體育專業(yè)大學(xué)生與普通大學(xué)生心臟Tei指數(shù)比較

張福華 何秀波

摘要:運用多普勒超聲心動圖,對體表面積無差別的體育專業(yè)與普通大學(xué)生Tei指數(shù)、收縮期左室流出道射流最高速度、心率進行對比研究。結(jié)果顯示運動員的Tei指數(shù)較小、收縮期左室流出道射流最高速度較快、心率較慢,有顯著差異。結(jié)論:體育專業(yè)大學(xué)生心臟的收縮、舒張整體功能比普通大學(xué)生明顯增強,具備著更高的搏出量儲備和心率儲備。

關(guān)鍵詞:運動醫(yī)學(xué);心肌做功指數(shù);心臟功能;體育專業(yè)大學(xué)生;普通專業(yè)大學(xué)生

中圖分類號:G804.49文獻標識碼:A文章編號:1006-7116(2009)11-0105-04

Comparative differences in the cardiac Tei index between students majoring in physical education and ordinary college students

ZHANG Fu-hua1,HE Xiu-bo2

(1.Department of Physical Education,Hunan Normal University,Changsha 410081,China;

2.The Fourth Hospital of Changsha,Hunan Normal University,Changsha 410081,China)

Abstract: By using Doppler ultrasonic cardiogram, the authors made a comparative study of the Tei index, maximum speed of the jet stream in the outflow tract of the left ventricle during contraction and heart rate of athletes and ordinary colleges students with an identical body surface area, and revealed the following findings: the Tei index of athletes is relatively small; the maximum speed of the jet stream in outflow tract of their left ventricle during contraction is relatively fast; their heart rate is relatively slow; all of which show a significant difference. The authors concluded that as compared with ordinary college students, the overall function of contraction and relaxation of the heart of athletes were significantly enhanced, and they had a higher level of cardiac stroke reverse and heart rate reserve.

Key words: sports medicine;Tei index;cardiac function;college student majoring in physical education;ordinary college student

心臟作為推動血液在人體內(nèi)周而復(fù)始循環(huán)流動,從而維持機體新陳代謝的動力來源,其功能的強弱無疑是人體健康的重要標志。長期運動可促使心肌對不同形式的運動負荷在不同時期產(chǎn)生相應(yīng)的適應(yīng)性變化,引起心臟形態(tài)和功能發(fā)生改變[1]。有人認為這種心臟增大是運動員訓(xùn)練生理適應(yīng)的結(jié)果,而有人認為是病理性的征象,也有人認為它介于生理和病理之間[2]。我們知道,運動員的訓(xùn)練有有氧運動與無氧運動,而有氧運動是有利于心臟的運動方式,那么我國現(xiàn)階段對體育專業(yè)大學(xué)生的訓(xùn)練教育,是否使他們的心臟整體功能增強而優(yōu)于普通專業(yè)大學(xué)生?大量的醫(yī)學(xué)臨床發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)反映左室收縮和舒張功能的指標受多種因素影響,且將心功能分割評價,無法顯示代償期病理狀態(tài)下心功能不全者與生理狀態(tài)下正常人之間的差異,更無法企及生理狀態(tài)下體育專業(yè)和普通專業(yè)大學(xué)生心功能的差異。近年來一種嶄新的基于血液動力學(xué)基礎(chǔ)上能綜合評價心臟收縮與舒張功能的指標——Tei指數(shù)(心肌做功指數(shù)),已被大量的臨床研究證實而廣受青睞。Tei指數(shù)能全面反映心臟收縮舒張的整體功能,更適宜于評價生理狀態(tài)下的心臟整體功能及反映出早期的心功能減退,是識別心功能正常和心功能異常的最佳指標,但目前Tei指數(shù)只在臨床上用于評價疾病狀態(tài)下的各種心功能異常,國內(nèi)外尚未有學(xué)者將Tei指數(shù)應(yīng)用于體育專業(yè)大學(xué)生與普通專業(yè)大學(xué)生心功能的對比研究,本文將Tei指數(shù)引入該領(lǐng)域,意在解決人們關(guān)心的有關(guān)體育專業(yè)大學(xué)生心臟的好與壞等問題。

