嚴小波， 羅麟梅△， 楊 勇， 劉磊矗， 曾 航， 文靜心

(1. 重慶大學 體育學院 心臟疲勞研究室， 重慶 400044； 2. 重慶市公安局， 重慶 401147)

用心臟舒張期與收縮期時限比值評估青少年心臟功能*

嚴小波1， 羅麟梅1△， 楊 勇2， 劉磊矗1， 曾 航1， 文靜心1

(1. 重慶大學 體育學院 心臟疲勞研究室， 重慶 400044； 2. 重慶市公安局， 重慶 401147)

目的：觀察青少年在安靜狀態(tài)及最大運動量狀態(tài)下心臟舒張期時限與收縮期時限比值(D/S)的變化情況，并運用該指標對青少年心臟功能的評估進行探討。方法：選取重慶市主城區(qū)中學309名(男159名，女150名)青少年為研究對象，受試者完成最大運動量的臺階運動，在安靜狀態(tài)和運動后即刻進行D/S比值的測試。根據(jù)安靜狀態(tài)D/S值的大小范圍將受試者心臟功能分級為優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)。結果：安靜狀態(tài)下男生心臟功能評定為優(yōu)、良、中、差的占比分別為： 7.5%、49.1%、 40.9%、2.5%；女生分別為： 5.3%、48.0%； 44.7%、2.0%。運動后男、女青少年D/S值都明顯下降，但心臟功能評定等級高的受試者運動后D/S仍高于等級低的受試者。結論：本次研究的青少年雖有過半心臟功能處于健康狀態(tài)，但處于亞健康狀態(tài)的比例較高，有少部分學生心臟功能較差，其心臟健康應得到高度重視；心臟功能等級越高的學生運動后心臟供血時間越長，其心臟功能更好。應用D/S值可以有效評估青少年心臟供血時限的相關情況；對青少年心臟功能進行分級可以針對不同分級群體制定有針對性的運動訓練，同時預防心臟安全事故的出現(xiàn)。該評估方法操作簡單、客觀，可作為一種日常的心臟監(jiān)測手段在學校普及。

青少年；心音；心臟功能；心臟功能分級；心臟評估

teenagers; heart sound; cardiac function; cardiac function classification; cardiac evaluation

以往的青少年體質健康評估多注重速度、力量、柔韌等身體素質，而缺乏對心臟功能進行客觀量化的評估方法。心臟功能的下降會給青少年的身體健康甚至是生命安全帶來較大的安全隱患。適量、合理的運動可以增強青少年心臟功能，學校的運動訓練計劃應該建立在對學生心臟功能了解的基礎上才能有針對性的制定相關的運動計劃，這樣才能既保證能夠提高學生的心臟功能同時也可以避免運動猝死等心臟安全事故的發(fā)生。因此發(fā)現(xiàn)并推廣一種能在學校日常生活中監(jiān)測學生心臟功能的方法尤為必要。

心音圖是運用換能器和計算機處理技術來記錄心臟振動的波形圖，它包含了心臟的生理及病理信息，可以幫助對心臟活動進行分析。重慶博精醫(yī)學與信息工程研究所與重慶大學生物工程學院合作研制的心音圖儀器“心臟儲備無創(chuàng)監(jiān)測系統(tǒng)”[1]。該系統(tǒng)是通過換能器記錄心音圖的系統(tǒng)，肖守中運用該系統(tǒng)提出應用相對值處理心音信號即心臟舒張期時限(D)/收縮期時限(S)比值(D/S)來評估心臟供血是否充足[2]。本研究用此指標對重慶的青少年學生的心臟功能進行評估，以便于學生、老師、家長直觀的掌握學生當前的心臟功能狀況，為學生的運動訓練計劃提供科學依據(jù)，達到增強心臟功能的同時避免出現(xiàn)心臟危險事件。

