高原訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟功能的影響

強(qiáng)玉婷，王 雪，李恵霖，許家寶，朱文赫

(吉林醫(yī)藥學(xué)院，吉林 吉林 132013)

近年來，隨著體育事業(yè)的不斷發(fā)展，提高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)成為了一個(gè)難題。為了使運(yùn)動(dòng)員的潛力得到充分的發(fā)揮，高原訓(xùn)練進(jìn)入了人們的視野[1]。高原地區(qū)海拔高，氣壓低，氣候干燥，含氧量低，并且隨著海拔的不斷升高，氣壓及含氧量不斷下降，這也造成了高原地區(qū)低壓低氧的環(huán)境條件。高原訓(xùn)練是一種利用高原地區(qū)獨(dú)特的環(huán)境條件來協(xié)助運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練并提高運(yùn)動(dòng)員成績(jī)的訓(xùn)練方法。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在高原地區(qū)訓(xùn)練時(shí)，他們需要承受雙重缺氧的刺激，即環(huán)境缺氧和運(yùn)動(dòng)性缺氧。 這些刺激促使運(yùn)動(dòng)員產(chǎn)生強(qiáng)烈的應(yīng)激反應(yīng)來激發(fā)運(yùn)動(dòng)員身體機(jī)能的潛力，從而產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)，以適應(yīng)高原的低氧環(huán)境[2]。運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行不同類型的運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)心臟產(chǎn)生的影響也不同[3]。力量運(yùn)動(dòng)主要基于心壁的增厚，心肌增厚有助于增強(qiáng)心肌收縮力并促進(jìn)心室排空；耐力運(yùn)動(dòng)主要表現(xiàn)在安靜狀態(tài)下，運(yùn)動(dòng)員的心率減慢，耐力性訓(xùn)練可使心臟的前負(fù)荷增加。作者就高原訓(xùn)練如何影響運(yùn)動(dòng)員的心臟功能來提高運(yùn)動(dòng)員的成績(jī)作此綜述，并對(duì)高原訓(xùn)練的發(fā)展做出展望。

1 高原訓(xùn)練對(duì)心臟收縮功能的影響

有研究表明，高原訓(xùn)練對(duì)心臟功能最主要的影響是心臟收縮功能的增強(qiáng)。經(jīng)常進(jìn)行耐力鍛煉人體的左心室收縮功能產(chǎn)生適應(yīng)性變化，左心室收縮過程能量節(jié)省，并具備較大的功能潛力[4]。饒明月[5]通過研究表明，健康受試者在急性低氧暴露后主要引起左心室收縮功能增強(qiáng)，左心室舒張功能減退。左心室射血分?jǐn)?shù)(left ventricular ejection fraction，LVEF)和左心室短軸縮短率是反映左心室收縮功能的指標(biāo)。Liu[6]等對(duì)21名訓(xùn)練有素的運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行高住低練訓(xùn)練后，LVEF和左心室短軸縮短率增加，每搏輸出量增加，左心室收縮末期內(nèi)徑小于對(duì)照組，射血前期與射血時(shí)間的比值明顯下降，這些結(jié)果表明高住低練可以通過增加左心室的收縮力而改善心臟的收縮功能。

然而，一些研究表明，高原低氧暴露對(duì)青少年運(yùn)動(dòng)員的心臟功能沒有影響，但是可以改善高原后運(yùn)動(dòng)員的心臟功能。宋小波等[7]在海拔2366 m處對(duì)不同年齡段游泳運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行訓(xùn)練，研究結(jié)果顯示，高原訓(xùn)練后平原第1天兩組LVEF顯著高于高原訓(xùn)練前水平，高原訓(xùn)練后平原第14天低齡組LVEF顯著高于高原訓(xùn)練前水平。表明高原訓(xùn)練可以提高少年運(yùn)動(dòng)員高原后平原的心臟功能。

