高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練對(duì)武警新兵微循環(huán)功能的影響

孫 婧，趙 娟，佟長(zhǎng)青，劉軍翔，楊國(guó)紅，姜鐵民，李玉明

高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練對(duì)武警新兵微循環(huán)功能的影響

孫 婧1，趙 娟2，佟長(zhǎng)青2，劉軍翔1，楊國(guó)紅1，姜鐵民1，李玉明1

目的 觀察高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練對(duì)武警新兵微循環(huán)功能的影響，為指導(dǎo)高原地區(qū)軍事、體能訓(xùn)練提供科學(xué)依據(jù)。方法 試驗(yàn)在青海( 海拔約3000 m，大氣壓力60.49 kPa ) 和天津( 海拔約4 m，大氣壓力101.08 kPa ) 完成。受試者為武警某部新兵連戰(zhàn)士，將受試者分為3組，分別為平原籍平原訓(xùn)練組(對(duì)照組，60人)、平原籍高原訓(xùn)練組(A組，62人)和高原籍高原訓(xùn)練組(B組，38人)。所有受試者進(jìn)行12周訓(xùn)練，訓(xùn)練強(qiáng)度相同。訓(xùn)練前和訓(xùn)練后第4、8、12周用XXG-E3 型自動(dòng)心血管功能診斷儀記錄微循環(huán)功能指標(biāo)，并對(duì)受試者甲襞微循環(huán)進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果 在高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練新兵血容量明顯減少，以A組減少最為顯著(P<0.05)；B組半更新率低于其他兩組(P<0.05)，平均滯留時(shí)間和半更新時(shí)間高于其他兩組(P< 0.05)；B組形態(tài)積分和流態(tài)積分高于對(duì)照組(P<0.05)；A組襻周積分[(2.78±0.85)vs(0.93±0.34)]和流態(tài)積分[(1.33±0.34)vs(0.59±0.31)]顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。結(jié)論 高原籍戰(zhàn)士的微循環(huán)功能對(duì)高原訓(xùn)練適應(yīng)性較強(qiáng)，平原籍戰(zhàn)士高原低氧軍事訓(xùn)練應(yīng)當(dāng)逐步增加訓(xùn)練量，以減少高原反應(yīng)和微循環(huán)障功能礙的發(fā)生。

低氧；軍事訓(xùn)練；微循環(huán)功能

醫(yī)學(xué)上的高原是指對(duì)人體產(chǎn)生明顯生物學(xué)效應(yīng)的海拔3000 m 以上的地域。高原訓(xùn)練是加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員耐力功能的一種常用方法[1]。長(zhǎng)期在平原上生活的人到了高原會(huì)產(chǎn)生一系列反應(yīng), 如何減輕高原反應(yīng), 加快習(xí)服能力, 提高訓(xùn)練成績(jī)，減少訓(xùn)練傷是高原醫(yī)學(xué)及軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)研究的重要內(nèi)容之一。在低氧情況下，對(duì)健康人、運(yùn)動(dòng)員、患者和大鼠心血管系統(tǒng)的研究有很多報(bào)道[2-10]，但對(duì)微循環(huán)涉及較少。筆者以武警戰(zhàn)士為研究對(duì)象，觀察高原軍事訓(xùn)練期對(duì)微循環(huán)功能的影響。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 試驗(yàn)在青海( 海拔約3000 m, 大氣壓力60.49 kPa ) 和天津( 海拔約4 m, 大氣壓力101.08 kPa ) 完成。受試者為武警某部新兵連戰(zhàn)士。將受試者分為3組：平原籍平原訓(xùn)練組(對(duì)照組, 60 人)、平原籍高原訓(xùn)練組(A組, 62人) 和高原籍高原訓(xùn)練組(B組, 38人)， 3 組受試者的身高分別為(173.0±6.6) cm、(171.4±5.5) cm、(172.5±5.4) cm；體質(zhì)量分別為(62.7±10.9) kg、(60.5±7.8) kg、(66.4±9.2) kg。3組身高、體質(zhì)量比較無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

