙測(cè)手段，可以獲得各種條件下氧供給和氧消耗以及恢復(fù)過程中動(dòng)力學(xué)的生理信息。經(jīng)多人次和反復(fù)的測(cè)試證明，本實(shí)驗(yàn)室制備和改良的設(shè)備能夠反映受試者運(yùn)動(dòng)時(shí)的生理參數(shù)變化，設(shè)備的穩(wěn)定性較好，所測(cè)得的數(shù)據(jù)可以推測(cè)最大危險(xiǎn)強(qiáng)度或者最大臨界危險(xiǎn)強(qiáng)度。對(duì)于健身鍛煉的人可以提供運(yùn)動(dòng)處方，而對(duì)于競(jìng)技訓(xùn)練來說，則可以提供優(yōu)化的體能訓(xùn)練方案。

（2）100米跑確實(shí)是一個(gè)無氧代謝為主的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，起跑開始后的前7秒為無氧代謝的非乳酸過程，即由儲(chǔ)存在體內(nèi)的ATP直接分解供能，表現(xiàn)在肌氧飽和度曲線在這7秒內(nèi)的變化不大，7秒后開始消耗肌肉中儲(chǔ)存的氧。

（3）高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟的沖擊影響并不是發(fā)生在承受外部負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)中，而是發(fā)生在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)停止瞬間為分界線之后的一定時(shí)間之內(nèi)，這種快速的強(qiáng)烈沖擊有危害生命的可能，因此應(yīng)引起高度重視，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練和體育鍛煉中應(yīng)加強(qiáng)預(yù)測(cè)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)對(duì)象的實(shí)際情況，合理安排運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度。

［1］全國(guó)體育教材委員會(huì)審定.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)［M］.北京：人民體育出版社，2000.

［2］全國(guó)體育教材委員會(huì)審定.運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)［M］.人民體育出版社，2000.

［3］ 王培勇，丁海曙.Comprehensive measurement of sprinter＇s energy metabolism using optical－electric infrared spectroscopy technique［R］.國(guó)際無損光電檢測(cè)科技報(bào)告會(huì)大會(huì)報(bào)告，1996，5.

［4］馬永利，王培勇.運(yùn)動(dòng)心率檢測(cè)系統(tǒng)的研制及心率與肌氧含量同步實(shí)驗(yàn)研究［J］.北京生物醫(yī)學(xué)工程，2005，24（4）：299－301.

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Discussion on the Cardiovascular Impacts of 100m High Intensity Exercise

XING Yu，et al
（Tsinghua University，Beijing China 100084）

The purpose of the research is to design the real－time oxygen blood of muscle tissues and the synchronous detection schemes and equipment for instantaneous nondestructive heart rate in order to provide detection means for the study of the impacts of 100m running on heart and for the exploration of the metabolic regularity in high intensity exercise.The methods of adopting near infrared of continuous double wavelengths are used to measure the changes of oxygen contents in hemoglobin and myohemoglobin in muscles.The Finnish SUUNTO active wireless heart rate sensor and the self－designed repeater with the supporting PC software are adopted to measure instantaneous heart rate and to carry out the synchronous 100m running measurement experiment.The results show that 100m running mainly indicates anaerobic metabolism，the first seven seconds after start running belong to the non－lactic acid process of anaerobic metabolism with little change in the saturation curve of muscle oxygen and the oxygen stored in the muscle begins to be consumed after 7 seconds.The conclusions of the research are as follows：the testing method of near infrared of and the double wavelengths and the real－time and wireless data acquisition system can correctly and synchronously detect the blood oxygen and heart rate when exposed to high intensity exercise，which reveals the dynamic process between oxygen transportation and muscle consumption and heart rate.

sports physiology;high intensity exercise;muscle oxygen;instantaneous heart rate;heart impact

G804.2

A

1001－9154（2012）01－0086－06

G804.2

A

1001－9154（2012）01－0086－06

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金“十一五”規(guī)劃2010年度教育學(xué)一般課題。批準(zhǔn)號(hào)：BLA100100

邢瑜（1970－），男，山東鄆城人，講師，博士，研究方向?yàn)槿梭w運(yùn)動(dòng)信息采集與仿真。

2011－11－01