2 高原訓(xùn)練對(duì)心率和心電圖的影響

心率是指心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，是一項(xiàng)極易測(cè)量、反映機(jī)體能量代謝的有效指標(biāo)。正常成年人安靜時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)心率大約在60～100次/min，且會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)的加劇而加快，但對(duì)于經(jīng)常進(jìn)行體育鍛煉的人來說，心率都比較慢。由于訓(xùn)練項(xiàng)目的不同和個(gè)體間的差異，心率的變化也會(huì)不同[8]。運(yùn)動(dòng)員初到高原時(shí)由于急性缺氧導(dǎo)致血液中的氧含量降低，使心率增加，心肌收縮力增強(qiáng)，心臟的泵血功能得到提升[9]。Mazzeo等[10]研究發(fā)現(xiàn)心率在初始暴露高海拔時(shí)增加。宋小波等研究表明不同年齡段游泳運(yùn)動(dòng)員在初到高原時(shí)心率增加，在高原后7 d，心率恢復(fù)至原來的水平[11]。總的來說，隨著對(duì)高原環(huán)境的不斷適應(yīng)，心率將逐漸降低。訓(xùn)練初期，心率的升高是對(duì)低氧環(huán)境加強(qiáng)氧運(yùn)輸?shù)拇鷥?，而后期心率的降低是心力?chǔ)備量增強(qiáng)的表現(xiàn)。因此，運(yùn)動(dòng)員可以通過高原訓(xùn)練增加心力儲(chǔ)備量，來提高運(yùn)動(dòng)員的競(jìng)技能力。

心電圖檢查可以反映運(yùn)動(dòng)員心臟功能的變化。心電圖在高原低氧的條件下會(huì)發(fā)生一定的改變。研究表明，心電圖ΣT/R值與運(yùn)動(dòng)員的心臟機(jī)能密切相關(guān)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)量加大，ΣT/R值下降，心臟機(jī)能水平下降，且ΣT/R值低于0.9以下，運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能一般不太好；運(yùn)動(dòng)量減少時(shí)，ΣT/R值上升，心臟機(jī)能水平恢復(fù)。在一個(gè)訓(xùn)練周期前后，ΣT/R值下降幅度≥0.25時(shí)，可認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能下降較明顯。李德奇研究發(fā)現(xiàn)，心電圖ΣT/R值持續(xù)下降，直到第4周才有所回升，且第3周ΣT/R值比第二周下降0.24，接近0.25，可認(rèn)為運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能下降明顯[12]。因此，可以通過密切監(jiān)測(cè)ΣT/R值的變化，來調(diào)整運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練計(jì)劃。對(duì)高原訓(xùn)練期間的運(yùn)動(dòng)員心電圖調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在訓(xùn)練早期主要表現(xiàn)為心律失常；訓(xùn)練后期主要以傳導(dǎo)障礙及復(fù)極失常為主，表現(xiàn)為P-R間期延長(zhǎng)，復(fù)極失常，S-T段異常等。

3 高原訓(xùn)練對(duì)心肌耗氧量的影響

心肌耗氧量是心肌單位時(shí)間內(nèi)消耗的氧的數(shù)量。人體除腦之外耗氧最多的器官是心臟。心肌不僅非常依賴氧氣，而且還具有很強(qiáng)的從動(dòng)脈血中攝取氧氣的能力。心肌耗氧量主要由心肌張力、心肌收縮力和心率決定，因此可以將“心率×收縮壓”作為心肌耗氧量的估算指標(biāo)[13]。在高原低氧條件下，心肌收縮功能增強(qiáng)和心率增加將輸出最大量的血，盡可能地輸送最大量的氧氣以滿足組織細(xì)胞的代謝需求[5]。研究表明，在高原環(huán)境下，心肌的耗氧量增加。心肌耗氧量是影響心肌代謝的重要因素之一。佟長(zhǎng)青[13]等將武警某部160名新兵戰(zhàn)士實(shí)施一定組合的低氧軍事期間等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，并對(duì)訓(xùn)練前、后心臟功能參數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果表明3組等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)后心肌耗氧指數(shù)和心肌耗氧量均有顯著性差異。從這兩種參數(shù)的變化結(jié)果看出，經(jīng)過低氧訓(xùn)練后，心肌耗氧指數(shù)和心肌耗氧量都顯著增加，心肌的有氧代謝能力也有了顯著性增強(qiáng)。Cai[14]等通過對(duì)32只雄性大鼠分組進(jìn)行平原或模擬高原游泳訓(xùn)練得出結(jié)論，高原訓(xùn)練可以增加心肌代謝能力。

