蔡前鑫，魏文哲，趙之光，霍賀偉（.蘇州大學體育學院，江蘇　蘇州　50；.北京市體育科學研究所，北京　00075；.駐馬店市西洋店鎮(zhèn)毛陳小學，駐馬店　46404）

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肌氧飽和度與全身耐力的關(guān)聯(lián)性

蔡前鑫1，魏文哲2，趙之光2，霍賀偉3
（1.蘇州大學體育學院，江蘇蘇州215021；2.北京市體育科學研究所，北京100075；3.駐馬店市西洋店鎮(zhèn)毛陳小學，駐馬店463404）

摘要：目的：探討肌氧飽和度與全身耐力之間是否存在一定的相關(guān)性。方法：選取9名排球運動員，6名手球運動員，3名橄欖球運動員，8名足球運動員為研究對象，首先測量出受試者的肌氧飽和度100%值和0%值，然后進行運動有氧能力測試，運動中通過運動心肺功能測試系統(tǒng)和組織氧無線監(jiān)測系統(tǒng)實時連續(xù)監(jiān)測呼氣成份和股外側(cè)肌氧飽和度的變化。采集有氧代謝能力的相關(guān)參數(shù)及肌氧飽和度的相關(guān)參數(shù)，然后對二者進行相關(guān)性分析。結(jié)果：在遞增跑過程中，隨著速度的遞增，受試者股外側(cè)肌氧飽和度逐漸下降并達到一個最低值，之后不在隨著速度的增加而下降。阻斷血流蹲起過程中肌氧飽和度最低值顯著低于遞增跑過程中肌氧飽和度最低值。受試者的肌氧飽和度0%值（0%rSO2）、肌氧飽和度100%值與0%值的差值（100%rSO2-0%rSO2）以及變化率（100%rSO2-0% rSO2）／100%rSO2與有氧代謝能力指標之間存在明顯的相關(guān)性。結(jié)論：肌氧飽和度0%值顯著低于遞增跑至力竭過程中肌氧飽和度最低值，進一步說明采用阻斷血流并運動的方式得到的肌氧飽和度0%值更接近理論上的最低值；肌氧飽和度0%值越小，其有氧代謝能力越好，肌氧飽和度可以用來反映機體有氧代謝能力；機體有氧代謝能力的高低，在很大程度上取決于肌肉耐力的好與差。

關(guān)鍵詞：肌氧飽和度；全身耐力；相關(guān)性

全身耐力決定于兩個方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素質(zhì)的重要生理基礎(chǔ)。良好的心肺功能是運動中供氧充足的保證。心肺功能的改善對于機體有氧代謝能力即全身耐力的提高起著至關(guān)重要的作用。肌肉耐力主要決定于慢肌纖維比例、骨骼肌毛細血管密度、線粒體數(shù)量等因素，而這些因素均與肌肉內(nèi)氧濃度有關(guān)，肌氧飽和度可以反映肌肉內(nèi)的氧濃度。筆者［1］在前期已經(jīng)探究過，肌氧飽和度與肌肉耐力之間存在很大的相關(guān)性，因此，本研究意在進一步探究肌氧飽和度與全身耐力的關(guān)系，以期通過肌氧飽和度的相關(guān)指標來反應(yīng)全身耐力的水平。

1　研究對象與方法

1.1研究對象

排球運動員9名，手球運動員6名，橄欖球運動員3名，足球運動員8名，了解實驗對象的一般情況，包括年齡20.3±6歲，身高176.1±5.6 cm，體重68.4± 9.3 kg，訓練年限3±2.4年，所有受試者近期沒有肌肉損傷情況，測試前受試者不能有劇烈的運動。

1.2研究方法

1.2.1待測部位的選擇

股外側(cè)肌的確定：使受試者保持自然站立姿勢，腿部放松，根據(jù)人體的解剖學特點找到股骨外側(cè)髁和髂前上棘兩點的位置，取兩點連線的下1／3處即為待測點的位置。

