溫泉游泳訓練對飛行員心臟功能和大腦中動脈血流動力學指標的影響

70600 空軍臨潼航空醫(yī)學鑒定訓練中心 王忠波 周琪 戴慶 王爭羊

710032 第四軍醫(yī)大學空軍醫(yī)學系 吳燕紅2 姚永杰6

溫泉游泳訓練對飛行員心臟功能和大腦中動脈血流動力學指標的影響

710600 空軍臨潼航空醫(yī)學鑒定訓練中心 王忠波1周琪3戴慶4王爭羊5

710032 第四軍醫(yī)大學空軍醫(yī)學系 吳燕紅2姚永杰6

目的 觀察健康療養(yǎng)期間，溫泉游泳訓練對飛行員心臟泵血、舒張功能和大腦中動脈血流動力學指標的影響。方法 24名現(xiàn)役飛行員在健康療養(yǎng)期間，進行每周5 d、連續(xù)4周的溫泉游泳訓練。訓練前后采用彩色多普勒超聲心動圖技術測量心臟泵血和左室舒張功能的變化，采用經(jīng)顱多普勒超聲儀測量雙側大腦中動脈血流動力學指標。結果 與訓練前相比，游泳訓練4周后飛行員每搏輸出量(SV)和射血分數(shù)(EF)均顯著增加，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，心率(HR)顯著降低，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)，左室短軸縮短率(SFLV)和二尖瓣口舒張早期E峰最大血流速度均顯著增加，差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.01)；反映心臟功能的其他指標和雙側大腦中動脈血流動力學指標訓練前后沒有顯著變化。結論 健康療養(yǎng)期間，溫泉游泳鍛煉可提高心臟泵血和左室舒張功能，但不影響腦血管功能。

飛行員；溫泉水；游泳訓練；心功能；腦血管功能；超聲心動圖；經(jīng)顱多普勒超聲

高性能戰(zhàn)斗機飛行員單次飛行時間長、認知負荷重、需要頻繁做抗荷動作且要使用抗荷正壓呼吸系統(tǒng)，因此體力消耗大，容易疲勞[1]。良好的心臟功能儲備和腦血管調(diào)節(jié)能力是高過載、缺氧、高低溫環(huán)境溫度暴露等特殊環(huán)境條件下維持重要器官生理功能的重要因素。研究表明，利用各種自然療養(yǎng)因子和人工療養(yǎng)因子，對處于疾病或“亞健康”狀態(tài)下的人員進行綜合治療，可達到預防疾病和恢復健康的目的[2]。關英濤等[3]研究表明，22 d的海泳訓練可增加飛行人員的心肺功能，其對提高飛行員的靈活性、加速度耐力、缺氧耐力具有很好的效果。2年的游泳訓練，可提高大學生的心臟泵血功能和PWC170，明顯改善人體對氧的運輸系統(tǒng)、氧的利用能力和心血管系統(tǒng)功能[4]。在各種療養(yǎng)因子中，游泳訓練作為有氧與無氧運動相結合的訓練方法，可能對飛行員的心臟功能和腦動脈血流產(chǎn)生正性影響。溫泉中含有豐富的微量元素，加之適當?shù)臏囟?，能對人體發(fā)揮多種保健治療作用。有研究表明，溫泉浴作為一種有氧運動方式能改善冠心病患者的心功能，顯著提高心輸出量和射血分數(shù)[5]。健康療養(yǎng)期間，利用溫泉游泳訓練可否提高飛行人員的心腦血管功能，尚未見系統(tǒng)報道。為此，本研究采用彩色多普勒超聲心動圖技術和經(jīng)顱多普勒超聲技術，觀察了健康療養(yǎng)的24名現(xiàn)役飛行員，連續(xù)4周的溫泉游泳訓練前后的心臟泵血、左室舒張功能和雙側大腦中動脈血流動力學指標的變化。

1 對象與方法

1.1 對象 經(jīng)過綜合醫(yī)學檢查(包括查閱既往醫(yī)學鑒定結論、物理查體、血常規(guī)、胸部X線照片、腹部頸部血管B超、肝功和乙肝六項等)，確定24名在空軍某飛行員航空醫(yī)學鑒定訓練中心進行健康療養(yǎng)和航空生理訓練的現(xiàn)役男性殲擊機飛行員作為受試者，年齡(30.8±6.1)歲，身高(172.1±3.4)cm，體質(zhì)量(59.9±3.7)kg。實驗前向他們詳細介紹有關實驗的目的、意義和程序，以獲得知情同意。