1研究對象與方法

1.1研究對象

研究對象為湖南師范大學(xué)體育學(xué)院體育專業(yè)男生26人,平均年齡20歲,平均訓(xùn)練年限在2年以上,運動等級均為2級運動員;普通專業(yè)男生28人,平均年齡19.7歲,且從未從事過專業(yè)體育訓(xùn)練、無鍛煉身體的習(xí)慣。測試對象經(jīng)全面常規(guī)體檢為身體健康,無心臟病、高血壓病史,體表面積均為(1.72±0.04) m2。

1.2研究方法

用美國ACUSON公司的SEQUOIA-512彩色超聲儀(探頭超聲頻率為2.5~3.5 MHz寬頻探頭)分別測量兩組學(xué)生:(1)心率(HR)、(2)EF斜率、(3)E峰、(4)A峰、(5)E/A值、(6)心輸出量(CO)、(7)最高射流速度、(8)Tei指數(shù)。測定前先讓受試者靜息5~10 min,然后進行測量。

1.3Tei指數(shù)測量方法

Tei指數(shù)的定義:等容收縮期(ICT)與等容舒張期(IRT)之和除以射血時間(LVET)。而(ICT+IRT)/LVET=(a-b)/b(a為一個心動周期峰終點測量到下一個心動周期峰起點的時間;b為心動周期主動脈瓣口血流開始至終止處的時間。)因此只要測定a和b就可計算出Tei指數(shù),同時測量收縮期左室射流最高速度和心率。

1.4統(tǒng)計學(xué)處理

數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標準差表示,以SPSS 13.0統(tǒng)計軟件處理,兩組間比較用t檢驗,以P<0.05為檢驗水準。

2研究結(jié)果與分析

2.1多普勒超聲心動圖血液動力學(xué)參數(shù)檢查結(jié)果

體育專業(yè)學(xué)生組Tei指數(shù)為0.33±0.04,收縮期左室流出道射流最高速度(left ventricular systolic max velocity)為(1.42±0.08) m/s,心率為(50±5) 次/min;普通專業(yè)學(xué)生組Tei指數(shù)為0.42±0.03,收縮期左室流出道射流最高速度為(1.16±0.07) m/s,心率(69±6) 次/min,兩組間差別有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。可認為體育專業(yè)學(xué)生Tei指數(shù)較普通學(xué)生小、收縮期左室流出道射流最高速度明顯高于普通專業(yè)學(xué)生,心率也明顯比普通專業(yè)學(xué)生低。

2.2左心舒張功能傳統(tǒng)M型及多普勒超聲心動圖測量參數(shù)檢查結(jié)果

體育專業(yè)大學(xué)生的EF斜率為94.0±18.2,E/A值為1.85±0.28(E峰為(1.07±0.14) m/s;A峰為(0.59±0.10) m/s);普通專業(yè)大學(xué)生EF斜率為95.0±17.5,E/A值為1.74±0.24(E峰為(1.17±0.18) m/s,A峰為(0.69±0.07) m/s)。此兩項參數(shù)差異均無顯著性。