1.2.2肌氧飽和度的測定

確定股外側(cè)肌位置之后，將肌氧飽和度儀的探頭的發(fā)射孔對準待測點放置，并且使探頭的軸線與股外側(cè)肌平行，然后在其上面放上遮光布，再用彈力繃帶將探頭全部纏繞起來，防止漏光以及外界光線的干擾（F.Billaut，2013）；松緊度要合適，防止實驗過程中探頭移位，然后打開模塊開關(guān)即可監(jiān)測股外側(cè)肌氧飽和度變化情況，通過無線傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦。

1.2.3肌氧飽和度安靜值（100%rSO2）的測量

本研究將安靜時肌氧飽和度值定義為100% rSO2：將組織氧無線監(jiān)測系統(tǒng)的測試探頭貼在股外側(cè)肌上，并用可遮光的繃帶進行包扎后測量肌氧飽和度，在測量的過程中讓受試者保持站立姿勢，重心不能偏移，兩腿放松，將安靜狀態(tài)下的30秒穩(wěn)定值定義為100%rSO2。

1.2.4肌氧飽和度“零點”值（0%rSO2）的測量

本研究將阻斷血流后肌氧飽和度的最低值定義為肌氧飽和度“零點”值：在大腿根部捆綁氣壓式阻血帶，并在加壓到300 mmHg后，讓受試者進行緩慢的15次無負重蹲起運動，并將蹲起結(jié)束后的肌氧飽和度值定義為0%rSO2。

1.2.5運動有氧能力測試

測試方法：上述測試完之后休息5分鐘待肌氧飽和度恢復(fù)到安靜狀態(tài)時的值，然后進行運動有氧能力測試。將跑臺起始速度定為9 km／h，之后進行每分鐘遞增1km／h的線性遞增運動直至力竭，運動中通過運動心肺功能測試系統(tǒng)和組織氧無線監(jiān)測系統(tǒng)實時連續(xù)監(jiān)測呼氣成份和股外側(cè)肌氧飽和度的變化。

測試指標：運動前安靜狀態(tài)股外側(cè)肌氧飽和度的值、運動中肌氧飽和度最低值、無氧閾攝氧量絕對值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對值（VO2max）、最大攝氧量相對值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。

1.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析

所用數(shù)據(jù)均表示為平均值±標準差，并在SPSS17.0統(tǒng)計軟件中運用相關(guān)分析統(tǒng)計方法對數(shù)據(jù)進行分析處理。

2　實驗結(jié)果

2.1阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度的變化在蹲起剛開始的時候肌氧飽和度出現(xiàn)一過性上升的現(xiàn)象，然后隨著蹲起的繼續(xù)肌氧飽和度迅速下降，在

9～11個蹲起的時候達到動態(tài)平衡，隨著蹲起的繼續(xù)肌氧飽和度不在發(fā)生變化。表1給出了阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)的數(shù)值，從表中可以看出肌氧飽和度的最低值、下降幅度以及下降率的數(shù)值大小，其中，下降幅度為安靜時肌氧飽和度值減去阻斷血流蹲起過程中肌氧飽和度最低值，下降率為下降幅度除以安靜時肌氧飽和度值再乘以100%。

表1　阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)的變化（n＝29）

2.2加壓蹲起運動及遞增跑運動過程中肌氧飽和度的變化

圖1是展示的是1名受試者在分別安靜狀態(tài)下，在加壓蹲起時，以及在遞增跑運動過程中肌氧飽和度的變化。在遞增運動開始階段，肌氧飽和度先出現(xiàn)了數(shù)十秒一過性上升，之后開始迅速下降，在數(shù)分鐘后肌氧飽和度雖然依舊下降，但下降幅度開始趨緩，而力竭階段的肌氧飽和度值仍高于0%rSO2。表2是14名受試者0%rSO2與其遞增跑運動中肌氧飽和度最低值的比較。所有受試者的0%rSO2均低于遞增跑運動中肌氧飽和度最低值，并具有顯著性差異。

圖1　遞增運動中肌氧飽和度的實時變化

表2　0%rSO2與遞增跑肌氧飽和度最低值的比較（n＝14）

2.3肌氧飽和度0%值及其參數(shù)與遞增跑有氧能力相關(guān)指標的關(guān)系

表3是29名受試者遞增跑有氧能力指標的平均值及標準差。有氧能力指標包括無氧閾攝氧量絕對值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對值（VO2max）、最大攝氧量相對值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。表4是29名受試者0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2與有氧能力指標的相關(guān)系數(shù)?？梢钥闯觯杏醒跄芰χ笜伺c0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有顯著的相關(guān)性。但是，當受試者縮小到3個運動項目中的任何一個單項時，則不存在這種相關(guān)性。