4 高原訓(xùn)練對(duì)心輸出量的影響

心輸出量(cardiac output，CO)是每分鐘一側(cè)心室射出的血液總量，又稱每分輸出量。每搏輸出量(stroke volume,SV)是心臟跳動(dòng)一次一側(cè)心室射出的血液量[15]。心室舒張末期容積與心室收縮末期容積之差為每搏輸出量?！懊坎敵隽俊列穆省笨梢宰鳛樾妮敵隽康墓浪阒笜?biāo)。心輸出量的大小由每搏輸出量和心率決定，而每搏輸出量的大小由心肌收縮力和靜脈回流量決定。因此我們可以通過研究每搏輸出量與心率的變化來判斷心輸出量的變化。

在低氧暴露條件下，交感神經(jīng)興奮導(dǎo)致心率加快，心肌收縮力增強(qiáng)。有報(bào)道指出缺氧對(duì)心輸出量的影響有增加、減少和不變3種情況，其原因可能是測(cè)量方法的不同以及身高、性別、年齡的差異[19]。有研究表明，處于高原時(shí)，安靜心輸出量有所下降[16]。Rusko等[17]也研究發(fā)現(xiàn)與常氧狀態(tài)相比，急性缺氧狀態(tài)下心輸出量減少。根據(jù)對(duì)青少年游泳運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練得出結(jié)論，在初進(jìn)高原時(shí)CO顯著增加而SV顯著降低；高原第14天時(shí)，運(yùn)動(dòng)員CO恢復(fù)至高原前水平，SV低于高原前水平；在高原后7 d，SV恢復(fù)至高原前水平[11]。有關(guān)研究證實(shí)，在高原訓(xùn)練期間進(jìn)行與平常相同負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)，高原訓(xùn)練期間心輸出量的增加超過平常訓(xùn)練，并且在適應(yīng)了高原訓(xùn)練后出現(xiàn)下降[18]。高原低氧暴露可以引起心輸出量的增加，但隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，心輸出量逐漸恢復(fù)到原來的水平。其原因可能是由于低氧引起機(jī)體的抗缺氧性改變，使組織器官的氧供應(yīng)增加。

5 高原訓(xùn)練對(duì)最大攝氧量的影響

最大攝氧量是指在人體進(jìn)行最大強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)機(jī)體出現(xiàn)無力繼續(xù)支撐接下來的運(yùn)動(dòng)時(shí)，所能攝入的氧氣含量。最大攝氧量是評(píng)價(jià)有氧能力最常用和最有效的方法，也是對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)心肺功能狀況綜合評(píng)定的一項(xiàng)參數(shù)。有研究表明，最大攝氧量和血液中的氧含量成正比。高原和平原相比，氧分壓下降，氧氣通過肺吸入機(jī)體進(jìn)入血循環(huán)，血液中的氧含量下降。在低氧運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到低氧和環(huán)境的雙重刺激，使呼吸加強(qiáng)，吸入機(jī)體的氧氣含量增加，保證了在含氧量較低的情況下，血液攝取的氧足夠。Saunders[20]發(fā)現(xiàn)急性暴露于高原后最大攝氧量下降。馬欣[21]等選取備戰(zhàn)2017年全運(yùn)會(huì)的6名山東省田徑隊(duì)優(yōu)秀女子中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員于冬訓(xùn)期間進(jìn)行高原遞增性負(fù)荷訓(xùn)練，結(jié)果表明運(yùn)動(dòng)員的最大攝氧量在經(jīng)過5周訓(xùn)練后顯著提高。王巨文[22]等研究也表明最大攝氧量在運(yùn)動(dòng)員低氧訓(xùn)練后呈上升趨勢(shì)。

近年來，高原訓(xùn)練作為一種特殊的訓(xùn)練方式，深受教練和運(yùn)動(dòng)員的青睞，并且推動(dòng)著體育事業(yè)的發(fā)展。但對(duì)高原訓(xùn)練認(rèn)識(shí)不足和經(jīng)驗(yàn)的缺乏限制著高原訓(xùn)練的發(fā)展。因此可以通過發(fā)展低壓低氧艙、低氧房、低氧帳篷等設(shè)備來模擬高原訓(xùn)練，另外還應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員自身的體能鍛煉來適應(yīng)高強(qiáng)度的高原訓(xùn)練。