有氧運動對單純性肥胖小學(xué)生肺通氣功能和心電圖的影響

王國祥 劉殿玉 王文軍 岳春林

1蘇州大學(xué)體育學(xué)院（蘇州 215021） 2蘇州大學(xué)附屬兒童醫(yī)院

諸多研究證實，肥胖者體內(nèi)脂肪沉積在呼吸道、胸壁和腹腔內(nèi)，會增加呼吸過程的機械負擔(dān)，使肺和胸廓順應(yīng)性下降，從而導(dǎo)致哮喘[1]、肺通氣功能障礙[2]以及睡眠呼吸障礙綜合癥[3]等呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生。體內(nèi)脂肪過多還會影響全身血管順應(yīng)性，使小血管總阻力增加，心臟后負荷加重，加之肥胖者體循環(huán)血流需求量相對較多，必然會引起心臟負擔(dān)增加。心電圖是評價心臟功能與診斷心血管疾病必不可缺的臨床檢查方法，其中QT離散度（QT dispersion，QTd）作為反映心室肌復(fù)極同步程度的指標(biāo)，在預(yù)測和判定心血管疾病的發(fā)生和發(fā)展方面具有重要臨床價值。臨床研究表明[4，5]，伴有代謝性疾病的肥胖者QTd明顯增加，而且與肥胖程度及其伴發(fā)疾病密切相關(guān)。目前，關(guān)于對單純性肥胖兒童心肺功能的相關(guān)研究較少，關(guān)于運動對肥胖兒童心肌電活動的影響及其機制并不十分清楚。本研究通過觀察單純性肥胖小學(xué)生12周運動前后肺通氣功能和心肌電活動的變化，探討有氧運動對單純性肥胖兒童心肺機能的影響，為正確指導(dǎo)單純性肥胖小學(xué)生的體育鍛煉提供科學(xué)依據(jù)。

1 對象與方法

1.1 對象

根據(jù)中國學(xué)齡兒童青少年單純性肥胖診斷標(biāo)準[6]，選取單純性肥胖小學(xué)男生30名，年齡10.4±0.3（歲），身高155.2±3.8（cm）。實驗前對肥胖學(xué)生進行病史詢問，排除其他疾病引起的癥狀性肥胖。為分析單純性肥胖學(xué)生心肺機能，本實驗隨機抽取與肥胖學(xué)生同班級30名正常體重的健康男生作為正常組，年齡10.5±0.51（歲），身高154.4±3.5（cm）。所有對象心電圖檢查如果發(fā)現(xiàn)有明顯心律不齊，或出現(xiàn)ST段、T波改變者，不列入本實驗范圍。本實驗于2007年9月至11月在參加學(xué)生的所在學(xué)校進行，學(xué)生家長對實驗方法與目的知情，并簽署同意書。

1.2 方法

1.2.1 運動處方

實驗于2007年9月至11月進行。有氧運動采用韻律體操、單人跳繩、雙人跳繩、往返跑等四種運動形式交替進行，每次運動40min，準備活動 10min，每周 4次，總持續(xù)時間為12周。運動時間為下午課后，運動過程由專業(yè)人員組織管理，并采用PE4000遙測心率表監(jiān)測運動時的心率變化，運動心率控制在140～160次/min，準備活動和每個運動項目交替間歇時心率不得低于100次/min。實驗前后測試肥胖學(xué)生各指標(biāo)。

1.2.2 體成分測定

采用JAWON-VENUS5.5人體成分分析儀，測試指標(biāo)為體脂肪量（FM）、去脂肪量（FFM）、體脂肪百分率（BF）等，根據(jù)受試者身高、體重、腰圍、臀圍計算體質(zhì)量指數(shù)（BMI）及腰/臀圍比（WHR）。

1.2.3 肺功能測試

采用1085DL肺功能測定儀。測定前交待注意事項并給予示范，每項測定重復(fù)3次，取最佳一次的測試結(jié)果。測定項目主要包括:（1）肺容量指標(biāo):肺活量（VC）、肺總量（TLC）、功能殘氣量（FRC），肺活量體重指數(shù)（VC/BW）；（2）通氣功能指標(biāo):用力肺活量（FVC）、每分最大通氣量（MVV）、用力呼吸第一秒鐘呼氣量（FEV1）；（3）最大呼氣流速－容積曲線（MEFV）指標(biāo):單位身高呼氣高峰流速（PEFR），在75%、50%、25%肺活量時的單位身高呼氣流速（V75/Ht、V50/Ht、V75/Ht）。

