高住高練低訓(xùn)對(duì)心臟收縮時(shí)間間期及踝臂指數(shù)的影響

李廣周

（重慶三峽學(xué)院體育與健康學(xué)院，重慶萬州 404100）

高住高練低訓(xùn)（HiHiLo）是一種模擬低氧訓(xùn)練法，即讓受訓(xùn)人員每晚在人工低氧環(huán)境中居住，白天正常訓(xùn)練，定期輔以低氧訓(xùn)練[1].心臟收縮時(shí)間間期（Systolic Time Tnterval，STI）目前已成為評(píng)價(jià)心臟功能的重要指標(biāo)系統(tǒng)，具有簡便、準(zhǔn)確和重復(fù)性好的特點(diǎn)，是心臟功能定量的非損傷性檢查指標(biāo)之一[2].踝臂指數(shù)（Ankle Brachial Index，ABI）是用以評(píng)價(jià)下肢動(dòng)脈有無狹窄，能反映下肢動(dòng)脈粥樣硬化狹窄、阻塞程度的一項(xiàng)重要指標(biāo).通過計(jì)算足背動(dòng)脈或脛后動(dòng)脈的收縮壓和肱動(dòng)脈收縮壓的比值來診斷疾病，尤其是對(duì)下肢動(dòng)脈疾病敏感，其特異性接近100%，與有創(chuàng)動(dòng)脈造影檢查結(jié)果極一致[3].ABl測(cè)量是篩查下肢外周動(dòng)脈病的一種準(zhǔn)確、無創(chuàng)的手段，其應(yīng)用價(jià)值在國外已得到廣泛認(rèn)可[4-5].本研究旨在通過受試者STI和ABl的變化，探討HiHiLo訓(xùn)練對(duì)心血管功能的影響.

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

本文研究對(duì)象為有良好運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的在校男大學(xué)生48人.專項(xiàng)分別為足球、游泳、長跑運(yùn)動(dòng)員，其中二級(jí)運(yùn)動(dòng)員47人，一級(jí)運(yùn)動(dòng)員1人；年齡20.63 ± 0.74，身高178.25 ± 4.33，體重69.50 ± 6.44；無家族遺傳病史及心血管系統(tǒng)疾病.

1.2 研究方法

1.2.1 低氧室

低氧室2間（每間住4人）和1間監(jiān)測(cè)室，制造低氧室的原理是利用氮?dú)饽し蛛x器降低空氣中O2含量，而氣壓保持常壓.每天下午5點(diǎn)啟動(dòng)低氧發(fā)生儀，晚上8點(diǎn)時(shí)前低氧室內(nèi)O2濃度下降至14.5%（相當(dāng)于海拔高度約3 000 m）.受試者在9點(diǎn)之前入住，整個(gè)夜間低氧室內(nèi)O2濃度保持在14.5%左右，溫度23±13 ℃，濕度63 ± 5%.第二天早上7點(diǎn)之后受試者才能離開低氧室，以保證低氧暴露不少于10小時(shí).然后開門開窗，必要時(shí)可打開換氣扇，保持空氣流通.

1.2.2 測(cè)試儀器

美國產(chǎn)Monark功率自行車和低氧發(fā)生儀、天津產(chǎn)氣體自動(dòng)檢測(cè)儀、日本科林公司產(chǎn)PWV/ABI測(cè)定儀、芬蘭產(chǎn)心率遙測(cè)儀，以及節(jié)拍器、秒表、體重身高計(jì)等設(shè)備.

1.2.3 HiHiLo訓(xùn)練方案

本實(shí)驗(yàn)為期4周，訓(xùn)練模式為“常氧正常訓(xùn)練+低氧睡眠+定期低氧訓(xùn)練”.受試者白天在常氧環(huán)境中正常訓(xùn)練；晚上在低氧室內(nèi)居?。?1：00～次日晨7：00），保證10小時(shí)；每周進(jìn)行3次低氧訓(xùn)練，訓(xùn)練在低氧室內(nèi)進(jìn)行，訓(xùn)練方式為蹬功率自行車30 min（60 rpm/min），運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以個(gè)體75% V02max為基礎(chǔ)，運(yùn)動(dòng)過程中調(diào)整功率自行車負(fù)荷，讓受試者的SpO2保持在87%～93%之間.

