魏 紅，史紅霞

(山東省體育科學(xué)研究中心，山東濟南 250102)

山東省游泳、鐵人三項運動員超聲心動圖檢查的研究

魏 紅，史紅霞

(山東省體育科學(xué)研究中心，山東濟南 250102)

目的:研究山東省游泳、鐵人三項運動員心臟形態(tài)及功能的特點和規(guī)律;方法:對山東省游泳、鐵人三項運動員進行心臟超聲學(xué)檢查;結(jié)果:游泳、鐵人三項運動員在左室結(jié)構(gòu)及功能等方面與普通人群有顯著差異(P＜0.05)，兩種運動項目運動員之間在心臟結(jié)構(gòu)和功能方面也存在一定的差異，尤以男性運動員更為明顯;結(jié)論:游泳、鐵人三項運動員存在心臟左室重構(gòu)及左室舒張功能增加，且表現(xiàn)出項目和性別差異。

游泳;鐵人三項;運動員;心臟;超聲心動圖

以往學(xué)者有關(guān)運動對心臟影響的研究，主要包括運動對心肌細胞形態(tài)和心臟內(nèi)分泌功能的影響。目前研究普遍認為，運動員發(fā)生的諸如心臟增大、室壁增厚等心臟形態(tài)的變化都是對運動訓(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)于運動對心臟心肌細胞形態(tài)影響的研究又包括:運動對心臟構(gòu)型的影響、對心肌細胞結(jié)構(gòu)的影響及非心肌細胞(包括成纖維細胞、內(nèi)皮細胞血管平滑肌細胞、巨噬細胞等)［3－7］。

關(guān)于運動負荷對心臟的影響，以往學(xué)者主要集中在研究人體承受運動負荷時的血壓、心率和心臟輸出量等的變化方面，缺乏有效的手段了解運動時的心臟室壁結(jié)構(gòu)和左室功能的變化。超聲心動圖檢查在運動領(lǐng)域應(yīng)用主要包括幾個方面:1)評定運動員的心臟結(jié)構(gòu)特點;2)評價運動員的左室功能;3)運動負荷試驗中超聲心動圖的使用;4)體育鍛煉中的應(yīng)用。

超聲心動圖作為一種無創(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動情況，近十幾年來已經(jīng)被廣泛用于各級各類醫(yī)學(xué)臨床實踐和研究當(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)的長足進步，很多學(xué)者也越來越多地把超聲心動圖檢查引入運動界［6－7］。除了無創(chuàng)性的優(yōu)點外，超聲心動圖檢查還能夠研究各種運動形式下人體心臟結(jié)構(gòu)和功能的不同變化和反應(yīng)，評定承受運動負荷時的心臟功能，并對運動員的生理機能或病理狀態(tài)做出科學(xué)的評定。

本實驗對山東省游泳及鐵人三項運動員采用彩色超聲心動圖檢查手段進行測試分析，旨在對該類運動員的心臟結(jié)構(gòu)和形態(tài)及左心室功能特點、變化規(guī)律加以研究。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象:實驗組為山東省優(yōu)秀游泳、鐵人三項一線運動員24人，其中每個項目男女運動員各6名。其中游泳運動員訓(xùn)練年限在平均5.5±2.6年，年齡平均在21±2.45歲;鐵人三項運動員訓(xùn)練年限在平均4.5±1.8年，年齡平均在20.5±2.4歲;對照組普通人群在醫(yī)院門診健康就診者選取，男14名，女11名，年齡在22±3.8歲。

各組人員避免測試前1小時劇烈的活動，測試前安靜休息5～10 min。測試時受試者取左側(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肋間位置進行測量.。采用B型及M型超聲相結(jié)合的方法，測量和計算都參照統(tǒng)一國際標(biāo)準［8］進行。為保證獲取數(shù)據(jù)的可比性，始終固定人員使用同一臺機器進行測試，各項測試數(shù)據(jù)均取3個心動周期測試結(jié)果的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗儀器:測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)、主肺動脈內(nèi)徑(PAD)、左室室間隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、主動脈根部內(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)、左室射血分數(shù)(LVEF)、射血時間(ET)、左室縮短分數(shù)(LVFS)、主動脈瓣最大血流速度(AV2Vmax)、肺動脈瓣最大血流速度(PPV)、左室平均周徑縮短速率(mVCF)、二尖瓣開放速度(MVEF)左室室間隔運動幅度(AIS)、左室后壁運動幅度(APW)等。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

