齊玉剛，譚思潔，黃津虹

（1.天津科技大學(xué)，天津 300222；2.天津體育學(xué)院，天津 300381）

1 研究目的

人體心血管功能是身體活動得以完成的內(nèi)在動力，是健康的首要因素之一。對這一系統(tǒng)機(jī)能能力的檢測與評價是體質(zhì)評定中極其重要的部分，許多研究者曾經(jīng)為此做出努力。段黔冰等的研究指出：中長跑和臺階試驗應(yīng)該同時作為評價心功能的指標(biāo)而不能相互代替［13］。臺階試驗作為運(yùn)動負(fù)荷實驗的一種形式，是在運(yùn)動試驗下觀察受試者心血管功能水平，有著方法簡便、不需動用精密儀器及無創(chuàng)性操作等優(yōu)點，因而被廣泛的應(yīng)用于學(xué)生、成年人群的心血管機(jī)能評價中。

我國《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》對大學(xué)生心功能檢測采取的臺階試驗方法是利用固定高度 （男40cm，女35cm）的臺階，通過測定定量負(fù)荷運(yùn)動后恢復(fù)期脈搏按公式計算臺階指數(shù)，評價受試者心血管功能，此方法被稱為“日本臺階試驗”［1］，屬于改良的哈佛臺階實驗方法。目前對于臺階實驗評定心血管功能的可靠性有諸多研究，但不同研究所獲得的臺階試驗效度指數(shù)差異較大。

在臺階試驗中，影響功率的主要因素有：速度、時間和高度。而不同身高的測試者，下肢長度存在較大的差異，從生物力學(xué)角度考慮，在相同高度的臺階上完成上下動作，顯然做功大小是不同的，那么在受試者作功不同的情況下測定的臺階指數(shù)會影響心血管功能評價的準(zhǔn)確性。本文利用脈沖多普勒超聲心臟結(jié)構(gòu)及心臟功能檢測的方法進(jìn)行對臺階實驗高度的合理性和測試效度的研究，以期為完善學(xué)生心功能測試評價方法，使之能客觀、準(zhǔn)確的反映心血管機(jī)能提供參考依據(jù)。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

抽取大學(xué)二年級在校男性學(xué)生67人，分成A、B、C三組，A組為身高＜170cm者；B組為身高170－180cm者；C組為身高＞180cm者。受試者身體健康狀況良好，能正常完成學(xué)校體育課程，體重正常，他們的一般情況見表1。

表1 實驗對象基本情況表

2.2 研究方法

2.2.1 測量受試者身高、小腿長度

計算每一組別小腿長度平均數(shù)相近值作為臺階實驗的預(yù)測合理高度，經(jīng)過修正，確定：A組35cm，B組40cm，C組45cm。

對三組受試者分別進(jìn)行全部三種高度的臺階試驗。實驗采取連續(xù)三天在相同的時間完成一種高度的測試。實驗方法依《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的方法［2］。

2.2.2 全部受試者進(jìn)行脈沖多普勒超聲心動圖測試

實驗儀器選用美國GE公司生產(chǎn)的LOGIG-7彩色多普勒超聲儀。測量方法為：3MS有源面陣心臟探頭做安靜時和運(yùn)動后即刻的心臟M型和多普勒圖像，運(yùn)用自動勾邊技術(shù)測量反映心臟功能的各個敏感指標(biāo)。

（1）測安靜時的每搏量（SV）、心輸出量（CO）、射血分?jǐn)?shù)（EF）、左室內(nèi)徑縮短率（FS）（FS＝（Dd－Ds）／Ds×100%），利用公式：體表面積BSA（m2）=0.0061·身長（cm）+0.0128·體重（kg）-0.1529計算體表面積從而推算出心臟指數(shù)（CI=CO/BSA）及每搏指數(shù)（SI=SV/BSA）。

（2）受試者佩帶遙測心率表，按照120次/分鐘的節(jié)拍做60秒60次的深蹲起以，使心率達(dá)到140次/分（約為中等強(qiáng)度運(yùn)動）時立即躺下進(jìn)行超聲心動診斷，即刻采集SV、CO、EF、FS以及計算CI、SI、△D%等各項指標(biāo)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

全部實驗數(shù)據(jù)采用spss11.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理，進(jìn)行方差分析及相關(guān)性檢驗。顯著性水平為0.05。

3 結(jié)果與分析

3.1 超聲多普勒測試結(jié)果

受試者安靜時與中等負(fù)荷運(yùn)動后多普勒超聲測定的心臟功能指標(biāo)見表2、表3。表2、表3表明：不同身高的受試者安靜時、中等負(fù)荷運(yùn)動后心臟功能沒有顯著差異。

