胡 彥， 杜 江， 嚴小波， 劉磊矗， 曾 航， 文靜心， 羅麟梅

(1. 第三軍醫(yī)大學衛(wèi)勤訓練基地， 重慶 400038； 2. 重慶大學體育學院心臟疲勞研究室， 重慶 400044)

負重越野訓練對戰(zhàn)士心功能的影響*

胡 彥1， 杜 江1， 嚴小波2△， 劉磊矗2， 曾 航2， 文靜心2， 羅麟梅2

(1. 第三軍醫(yī)大學衛(wèi)勤訓練基地， 重慶 400038； 2. 重慶大學體育學院心臟疲勞研究室， 重慶 400044)

目的：通過對某軍事院校戰(zhàn)士在負重越野訓練前后的心音圖、心電圖、血壓檢測，評估戰(zhàn)士心功能變化，為訓練提供參考依據(jù)。方法：選取59名(男41，女18)，年齡17～23 歲，分別檢測兩次越野(男5 km,負重11 kg,時限25 min；女1.5 km，無負重，時限10 min)前、運動后即刻及48 h后進行心音圖和心電圖。結果：兩次運動后即刻較運動前心率、第1心音幅值/第2心音幅值比值顯著升高(P<0.01)；舒張期/收縮期時限比值下降(P<0.01)；收縮壓略有上升，舒張壓有所下降，未出現(xiàn)運動高血壓。運動48 h后，各指標均基本恢復至運動前水平。心電圖無異常。本次研究觀察到13人(男8，女5)在運動前未屏氣狀態(tài)下出現(xiàn)第1、2心音幅值倒置現(xiàn)象。結論：該強度越野訓練對心功能無損傷，是一種安全的高強度訓練方法。

負重越野；戰(zhàn)士；心功能；心音圖

load cross-country； soldiers； cardiac function； phonocardiogram

心臟因為過強、過頻或過長的運動負荷會致使心臟功能暫時性下降，但這種功能下降能夠在短時間內(nèi)恢復至原有水平。在心臟疲勞的研究中，有研究者將“短時間內(nèi)的恢復”定為24 h[1，2]，也有研究者定為48 h[3]。負重越野訓練是一項常用的高強度軍事訓練方法，廣泛應用于部隊的日常訓練。目前，關于高強度訓練對戰(zhàn)士心功能影響的研究報道較少。Aslani等[4]研究了高強度訓練8周對軍隊突擊隊員心功能的影響，其研究的高強度訓練方法包括：(1)每天的體力訓練(所引用文獻未詳細描述訓練內(nèi)容)；(2)每天跑步8 km，速度不低于125 m/min；(3)每天16 km越野。但該研究沒有做訓練后48 h的心臟檢測，因此不能做出是否出現(xiàn)心臟疲勞的結論。由于目前缺乏單次負重越野訓練對戰(zhàn)士心功能影響的研究數(shù)據(jù)，因此本研究將對軍事院校戰(zhàn)士的負重越野訓練進行心電、心音檢測，監(jiān)測和評估其心功能，為科學地制訂負重越野訓練方案提供參考。

1 對象與方法

1.1 研究對象

某軍事院校59名年齡、身高、體重接近且身體健康的戰(zhàn)士納入這次調(diào)查研究，男41名和女18名，年齡17～23歲。平均年齡男(19.6±1.5)歲、女(20.2±1.2)歲；平均身高男(174.2±4.4)cm,女(164.4±3.8)cm；平均體重男(63.9±7.0)kg，女(58.6±5.3)kg；男女戰(zhàn)士的收縮壓分別為(113.9±7.7)mmHg和(106.1±5.8)mmHg，舒張壓分別為(73.1±7.8)mmHg和(71.6±6.5)mmHg。

1.2 訓練方案

本研究是一項自身對照試驗。戰(zhàn)士在參加訓練前后接受心電圖(electrocardiogram，ECG)、心音圖(phonocardiogram，PCG)和血壓檢測。戰(zhàn)士訓練內(nèi)容中高強度訓練項目為：負重越野(男5 km,負重11 kg，時限25 min；女1.5 km，無負重，時限10 min)。為了能獲得訓練后短時間內(nèi)的ECG信息，只作標準I導聯(lián)的ECG檢測。PCG檢測的要點是受試者平靜呼吸,心音圖脈搏傳感器置于心前區(qū)心尖搏動最明顯處，記錄心音圖；受試者各次記錄時體位、傳感器放置部位、檢查者對傳感器的施壓情況應該盡可能一致，從而盡可能減少人為誤差。

