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運(yùn)動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及機(jī)能的影響

體育和科學(xué)研究的實(shí)踐表明,體育對(duì)心臟的形態(tài)和機(jī)制有很大的影響。因此,這項(xiàng)研究對(duì)運(yùn)動(dòng)員的心臟形態(tài)和肌肉骨骼的訓(xùn)練一直是體育醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。目前,運(yùn)用UCG技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟的形態(tài)及功能特點(diǎn)進(jìn)行研究,已較為普及,也取得了不少成果,但迄今為止,多數(shù)研究都是安靜狀態(tài)下的一次性測(cè)定,對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及功能的形成和消退的縱向追蹤研究報(bào)導(dǎo)極少,特別是在動(dòng)力負(fù)荷條件下,對(duì)年輕運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)、功能消退的追蹤研究尚未見(jiàn)到報(bào)道。因此,對(duì)許多有關(guān)運(yùn)動(dòng)員心臟的重要問(wèn)題還缺乏滿意的回答。諸如:1)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及機(jī)能特點(diǎn)的形成是遺傳因素決定的,還是由特殊的訓(xùn)練引起的?2)在訓(xùn)練終止后,運(yùn)動(dòng)員心臟的形態(tài)及機(jī)能是否會(huì)消退,其消退速度如何?等等。鑒于上述情況,我們?cè)?988年1月~3月,對(duì)停訓(xùn)45~50天的14名十項(xiàng)全能運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了UCG追蹤觀察,其目的在于:1)探討短期停訓(xùn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及機(jī)能的影響;2)從反面了解訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)及機(jī)能的影響,為科學(xué)訓(xùn)練提供依據(jù);3)探討在動(dòng)力負(fù)荷狀態(tài)下評(píng)定運(yùn)動(dòng)員心血管機(jī)能的敏感指標(biāo)。1試驗(yàn)對(duì)象和方法1.1年齡運(yùn)動(dòng)年限北京體院八六級(jí)、八七級(jí)14名健康男性十項(xiàng)全能運(yùn)動(dòng)員。平均年齡20.64±1.5歲,運(yùn)動(dòng)年限5.5±0.64年。由表1可見(jiàn),在停訓(xùn)前后受試者基本情況變化不大,基本可以排除因身高、體重的變化對(duì)心臟形態(tài)及功能的影響,因而有良好的可比性。1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備日產(chǎn)Alock,SSD-710超聲心動(dòng)儀,國(guó)產(chǎn)EGM-Ⅱ臥位心功量計(jì)等。1.3速度、速度和大鼠體重測(cè)試前受試者靜臥15min后,測(cè)取安靜時(shí)UCG指標(biāo)和血壓、脈搏。受試者接到命令后,即開(kāi)始蹬車,速度為60轉(zhuǎn)/min,功率從50W開(kāi)始加大至200W結(jié)束,每3min遞增50W,在每段負(fù)荷的最后30s內(nèi)同步記錄UCG左室圖形、心電圖、心音圖及呼吸標(biāo)記各一次,同時(shí)測(cè)量左臂肱動(dòng)脈血壓。1.4左室排血時(shí)間、超聲時(shí)間和血壓測(cè)試了舒張末期左室內(nèi)徑(EDO)、收縮末期左室內(nèi)徑(ESD)、左室排血時(shí)間(LVET)、舒張末期和收縮末期左室后壁厚度、脈搏、血壓等。并由同機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按Pombo公式計(jì)算出多項(xiàng)心功能指標(biāo)。2結(jié)果與討論2.1運(yùn)動(dòng)員實(shí)際心肌形態(tài)變化停訓(xùn)前后安靜狀態(tài)下UCG測(cè)量比較見(jiàn)表2~4。應(yīng)用UCG技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員停訓(xùn)后心臟形態(tài)及功能消退情況的追蹤研究極少見(jiàn)到報(bào)導(dǎo),就僅有的文獻(xiàn)而言,其結(jié)果也不一致。Ehsani等觀察了36名長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員停訓(xùn)3周期間心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化,結(jié)果顯示:僅僅停訓(xùn)4天就可見(jiàn)到左室舒末內(nèi)徑顯著性減小,并在整個(gè)停訓(xùn)期間繼續(xù)減小;左室壁厚度在停訓(xùn)3周后測(cè)量也可見(jiàn)到顯著減小。因此認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)的變化是可逆的,其中左室內(nèi)徑比左室壁厚度的變化速度快。