表2 安靜超聲多普勒結(jié)果

表3 運(yùn)動后超聲多普勒結(jié)果

3.2 臺階試驗測試結(jié)果

不同身高受試者使用不同高度臺階測試臺階指數(shù)結(jié)果的對比見表4及圖1。表4及圖1顯示：同一受試者用不同的臺階高度測得的臺階指數(shù)存在較大差異（P<0.05），臺階越高臺階指數(shù)越小。不同身高的受試者用同一高度的臺階所得出的臺階指數(shù)也有明顯的差異，說明在臺階試驗中臺階高度是影響評價結(jié)果的關(guān)鍵因素，它與受試者的身高關(guān)系密切。即身材高、腿長的受試者測得的臺階指數(shù)較大。

表4 不同身高者使用不同高度臺階測定臺階指數(shù)結(jié)果 （X±SD）

圖1 不同身高者用不同高度臺階得出指數(shù)結(jié)果比較

3.3 超聲多普勒結(jié)果與臺階指數(shù)的相關(guān)性分析

表5 不同身高組的三種臺階指數(shù)與EF的相關(guān)度分析結(jié)果

表6 不同身高組的三種臺階指數(shù)與FS的相關(guān)分析結(jié)果

表5、表6可見，身高＜169cm的大學(xué)生采用35cm高臺階測得的臺階指數(shù)與EF、FS相關(guān)度 （r=0.52，r=0.59，P＜0.05）高于使用40cm高度的臺階測得的臺階指數(shù)（r=0.39，r=0.43），為中度相關(guān)；他們使用45cm高度的臺階測得的臺階指數(shù)與EF、FS基本不相關(guān)（r=-0.095，r=-0.025）。

身高170-180cm組的大學(xué)生采用40cm高度的臺階與EF或FS的相關(guān)度最高（r=0.60，r=0.66）。

身高＞181cm組的大學(xué)生用45cm的臺階與EF或FS相關(guān)度分別為r=0.58，r=0.65，明顯高于用35cm，40cm高的臺階測得的臺階指數(shù)與EF、FS的相關(guān)程度。

4 討論

（1）臺階實驗作為動態(tài)心臟功能的評價方法比安靜心率、心電圖等方法都更有利于評價的敏感性，但在實際的測試評價中，臺階試驗試驗效度指數(shù)有較大差異，有不少學(xué)者對臺階試驗的科學(xué)性提出了質(zhì)疑［3～6，11］。 如劉定一［5］的研究認(rèn)為：不同體重的人進(jìn)行同一高度的臺階實驗所做的功并不相同，這在很大程度上影響了測試效度。王健的研究認(rèn)為：臺階試驗受身高、體重等非心血管因素的影響。黃建華等認(rèn)為：適合不同年齡、性別的臺階試驗運(yùn)動負(fù)荷方案等也需要進(jìn)一步的研究論證［11］。

多年來，人們?yōu)榱烁_切的評價不同人群的心血管功能，從臺階的高度或運(yùn)動負(fù)荷時間等方面進(jìn)行了一些研究和修正，出現(xiàn)了不同形式的臺階試驗。如洪芝文等曾制訂過湖北7-16歲少兒按身高選擇5種高度進(jìn)行臺階試驗的方法［3］， 提出：18歲身高170cm以上者采用40cm高的臺階進(jìn)行實驗；身高180cm以上采用50cm高的臺階進(jìn)行實驗，這應(yīng)該比使用統(tǒng)一高度臺階的方法更有利于評價的科學(xué)性。但《標(biāo)準(zhǔn)》之所以沒有采用類似的方法可能考慮測試的簡便性，更重要的可能是尚乏有關(guān)大學(xué)生臺階試驗方法的研究與論證。

然而，本文區(qū)分不同身高分別進(jìn)行的不同高度臺階的臺階實驗結(jié)果表明：身高對臺階指數(shù)的影響作用顯著，同一受試者在不同的臺階高度測得的臺階指數(shù)存在較大差異。臺階高度作為影響負(fù)荷強(qiáng)度的重要指標(biāo)直接影響臺階指數(shù)，從而影響著心功能測試的準(zhǔn)確性，楊錫讓等人的研究曾發(fā)現(xiàn)身高和臺階高度對臺階運(yùn)動的心率和耗氧等項參數(shù)有明顯影響［4］；郭海英等的研究認(rèn)為：安靜心率、身高與運(yùn)動后恢復(fù)期心率呈正相關(guān)，而與臺階指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，這些都與本文研究結(jié)果一致［12］。

雖然目前采用的臺階實驗上下臺階的總次數(shù)（90次）、上下臺階的總時間（3min）是固定的，但對于身高差異較大的學(xué)生使用同一高度進(jìn)行測試顯然不夠合理。這說明臺階試驗中所使用的臺階高度應(yīng)該根據(jù)身高不同來制定。在考慮簡便性的同時應(yīng)進(jìn)一步定量臺階實驗的負(fù)荷強(qiáng)度，對于提高測試效度有重要的意義。本文選擇35cm、40cm、45cm三種高度的臺階進(jìn)行有關(guān)試驗是因為考慮到這三組身高的受試者小腿的長度分別接近上述數(shù)值。