3討論

3.1心臟功能的評價

通過測定左室EF、SV、CO等心臟收縮功能指標和舒張功能指標E/A值、DT等,可為臨床心功能評價提供依據(jù)。但是,這些傳統(tǒng)指標是對心臟收縮功能和舒張功能的分割評價,只是片面地反映了心功能的單一方面情況,不是心臟的整體功能,因此與運動耐量、患者的臨床表現(xiàn)及心肌氧耗量并不完全平行,有時甚至難以解釋。實際上,心臟的收縮和舒張功能異常絕大部分是相伴而行,綜合評價心臟的整體功能更加合理。且收縮功能指標LVEF、SV、CO受到心室形態(tài)局限性、房室瓣反流的影響,舒張功能指標受到心率、血壓、透聲條件、心臟前后負荷、操作技術(shù)等因素的影響,其診斷準確性大受影響[3],其應(yīng)用價值尚存在爭議。本研究結(jié)果顯示體育專業(yè)大學(xué)生和普通專業(yè)大學(xué)生的E/A值大于1,差異無顯著性。E/A值是判斷左心室舒張功能的綜合指標,正常成人E/A值維持在1.3~2.0,此值過高或過低均視為舒張功能異常。本測試結(jié)果體育專業(yè)大學(xué)生和普通大學(xué)生的E/A值都在這一范圍,因此無法說明體育專業(yè)大學(xué)生心臟的舒張功能更好。

3.2Tei指數(shù)評價心臟功能的原理

左心的Tei指數(shù)=(ICT+IRT)/LVET,ICT、IRT和LVET均為心動周期中非常重要的時相,其中ICT和IRT尤為重要,因為ATP的利用和Ca2+的內(nèi)流與外流均發(fā)生于這兩個時相,所以說ICT、IRT和ET可以反映心臟收縮功能或舒張功能,但它們均在一定程度上受到心率、血壓和心臟負荷的影響,而Tei指數(shù)是上述時間間期的比值,影響分子、分母的各種因素相互抵消,其結(jié)果反而不受心率、心室?guī)缀涡螒B(tài)和心臟負荷的影響,綜合考慮了心室收縮與舒張,能夠全面反映心臟整體功能,是識別正常心功能和異常心功能的最佳指標,在測量Tei指數(shù)的狀態(tài)下,還可以同時測量出收縮期左室射流最高速度和心率,此時,在心尖五腔切面下聲束與收縮期左室流出道的血流方向角度極小幾乎接近平行,獲得的多普勒頻移轉(zhuǎn)換出的血流流速與實際血流速度情況是高度吻合的。

3.3體育專業(yè)與普通專業(yè)大學(xué)生心臟功能比較分析

本研究結(jié)果顯示:體育專業(yè)組和普通專業(yè)學(xué)生組的3個指標相比較,運動員的Tei指數(shù)較小、收縮期左室流出道射流最高速度較大,心率較慢,反映出體育專業(yè)組學(xué)生的心臟整體功能較強,等容收縮期(ICT)和等容舒張期(IRT)較短。

1)心率差異原因。

本研究中體育專業(yè)學(xué)生心率(50±5) 次/min,普通專業(yè)學(xué)生為(69±6) 次/min,體育專業(yè)學(xué)生心率明顯小于普通專業(yè)學(xué)生,二者差異具有顯著性(P<0.05)。究其原因在于體育專業(yè)學(xué)生的心率儲備比普通人大。成年人的心率平均為75 次/min,正常變動范圍一般為60～100 次/min。而運動員安靜時心率可低于60次/min,某些有訓(xùn)練的運動員心率最多可減少到36～40次/min,這種現(xiàn)象在運動生理學(xué)上稱竇性心動徐緩。竇性心動徐緩?fù)?xùn)練程度、運動項目和運動年限有關(guān),運動年限越長、訓(xùn)練程度愈高,這種現(xiàn)象也越明顯。運動員出現(xiàn)竇性心動徐緩現(xiàn)象是多年的訓(xùn)練過程中,控制心臟活動的迷走神經(jīng)緊張性增強,交感神經(jīng)緊張性減弱的結(jié)果。