Snueckxlh等對(duì)16名長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員和15名自行車運(yùn)動(dòng)員在全年的準(zhǔn)備、競(jìng)賽、減量和休整4個(gè)時(shí)期的心臟形態(tài)進(jìn)行了UCG觀察,結(jié)果顯示:左室腔徑和室壁厚度均未見(jiàn)到顯著性變化。因此認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)在全年不同訓(xùn)練季節(jié)的變化相當(dāng)緩慢。本文結(jié)果顯示:在安靜狀態(tài)下反映心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)中,LVPWd:LVPWs:IVsd、Vs、EDD、LVM及LVMI停訓(xùn)后比停訓(xùn)前均有所減少,但未出現(xiàn)顯著性差異,ESD、ESV卻明顯小于停訓(xùn)前;反映心臟泵血功能的指標(biāo)SV,SVI,CO,CI均未見(jiàn)顯著性差異;反映心肌收縮性能的指標(biāo)EF、△D%和MVCF卻均高于停訓(xùn)前。本文上述結(jié)果,支持Ehsani的“運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)及功能的變化是可逆的”觀點(diǎn),但發(fā)現(xiàn)這種變化既不象Ehsani所觀察的那樣迅速,也不象Snoeckxlh所觀察到的那樣緩慢。在停訓(xùn)后,安靜狀態(tài)ESD的數(shù)值明顯減少,EF、ΔD%和MVCF的數(shù)值明顯增加,表明停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下的心肌收縮幅度增加了。根據(jù)laplace定律:任何使心肌收縮加強(qiáng)或收縮時(shí)間延長(zhǎng)的因素均可使心肌的耗氧增加而使心臟的儲(chǔ)備力下降。因此我們認(rèn)為,停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)下ESD、ESV較停訓(xùn)前明顯減少,EF、△D%和MVCF較停訓(xùn)前明顯增高,是運(yùn)動(dòng)員心臟儲(chǔ)備力下降的表現(xiàn)。2.2心功能儲(chǔ)備水平以往的研究證明:在心功能測(cè)定時(shí),僅僅依靠安靜狀態(tài)下的檢查,往往不能敏感地反映運(yùn)動(dòng)員心功能的儲(chǔ)備水平。因而要了解運(yùn)動(dòng)員的心臟功能及儲(chǔ)備力水平,進(jìn)行負(fù)荷實(shí)驗(yàn)是必要的。2.2.1從停訓(xùn)前后和停訓(xùn)前后罪犯心率比較如圖1所示。停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員的心率均隨負(fù)荷強(qiáng)度的增加呈近似線性關(guān)系增加。在負(fù)荷強(qiáng)度達(dá)至200W時(shí),停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的心率較停訓(xùn)前顯著增加(P<0.01)。這一結(jié)果表明:停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員是以加強(qiáng)心縮力量和提高每搏輸出量為主的方式來(lái)適應(yīng)工作,而停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員則是以提高心率為主來(lái)適應(yīng)工作的。停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員心臟的泵血功能及心力儲(chǔ)備下降,在較大負(fù)荷時(shí),僅僅依靠加強(qiáng)心縮力量和提高SV已不能滿足機(jī)體代謝的需要,而必須較多地動(dòng)用心率儲(chǔ)備才能滿足全身供血的需要。2.2.2停訓(xùn)前后心肌指標(biāo)的變化在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)程中,本文受試者的ESD和ESV,均隨負(fù)荷強(qiáng)度的增加而連續(xù)縮小,這與以往多數(shù)學(xué)者的研究是一致的。值得注意的是,本文受試者在停訓(xùn)后安靜狀態(tài)、中小負(fù)荷時(shí)及恢復(fù)期5min時(shí),左室ESD和ESV的數(shù)值明顯小于停訓(xùn)前,而在較大負(fù)荷時(shí)(200W),上述指標(biāo)卻未見(jiàn)顯著性差異。上述變化表明:停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員在安靜時(shí),中小負(fù)荷時(shí)及恢復(fù)期,心肌的收縮幅度明顯增大,這無(wú)疑會(huì)使運(yùn)動(dòng)員心肌的耗氧增加,心力儲(chǔ)備下降,運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌的疲勞加深,運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)速度減慢。與此相反,停訓(xùn)前,運(yùn)動(dòng)員安靜狀態(tài)、中小負(fù)荷時(shí)及恢復(fù)期心肌的收縮幅度小,耗氧少,恢復(fù)的速度快,是運(yùn)動(dòng)員心力儲(chǔ)備良好,機(jī)能節(jié)省的表現(xiàn)。2.2.3不同負(fù)荷對(duì)sv的影響停訓(xùn)前后,運(yùn)動(dòng)負(fù)荷中左室EDD和EDV的變化比較見(jiàn)圖4、圖5。在關(guān)于動(dòng)力負(fù)荷中EDD和EDV的研究中,一般認(rèn)為,有訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員在低中強(qiáng)度負(fù)荷時(shí),左室EDD和EDV均隨負(fù)荷的增加而增加,而一般人左室EDD和EDV則隨負(fù)荷的增加而縮小。