本次負重越野訓練分為2次，在第1次越野訓練后休息48 h后繼續(xù)第2次越野訓練。每次負重越野的訓練方案：男兵負重11 kg跑5 km，時間限定25 min，共4組，每組10人，第4組為11人；女兵無負重跑1.5 km，時間限定10 min，共3組，每組6人。各組出發(fā)時間間隔10 min。在負重越野訓練前、第一次負重越野訓練后即刻和48 h、第二次負重越野訓練后即刻和48 h的分別測試心音指標HR(心率)、S1/S2(第一心音幅值/第二心音幅值)和D/S(舒張期/收縮期時限)比值以及心電圖、血壓。

負重訓練所施加的負重為戰(zhàn)士單兵野外生存的生活裝具(11 kg)。負重越野訓練的時程根據(jù)靶心率(target heart rate, THR)確定運動強度法，通過監(jiān)測平時訓練的平均心率，最終確定為本次試驗的運動方案。靶心率是指通過有氧運動提高心血管循環(huán)系統(tǒng)的機能時有效而安全的運動心率，靶心率范圍在最大心率(HRmax)60%與80%之間。根據(jù)靶心率對運動量分級為：小運動量120～140 beats/min，中運動量141～160 beats/min，大運動量161～180 beats/min。靶心率的計算公式：(最大心率-靜態(tài)心率)×(60%-85%)+靜態(tài)心率。最大心率采用公式進行推算(最大心率=210-0.8×年齡)。根據(jù)平時負重越野訓練平均心率的監(jiān)測：男兵完成25 min，5 km負重越野平均心率為158～162；女兵完成10 min，1.5 km跑平均心率為160～172，按照靶心率運動強度分級方法該訓練方案為高強度訓練。

1.3 評價指標

主要檢測以下指標：(1)ECG，觀察訓練過程是否引起了各波的時限、幅值、極性、順序等變化；(2)PCG，PCG是心臟收縮狀態(tài)的直接反映，基于心臟振動信號的心臟儲備無創(chuàng)檢測方法能及時捕捉到每一測試時間點PCG的即刻信息，故選用以下心臟儲備無創(chuàng)檢測指標。

由于運動前后體位、傳感器放置部位、檢查者對傳感器的施壓情況難于保持準確的一致，為了減少人為誤差，又因為S1幅值在運動后將增高很多倍，第2心音幅值(S2)的變化相對較小，并且在同一個樣本中測量S1幅值和S2幅值比值比測試運動中S1幅值對運動前S1幅值增加的相應倍數(shù)更有利于減少誤差，把運動前S1幅值對運動前S2幅值的比值(S1/S2)bs和運動后的S1幅值對運動后S2幅值的比值(S1/S2)as作為心力變化趨勢的更為關注的指標。

1.4 實驗儀器

采用ECG-901A數(shù)字式單道心電圖機(深圳市施博瑞科技實業(yè)有限公司)做心電圖檢測；心音圖的檢測采用由重慶博精醫(yī)學信息研究所研制的運動心力監(jiān)測儀(CCM)。

1.5 心臟疲勞綜合評估方法的研究中的倫理問題

該測試方案經(jīng)過重慶大學體育學院倫理道德委員會批準，受試者均對本研究知情并同意參與該研究。

1.6 統(tǒng)計學處理

2 結果

2.1 男女戰(zhàn)士心臟對高強度訓練反應各指標的變化趨勢

戰(zhàn)士心臟對高強度訓練反應各指標的變化趨勢數(shù)據(jù)示于表1、表2。由表1、2可見男女戰(zhàn)士在第1次和第2次運動后即刻心率、第1心音幅值(S1)和第2心音幅值(S2)比值(S1/S2)較運動前有顯著升高(P<0.01)，S1/S2上升倍數(shù)約為3.09～4.27、心率上升約2.1～2.4倍；收縮壓較運動前略有上升，男性P>0.05、女性P<0.05；舒張期/收縮期時限比值(D/S)、舒張壓較運動前降低(P<0.01)。第一次和第二次運動后48 h心臟各指標均基本恢復到基線值水平。心臟各指標變化趨勢如圖1所示。

Tab. 1 Cardiac function data of male soldiers in load cross-country

SBP: Systolic pressure; DBP: Diastolic pressure; HR: Heart rate; S1/S2: Amplitude ratio of first sound/second sound; D/S: Time ratio of diastolic/systolic

*P<0.05,**P<0.01vsbase value

Tab. 2 Cardiac function data of female soldiers in load cross-country

SBP: Systolic pressure; DBP: Diastolic pressure; HR: Heart rate; S1/S2: Amplitude ratio of first sound/second sound; D/S: Time ratio of diastolic/systolic