1.2 方法 先測(cè)受試者的身高、體質(zhì)量和微循環(huán)功能。微循環(huán)功能測(cè)量：在左側(cè)橈動(dòng)脈搏動(dòng)最明顯處固定壓力換能器, 在受試者的右臂綁縛血壓計(jì)的袖帶, 用XXG-E3 型自動(dòng)心血管功能診斷儀記錄脈搏圖, 并同步測(cè)量肱動(dòng)脈血壓。分析脈搏圖波形,輸入人體參數(shù), 打印實(shí)驗(yàn)結(jié)果。以上指標(biāo)分別在訓(xùn)練開始及訓(xùn)練第4、8和12周進(jìn)行測(cè)定。訓(xùn)練時(shí)間為16周,3組的訓(xùn)練強(qiáng)度均按訓(xùn)練大綱要求進(jìn)行。主要觀察指標(biāo):受試者不同時(shí)間點(diǎn)的微循環(huán)變化。

1.3 甲襞微循環(huán)檢測(cè) 采用ZL104型微循環(huán)檢測(cè)儀和微循環(huán)圖像分析系統(tǒng)(徐州眾聯(lián)醫(yī)療器械有限公司)對(duì)所有受試者左手甲襞微血管管襻形態(tài)、血液流態(tài)、襻周狀態(tài)等3類16項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行觀察，并以其加權(quán)積分作為統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)[11]。具體方法：受檢者檢查前1 h避免劇烈運(yùn)動(dòng)，左手臂置于檢查臺(tái)與心臟保持同一水平，調(diào)節(jié)照明角度，將燈光聚焦于被檢部位。先用20倍鏡從左向右觀察微血管清晰度和襻周狀態(tài)；再用50倍鏡觀察微血管形態(tài)和血流動(dòng)態(tài)；在鹵素?zé)粝掠^察血色和襻周出血等情況。應(yīng)用甲襞微循環(huán)圖像分析系統(tǒng)測(cè)算甲襞微血管數(shù)目、管徑、血液流速等數(shù)據(jù)。

2 結(jié) 果

2.1 主要檢測(cè)指標(biāo)比較 高原低氧環(huán)境下軍事訓(xùn)練新兵血容量明顯減少，以A組減少最為顯著(P< 0.05)；B組半更新率顯著低于其他兩組(P<0.05)，平均滯留時(shí)間和半更新時(shí)間高于其他兩組(P<0.05)，其中訓(xùn)練第4周時(shí)B組平均滯留時(shí)間和半更新時(shí)間增高更為顯著；3組全血黏度和還原全血黏度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(表1)。

2.2 甲襞微循環(huán)指標(biāo)比較 B組形態(tài)積分和流態(tài)積分高于對(duì)照組(P<0.05)；而A組襻周積分和流態(tài)積分顯著高于對(duì)照組(P<0.05)。A組剛?cè)敫咴瓡r(shí)襻周積分和流態(tài)積分顯著增高，隨訓(xùn)練時(shí)間延長(zhǎng)逐漸恢復(fù)至接近正常(表2)。

表1 武警新兵在等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)前后血液狀態(tài)和微循環(huán)功能的變化 ±s)

注：A組表示平原籍高原訓(xùn)練組，n=62；B組表示高原籍高原訓(xùn)練組，n=38；對(duì)照組表示平原籍平原訓(xùn)練組，n=60；與對(duì)照組比較，①P<0.05

表2 武警新兵甲襞微循環(huán)積分的比較 ±s)

注：A組表示平原籍高原訓(xùn)練組，n=62；B組表示高原籍高原訓(xùn)練組，n=38；對(duì)照組表示平原籍平原訓(xùn)練組，n=60；與對(duì)照組比較，①P<0.05

3 討 論

高原低氧和軍事訓(xùn)練對(duì)人體產(chǎn)生雙重刺激，將產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)。運(yùn)動(dòng)是一種常見的生理應(yīng)激,可分為等長(zhǎng)、等張和耐力運(yùn)動(dòng)。等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟主要是施加壓力負(fù)荷,等張運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟主要是施加容量負(fù)荷,耐力運(yùn)動(dòng)則是兩者的結(jié)合[12]。低氧訓(xùn)練作為一種體育訓(xùn)練方法, 它可以增大機(jī)體肺通氣量和血液紅細(xì)胞總量, 提高機(jī)體運(yùn)輸氧的能力,提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)能力。低氧訓(xùn)練通過對(duì)呼吸系統(tǒng)、血液系統(tǒng)等生理指標(biāo)的影響,證明它能夠增強(qiáng)機(jī)體有氧代謝的能力[13]。