2)左室收縮期最高射流速度差異原因。

體育專業(yè)學(xué)生收縮期左室流出道射流最高速度(Left ventricular out tract systolic max velocity)為(1.42±0.08) m/s,普通專業(yè)學(xué)生為(1.16±0.07) m/s,兩者之間存在明顯差異(P<0.05)。靜息狀態(tài)下左室收縮期左室流出道最高射流速度取決于左心室心肌泵血的能力。現(xiàn)有資料證明,心臟后負荷的增加是引起室壁增厚的主要原因。后負荷表現(xiàn)為心臟射血的阻抗,取決于外周阻力及舒末壓。力量性或靜力性運動中,運動員常伴有憋氣、肺內(nèi)壓升高,造成回心血量減少,胸內(nèi)壓升高造成外周阻力增加,使心臟收縮的后負荷增加。據(jù)研究,心臟后負荷的刺激對心肌細胞合成代謝比前負荷明顯[4]。此外,我們已經(jīng)從大量的研究中發(fā)現(xiàn)運動員心室舒張末容積的增加是機體在長期運動中機能需要所產(chǎn)生的一種反應(yīng),心肌與骨骼肌亦相同,長期的鍛煉無疑會使心肌的肌纖維增粗、心室壁增厚,這就導(dǎo)致運動員心室腔較常人大、心肌亦較常人肥厚,心室腔擴大意味著運動員的心室的舒張末期容積大,提高心臟的泵血儲備[5],Frank-Starling定律揭示了此規(guī)律:“心室舒張末期容積在一定范圍內(nèi)增大可增強心室收縮力”,而較肥厚的心肌又意味心肌不依賴于前負荷和后負荷而能改變其力學(xué)獲得(包括收縮的強度和速度)的內(nèi)在特性——心肌收縮能力的增強,心肌收縮能力增強可使心室功能曲線向左上方移位,表明在同樣的前負荷條件下,每搏功增強,心臟泵血功能增強,這就是體育專業(yè)大學(xué)生收縮期左室流出道最高射流速度明顯快于普通專業(yè)大學(xué)生的主要原因。

3)Tei指數(shù)差異原因。

(1)ICT和IRT兩大時相的差異。

我們已經(jīng)從大量的研究中發(fā)現(xiàn)運動員心室舒張末容積的增加是機體在長期運動中機能需要所產(chǎn)生的一種反應(yīng),心肌收縮能力增強可使心室功能曲線向左上方移位,表明在同樣的前負荷條件下,每搏功增強,心臟泵血功能增強,也就是等長調(diào)節(jié)(homometric regulation)能力強,促進心室排空,這些都將導(dǎo)致等容收縮期(ICT)的縮短和左心室射血時間(LVET)的相對延長,我們知道等容收縮期越短、左心室射血時間的延長反映心肌的收縮能力的增強,而心室舒張的勢能來自心室的收縮,心室收縮末期由于心室?guī)缀谓Y(jié)構(gòu)的改變可產(chǎn)生一種促使心室復(fù)位的舒張勢能,心室收縮越好這種勢能就越大,對心室的舒張也就越有利[6],這使得等容舒張期(IRT)縮短,計算公式中分子(ICT、IRT)變小、分母(LVET)增大,Tei指數(shù)自然就小。

(2)心肌耗氧量的差異。

生理學(xué)和病理生理學(xué)早已揭示,心肌耗氧量與3個因素有關(guān):①心率的快慢:心率快,心肌耗氧大,反之耗氧量小;②心肌肥厚程度:心肌肥厚心肌耗氧大,反之耗氧量小;③左室舒張末期容積:左室舒張末期容積大心肌耗氧量大,反之耗氧量小?？梢娺\動員的心率較慢導(dǎo)致心肌的耗氧較低,但是運動員的心肌較肥厚,且左室內(nèi)徑較大預(yù)示著較大的舒張末期容積,它們又導(dǎo)致了心肌耗氧量的增大。在高血壓所導(dǎo)致的左心改變以及高心病代償期的患者同樣具有這些心肌向心性肥厚直至離心性擴大的特征,這些特征導(dǎo)致了他們的心肌耗氧量增大、心肌相對性缺血的狀態(tài)。那么運動員心臟就與高心病代償期的患者等同了嗎?當(dāng)然不同,Tei指數(shù)給出了明顯差異的答案,近幾年臨床醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn),高血壓所導(dǎo)致的心臟病患者的Tei指數(shù)明顯大于常人[6],而本研究發(fā)現(xiàn)運動員的Tei指數(shù)是小于常人的。由此可見運動員心臟的等容收縮期及等容舒張期明顯較代償期高心病人短,等容收縮期較短使得左室舒張末期容積較大的高耗氧狀態(tài)維持時間短,且運動員左心面對的阻力負荷明顯小于高心病患者的阻力負荷,使得運動員心肌的耗氧量進一步降低,而正由于心肌耗氧量的降低,使得心肌舒張功能能維持在一個極佳的狀態(tài),且舒張早期彈性回復(fù)勢能大導(dǎo)致了等容舒張期的縮短。詮釋了體育專業(yè)大學(xué)生心臟的肌原纖維的收縮性能更強、后負荷更低、心肌耗氧量相對較小,最終導(dǎo)致了Tei指數(shù)的縮小。