并認(rèn)為,左室舒張?jiān)缙诔溆δ艿脑黾?可以作為一種機(jī)制,在運(yùn)動(dòng)至心率增加到較高水平時(shí),使左室得到足夠的充盈,以獲得較高的SV。本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員在多種狀態(tài)下EDD和EDV的數(shù)值均小于停訓(xùn)前。停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員左室EDD和EDV隨負(fù)荷強(qiáng)度的增加而增加,150W負(fù)荷時(shí)達(dá)峰值,200W負(fù)荷時(shí)則有所下降;而停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員左室EDD和EDV在50W負(fù)荷時(shí)已達(dá)峰值,不再升高,200W負(fù)荷時(shí)與停訓(xùn)前同級(jí)負(fù)荷相比明顯減少。由此可見(jiàn),在動(dòng)力負(fù)荷過(guò)程中,停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員的心臟是通過(guò)逐級(jí)增加EDD和EDV并同時(shí)逐級(jí)縮小ESD和ESV的雙重機(jī)制來(lái)增加SV的;而停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的心臟,只能在很小的范圍內(nèi)利用這一機(jī)制,而主要依賴ESD和ESV的縮小來(lái)提高SV,這必然會(huì)增加心肌的耗氧從而不利于長(zhǎng)時(shí)間的劇烈運(yùn)動(dòng)。關(guān)于停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員左室EDD、EDV下降的原因,我們認(rèn)為除了心率增加、心臟舒張期縮短、回心血量減小等因素外,還與心肌的主動(dòng)舒張功能減退有關(guān)。2.2.4sv的變化情況停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員在負(fù)荷過(guò)程中及恢復(fù)期SV、SVI的變化比較如圖6、圖7所示。由圖6、圖7可見(jiàn),停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員的SV和SVI從安靜時(shí)至150W負(fù)荷過(guò)程中,隨負(fù)荷強(qiáng)度的增加而增加,在150W時(shí)達(dá)峰值,200W負(fù)荷時(shí)有所下降;停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的SV在50W負(fù)荷時(shí)已達(dá)峰值,此后不再升高,而基本維持在同一水平,200W負(fù)荷時(shí)則明顯下降。停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員心臟的SV和SVI在負(fù)荷達(dá)到150W后形成了鮮明的對(duì)照,在200W負(fù)荷時(shí),停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員的SV雖有所下降,但仍超過(guò)安靜時(shí)29.1%,而停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的SV只比安靜時(shí)多0.9%,同級(jí)負(fù)荷比較,停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的SV比停訓(xùn)前下降了20.2%。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:停訓(xùn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷中的泵血功能確有較明顯的影響。也進(jìn)一步說(shuō)明在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)程中,僅僅依賴提高心肌的收縮幅度來(lái)提高SV既不經(jīng)濟(jì)也十分有限,在影響SV的諸因素中,心臟舒張功能的減退(左室EDD的減小)對(duì)SV的影響更大。這提示我們:左室EDD的數(shù)值及開(kāi)始下降的時(shí)間及相應(yīng)的負(fù)荷強(qiáng)度,可能是評(píng)定運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能水平的敏感指標(biāo)。2.2.5不同負(fù)荷時(shí)心肌能量測(cè)定停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員CO和CI的變化比較如圖8、圖9所示。比較由安靜至100W負(fù)荷過(guò)程中停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員的CO、CI,未見(jiàn)顯著性差異。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到150W時(shí),停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員CO、CI比停訓(xùn)前明顯減少,在最大負(fù)荷時(shí)(200W),雖然停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員的心率較停訓(xùn)前增加了13%,但其CO卻比停訓(xùn)前降低了17.6%。