按照統(tǒng)計學(xué)觀點，數(shù)據(jù)測量的標(biāo)準化應(yīng)該排除人體的身高、體重等構(gòu)型參數(shù)的影響而獨立存在［9］。有的學(xué)者將美國和日本的相關(guān)研究結(jié)果進行比較分析［8，10］后發(fā)現(xiàn)，盡管這兩個地區(qū)人口的種族不同，人群的身高、體重差異很大，但如果將所有測試結(jié)果通過體表面積參數(shù)進行標(biāo)準化，運算后所得出的這兩個地區(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。體表面積與血壓、心率、身高、體重相比，是目前臨床實踐和基礎(chǔ)研究中應(yīng)用最多的標(biāo)準化參數(shù)［7］。

本實驗由于對照組及實驗組人員之間的體重、身高存在差異，不同性別之間的身高體重等差異也很大，故將所有測試數(shù)據(jù)都經(jīng)體表系數(shù)修正后進行統(tǒng)計。即統(tǒng)計的每項指標(biāo)數(shù)據(jù)=測試數(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)計學(xué)方法

計量數(shù)據(jù)均采用t型檢驗和單因素方差分析(One－way ANOVA)，當(dāng)方差不齊性時，采用修正的t＇型檢驗，統(tǒng)計學(xué)差異顯著性取P＜0.05。數(shù)據(jù)運用SPSS for windows13.0軟件包運算處理，計算均值和標(biāo)準差(X ±SD)。

2 結(jié)果分析

2.1 游泳、鐵人三項男運動員超聲心動圖檢查(表1)

表1 游泳、鐵人三項男運動員超聲心動圖檢查(體表面積修正后)

注:＊＊為普通人群與運動員相比，有極為顯著性差異，P＜0.01;*為普通人群與運動員相比，存在統(tǒng)計學(xué)差異，P＜0.05;△△游泳與鐵人三項運動員與相比，有極為顯著性差異，P＜0.01;△游泳與鐵人三項運動員與相比，存在統(tǒng)計學(xué)差異，P＜0.05。

由表1分析，心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面，游泳項目男運動員僅主動脈根部內(nèi)徑與普通人群存在差異(P＜0.05);而鐵人三項運動員與普通人群相比，主動脈根部內(nèi)徑、主肺動脈內(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、鐵人三項男運動員心臟結(jié)構(gòu)在主動脈根部內(nèi)徑、主肺動脈內(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)。

通過研究心臟功能方面的指標(biāo)測試結(jié)果，游泳男運動員二尖瓣血流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)、左室射血分數(shù)(LVEF)、射血時間(ET)、左室心輸出量( LVSV)和左室縮短分數(shù)(LVFS)與普通人群有顯著性差異(P＜0.05);鐵人三項男運動員 VA、E/A、AV2Vmax、PPV、左室舒張末期左室容積、左室心輸出量、射血時間與普通人群有顯著性差異(P＜0.05)。

兩個項目男運動員心臟功能方面，肺動脈瓣最大血流速度(PPV)和射血時間(ET)表現(xiàn)出顯著性差異(P＜0.05)。

2.2 游泳、鐵人三項女運動員超聲心動圖檢查(表2)

表2 游泳、鐵人三項女運動員超聲心動圖檢查(體表面積修正后)

注:＊＊為普通人群與運動員相比，有極為顯著性差異，P＜0.01;*為普通人群與運動員相比，存在統(tǒng)計學(xué)差異，P＜0.05;△△游泳與鐵人三項運動員與相比，有極為顯著性差異，P＜0.01;△游泳與鐵人三項運動員與相比，存在統(tǒng)計學(xué)差異，P＜0.05。

由表2分析，心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)方面，游泳女運動員主動脈根部內(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);鐵人三項女運動員與普通人群相比，左室后壁及室間隔厚度(LVPW、IVS)、右室內(nèi)徑(RVD)有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05)。

游泳及鐵人三項女運動員心臟結(jié)構(gòu)方面的變化大體相似，僅左室室間隔運動幅度存在顯著差異(P＜0.05)。

心臟功能指標(biāo)方面，游泳女運動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)、射血分數(shù)(ET)、左室縮短分數(shù)(LVFS)及mVCF等與普通人群有統(tǒng)計學(xué)差異(P＜0.05);鐵人三項女運動員VA、LVESV、LVSV及mVCF與普通人群有差異(P＜0.05)。

而兩個項目女運動員的心臟功能指標(biāo)未均顯示出統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。

3 結(jié)論

3.1 游泳、鐵人三項運動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、鐵人三項運動員在心臟結(jié)構(gòu)和功能方面具有一定的差異，且具有明顯性別特征;如男子鐵人三項運動員較游泳男運動員在主動脈根部內(nèi)徑(AOD)、主肺動脈內(nèi)徑(PAD)、左室室間隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、肺動脈瓣最大血流速度(PPV)、射血時間(ET)等方面具有顯著性差異(P＜0.05);而女運動員之間的差異較小，僅有左室室間隔運動幅度(AIS)存在顯著差異(P＜0.05)。