(3)心力儲備的差異。

心力儲備表示心輸出量隨機體代謝水平的需要而產(chǎn)生相應(yīng)變化的能力,是評價心功能適應(yīng)能力的重要指標[7]。本研究結(jié)果顯示體育專業(yè)大學(xué)生的收縮期左室流出道射流最高速度較快、心率較慢。收縮期左室流出道射流最高速度反映左室收縮力的大小,與每搏輸出量呈緊密正相關(guān),該值來源于多普勒型超聲心動圖,較傳統(tǒng)的M型超聲心動圖得出的CO更直接準確,且不易出現(xiàn)測量誤差,一般健康成年人在靜息狀態(tài)下,心輸出量約5 L,劇烈運動時,動用心力儲備,心輸出量可增加到安靜時的5~6倍,而訓(xùn)練有素的運動員,安靜時的心輸出量與一般健康人無明顯差異,但心臟的最大心輸出量卻遠較一般人大,為安靜時的心輸出量的7倍以上,原因在于運動員心臟的搏出量儲備與心率儲備較一般人大,運動員的心肌纖維增粗,心肌收縮能力增強,因此收縮期儲備增強;同時,由于心肌收縮能力增強,可使心室收縮和舒張的速度都明顯加快,能使心輸出量隨心率加快而增多的最高心率將可提高到200~220 次/min,而運動員的基礎(chǔ)心率本身就較一般人慢,因此心率儲備就明顯增加,而一般人能使心輸出量隨心率加快而增多的最高心率為160~180 次/min,由此可見,運動員的靜息狀態(tài)下每搏輸出量較大,而基礎(chǔ)心率較慢,使得心輸出量維持著一般健康人的狀態(tài),但具備著更高的搏出量儲備和心率儲備。

(4)內(nèi)分泌環(huán)境的差異

此外,Tei指數(shù)的降低與心臟內(nèi)分泌調(diào)節(jié)有關(guān)。人體運動時,交感神經(jīng)興奮性增強,兒茶酚胺分泌增多,腹腔內(nèi)臟血管收縮,骨骼肌血管舒張,血液重新分配;肌肉物質(zhì)代謝加強,CO2、乳酸等代謝產(chǎn)物積累,促使肌肉血管舒張外周阻力下降,從而降低了后負荷;心臟冠狀動脈因心臟活動加強,代謝產(chǎn)物增多,繼發(fā)性引起血管舒張,心臟供血增加;運動骨骼肌的收舒對靜脈的擠壓作用,促使靜脈血流量增多,使心舒末容積增加,心室充盈壓升高,增加了心臟的前負荷[8];此外,長期運動的心臟心納素水平、降鈣素基因調(diào)節(jié)肽、內(nèi)皮素、血管緊張素水平均增高,有利于增強細胞內(nèi)肌原纖維的功能[9]。這些內(nèi)分泌環(huán)境的改變,都有利于運動員心臟的收縮、舒張運動,使得搏出量及搏出量儲備增加,導(dǎo)致Tei指數(shù)變小。

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[編輯:鄭植友]