1.2.4 測(cè)試流程

測(cè)試人員和測(cè)試所用設(shè)備儀器相同，測(cè)試條件和環(huán)境相似.測(cè)試時(shí)間安排在 HiHiLo訓(xùn)練前、HiHiLo訓(xùn)練2周后和4周后進(jìn)行，共3次.讓受試者仰臥于測(cè)試床上，聯(lián)接心電圖導(dǎo)聯(lián)和固定好四肢的壓力感應(yīng)帶.安靜休息5分鐘后，開始測(cè)試，采集相關(guān)數(shù)據(jù)后，并打印出PWV/ABI報(bào)告單.

1.3 數(shù)據(jù)處理

對(duì)所獲得數(shù)據(jù)借助計(jì)算機(jī)用 SPSS13.0 for windows統(tǒng)計(jì)分析，采用方差分析、t檢驗(yàn).測(cè)量結(jié)果用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，P < 0.05表示差異顯著，P <0.01表示差異極顯著.

2 結(jié)果與分析

2.1 HiHiLo對(duì)受試者HR和STI的影響

受試者經(jīng) HiHiLo訓(xùn)練后，在安靜狀態(tài)下心率（HR）有所下降，心動(dòng)周期（R-R）有所延長，但與HiHiLo訓(xùn)練前比較，無顯著性差異；PEP、LVET隨 HiHiLo訓(xùn)練時(shí)間延長而逐漸延長，二者在HiHiLo訓(xùn)練4周后與HiHiLo訓(xùn)練前比較均有顯著差異性（P < 0.05）；PEP/LVET、ICT、ICT/LVET隨 HiHiLo訓(xùn)練時(shí)間延長而逐漸縮短，其中PEP/LVET、ICT/LVET在 HiHiLo訓(xùn)練 4周后與HiHiLo訓(xùn)練前比較均有顯著差異性（P < 0.05），而ICT在HiHiLo訓(xùn)練4周后與HiHiLo訓(xùn)練前比較則不具有顯著性差異（0.05< P<0.1）.具體變化值見表1.

表1 HiHiLo對(duì)受試者HR和STI的影響

*表示與HiHiLo前比較，有顯著差異，P＜0.05.

2.2 HiHiLo前、中、后踝臂指數(shù)(ABI)的變化

經(jīng)過 HiHiLo訓(xùn)練后，受試者收縮壓的變化，見表2.據(jù)受試者左右兩側(cè)收縮壓值，計(jì)算出其左右兩側(cè)ABI值的變化，詳見表3.HiHiLo訓(xùn)練2周后與HiHiLo前比較，LABI（P=0.007，<0.05），RABI（p=0.020，<0.05）；HiHiLo訓(xùn)練4周后與HiHiLo前比較，LABI（P=0.012，<0.05），RABI（p=0.015，<0.05）；HiHiLo訓(xùn)練4周后HiHiLo訓(xùn)練2周后比較，LABI（P=0.339，>0.05），RABI（p=0.183，>0.05）.其變化趨勢(shì)見圖1.

表2 HiHiLo對(duì)受試者SBP的影響

表3 HiHiLo對(duì)受試者ABI的影響

圖1 HiHiLo對(duì)受試者左右兩側(cè)ABI變化趨勢(shì)圖

3 討 論

3.1 心率（HR）和心動(dòng)周期（R-R）

心率和心動(dòng)周期評(píng)價(jià)心血管系統(tǒng)機(jī)能具有重要意義，它們常用來反映運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，用于運(yùn)動(dòng)員的自我監(jiān)督或醫(yī)務(wù)監(jiān)督，安靜時(shí)心率有明顯的個(gè)體差異，訓(xùn)練后，運(yùn)動(dòng)員的安靜心率下降，說明運(yùn)動(dòng)員的心功能增強(qiáng)[6]23-24.從表2可看出，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，心率下降，心動(dòng)周期延長，該結(jié)果提示HiHiLo訓(xùn)練后受試者心功能得到改善.其機(jī)理可能是在神經(jīng)體液調(diào)節(jié)下和血流動(dòng)力學(xué)超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)作用下，尤其是在心臟自身的自分泌、旁分泌及胞內(nèi)分泌機(jī)制調(diào)控下的相關(guān)功能及代謝，甚至是結(jié)構(gòu)等方面發(fā)生了適應(yīng)性的改變[7]331-359.