1.2 方法

1.2.1 溫泉游泳訓練 采用室內(nèi)游泳池，長20 m，寬15 m，水深1.5～2.4 m。水源為自來水和溫泉水，各占50%，水溫25～33℃。訓練方案為：每周連續(xù)訓練5 d，休息2 d，每天上午9點開始，自由姿勢游300 m，下午4點開始，自由姿勢游400 m，持續(xù)訓練4周，累計游泳訓練20 d。

1.2.2 心臟功能檢查 游泳訓練前后，采用百勝2000彩色多普勒超聲儀，由專人操作檢測心臟泵血和左室舒張功能。檢查時間是工作日的9：30～11：30，每名受試者均在完成TCD檢測后進行超聲心動圖檢查。受試者左側臥位，平靜呼吸，探頭置胸骨旁探窗于左室長軸切面檢測主動脈內(nèi)徑；左室短軸切面心尖水平檢測肺動脈主干內(nèi)徑；乳頭肌水平檢測左室收縮期橫徑、縱徑，舒張期橫徑、縱徑，采用公式計算：左室短軸縮短率(shortening fraction of left ventricle，SFLV)=[舒張末期直徑(Dd)-收縮末期直徑(Ds)]/Dd× 100%。心尖探測窗及四腔心切面檢測四腔大小，采用公式計算：每搏輸出量(SV)=舒張末期容積(EDV)-收縮末期容積(ESV)，射血分數(shù)(ejection fraction，EF)=SV/EDV×100%。探頭置二尖瓣口取血流頻譜圖像，經(jīng)儀器自動處理，測量二尖瓣口舒張早期最大血流速度(peak early E-wave inflow velocity)E和舒張晚期最大血流速度(peak late inflow velocity)A，E峰代表舒張早期左室快速充盈程度，A峰為心房收縮所致，反映心肌舒張末期功能情況。計算E/A和每分輸出量(cardiac output，CO=HR×SV)[6-7]。

1.2.3 腦動脈血流動力學檢查 在整個游泳訓練前后，采用經(jīng)顱多普勒超聲儀(NeurovisionTM)，測量雙側大腦中動脈(middle cerebral artery，MCA)血流動力學指標。TCD利用血管內(nèi)流動紅細胞為超聲散射源，將聲束的回波信號，形成多普勒效應光點，經(jīng)A/D轉換，由視頻彩色顯示并打印。檢查均在工作日的9：00～11：00進行。檢查時TCD有專人操作，受試者平臥，囑受試者平靜呼吸，并避免外界聲光干擾。探頭置于顳窗，探頭上涂足夠的超聲耦合劑，探頭與皮膚保持一定的壓力，以利超聲束穿透，取脈沖重復頻率2 MHz，取樣深度為50～60 mm，探頭與顳窗皮膚垂直。自動計算指標有：收縮期峰值血流速度(Vs)，舒張末期峰值血流速度(Vd)，峰值平均血流速度(Vm)，脈動指數(shù)(pulsatility index，PI)，PI=(Vs-Vd)/Vm，阻力指數(shù)(resistance index，RI)，RI=(Vs-Vd)/Vs。后期處理時計算收縮/舒張比值Vs/Vd。MCA兩側流速差(bilateral velocity difference，BVD，BVD=右側Vm-左側Vm)，MCA兩側非對稱指數(shù)(inter-hemispheric asymmetry index，AI)，AI=(右側Vm-左側Vm)×200/(右側Vm+左側Vm)[8]。

2 結果

2.1 心臟泵血和左室舒張功能的變化 所有受試者均完成了4周的游泳訓練，訓練后飛行員體質(zhì)量有降低的趨勢，血壓沒有顯著變化。與訓練前相比，游泳訓練4周后飛行員SV和EF均顯著增加(P＜0.01)，HR顯著降低(P＜0.01)，SFLV和二尖瓣E峰最大血流速度均顯著增加(P＜0.01)，差異均有統(tǒng)計學意義；二尖瓣A峰最大血流速度、E/A比值、CO、主動脈內(nèi)徑、肺動脈主干內(nèi)徑訓練前后沒有顯著變化(表1)。