*P<0.05,**P<0.01vsbase value

2.2 戰(zhàn)士心臟對高強度訓練反應中觀察到S1/S2倒置的特殊現(xiàn)象

在本次59名受試者中觀察到有13人(男8，女5)在運動前未屏氣狀態(tài)下出現(xiàn)第一、二心音幅值(S1/S2)倒置現(xiàn)象，進一步詢問該13人都曾在高原地區(qū)生活過，這可能與長期生活在高原地區(qū)心臟受到某些改變有關，但這需要進一步的研究。圖1 A為一戰(zhàn)士(男，20歲)運動前正常心音圖，圖1 B為一戰(zhàn)士(男，19歲)在運動前未屏氣狀態(tài)下出現(xiàn)S1/S2倒置現(xiàn)象心音圖。

Fig. 1 A male soldier before load cross-country appeared the reversal of S1/S2 A: The normal cardiophonogram of S1/S2 ；B:The cardiophonogram of reversal of S1/S2

3 討論

男、女戰(zhàn)士心率在運動后顯著上升說明其在負重越野過程中動用了心率儲備，運動后48 h心率基本恢復到基線表明心功能恢復良好。本次心音檢測的指標除了心率之外還選用了反映心肌收縮能力的指標：第1心音幅值和第2心音幅值比值(S1/S2比值)和一個心臟灌注儲備的時間指標：舒張期/收縮期時限比值(D/S)。

Hansen等[5-6]的研究表明第1心音幅值(S1)的大小與心室的收縮有密切關系，S1幅值越大表明心臟收縮強度越大。肖守中等[7]運用相對值法提出運用S1/ S2比值來評估左室收縮功能。運動后心臟會加強收縮來泵出足夠的血液為機體提供養(yǎng)料，本次研究中男女戰(zhàn)士第1、2次運動后即刻的S1/S2較基線值顯著上升，心肌加強收縮，心臟在積極動用心力儲備適應運動負荷；第1、2次運動后48 h S1/S2都恢復到基線值水平。

心臟自身供血主時段在舒張期，舒張期充足可對心臟收縮提供充足的氧氣與養(yǎng)料，涉及到心臟代謝環(huán)境的優(yōu)劣，關系到心臟充盈和輸出量[8]，肖守中等[9]提出并驗證了D/S(舒張期/收縮期時限比值)指標的實用價值，運用D/S來評估舒張期心臟自身供血時間是否充足。肖守中等的人群調(diào)研顯示健康成人安靜時D/S≥1.5；心臟功能較優(yōu)秀者如運動員靜息狀態(tài)下D/S≥2；但D/S<1為警示值，表明心臟處于可能出現(xiàn)心臟事件的危險狀態(tài)[10-12]。 本次測試中男女戰(zhàn)士安靜時的D/S分別為2.1±0.3 和1.9±0.3，說明男女戰(zhàn)士心臟功能都較為優(yōu)秀。男女戰(zhàn)士在第1、2次運動后即刻D/S下降顯著，說明舒張期時限在縮短，運動消耗了大量的氧氣與養(yǎng)料，心臟儲備功能有所下降；但在運動后48 h D/S 都基本恢復到基線值水平，說明戰(zhàn)士心臟儲備功能基本恢復。

關于運動對血壓的影響目前國內(nèi)外還沒有一致的結論，但曲綿域等[13]認為運動員運動后正常的血壓反應是收縮壓適度增加，舒張壓稍下降。本次測試的血壓反應與此結論相似，男女戰(zhàn)士第1、2次運動后即刻收縮壓略有上升，舒張壓稍有下降；戰(zhàn)士運動后48 h血壓基本恢復到基線值水平；且未出現(xiàn)運動高血壓現(xiàn)象[14]。在兩次負重越野訓練后即刻和恢復48 h后男女戰(zhàn)士心電圖檢測未發(fā)現(xiàn)心律失常，ST段異常和T波倒置等異?，F(xiàn)象。