3.2 射血前期（PEP）、左室射血時(shí)間（LVET）及射血指數(shù)（PEP/LVET）

PEP表示心室除極化開始到心室開始射血的時(shí)間間隔，是反映心室除極化過程的快慢，心肌的收縮能力及其收縮時(shí)前后負(fù)荷的大小.從表3可看出，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，受試者PEP延長，說明心肌收縮力增強(qiáng)，心肌收縮速度加快.正常情況下心肌去極化速度和心室的收縮時(shí)前后負(fù)荷的大小不會(huì)有變化，受試者PEP延長，最大可能是與心臟交感神經(jīng)張力下降，迷走神經(jīng)張力增強(qiáng)，正性應(yīng)變力效應(yīng)減弱等有關(guān).表明 HiHiLo訓(xùn)練后，受試者的心肌收縮潛力得到了改善，心臟工作效率得到了提高[8].

LEVT是主動(dòng)脈瓣開放到關(guān)閉的時(shí)間間隔，即左心室收縮將血液射入主動(dòng)脈的時(shí)間，其大小受多種因素的影響，如心肌收縮力量、速率和心肌纖維初長度.在一定負(fù)荷強(qiáng)度范圍內(nèi)，LEVT與每搏輸出量（SV）呈正相關(guān)，與心率成負(fù)相關(guān).也就是說LEVT越長，心肌纖維縮短程度越大，每搏輸出量越多，心功能也就越好[8].

PEP和LVET均受心率的影響，并均與心率呈負(fù)相關(guān)性，為了排除心率的影響，可用 PEP/LVET比值作為反映心臟收縮能力的指標(biāo).該比值與每搏輸出量（SV）、射血分?jǐn)?shù)（EF）、心輸出量（CO）均呈現(xiàn)高度負(fù)相關(guān)，是評(píng)價(jià)左心室功能最敏感的指標(biāo)之一.在一定運(yùn)動(dòng)負(fù)荷范圍內(nèi)，此值越小則說明心功能越好[11].受試者經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后LEVT延長，PEP/LVET變小，表明受試者心功能得到增強(qiáng).

3.3 等容收縮期（ICT）及等容收縮期與左室射血時(shí)間比值（ICT/LVET）

從房室瓣關(guān)閉到主動(dòng)脈瓣打開之前的時(shí)間間隔稱為等容收縮期（ICT），其時(shí)間的長短取決于心室肌收縮力量、受前負(fù)荷影響的收縮速率以及受后負(fù)荷影響的心室射血所需的最大壓力.ICT/LVET是等容收縮時(shí)間與左室射血時(shí)間的比值，是反映心室收縮的重要指標(biāo)[9].根據(jù)Frank—Starlng機(jī)理，心臟收縮幅度越大，力量越大，心臟泵血能力越強(qiáng)，同時(shí)心臟舒張也越充分，心室容積也越大，最終使左心室在同等條件下，射出更多的新鮮血液.

HiHiLo訓(xùn)練后ICT有所縮短，但與HiHiLo前比較，無顯著性差異；ICT/LVET在HiHiLo訓(xùn)練后變小，HiHiLo訓(xùn)練4周后與HiHiLo前比較，有顯著性差異.該結(jié)果提示：經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后ICT相對(duì)性穩(wěn)定，ICT/LVET縮短，在一定范圍內(nèi)有使射血分?jǐn)?shù)（EF）增加和每搏輸出量（SV）增大的作用，最終使心臟在安靜狀態(tài)下出現(xiàn)能量節(jié)省化.

3.4 臂踝指數(shù)（ABI）

ABI測(cè)量作為一種操作簡便、準(zhǔn)確無創(chuàng)的臨床檢查手段，常用于篩查下肢及外周動(dòng)脈的病變.它能檢測(cè)顱內(nèi)動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈以外的其他動(dòng)脈（下肢動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、腎動(dòng)脈等）的阻塞性疾病[4]；尤其是診斷下肢動(dòng)脈疾病具有很高的敏感性、特異性和準(zhǔn)確性，其判斷標(biāo)準(zhǔn)為：ABI ≤ 0.9表示動(dòng)脈有阻塞的可能，0.9 < ABI < 1.3為正常，Abl < 1.3表示血管有鈣化疑似[3][10].

從表4可見，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，受試者左右兩側(cè)ABI在正常生理范圍內(nèi)顯著升高，其中HiHiLo訓(xùn)練2周后與HiHiLo前比較，P < 0.05；隨著訓(xùn)練時(shí)間延長，ABI繼續(xù)升高，但升高幅度明顯下降，HiHiLo訓(xùn)練4周后HiHiLo訓(xùn)練2周后比較，P值均 > 0.05.該結(jié)果提示，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，受試者的動(dòng)脈血管功能得到改善，彈性提高.