表1 4周游泳訓練前后飛行員心臟泵血和左室舒張功能的變化(n=24，±s)

表1 4周游泳訓練前后飛行員心臟泵血和左室舒張功能的變化(n=24，±s)

游泳訓練前 游泳訓練后 t值 P值HR(次/min) 62.42±2.47 58.77±2.42 10.295 ＜0.01 SV(mL) 88.58±22.71 94.19±22.44 -3.973 ＜0.01 CO(L) 5.52±1.35 5.54±1.34 -0.264 ＞0.05 EF(%) 64.08±6.39 65.28±6.45 -3.261 ＜0.01 SFLV(%) 34.00±3.93 35.38±3.66 -3.127 ＜0.01二尖瓣E峰最大血流速度(cm/s) 70.62±8.17 72.69±7.18 -5.052 ＜0.01二尖瓣A峰最大血流速度(cm/s) 46.62±7.18 48.23±6.07 -1.743 ＞0.05 E/A 1.55±0.28 1.53±0.27 0.360 ＞0.05主動脈內(nèi)徑(mm) 28.96±1.25 29.04±1.18 -0.811 ＞0.05肺動脈主干內(nèi)徑(mm) 18.46±1.03 18.76±1.21 -0.412 ＞0.05

2.2 大腦中動脈血流動力學的變化 反映雙側大腦中動脈血流動力學的指標Vs、Vd、Vm、PI、RI、Vs/Vd，以及MCA兩側流速差BVD和兩側非對稱指數(shù)AI在4周游泳訓練前后沒有顯著差異(表2)。

表2 4周游泳訓練前后飛行員大腦中動脈血流動力學指標的變化(n=24，±s)

表2 4周游泳訓練前后飛行員大腦中動脈血流動力學指標的變化(n=24，±s)

游泳訓練前 游泳訓練后 t值 P值Vs(cm/s)右106.84±18.25 109.72±17.95 -0.921 ＞0.05左105.19±16.91 104.35±12.96 0.349 ＞0.05 Vm(cm/s)右66.38±13.82 66.96±12.59 -0.232 ＞0.05左66.28±12.15 64.92±11.20 0.710 ＞0.05 Vd(cm/s)右45.86±11.89 45.42±9.58 0.215 ＞0.05左44.30±7.23 44.05±9.75 0.177 ＞0.05 Vs/Vd右2.37±0.22 2.45±0.25 -1.427 ＞0.05左2.38±0.15 2.43±0.32 -0.831 ＞0.05 RI右0.60±0.06 0.59±0.04 0.503 ＞0.05左0.60±0.05 0.58±0.06 0.835 ＞0.05 PI右0.98±0.12 0.98±0.11 -0.241 ＞0.05左0.97±0.07 0.95±0.12 0.590 ＞0.05 BDV(cm/s) 0.10±11.78 2.04±8.03 -0.794 ＞0.05 AI(%) -0.23±17.52 2.70±12.35 -0.762 ＞0.05

3 討論

高性能戰(zhàn)斗機飛行員反復暴露于高過載、缺氧、高低溫等特殊環(huán)境條件下，需要良好的心臟功能儲備和腦血管調(diào)節(jié)能力。利用各種療養(yǎng)因子和體育鍛煉措施，可增強飛行員體質(zhì)，防治疾病，促進康復，恢復其生理心理功能狀態(tài)。但未見利用溫泉游泳訓練提高心腦血管功能的研究報道。本研究采用無創(chuàng)的彩色多普勒超聲心動圖技術和經(jīng)顱多普勒超聲技術，觀察了24名現(xiàn)役飛行員在健康療養(yǎng)期間，連續(xù)4周的溫泉游泳訓練前后的心臟泵血、左室舒張功能和雙側大腦中動脈血流動力學指標的變化。結果顯示飛行員SV和EF游泳訓練4周后顯著增加，HR顯著降低，SFLV和二尖瓣口舒張早期E峰最大血流速度均顯著增加；而反映心臟功能的其他指標和雙側大腦中動脈血流動力學指標訓練前后沒有顯著變化。結果表明，溫泉游泳鍛煉可提高心臟泵血和左室舒張功能，但不影響腦血管功能。