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:停訓(xùn)前后運(yùn)動(dòng)員在較大負(fù)荷時(shí),心臟的工作效率是不同的,停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員的心臟可以較低的心率和較大的SV泵出比停訓(xùn)后同級(jí)負(fù)荷時(shí)更多的血液,這無(wú)疑會(huì)減少運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌的耗氧,有利于更長(zhǎng)時(shí)間的激烈運(yùn)動(dòng);停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員心臟的工作效率降低,雖然同級(jí)負(fù)荷時(shí)的心率明顯增加,但其CO卻明顯降低了。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果也從反面證實(shí):運(yùn)動(dòng)員心臟表現(xiàn)出來(lái)的良好功能與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練確有密切聯(lián)系,運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高運(yùn)動(dòng)員的心力儲(chǔ)備,也提示我們:為了維持和提高運(yùn)動(dòng)員的心力儲(chǔ)備及運(yùn)動(dòng)員的心血管機(jī)能水平必須貫徹系統(tǒng)地、不間斷地進(jìn)行訓(xùn)練的原則。2.2.6其他指標(biāo)變化的比較心臟收縮機(jī)能的變化比較如圖10~12所示。從上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出:停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)EF、△D%和MVCI均顯著高于停訓(xùn)前;在最大負(fù)荷時(shí),上述3項(xiàng)指標(biāo)卻無(wú)顯著性差異;在恢復(fù)期第5min時(shí),停訓(xùn)后上述3項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值也明顯高干停訓(xùn)前水平。這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果支持“在心率較慢、左室容積大、心搏量大的前提下,EF、△D%和MVCF較低是運(yùn)動(dòng)員心力儲(chǔ)備良好”的觀點(diǎn)。關(guān)于恢復(fù)期5min時(shí)上述3項(xiàng)指標(biāo)明顯增高的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,我們認(rèn)為主要與運(yùn)動(dòng)員心臟功能減退、負(fù)荷過(guò)程中心臟疲勞加深,恢復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)有關(guān)。在最大負(fù)荷時(shí),停訓(xùn)前后上述3項(xiàng)指標(biāo)無(wú)顯著性差異的結(jié)果說(shuō)明了什么問(wèn)題,尚不十分清楚,但似乎支持國(guó)家體委科研所杜宏凱、國(guó)外學(xué)者Conrad等人“有氧訓(xùn)練似乎不能改變運(yùn)動(dòng)員安靜及運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌的收縮性能”的觀點(diǎn),這與本文受試者在最大負(fù)荷時(shí)(200W),停訓(xùn)前后左室ESD未見(jiàn)顯著差異的結(jié)果也是一致的。3運(yùn)動(dòng)員水體“能效節(jié)省”與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練1)短期停訓(xùn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟的形態(tài)及安靜時(shí)的泵血功能沒(méi)有明顯影響。2)停訓(xùn)后運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)左室ESD明顯減小,反映心肌收縮性能的指標(biāo)EF、△D%、MVCF明顯增高可能是運(yùn)動(dòng)員心力儲(chǔ)備降低的表現(xiàn)。3)停訓(xùn)前運(yùn)動(dòng)員在安靜狀態(tài)及中小強(qiáng)度負(fù)荷時(shí)左室ESD縮小幅度較小是一種儲(chǔ)備機(jī)制,是運(yùn)動(dòng)員心臟“機(jī)能節(jié)省”的表現(xiàn)。4)短期停訓(xùn)使運(yùn)動(dòng)員心臟在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷中的泵血功能明顯降低,這表明運(yùn)動(dòng)員心臟泵血功能的消退較其形態(tài)的復(fù)舊更快。5)在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)程中,左室舒末內(nèi)徑(EDD)對(duì)SV的影響比其它影響心臟泵血功能的諸因素更大。這提示我們:左室EDD的數(shù)值、開(kāi)始下降的時(shí)間及相應(yīng)的負(fù)荷強(qiáng)度,可能是評(píng)定運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能水平的敏感指標(biāo)。6)運(yùn)動(dòng)員心臟

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