受試者在 HiHiLo訓(xùn)練過程中，機(jī)體受到運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和低氧睡眠的雙重刺激，心血管系統(tǒng)的功能，甚至結(jié)構(gòu)很可能進(jìn)行了重塑.在重塑過程中，如血管緊張素II、內(nèi)皮素、甲狀腺素、兒茶酚胺、心鈉素、胰島素生長因子、降鈣素基因相關(guān)肽等，以及它們的相應(yīng)受體，可能起到了重要調(diào)節(jié)作用.上述各調(diào)節(jié)因素經(jīng)過一系列的信息傳遞過程（IP3、Ca2+），從而引起初始基因和刺激（Actin、MLC-2、心肌收縮蛋白MHC等）在轉(zhuǎn)錄水平的表達(dá)，最終致使心血管系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的產(chǎn)生重塑[7][11].研究還發(fā)現(xiàn)，機(jī)體在低氧環(huán)境刺激下，可誘發(fā) iNOS基因mRNA的表達(dá)，從而使體內(nèi)的NO生成釋放增多[12][13].NO是一種血管內(nèi)皮衍生性因子，對(duì)血管舒張有著雙重的調(diào)節(jié)作用，生理范圍內(nèi)的NO濃度可起到信使的作用，具有抑制血小板聚集，提高血管順應(yīng)性的作用.可見，動(dòng)脈血管的順應(yīng)性/彈性的改善，很可能是大、小動(dòng)脈血管在低氧和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的雙重刺激下，結(jié)構(gòu)和功能均發(fā)生了變化的結(jié)果.

4 結(jié) 論

第一，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，受試者HR下降，R-R延長；PEP、LEVT延長，PEP/LVET比值變??；ICT縮短，ICT/LVET比值變小.該結(jié)果表明，受試者心肌收縮力增加，心力儲(chǔ)備提高，心功能得到增強(qiáng).

第二，經(jīng)HiHiLo訓(xùn)練后，受試者ABI在生理范圍內(nèi)升高，提示 HiHiLo訓(xùn)練可改善受試者的動(dòng)脈血管功能，但同時(shí)也觀察到并不是 HiHiLo訓(xùn)練時(shí)間越長越好.

[1]胡揚(yáng).模擬高原訓(xùn)練的新發(fā)展——從 HiLo到HiHiLo[J].中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2005，24（1）：69-72.

[2]Lewis, R. P., Rittgers, S. E., Forester, W.F., et al. A critical review of the systolic time intervals[J].Circulation，1977（56）：146-158.

[3]張藝宏.PWV和 ABI的測(cè)定在體質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用[J].體育學(xué)刊，2009，16（11）：96-99.

[4]Doobay AV，Anand SS.Sensibility and specificity of the ankle-brachial index to predict future cardiovascular outcomes：Systematic review[J].Artefioscler Thromb Vase Bi01.2005，25（7）：1463-1469.

[5]Feringa HHH.Bax JJJ，Waning VHV，et a1.The long term prognostic value of the resting and postexercise ankle-brachial index[J].Arch Intern Med，2006，166（5）：529-535.

[6]馮連世.優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能評(píng)定方法[M].北京：人民體育出版社，2003.

[7]田野.運(yùn)動(dòng)生理學(xué)高級(jí)教程[M].北京：高等教育出版社，2006.

[8]張明軍.中長跑運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心臟收縮時(shí)間間期的影響[J].四川體育科學(xué)，2009，（6）2：35-37.

[9]姚寶元，鄧樹勛.兩種訓(xùn)練方式對(duì)男大學(xué)生 STI的影響[J].體育學(xué)刊，2002，（9）2：36-40.

[10]Duprez.Hope brings hope for the use of the ankle-brachial index as cardiovascular risk marker[J].Eur Heart J，2004，25（1）：1-2.

[11]Nadeau S，Baribeau J，Janvier A， et al.Changes in expression of vascular endothelial growth factor and its receptors in neonatal hypoxia-induce dpulmonary hypertension[J].Pediatr Res，2005（2）：199-205.

[12]胡曉蘭，林樹新，于代華，等.低氧對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮和內(nèi)皮素-1的生成及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶mRNA表達(dá)的影響[J].中國病理生理雜志，2005，21（11）：2119-2122.

[13]李廣周.高住高練低訓(xùn)對(duì)心血管功能的影響[D].北京：北京體育大學(xué)碩士論文，2006.