運(yùn)動中心臟舒張期與收縮期比值變化趨勢的人群調(diào)查研究*

趙艷霞，劉健明△，許定國，嚴(yán)小波，劉磊矗，肖守中，向玲麗，張 聰，羅麟梅

（1.重慶大學(xué)體育學(xué)院，重慶400044；2.重慶博精醫(yī)學(xué)信息研究所，重慶400044）

舒張期與收縮期時限比值（ratio of diastolic to systolic duration，D／S ratio）與心臟健康狀態(tài)的關(guān)系越來越受到臨床醫(yī)師、研究人員和大眾的重視。

心臟灌流狀況決定于心力儲備、冠狀動脈腔的直徑和心臟舒張期與收縮期時限比值（D／S）等因素。其中，心力儲備與冠狀動脈血流的驅(qū)動壓有關(guān)；冠狀動脈腔的直徑與冠狀動脈血流量有關(guān)；而D／S是評估心臟自身供血時間充足與否的決定性因素。Abe［1］簡要地說明心肌血液灌注的這個重要機(jī)制：冠脈血流主要出現(xiàn)在每個心動周期的舒張時相。但正式提出D／S比值指標(biāo)并進(jìn)行系統(tǒng)研究則是在肖守中于1998年提出心音信號處理中的相對值法之后。肖守中等［2］在人群心臟儲備調(diào)查研究中測試和記錄了不同年齡和性別人群的D／S比值，并用受試者工作特征曲線和似然比評價了D／S比值在心臟功能評估中的應(yīng)用，成人D／S的截斷點(diǎn)選在1.5；隨訪1年時，調(diào)查研究的172例對象中D／S指標(biāo)小于1.5的32例受試者死亡4例，4例死亡中3例的死因是心臟病，一例是胸腔積液。隨后的心臟調(diào)研進(jìn)一步確定，D／S比值＜1是一個警示值，表明心臟處于可能出現(xiàn)心臟事件的危險態(tài)［3］。國外也有研究舒張期時限重要性的報告，如斯坦福大學(xué)的Friedberg等［4］2007年發(fā)表類似的兒童 S／D比值研究，但 S／D正常值都是小數(shù)，不便于直接理解其臨床意義。

已有的關(guān)于D／S比值的研究主要是安靜狀態(tài)下的測量和分析，尚未見運(yùn)動過程中D／S比值變化趨勢的調(diào)研和報告。

鑒于上述，本團(tuán)隊運(yùn)用心力和心率無創(chuàng)性同時監(jiān)測技術(shù)對10名摔跤運(yùn)動員和10名非運(yùn)動員進(jìn)行初步研究，觀察不同運(yùn)動量下受試者D／S比值變化趨勢及心率變化趨勢，以期為評估運(yùn)動過程中心臟功能變化提供更客觀、更全面的量化參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 對象

10名摔跤運(yùn)動員（W組）和10名非運(yùn)動員（NA組），年齡在19～21歲。10名摔跤運(yùn)動員包括1名國家一級運(yùn)動員，9名國家二級運(yùn)動員，訓(xùn)練年限為3.80±1.38年。兩組受試者身高、體重?zé)o顯著性差異（P＞0.05）。

1.2 運(yùn)動試驗(yàn)方法

采用運(yùn)動心力監(jiān)測儀（CCM，重慶博精醫(yī)學(xué)信息研究所研制）記錄心音圖，并根據(jù)心音圖分析受試者心率和D／S。

受試者休息15 min后取坐位進(jìn)行測試。首先讓受試者在安靜狀態(tài)下平靜呼吸，將心音脈搏傳感器置于其心前區(qū)心尖波動最明顯處，記錄心音圖；然后囑其完成各規(guī)定運(yùn)動量，各運(yùn)動量之間休息時間為1 min，分別記錄完成各運(yùn)動量后即刻的心音圖。操作上的要點(diǎn)是受試者運(yùn)動前后的體位、傳感器放置的部位、檢查者對傳感器的施壓情況應(yīng)該一致，從而盡可能減少人為誤差。