（2）盡管有人報道過以最大攝氧量作為效標(biāo)研究臺階試驗評價心血管功能的效度，結(jié)果是二者的相關(guān)在0.35-0.77之間［4］，研究結(jié)果有較大的不一致性。有人證明臺階試驗與最大攝氧量無明顯的伴隨關(guān)系，并以此質(zhì)疑臺階試驗評價心血管功能的有效性。但事實上，作為一項評價心血管功能的指標(biāo)，用最大攝氧量作為效標(biāo)也許并不適宜。

在超聲學(xué)上利用M型及二維超聲心動圖能夠反映心臟結(jié)構(gòu)狀態(tài)，室壁運(yùn)動幅度，測量心腔各個時相的大小及室壁厚度；脈沖多普勒檢查可準(zhǔn)確無創(chuàng)的測量心腔和大血管中的血流速度、血流方向、血流性質(zhì)及流量［7］。這些技術(shù)的綜合應(yīng)用可以全面無創(chuàng)的定量估測或定性分析心臟功能，其中，射血分?jǐn)?shù)（ejection fraction EF）是反映心臟射血能力或搏動能力的指標(biāo)。左室內(nèi)徑縮短率（fraction shortening FS）反映左室后壁運(yùn)動幅度，F(xiàn)S越高說明心臟搏動越有力，同時射血分?jǐn)?shù)也會越高。大多數(shù)研究認(rèn)可超聲多普勒方法可以準(zhǔn)確反映心臟血管功能，EF、FS是評價心功能最常用也是最有價值的指標(biāo)之一。

大量文獻(xiàn)報道過安靜時使用超聲心動方法評價心臟功能，但動態(tài)負(fù)荷后心臟功能水平的評價應(yīng)該比安靜時的評價更為敏感，本研究亦觀察到受試者安靜時和動態(tài)負(fù)荷后心功能水平的不同變化，并且選擇中等負(fù)荷后進(jìn)行心功能的有關(guān)評價，一般認(rèn)為［8］：140次/分的心率可以作為中等運(yùn)動負(fù)荷的標(biāo)志，此時，心臟功能潛力可以明顯表現(xiàn)，表3表5顯示，中等運(yùn)動負(fù)荷后，受試者心臟功能水平大幅度上升。

本文利用具有代表性的心功能指標(biāo)：EF、FS與各種高度的臺階實驗測得的臺階指數(shù)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示（見表5、6）：身高在169cm以下的學(xué)生使用35cm高度的臺階得出的臺階指數(shù)與EF和FS的相關(guān)性分別為0.52、0.59（p＜0.05）；高于和使用40cm高度的臺階測得的臺階指數(shù)的相關(guān) （0.39，0.43）；而與使用45cm高度的臺階測得的臺階指數(shù)基本不相關(guān)（r=-0.95；r=-0.025）。 說明身高在169cm以下的大學(xué)生臺階試驗應(yīng)采用35cm高的臺階，能夠較敏感的反映他們的心血管功能。

表4還顯示：身高170-180cm組的學(xué)生用40cm高度的臺階與EF或FS的相關(guān)度（r=0.60，r=0.66）；他們應(yīng)該采用40cm高的臺階。身高＞181cm組的學(xué)生用45cm的臺階相關(guān)度最高 （r=0.58，r=0.65）， 應(yīng)采用45cm高的臺階。

5 結(jié)論與建議

（1）臺階高度作為影響負(fù)荷強(qiáng)度的重要指標(biāo)直接影響臺階指數(shù)，從而影響著心功能測試的準(zhǔn)確性，應(yīng)根據(jù)身高選擇相應(yīng)的臺階高度以提高心功能測試的效度。

（2）身高在170cm以下的學(xué)生使用35cm高度的臺階得出的臺階指數(shù)與EF和FS的相關(guān)性最高（0.52、0.59），（p＜0.05）； 應(yīng)采用35cm高的臺階。 身高170-180cm的大學(xué)生使用40cm高度的臺階與EF或FS的相關(guān)度最高（r=0.60，r=0.66）；他們應(yīng)該采用40cm高的臺階。身高＞180cm組的學(xué)生采用45cm的臺階相關(guān)度最高（r=0.58，r=0.65），應(yīng)采用45cm高的臺階。

［1］陳明達(dá)，于道中.實用體質(zhì)學(xué)［M］.北京：中國醫(yī)科大學(xué)，中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)聯(lián)合出版社，1993：165-166.

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