在正常心音圖中，第1心音的幅值(S1)要高于第2心音的幅值(S2)。但吳文竹等[15]在對71名運動員和45名非運動員進行屏氣測試時發(fā)現(xiàn)有4名運動員和9名非運動員出現(xiàn)了第1、2心音幅值(S1/S2)倒置現(xiàn)象。該研究認為在屏氣條件下機體會缺氧，在缺氧的條件下心肌收縮能力受阻(S1下降)同時肺動脈壓和肺血管阻力增加(S2上升)，因此在屏氣狀態(tài)下會有人出現(xiàn)S1/S2倒置的情況。在本次59名受試者中觀察到有13人(男8，女5)在運動前未屏氣狀態(tài)下出現(xiàn)第1、2心音幅值(S1/S2)倒置現(xiàn)象，進一步詢問該13人都曾在高原地區(qū)生活過，出現(xiàn)這種倒置現(xiàn)象可能是由于長期高原低氧生活使他們的心臟結構、功能發(fā)生改變，但其機制需要更進一步的研究。

4 結論

本研究表明戰(zhàn)士在負重越野后心率、S1/S2顯著升高，心臟積極動用心功能儲備，表明心功能上調(diào)能力較強；D/S在負重越野后有所下降，心臟儲備降低，心臟功能有所下降，但心功能各指標在運動后48 h都基本恢復到安靜時水平，說明運動后心功能的暫時性下降在休息后可恢復，不會導致心功能損傷。因此，該強度的負重越野訓練是一種安全的高強度訓練方法。本次研究還觀察到13人在安靜時未屏氣狀態(tài)下出現(xiàn)S1/S2倒置，這可能與長期高原低氧生活使他們的心臟結構、功能發(fā)生改變，但其機制需要更進一步的研究。

[1] Mattsson C M, Lind B, Enqvist J K,etal. No evidence of cardiac fatigue in tissue velocity curves at rest after 6 days of ultra-endurance exercise[J].EurHeartJ, 2010, 31(Suppl): 304-305.

[2] Douglas PS, O'Toole ML, Hiller WD,etal. Cardiac fatigue after prolonged exercise[J].Circulation, 1987, 76(6): 1206-1213.

[3] Whyte GP, George K, Sharma S,etal. Cardiac fatigue following prolonged endurance exercise of differing distances[J].MedSciSportsExerc, 2000, 32(6): 1067-1072.

[4] Aslani A, Babaee Bigi MA, Moaref AR,etal. Effect of extreme exercise on myocardial function as assessed by tissue Doppler imaging[J].Echocardiography, 2009, 26(9): 1036-1040.

[5] Hsieh BP, Unver K, McNulty E,etal. The amplitude ratio of the first to second heart sound is reduced in left ventricular systolic dysfunction [J].IntJCardiol, 2010, 145(1): 133-135. [6] Hansen PB，Luisada AA，Miletich DJ，etal. Phonocardiography as a monitor of cardiac performance during anesthesia [J].AnesthAnalg, 1989, 68(3): 385-387.

[7] Shouzhong Xiao , Xingming Guo, Xiaobo Sun,etal. A relative value method for measuring and evaluating cardiac reserve [J/OL].BiomedEngOnline, 2002,1:6[2014-01-08]. http://biomedical-engineering-online.biomedcentral.com/articles/10.1186/1475-925X-1-6.

[8] Friedberg MK, Silverman NH. The systolic to diastolic duration ratio in children with heart failure secondary to restrictive cardiomyopathy [J].JAmSocEchocardiogr, 2006, 19(11): 1326-1331.

[9] Lin Xiong, Shouzhong Xiao, Qiang Zhou,etal. Multi-center pragmatic studies evaluating the time indicator of cardiac perfusion reserve [J].JBiomedSciEng, 2013, 6(1): 1-7.

[10]Xiao SZ, Guo XM, Wang FL,etal. Evaluating two new indicators of cardiac reserve [J].IEEEEngMedBiolMag, 2003, 22(4): 147-152.

[11]Xie ML, Xiao SZ, Liu TH,etal. Multi-center, multi-topic heart sound databases and their applications[J].JMedSyst, 2012, 36(1): 33-40.

[12]趙艷霞, 劉建明, 許定國, 等. 運動中心臟舒張期與收縮期比值變化趨勢的人群調(diào)查研究[J]. 中國應用生理學雜志, 2013, 29(2): 134-136

[13]曲綿域. 實用運動醫(yī)學[M]. 第二版. 北京: 人民體育出版社， 1982: 23-84.

[14]Kokkinos P, Pittaras A, Narayan P,etal. Exercise capacity and blood pressure associations with left ventricular mass in prehypertensive individuals [J].Hypertension, 2007, 49(1): 55-61.

[15]Wen-Zhu Wu, Xing-Ming Guo, Mei-Lan Xie,etal. Research on First Heart Sound and Second Heart Sound Amplitude Variability and Reversal Phenomenon--A New Finding in Athletic Heart Study [J] .JMedBiolEng, 2009, 29(4): 202-205.

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