4 討論

以往的研究證實，各種不同強度的訓(xùn)練形式均會對機體產(chǎn)生影響，而且會直接作用于心臟，對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)練負荷及訓(xùn)練形式對心臟的影響不同，全民健身活動中的適量有氧運動，不僅可以增強心臟的功能，還有利于改善和恢復(fù)機體功能，提高抗病能力，對身體健康有利。但是長期的大負荷運動訓(xùn)練或超負荷過度訓(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，甚至使機體向病理性發(fā)展。

長期的大負荷運動訓(xùn)練可以改變心臟的形態(tài)和功能，造成諸如心肌肥厚、運動心肌細胞結(jié)構(gòu)重建、毛細血管增生、室壁增厚、心腔增大、左室舒張末期過度充盈、每次心搏量增加等變化［3－4］。運動訓(xùn)練造成心臟結(jié)構(gòu)重構(gòu)及功能發(fā)生的負荷臨界點，有學(xué)者研究認為主要與運動量和年齡相關(guān)。有文獻認為，每周4～5小時的運動頻率，負荷超過70%VO2max的運動強度，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］。

國外學(xué)者Morganroth等通過對不同項目運動員M型超聲的檢查結(jié)果進行分析，認為不同項群運動員心肌肥厚的類型有所區(qū)別，諸如摔跤、舉重等力量項目運動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，而諸如游泳、自行車、長跑等耐力項目運動員的心臟變化以心腔擴大的離心性肥厚為主［12］。另外，Reichek等通過對運動員進行M型超聲檢查后，也有基本類似的發(fā)現(xiàn)，像耐力運動員的心臟發(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。力量項目運動員的心臟發(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觀點有所出入，本研究發(fā)現(xiàn)，游泳、鐵人三項這種屬于耐力性運動項目的運動員左室室間隔厚度、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)，提示運動員左室舒張功能增強。

本研究中受試的鐵人三項運動員基本都是從最初練習(xí)游泳轉(zhuǎn)項到鐵人三項的，但這兩個項目之間運動員的心臟在結(jié)構(gòu)和功能方面仍顯示出一定差異，尤以男運動員明顯(見表1)。提示鐵人三項男運動員可能較單純游泳對心臟的刺激更為明顯，室壁室間隔的增厚，主動脈、主肺動脈內(nèi)徑的擴張更加明顯，左室射血分數(shù)、左室縮短分數(shù)明顯大于游泳男運動員。

有學(xué)者研究，常年從事游泳、自行車、馬拉松、賽艇等耐力型項目能夠增加運動員的左室內(nèi)徑和室間隔的厚度。對于心臟發(fā)生結(jié)構(gòu)性變化的整個過程，有學(xué)者認為，運動之初，心臟先是發(fā)生諸如每搏輸出量增加等代償性變化，而此時心臟的形態(tài)沒有發(fā)生變化。隨著運動時間及負荷的進一步增加，心腔發(fā)生擴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胞總量的增加必然是長久大負荷運動訓(xùn)練的結(jié)果。動物研究表明運動強度最大攝氧量與心室肥厚相關(guān)［14］。至于本研究的兩個運動員項目運動員在心臟結(jié)構(gòu)及功能方面呈現(xiàn)的區(qū)別，是否由于訓(xùn)練強度的差異導(dǎo)致，其機制尚不十分清楚。

80年代開始，人們逐漸認識到心臟不僅是人體血液循環(huán)的器官，還是機體十分重要的內(nèi)分泌器官，由此開始了對心臟內(nèi)分泌功能的著重研究。近些年來，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］。常蕓認為，運動項目的差異也會對心臟內(nèi)分泌功能產(chǎn)生不同的影響［16］。長時間從事耐力性項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，而長期從事力量性運動容易引起心室結(jié)構(gòu)及心肌細胞方面的變化。運動引起左心室重構(gòu)的進程中，除了與運動負荷時間及年齡相關(guān)外，遺傳因素和內(nèi)分泌因素起到很重要的作用，但確切的機理仍有待于醫(yī)學(xué)及運動領(lǐng)域的學(xué)者做更加深入的研究。單就研究運動員心臟的手段來說，超聲心動圖檢查具有無創(chuàng)、可重復(fù)等優(yōu)點，成為運動醫(yī)學(xué)工作中的得力工具，相信在運動心臟的研究中會有更多更廣泛的應(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)項目《體能主導(dǎo)項目運動員機能監(jiān)測及訓(xùn)練監(jiān)控評價體系的研究》(項目編號: 2008GG30001026)。

魏紅(1963－ )，女，副研究員，研究方向運動生理生化。