表3　有氧能力指標的測試結(jié)果（n＝29）

表4　肌氧飽和度參數(shù)與有氧能力指標的相關(guān)性（n＝29）

3　分析與討論

3.1遞增跑過程中股外側(cè)肌氧飽和度變化

機體處于安靜時，肌肉組織中有一定的氧含量，且氧攝取與氧消耗基本保持平衡狀態(tài)，隨著運動負荷的等級性遞增和運動時間的持續(xù)，骨骼肌組織中HbO2呈下降趨勢，血容量（BV）也隨HbO2的減少而減少，而Hb的變化剛好相反，呈上升趨勢，尤其在不同等級負荷間變化更為明顯［2］。受試者開始運動時，尤其在每級負荷的開始階段HbO2濃度即出現(xiàn)明顯降低，但隨后又逐漸趨于穩(wěn)定［3］。這是因為施加運動負荷后，肌肉組織內(nèi)氧迅速消耗，氧的輸送不能及時滿足這時機體的需求，形成一種“入不敷出”的狀況，與增加負荷前相比較，肌氧含量百分比下降，當氧的輸送與消耗達到平衡后，肌氧含量水平才能保持相對穩(wěn)定。因此，每增加一級負荷，這個平衡都會被打破，HbO2濃度開始下降，直至產(chǎn)生新的平衡，從而肌氧含量變化趨勢表現(xiàn)為HbO2濃度隨負荷增加呈臺階狀逐漸下降的趨勢［4-5］。當運動負荷呈線性增加時，肌氧含量變化：當負荷較小時，肌氧含量下降緩慢，隨著負荷的增大，肌氧含量的下降速度會逐漸加快，隨著運動負荷的進一步增大，肌氧含量會逐漸趨于平緩狀態(tài)，本研究采用的遞增負荷呈線性增加趨勢。研究中發(fā)現(xiàn)，無氧閾以后肌氧飽和度的下降曲線開始脫離原來的下降通道，出現(xiàn)下降趨勢趨緩的現(xiàn)象，這可能是因為供能方式由有氧供能為主向無氧供能為主轉(zhuǎn)變引起的，有氧供能動用的主要是慢肌纖維，慢肌纖維含有的毛細血管豐富，線粒體數(shù)量較多而且體積大，有氧氧化酶的活性強，因此利用氧的能力強，故氧濃度下降明顯；而無氧供能動用的主要是快肌纖維，快肌纖維內(nèi)的毛細血管密度低，線粒體數(shù)量較少，因此有氧代謝能力低，所以遞增運動中在無氧閾時肌氧飽和度曲線出現(xiàn)明顯的拐點，這與Romualdo Belardinelli等［6-7］的研究結(jié)果相一致。

3.2肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與全身耐力的相關(guān)關(guān)系

全身耐力決定于兩個方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素質(zhì)的重要生理基礎(chǔ)。良好的心肺功能是運動中供氧充足的保證。心肺功能的改善對于機體有氧代謝能力即全身耐力的提高起著至關(guān)重要的作用。肌肉耐力是指肌肉系統(tǒng)在一定的內(nèi)部與外部負荷的條件下，能夠堅持長時間或重復(fù)較多次數(shù)的能力。肌肉耐力和力量水平的發(fā)展關(guān)系密切，發(fā)展肌肉的最大力量能有效地促進肌肉耐力水平的提高。肌肉耐力主要決定于慢肌纖維比例、骨骼肌毛細血管密度、線粒體數(shù)量等因素，而這些因素均與肌肉內(nèi)氧濃度有關(guān)，肌氧飽和度可以反映肌肉內(nèi)的氧濃度。筆者的前期研究顯示，肌氧飽和度與肌肉耐力之間存在很大的相關(guān)性，因此肌氧飽和度與全身耐力之間可能也存在一定的關(guān)聯(lián)性。