1.2.4 心電圖測試

心電圖測試采用12導(dǎo)聯(lián)SuperscanTM動態(tài)心電圖分析系統(tǒng)。使用DL-820 ProTM動態(tài)心電記錄器。測試受試者5min安靜狀態(tài)的心電圖，采樣率 128點/通道/s，記錄增益10mm/mV、速度25mm/s。然后將心電信號數(shù)據(jù)導(dǎo)入SuperscanTM動態(tài)心電圖分析系統(tǒng)進行計算分析。QT間期和RR間期數(shù)值為每個導(dǎo)聯(lián)測量連續(xù)3個心動周期的平均值，QTd計算方法為以最長QT間期（QTmax）減去最短QT間期（QTmin），然后按心率校對公式計算各組的矯正值，即校正QT離散度（QT dispersion corrected，QTcd）。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學(xué)處理，結(jié)果用平均數(shù)±標(biāo)準差表示，組間比較采用t檢驗，肥胖組實驗前后比較采用配對t檢驗，P<0.05認為有顯著性差異。

2 結(jié)果

2.1 身體成分

從表1可知，經(jīng)12周運動后，肥胖組體重和BMI均未見明顯變化，但FM和BF比率均顯著下降（P<0.05），F(xiàn)FM顯著增加（P<0.05），WHR值雖有所改善，但與實驗前比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

表1 兩組對象及實驗前后身體成分的比較（n=30）

2.2 肺功能

從表2 可知，VC、TLC、FVC、V75/Ht、V25/Ht等指標(biāo)，兩組之間以及肥胖組實驗前后比較，均未見顯著差異；VC/BW兩組間比較呈非常顯著性差異（P<0.01），肥胖組實驗前后未見明顯變化；MVV兩組間比較具有非常顯著性差異（P<0.01），肥胖組實驗前后比較有顯著性差異（P<0.05）；FEV1兩組間比較具有顯著性差異（P<0.05），肥胖組實驗前后比較有非常顯著性差異（P<0.01）；V50/Ht、PEFR和FRC三項指標(biāo)兩組間比較以及肥胖組實驗前后比較均有顯著性差異（P<0.05）。

表2 兩組對象及實驗前后肺功能測試結(jié)果的比較（n=30）

2.3 心電圖

從表3可知，T波、P波、PR間期、QRS波等指標(biāo)，兩組之間以及肥胖組實驗前后比較均無明顯變化；肥胖組HR雖高于正常組，但無顯著性差異；QTd兩組間及肥胖組實驗前后比較均有顯著性差異（P<0.05）；QTcd兩組間及肥胖組實驗前后比較，均有非常顯著性差異（P<0.01）。

表3 兩組對象及實驗前后心電圖測試結(jié)果比較（n=30）

3 討論

運動肌對各種供能物質(zhì)的利用比例主要取決于運動強度及運動持續(xù)時間，脂肪是長時間中小強度有氧運動過程中主要的能源物質(zhì)，這一點已成為運動減肥的基本依據(jù)。由于小學(xué)生正處于青春突增期，加上單純性肥胖發(fā)病的病因病機具有一定的復(fù)雜性，一般單一的干預(yù)措施，很難使肥胖者體重和BMI產(chǎn)生明顯的變化。本實驗中，經(jīng)過12周有氧運動，肥胖學(xué)生的FM和BF百分比均顯著性降低，表明有氧運動能夠提高機體脂類的代謝能力和動員脂肪進行脂解供能，對兒童期單純性肥胖具有同樣效應(yīng)。