1 材料與方法

1.1 研究對象

研究對象為重慶市主城區(qū)中學的普通青少年學生(未經過專業(yè)運動訓練或未評定運動等級的學生)，年齡13～18歲，共309名，其中男生159名，女生150名，其基本信息見表1。本研究的測試計劃獲得重慶大學體育學院倫理委員會批準。所有受試學生身體健康，無心血管病史，對本研究知情并簽署知情同意書。

Tab. 1 Basic information of the subjects(±s)

1.2 研究儀器

心臟儲備功能的檢測應用重慶博精醫(yī)學與信息工程研究所與重慶大學生物工程學院合作研制的“心臟儲備無創(chuàng)檢測系統(tǒng)(CR-C-I型)”進行心臟儲備功能檢測，它能夠對人體的心音信號進行采集與分析，具備獨特的心臟儲備測評功能，可以實現(xiàn)對心臟儲備的無創(chuàng)性監(jiān)測。該系統(tǒng)的硬件組成包括心音脈搏傳感器、連續(xù)導電模式(CCM)信號采集器、計算機和打印機，所采用硬件的頻帶為30～800 Hz。心力信號處理軟件用Visual Basic，VC++寫成，其運行環(huán)境為WINDOWS操作系統(tǒng)。

1.3 研究方法

采用運動登梯的心音圖運動試驗方法，受試者在安靜狀態(tài)下平靜呼吸，心音脈搏傳感器置于心前區(qū)心尖搏動最明顯處，記錄心音圖。受試者完成規(guī)定的運動量。選用25 cm高的心力臺階進行運動試驗，本次試驗完成的規(guī)定運動量為全運動量，全運動量約定為7 000 J，按受試者體重計算出登梯次數(shù)，往復上下臺階，運動后立刻記錄心音圖。登梯次數(shù)(n)計算公式為n=w/mgh, 式中w=做功=7 000 J； m=體重(kg)；g=重力加速度=9.8； h=臺階高度=0.25 m。

1.4 研究指標及分級方法

舒張期時限/收縮期時限比值(D/S)，舒張期是心臟自身供血的主要階段，若舒張期時限較長，能為心臟在收縮期的工作提供更多的養(yǎng)料和氧氣，可用D/S比值來評估心室舒張期的充盈情況。根據(jù)受試者安靜狀態(tài)D/S值的大小范圍不同將受試者心臟功能分級為優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)四個等級。

1.5 統(tǒng)計學處理

2 結果

青少年心臟功能等級分組所占比例及運動前后D/S情況見于表2，有過半的研究對象D/S≥1.5心臟功能健康，其中有少部分研究對象D/S≥2心臟功能較好；還有大部分研究對象D/S<1.5心臟心臟功能處于亞健康，其中還有極少部分研究對象D/S<1心臟功能處于警示值。心臟功能等級越高的學生運動后D/S也越高(表2)。

Tab. 2 Proportion of teenagers’ heart function level grouping and D/S (±s)

D/S: Ratio of diastolic to systolic duration

**P<0.01vsbefore exercise

3 討論

運用舒張期時限/收縮期時限比值(D/S)這一指標來評估心功能是一個安全、有用、可靠的新指標[3]。Abe[4]認為冠脈血流主要出現(xiàn)在每個心動周期的舒張時相，所以舒張期是心臟自身供血的主要階段。若舒張期時限較長，能為心臟在收縮期的工作提供更多的養(yǎng)料和氧氣；若舒張期時限太短，心室的血液充盈量不足，導致心輸出量低下，心肌收縮力減弱，有可能引起心肌損傷，甚至誘發(fā)心衰。故可用D/S比值來評估心室舒張期的充盈情況。肖守中等[2]人群的心臟儲備調查研究表明心臟功能較好者如運動員安靜時D/S≥2；健康成人安靜時D/S≥1.5；安靜時1≤D/S<1.5的心臟可能處于亞健康狀態(tài)；D/S<1是一個警示值，表明心臟處于可能出現(xiàn)心臟事件的危險態(tài)，以此為依據(jù)，本研究運用靜息時的D/S值將心臟功能進行分級：優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)。