血管不僅是單純物理學(xué)的管道,還是具有復(fù)雜生理功能的生物學(xué)器官。血管的舒縮狀況、管腔中的血液分布及血液在血管中的流動(dòng)速率隨著機(jī)體代謝和需要的不同隨時(shí)發(fā)生改變[14，15]。

3.1 有效循環(huán)血容量 血容量是指反映血液循環(huán)量的指標(biāo)，其正常值為體重的7%～8%。體育鍛煉, 特別是耐力訓(xùn)練可引起循環(huán)血量的增加。幾天的耐力訓(xùn)練血漿容量也可以增加400 ml左右[13]。本研究表明，有效循環(huán)血容量在第12周時(shí)有所增加，與文獻(xiàn)[1]符合。血容量增加的原因：一是運(yùn)動(dòng)使抗利尿激素和醛固酮釋放增多, 促使腎重吸收水, 使血漿量增加；二是運(yùn)動(dòng)使血漿蛋白增加, 血漿蛋白濃度升高, 滲透壓也升高, 結(jié)果有更多的液體重吸收入血液。血容量增大, 有利于增加心輸出量,對(duì)于提高人體供能水平，尤其是對(duì)有氧工作能力及運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)有促進(jìn)作用[16]。初上高原時(shí)，血漿容量在14 d內(nèi)下降6%～21%，其中大部分通過排汗和排尿，以及呼吸道過度換氣而損失。血漿容量下降可導(dǎo)致每搏心輸出量下降[16]。本研究表明，新兵初入高原，有效循環(huán)血量有所降低，且低于高原籍戰(zhàn)士。循環(huán)血量減少反映了新戰(zhàn)士進(jìn)入高原訓(xùn)練的一種適應(yīng)性變化，長(zhǎng)期的觀察將有助于探明這一現(xiàn)象。

3.2 微循環(huán)狀態(tài) 評(píng)價(jià)微循環(huán)血液灌注的指標(biāo)，主要包括微循環(huán)半更新率、微循環(huán)半更新時(shí)間、微循環(huán)平均滯留時(shí)間。健身鍛煉后各實(shí)驗(yàn)組微循環(huán)半更新時(shí)間、微循環(huán)平均滯留時(shí)間有不同程度的縮短[11]。長(zhǎng)期缺氧可促使毛細(xì)血管增生，尤其是腦、心和骨骼肌的毛細(xì)血管增生更顯著。毛細(xì)血管的密度增加可縮短血氧彌散至細(xì)胞的距離，增加對(duì)細(xì)胞供應(yīng)氧的能力[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，高原籍戰(zhàn)士微循環(huán)半更新率在訓(xùn)練初期低于平原籍戰(zhàn)士，隨著訓(xùn)練進(jìn)行三者趨于一致。高原籍戰(zhàn)士微循環(huán)半更新時(shí)間和微循環(huán)平均滯留時(shí)間在訓(xùn)練初期低于平原籍戰(zhàn)士，隨著訓(xùn)練進(jìn)行三者趨于一致。說明高原籍戰(zhàn)士可能因?yàn)橄忍爝z傳或長(zhǎng)期習(xí)服的原因?qū)Ω咴娛掠?xùn)練適應(yīng)性更強(qiáng)，具體機(jī)制尚需進(jìn)一步研究[4]。

3.3 血液狀況 血液黏度是衡量血液流變特性的一項(xiàng)綜合指標(biāo), 它的變化決定血流阻力, 是影響血液循環(huán)的重要因素。研究發(fā)現(xiàn), 隨海拔高度的不斷增高,多出現(xiàn)血紅細(xì)胞比容增高、全血黏度增高和紅細(xì)胞電泳時(shí)間延長(zhǎng)的典型特點(diǎn), 這些變化是導(dǎo)致高原居民血流動(dòng)力學(xué)改變的一個(gè)重要因素[2]。長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)后，循環(huán)血量、紅細(xì)胞數(shù)量及血紅蛋白增加，但紅細(xì)胞及血紅蛋白增加幅度比循環(huán)血量增加小，而血細(xì)胞比容減小，這可能是耐力訓(xùn)練引起血液黏度降低的結(jié)果。高原訓(xùn)練期間機(jī)體血液流變特征可能會(huì)得到改善，顯著增加的紅細(xì)胞數(shù)及較佳的血液流變性可提高機(jī)體對(duì)低氧環(huán)境的耐受力。