由于肥胖者身體脂肪過度在胸腹部積聚，可引起胸壁和肺順應(yīng)性下降、肺容量減少和呼吸調(diào)節(jié)的改變，并可由此引發(fā)各類呼吸系統(tǒng)疾病[7]。本研究結(jié)果中，肥胖學(xué)生FRC增加和FEV1、MVV以及PEFR下降的原因，可能是由于過多脂肪在膈肌、胸壁和腹腔內(nèi)沉積，使肺和胸廓順應(yīng)性下降。PEFR是檢測肺部細支氣管等部位小呼吸道通氣功能的靈敏指標(biāo)，本研究中肥胖學(xué)生PEFR和V50/Ht低下，說明其肺部小呼吸道阻力增加。研究證實[8，9]，肥胖兒童血中C反應(yīng)蛋白和炎癥細胞因子水平升高，并與肥胖兒童的體重指數(shù)、肥胖并發(fā)癥密切相關(guān)，而脂肪組織過度積累會導(dǎo)致大量促炎因子合成釋放引發(fā)的炎癥反應(yīng)，被認為是肥胖導(dǎo)致兒童發(fā)生哮喘的主要因素[10]。本實驗中，肥胖學(xué)生經(jīng)過12周有氧運動后，上述各項指標(biāo)均有明顯改善，主要是長時間有氧運動減少了體內(nèi)脂肪重量，改善了肥胖學(xué)生腹部脂肪的大量堆積，使膈肌下移，胸腔內(nèi)壓力減小，從而增加了肺臟在呼吸運動過程中的彈性回縮能力，有助于增加胸壁和肺的順應(yīng)性，最終使肺臟的通氣功能得到改善。另外，運動鍛煉時胸廓的節(jié)律性運動可使呼吸肌力量增加，也是運動改善呼吸系統(tǒng)功能的一個重要環(huán)節(jié)。

心電圖QTd指體表標(biāo)準l2導(dǎo)聯(lián)心電圖QTmax與QTmin差值，它是近年發(fā)展起來的一項評價心臟復(fù)極同步程度的客觀指標(biāo)。正常人心室復(fù)極時間存在一定程度的生理性差異，便形成心電信號QT間期的離散。一般QTd增加說明心電圖各導(dǎo)聯(lián)間QT間期變異度增加，反映了各部分心室肌復(fù)極化不同步程度，也表明心室肌電活動具有不穩(wěn)定性[11]。由于心臟在多種病理情況下，都會出現(xiàn)QTd明顯增加現(xiàn)象，故臨床上將其認為是具有發(fā)生心臟疾病可能性或心肌已經(jīng)受到潛在性損害。因此，運動醫(yī)學(xué)研究者認為，QTd可以成為運動員高猝死風(fēng)險預(yù)測和鑒別生理性心室肥厚一個理想指標(biāo)[12]。本研究在實驗對象選取方面，已經(jīng)排除了心電圖出現(xiàn)T波和ST段改變者，肥胖者心電圖P波、PR間期、QRS波群等其他指標(biāo)均與正常對照組基本相同，可以認為本實驗中的肥胖組QTd增加并不是心臟疾病引起的病理性改變。QTd增加的原因可能由于肥胖學(xué)生體重和體表面積大，體循環(huán)血流量需求相對較多，為了達到血流量增加需求，機體勢必通過神經(jīng)反射等增加心肌收縮力和心率，而這同時也增加了心臟的負擔(dān)，使心室肌之間的動作電位復(fù)極發(fā)生不一致性。有研究表明[13]，肥胖可以直接導(dǎo)致心肌肥厚、心肌細胞脂肪浸潤等多項病理改變，進而引發(fā)各類心血管疾病的發(fā)生。本實驗研究方法雖然不能揭示肥胖者是否存在心肌損害現(xiàn)象，但通過心電圖QTd和QTcd增加的結(jié)果，卻揭示出肥胖學(xué)生心臟的心室肌復(fù)極過程存在明顯的非同步化現(xiàn)象，表明了肥胖可以使心肌電活動不穩(wěn)定性增加，而心電活動不穩(wěn)定則被認為是影響心律和心肌收縮力的主要因素[11]。經(jīng)過 12周有氧運動，肥胖學(xué)生心電圖QTd和QTcd均明顯改善，特別是 QTcd已接近正常組學(xué)生的水平，說明有氧運動作為一種良性的應(yīng)激刺激，對心肌的電生理活動狀態(tài)具有一定的調(diào)節(jié)作用，對心肌收縮能力的提高具有積極的促進作用。

4 總結(jié)

本研究發(fā)現(xiàn)單純性肥胖小學(xué)生 MVV、FEV1、V50/Ht和PEFR等肺通氣功能指標(biāo)明顯下降，心電圖指標(biāo)中QTd和QTcd明顯增加，說明肥胖能夠引起學(xué)生的肺通氣功能降低，使心臟的心室肌電活動不穩(wěn)定增加。12周有氧運動能夠降低肥胖學(xué)生體脂肪量，增加肺通氣功能，明顯改善心臟的心電活動不穩(wěn)定現(xiàn)象。

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