從本研究的實驗結(jié)果可以看出，有氧代謝能力相關(guān)指標無氧閾攝氧量絕對值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對值（VO2max）、最大攝氧量相對值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）與肌氧飽和度相關(guān)指標0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有顯著的相關(guān)性。即0%rSO2越小，100%rSO2-0%rSO2和（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2越大，有氧代謝能力越強。由研究［1］可知，0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2在一定程度上可以反映肌肉內(nèi)的氧氣儲備情況，因此肌肉內(nèi)的氧氣儲備越多，運動中肌肉收縮時能夠動用的氧氣也就越多，機體能夠最大限度地利用有氧代謝供能，即肌氧儲備越多，機體有氧代謝能力越強，全身耐力越好。王榮輝等［8］在研究不同強度運動肌氧含量變化特點時比較運動員組和非運動員組的幾項參數(shù)發(fā)現(xiàn)，運動員組不僅負荷功率比非運動員組大，而且肌氧下降峰值、肌氧下降幅度、肌氧恢復(fù)幅度也比非運動員組大，且有顯著性差異，說明運動中的肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與有氧代謝能力之間也存在一定的相關(guān)性。本研究實驗過程中由于數(shù)據(jù)采集不足，因而沒有分析運動過程中肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與有氧代謝能力之間的關(guān)聯(lián)性。

4　結(jié)論

4.1肌氧飽和度0%值顯著低于遞增跑至力竭過程中肌氧飽和度最低值，說明采用阻斷血流并運動的方式得到的肌氧飽和度0%值更接近理論上的最低值；

4.2肌氧飽和度0%值越小，其有氧代謝能力越好，肌氧飽和度可以用來反映機體有氧代謝能力；

4.3機體有氧代謝能力的高低，在很大程度上取決于肌肉耐力的好與差。

參考文獻：

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Relevance between muscle oxygen saturation and systemic endurance

CAI Qian-xin1，WEI Wen-zhe2，ZHAO Zhi-guang2，HUO He-wei3
（1.School of P.E.，Soochow University，Suzhou 215021，Jiangsu，China；2.Beijing Institute of Sport Science，Beijing 100075，China；3.Maochen Primary School of Xiyangdian Town，Zhumadian 463404，Henan，China）

Abstract：Objective：To investigate whether there is a certain correlation between muscle oxygen saturation and body endurance.Methods：Select 9 volleyball players，6 handball athletes，3 football players，8 football players for the study.Muscle oxygen saturation value of 100%and 0%of the subjects were measured，and then aerobic capacity was tested.The initial speed treadmill set at 9 km／h，then exercise with increasing 1 km／h every minute linear increments velocity until exhaustion，real-time continuously monitoring the changes of the breath composition and the vastus lateralis muscle oxygen saturation during exercising by cardiopulmonary exercise testing system and tissue oxygen wireless monitoring system.Collect related parameters of aerobic capacity and muscle oxygen saturation parameters，and then both correlation analysis.Results：In the incremental-load process，with the rate increasing，vastus lateralis muscle oxygen saturation of subjects decreased and reached a minimum value，thereafter not declining with speed increasing.Muscle oxygen saturation minimum value during the squat with blocking blood flow was significantly lower than the minimum value during of incremental-load run.There is a significant correlation between muscle oxygen saturation value of 0%（0%rSO2），and the difference between muscle oxygen saturation value of 100% to muscle oxygen saturation value of 0%（100%rSO2-0%rSO2）and changes in rate（100% rSO2-0%rSO2）between the presence／100%rSO2and aerobic capacity indicators.Conclusions：Muscle oxygen saturation of 0%was significantly lower than the lowest muscle oxygen saturation during incremental-load run to exhaustion，which further illustrates that muscle oxygen saturation of 0%get closer to the theoretical value of 0%value by the way of blocking blood flow and movement.The smaller the muscle oxygen saturation 0%value，the better their aerobic capacity，muscle oxygen saturation can be used to reflect the body＇s aerobic capacity.The level of the body＇s aerobic capacity depends largely on muscular endurance.

Key words：muscle oxygen saturation；body endurance；correlation

中圖分類號：G804.7

文獻標識碼：A

文章編號：1009-9840（2016）02-0056-04

收稿日期：2016-02-16

作者簡介：蔡前鑫（1991- ），男，碩士，研究方向運動生理生化。