研究采用23 cm高的臺階進(jìn)行運(yùn)動試驗(yàn)。運(yùn)動量根據(jù)受試者年齡、性別、體重而定，分別計算出其1／4運(yùn)動量、1／2運(yùn)動量、3／4運(yùn)動量及全運(yùn)動量的登梯次數(shù)（約定的全運(yùn)動量為7000J）。

1.3 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS 17.0進(jìn)行t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 兩組受試者安靜及完成各運(yùn)動量后即刻心率

無論是摔跤運(yùn)動員還是非運(yùn)動員，在整個運(yùn)動試驗(yàn)過程中心率均隨運(yùn)動量的增加呈現(xiàn)增高趨勢。安靜狀態(tài)和1／4運(yùn)動量下，摔跤運(yùn)動員心率均明顯低于非運(yùn)動員（P＜0.05）；而在2／4運(yùn)動量下摔跤運(yùn)動員心率亦顯著低于非運(yùn)動員，差異極具顯著性（P＜0.01，表 1）。

Tab.1 Change of HR at differentexercise workload levels（±s，n＝10）

Tab.1 Change of HR at differentexercise workload levels（±s，n＝10）

NA：Non-athletes；W：Wrestlers；HR：Heart rate*P＜0.05，**P＜0.01 vs NA；＃＃P＜0.01 vs Rest

Group HR（beats／min ）Rest 1／4workload 2／4workload 3／4workload Peak workload NA 87±14 146±17＃＃ 165±17＃＃ 169±15＃＃ 175±18＃＃W 73±8* 132±8*＃＃ 145±9**＃＃ 160±9＃＃ 170±9＃＃

2.2 兩組受試者安靜及完成各運(yùn)動量后即刻D／S

無論是摔跤運(yùn)動員還是非運(yùn)動員，在整個運(yùn)動試驗(yàn)過程中D／S均隨運(yùn)動量的增加呈下降趨勢，且3／4運(yùn)動量和全運(yùn)動量下兩組受試者D／S比值均已低于1，但各運(yùn)動量下兩組受試者D／S比值均無顯著性差異。2／4運(yùn)動量和3／4運(yùn)動量下，摔跤運(yùn)動員D／S比值雖略高于非運(yùn)動員，但無統(tǒng)計學(xué)意義（表 2）。

Tab.2 Change of D／Sat differentexerciseworkload levels（±s，n＝10）

Tab.2 Change of D／Sat differentexerciseworkload levels（±s，n＝10）

NA：Non-athletes；W：Wrestlers；D／S：Ratio of diastolic to systolic duration＃＃P＜0.01 vs Rest

Group D／S Rest 1／4workload 2／4workload 3／4workload Peak workload NA 1.65±0.28 1.11±0.24＃＃ 0.94±0.18＃＃ 0.89±0.17＃＃ 0.85±0.15＃＃W 1.65±0.52 1.11±0.12＃＃ 1.02±0.20＃＃ 0.95±0.11＃＃ 0.83±0.19＃＃

3 討論

心力儲備是指心臟功能的上調(diào)能力，包括心率儲備、舒張期儲備和收縮期儲備等，是心臟功能評估的重要指標(biāo)，同時也可反映人體的健康狀態(tài)。心臟儲備會在心臟狀態(tài)的動態(tài)變化中表現(xiàn)出來。

心率是評價人體心臟功能的簡單、實(shí)用的指標(biāo)之一。高強(qiáng)度體力活動時，人體會動用心率儲備，心率可上調(diào)至安靜時的2～3倍。本研究顯示，在整個運(yùn)動試驗(yàn)過程中，摔跤運(yùn)動員和非運(yùn)動員的心率均隨運(yùn)動量的增加呈現(xiàn)增高趨勢，但1／4運(yùn)動量下增高程度最明顯，表明強(qiáng)度較低的運(yùn)動主要動用心率儲備。1／4運(yùn)動量下和2／4運(yùn)動量下非運(yùn)動員心率均顯著高于摔跤運(yùn)動員（P＜0.05，P＜0.01），表明運(yùn)動水平越低，運(yùn)動過程中越較多的依賴于動用心率儲備。