長期合理適量的運動鍛煉可使心肌細胞增大，心肌收縮能力增強，泵血能力增強；同時運動也可使心腔容積變大，搏出量足夠大，心臟便會通過減少每分鐘的心率次數(shù)來調節(jié)，可使心臟出現(xiàn)“節(jié)省化”，減少心臟負擔，使心臟得到充分休息。心臟通過運動使心率減慢的同時心臟舒張期時限也會延長，D/S值相應升高，因此經常適當鍛煉可以使我們擁有一個健康有力的心臟。本次對重慶市主城區(qū)中學309名青少年的心臟功能評估表明:只有極少部分學生被評定為優(yōu)；大部分學生被評定為良，該部分學生心臟功能雖沒有到達到像運動員那樣強大有力但還是保持在健康的范圍；仍有40%左右的學生被評定為中，該部分學生可能由于平時學習壓力和缺乏相應的運動鍛煉等原因致使心臟處于亞健康狀態(tài)，如不及時加強運動鍛煉很可能使心臟功能進一步下降影響身體健康；本次調研中2%左右的學生被評定為差，該部分學生在該測試之前并未有心血管疾病史，但是D/S值仍然處于一個警示低值，表明他們的心臟長期處于供血時間不充足的環(huán)境下，為他們的生命安全帶來隱患，應該得到學校及家長的足夠重視，隨時關注并監(jiān)測他們的心臟功能，及時的進行循序漸進的體育鍛煉，預防心臟猝死事件。

隨著運動強度的增加，心臟舒張期自身供血時間縮短，D/S值相應降低，心臟負擔加重。但心臟功能水平高的D/S值在運動后仍然能夠保持相對高的值，在對摔跤運動員和非運動員的D/S值研究中[5]，隨著運動強度的增加，非運動員較運動員更早出現(xiàn)舒張期供血時間縮短。本次研究的男女青少年在全運動量運動后D/S顯著下降，但心臟功能等級越高的學生運動后D/S也相對較高，表明其心臟在大運動量刺激下仍能保持相對較長的供血時限，及時提供相對充足的氧氣和養(yǎng)料。心臟功能等級為良的女生運動后D/S反而較等級為優(yōu)的女生略高，這可能與等級為良的女生安靜時D/S值接近2的人數(shù)較多有關，因此統(tǒng)計結果顯示等級為良的女生運動后D/S反而略高于等級為優(yōu)的女生，但總體情況仍然是心臟功能等級高的男女學生運動后D/S更高，心臟功能更好。

合理、適量的運動可以增強心臟功能，但學校制定的運動訓練計劃不應是整齊劃一，對于心臟功能較好的學生如果運動量達不到則不能提高其心臟功能，但對于心臟功能低下的學生，運動過量容易威脅到心臟安全。因此對學生的運動訓練計劃應該因人而異，對學生心臟功能進行相應分級可以幫助學校、老師對學生制定有針對性的運動訓練計劃，同時對于心臟功能分級為差的學生，學校應該高度重視他們的心臟安全，循序漸進的制定提供他們心臟功能的訓練計劃。

[1] 郭興明， 郭瑋珍， 周承文， 等. 心臟儲備無創(chuàng)監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J]. 儀器儀表學報, 2008， 29(4): 690-695．

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

[3] Xiao SZ, Guo XM, Sun XB,etal. A relative value method for measuring and evaluating cardiac reserve[J].BiomedEngOnline, 2002, 1: 6.

[4] Abe M, Tomiyama H, Yoshida H,etal. Diastolic fractional flow reserve to assess the functional severity of moderate coronary artery stenoses: comparison with fractional flow reserve and coronary flow velocity reserve[J].Circulation, 2000, 102(19): 2365-2370.

[5] 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查研究[J]. 中國應用生理學雜志, 2013, 29(2): 134-136.

中央高?；究蒲袠I(yè)務費資助項目(CQDXWL-2013-071)

2015-05-14

2016-05-15

G808.18

A

1000-6834(2016)05-475-03

10.13459/j.cnki.cjap.2016.05.023

△【通訊作者】Tel: 13638343550; E-mail: xbyan@cqu.edu.cn