甲襞微循環(huán)檢測(cè)結(jié)果提示，與對(duì)照組相比，高原籍高原訓(xùn)練組形態(tài)積分和流態(tài)積分明顯增高，是高原籍高原訓(xùn)練組受訓(xùn)者微循環(huán)的特有的特征，這種特征適應(yīng)了高原低氧、低氣壓的環(huán)境；而平原籍高原訓(xùn)練組在初到高原時(shí)襻周積分和流態(tài)積分都明顯增高，提示高原低氧、低氣壓的環(huán)境對(duì)平原籍訓(xùn)練者微循環(huán)影響較大，到第12周時(shí)微循環(huán)狀態(tài)已經(jīng)有所恢復(fù)，是對(duì)高原環(huán)境的一種逐漸適應(yīng)的過程。

本研究發(fā)現(xiàn)，高原低氧軍事訓(xùn)練對(duì)平原籍戰(zhàn)士微循環(huán)影響較大，高原籍戰(zhàn)士的微循環(huán)功能對(duì)高原訓(xùn)練適應(yīng)性較強(qiáng)，訓(xùn)練第4周差異最大。平原籍戰(zhàn)士初到高原軍事訓(xùn)練有效循環(huán)血容量明顯減少，半更新率增高，平均滯留時(shí)間和半更新時(shí)間減低，是平原籍戰(zhàn)士初到高原訓(xùn)練對(duì)高原環(huán)境的一種反應(yīng)性改變。在此期間，應(yīng)當(dāng)逐步增加訓(xùn)練量，使機(jī)體微循環(huán)功能逐步適應(yīng)高原地區(qū)低氧的環(huán)境，以減少高原反應(yīng)和微循環(huán)障礙的發(fā)生。

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(2014-08-05收稿 2015-04-15修回)

(責(zé)任編輯 尤偉杰)

Effects of military drill on microcirculation of recruits exposed to high altitude hypoxia

SUN Jing1，ZHAO Juan2，TONG Changqing2，LIU Junxiang1，YANG Guohong1, JIANG Tiemin1，and LI Yuming1.

1.Department of Cardiovascular medicine, Affiliated Hospital, Logistics University of Chinese People’s Armed Police Forces.Tianjin 300162, China;2.Department of Physiology, Logistics University of Chinese People’s Armed Police Forces. Tianjin 300309, China

Objective To study the effects of military training on microcirculation in recruits exposed to high altitude hypoxia, so as to provide scientific basis for the military training at high altitude. Methods The experiment was carried out in Qinghai (about 3000 m above sea level and 60.49 kPa) and Tianjin (about 4 m above sea level, and 101.08 kPa). The subjects were recruits from an Armed Police unit, and divided into plain native plain training group (Control group,n=60), plain native training at altitude group (group A,n=62), and plateau native training at high altitude group (group B,n=38). All subjects were exposed to the identical training intensity for 12 weeks. The function indexes of microcirculation were detected with XXG-E3 cardiovascular function diagnostic unit before training, the 4th, 8th, and 12th weeks during training, and the nail fold microcirculation was measured. Results The blood volume in group B group decreased significantly compared with control group (P<0.05). The microcirculation half renewal rate of plateau B was lower than other group (P<0.05), The microcirculation mean residence time (P<0.05) and microcirculation half turnover time (P<0.05) in group B were higher than in other groups. Meanwhile, the morphous score and fluid state score in group B were significantly higher than in control group(P<0.05). The Peri-loops score and fluid state score in the group A was markedly higher than in control group. Conclusions The microcirculation functions in plateau native soldiers are more flexible than other groups, especially at 4 weeks during the training. For decreasing plateau effects and microcirculation dysfunction, soldiers of plain native training at altitude should gradually increase training intensity.

military drill；hemodynamic change；hypoxia

孫 婧，博士，主治醫(yī)師，E-mail：sunjing060601@163.com

1.300162 天津,武警后勤學(xué)院附屬醫(yī)院心臟醫(yī)院冠心病重癥醫(yī)學(xué)科；2.300309 天津,武警后勤學(xué)院生理與病理生理學(xué)教研室

R331.35