心臟舒張期與收縮期時限比值D／S是評估心臟功能的新指標(biāo)，它是心臟自身供血時間充足與否的決定性因素。若舒張期時限較長，心臟自身供血時間充足，就能為心臟在收縮期的工作儲備更多的養(yǎng)料和氧氣，故把它看作心臟儲備的指標(biāo)之一；若舒張期時限太短，心室充盈不足，心輸出量低下，心臟自身供血不足，心肌收縮力便會減弱，并可能引起心肌損傷，甚至導(dǎo)致心臟性猝死。研究顯示兩組受試者D／S隨運(yùn)動量的增加而降低，表明隨運(yùn)動強(qiáng)度增加舒張期心臟自身供血時間縮短，這是心臟功能上調(diào)，負(fù)擔(dān)加重的表現(xiàn)。摔跤運(yùn)動員在運(yùn)動強(qiáng)度增至3／4運(yùn)動量時D／S低于1，非運(yùn)動員在運(yùn)動強(qiáng)度增至2／4運(yùn)動量時即開始低于1，表明隨運(yùn)動強(qiáng)度遞增，運(yùn)動水平低的人心臟較早出現(xiàn)供血時間明顯縮短。非運(yùn)動員中一名學(xué)生在全運(yùn)動量時，D／S已低至0.6，舒張期時限極度縮短，出現(xiàn)頭暈癥狀，心臟處于可能出現(xiàn)心臟事件的危險態(tài)，應(yīng)引起足夠的重視。

值得注意的是，安靜及各運(yùn)動量下兩組受試者D／S比值均無顯著性差異，2／4運(yùn)動量和3／4運(yùn)動量下，摔跤運(yùn)動員D／S比值雖略高于非運(yùn)動員，但無統(tǒng)計學(xué)意義。這一方面可能是因?yàn)榧{入研究的摔跤運(yùn)動員的訓(xùn)練年限相對較短，其心臟儲備與非運(yùn)動員相比差別不大；另一方面也可能是因?yàn)檫\(yùn)動訓(xùn)練使摔跤運(yùn)動員心臟收縮射血時間和充盈時間都明顯增大［5］，從而導(dǎo)致 D／S變化不大。

本次研究的不足之處在于樣本量相對較少，因此在后續(xù)研究中應(yīng)按照循證醫(yī)學(xué)大樣本、多中心的原則擴(kuò)大人群調(diào)查和相關(guān)研究。

［1］ Abe M，Tomiyama H，Yoshida H，etal.Diastolic fractional flow reserve to assess the functional severity ofmoderate coronary artery stenoses：comparison with fractional flow reserve and coronary flow velocity reserve［J］.Circulation，2000，102（19）：2365-2370.

［2］ Xiao SZ，Guo X M，Wang F L，et al.Evaluating two new indicators of cardiac reserve［J］.IEEE Eng Med Biol Mag，2003，22（4）：147-152.

［3］ Xie M L，Xiao SZ，Liu TH，etal.Multi-center，multi-topic heart sound databases and their applications［J］.JMed Syst，2012，36（1）：33-40.

［4］ Friedberg M K，Silverman N H.The systolic to diastolic duration ratio in children with hypoplastic leftheart syndrome：a novel Doppler index of right ventricular function［J］.J Am Soc Echocardiogr，2007，20（6）：749-755.

［5］ 葉東茂，向慧娟，陳正斌.超聲心動圖評價優(yōu)秀女子摔跤運(yùn)動員心臟功能［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報，2004，38（1）：47-49，53.