在各種療養(yǎng)因子中，游泳訓練是一種有氧與無氧運動相結合的訓練方法[3]。游泳訓練除有一般性體育活動的健身作用外，還有以下生理學作用：①提高分析器機能。游泳最大的特點是人體呈水平位在水中運動，因而可使分析器特別是運動和前庭分析器得到全面鍛煉，改善其功能。②改善內(nèi)臟器官功能。身體呈水平位運動，可使心臟負擔減輕，加之水對皮膚和身體各部位(尤其是胸腹腔)的壓力以及大肌群的活動，更能增強心血流量，有利于提高心臟的活動能力，為克服水對胸腹腔的壓力而進行的深呼吸，可促進呼吸肌發(fā)達，因而可增強肺活量和最大通氣量，延長閉氣時間。③調(diào)節(jié)作用。水的傳熱性大，不同的水溫可以對神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)以及熱代謝過程產(chǎn)生良好的鍛煉與強壯作用[9]。溫泉中含有豐富的微量元素，加之適當?shù)臏囟?，能改善冠心病患者的心功能，顯著提高心輸出量和射血分數(shù)[5]，對人體發(fā)揮多種保健治療作用。在溫泉水中游泳訓練，可發(fā)揮兩者的聯(lián)合作用，可能對飛行員的心臟功能和腦動脈血流產(chǎn)生正性影響，但本研究只發(fā)現(xiàn)溫泉游泳鍛煉可提高心臟泵血和左室舒張功能，但不影響腦血管功能。本研究結果與既往報道的游泳鍛煉對心功能的影響結果是一致的[3-4]，而溫泉游泳訓練前后大腦中動脈血流動力學指標并沒有改變，這可能與腦血管和血流量自身調(diào)節(jié)的穩(wěn)定性有關。

溫泉游泳訓練提高心臟泵血和舒張功能的機制尚不十分清楚。動物實驗證實，低氧條件下游泳鍛煉后大鼠血液粘滯度顯著降低，左、右室心肌最大舒縮速度顯著提高，心輸出量顯著增加[10]。羅艷蕊等[11]研究表明，8周低強度有氧游泳訓練后大鼠心臟降鈣素基因相關肽CGRP在mRNA水平表達上調(diào)，可能會導致心肌組織CGRP含量上升，從而增強心肌收縮力，反映出長期低強度的游泳運動訓練后心臟在分子水平上的良好適應。另一項實驗也證實，長期游泳訓練能有效地提高大鼠的心臟功能，其主要生理特征表現(xiàn)為提高安靜狀態(tài)下心臟舒張功能，可導致心肌的能量利用出現(xiàn)節(jié)省化[12]。關于溫泉游泳訓練提高心臟功能而不影響腦血管功能的機制，我們將進行進一步的實驗研究。

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Objective To observe the effects of swimming training in hot spring on function of cardiac pump，cardiac diastolic function and hemodynamics of middle cerebral artery of pilots during convalescent period.Methods Twenty four male pilots on active service were

swimming training in hot spring，5 days/week，for successive four weeks during convalescent period.Before and after the training，the indexes of function of cardiac pump and left ventricular diastolic function were measured with echocardiogram and parameters of middle cerebral artery hemodynamics were detected by TCD technology.Results After four weeks of swimming training，stroke volume(SV)and ejection fraction(EF)were significantly increased(P＜0.01)，while heart rate(HR)were significantly decreased(P＜0.01).Shortening fraction of left ventricle and mitral inflow E peak velocity in early period were significant increased(P＜0.01).There was no significant difference of other indexes reflected heart function and dynamics of bilateral middle cerebral artery between before and after training.Conclusion Swimming training in hot spring can improve function of cardiac pump and diastolic function and does not affect the function of cerebral vessels.

Pilot；Hot spring water；Swimming Training；Cardiac function；Cerebral vessels function；Echocardiogram；Transcranial Doppler sonography

1005-619X(2010)08-0673-04

2010-01-27)