孔祥生

（曲阜師范大學(xué)體育教研部，山東曲阜273165）

超聲心動(dòng)圖技術(shù)在評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心臟功能影響的研究*

孔祥生

（曲阜師范大學(xué)體育教研部，山東曲阜273165）

摘要：超聲心動(dòng)圖技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)、心功能特點(diǎn)的分析、研究，已經(jīng)從安靜狀態(tài)到運(yùn)動(dòng)負(fù)荷狀態(tài)，從整體發(fā)展到了局部，從定性發(fā)展到了定量，從普通訓(xùn)練發(fā)展到高原訓(xùn)練等不同方面。由于超聲心動(dòng)圖技術(shù)具有及時(shí)、準(zhǔn)確、安全、可重復(fù)檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，成為評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員心臟特點(diǎn)最常用的無(wú)創(chuàng)性技術(shù)。

關(guān)鍵詞：多普勒超聲技術(shù)；血流頻譜；心室功能

DOI10.3969/j.issn.1672-6375.2016.03.021

早期對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)能與形態(tài)特征的觀察主要是心動(dòng)過(guò)緩、伴心律不齊、收縮期雜音、第三或第四心音和叩擊估計(jì)心臟擴(kuò)大。近年來(lái)，大量超聲心動(dòng)圖的分析、研究證明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可使心臟在形態(tài)、機(jī)能等方面產(chǎn)生適應(yīng)性改變即運(yùn)動(dòng)員心臟（Athlete's Heart）。研究表明，不同類型的運(yùn)動(dòng)員心臟超聲心動(dòng)圖具有不同的自適應(yīng)特性。耐力鍛煉能使運(yùn)動(dòng)員的心臟容量增加，而從事等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的運(yùn)動(dòng)員有心室壁增厚、內(nèi)徑增加的趨向（雖然內(nèi)徑增加，但沒(méi)有超出正常范圍）。隨著超聲心動(dòng)圖技術(shù)的進(jìn)步，更加確切地證實(shí)了長(zhǎng)期大負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對(duì)左心室形狀和機(jī)能產(chǎn)生適應(yīng)性改變。這種適應(yīng)性改變對(duì)研究運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟的形狀、功能的影響有重要意義，也能為選拔運(yùn)動(dòng)員提供科學(xué)依據(jù)。

1　超聲心動(dòng)圖技術(shù)在評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心功能方面的研究

1.1運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心肌收縮功能的變化研究

研究表明，運(yùn)動(dòng)員心臟形態(tài)和結(jié)構(gòu)的改變包括兩個(gè)方面即室壁肥厚、心室內(nèi)徑增大。一般認(rèn)為心臟內(nèi)徑隨運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期大負(fù)荷訓(xùn)練而增加，等張運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致室腔擴(kuò)大；等長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)使室壁肥厚，結(jié)果都致使心肌增加。心臟血流動(dòng)力在不同的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下必然發(fā)生變化，其心輸出量也隨之變化。否則，運(yùn)動(dòng)時(shí)心肌和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)就得不到所需要的氧氣和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

Loeppky等人在1981年，對(duì)健康成人超聲心動(dòng)圖的研究中發(fā)現(xiàn)，安靜狀態(tài)時(shí)臥位心搏量高于立位心搏量，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)立位比臥位的心搏量上升顯著。而狄克胡斯等人對(duì)12名健康男性安靜狀態(tài)、次級(jí)負(fù)荷運(yùn)狀態(tài)坐、臥兩種體位研究中發(fā)現(xiàn)，安靜狀態(tài)時(shí)臥位心搏量明顯高于坐位心博量；臥位、立位運(yùn)動(dòng)時(shí)，心搏量均顯著上升，立位心輸出量的增加明顯高于臥位心輸出量。臥位、立位運(yùn)動(dòng)時(shí)心輸出量的增加有不同的形式，立位運(yùn)動(dòng)時(shí)主要是心搏量的增加引起的；而臥位運(yùn)動(dòng)時(shí)的增加主要是心率增加引起的。而張運(yùn)等人測(cè)量的主動(dòng)脈血流最大速度、平均加速度、收縮期血流積分、心搏量4項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)量值均顯著增加。Takayama等人測(cè)量出主動(dòng)脈血流量與心輸出量?jī)烧呦嚓P(guān)系數(shù)為0.76。周全等人測(cè)量、分析12名耐力項(xiàng)目大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員和普通大學(xué)生不同狀態(tài)下主動(dòng)脈收縮期血流頻譜。結(jié)果顯示安靜狀態(tài)、定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后，實(shí)驗(yàn)組Vmax、PGmax、PGm、AVm明顯小，AT、ET明顯大；極量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)后，兩組各參數(shù)無(wú)明顯差異［1］。趙云蘭對(duì)經(jīng)常運(yùn)動(dòng)和不愛(ài)運(yùn)動(dòng)的老年人超聲心動(dòng)圖進(jìn)行比較分析，兩組老年人超聲心動(dòng)圖在收縮期血流最大速度、平均加速度、最大加速度、流速積分、E/A、E和EDA兩組差異顯著，表明堅(jiān)持長(zhǎng)跑的中老年人左室收縮功能和左室舒張功能比不愛(ài)運(yùn)動(dòng)老人的功能好，泵血順暢，具備較大的功能潛力，有較大的心力儲(chǔ)備。在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度遞增，心輸出量增加，每搏量與心率呈線性相關(guān)，左室射血時(shí)間縮短，血流速度加快，每搏量的增加呈平臺(tái)或下降態(tài)勢(shì)。

1.2運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心肌舒張功能的變化研究

研究表明，在運(yùn)動(dòng)中隨著心率的增加和心舒張期時(shí)間縮短的變化，會(huì)影響心臟左室的充盈量及射血分?jǐn)?shù)。隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的變化，左室舒張?jiān)缙贓峰峰值流速與心率呈線形關(guān)系，表明運(yùn)動(dòng)時(shí)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增強(qiáng)，左室的舒張功能也不斷加強(qiáng)。在40%VO2運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，舒張期末容積增至最大；40%VO2-100%VO2運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，舒張期末容積呈平臺(tái)趨勢(shì)［2］，隨心率的加快，舒張期時(shí)間變得更短。耐力鍛煉可使心臟左室舒張功能產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)。杜宏凱等人對(duì)高水平耐力運(yùn)動(dòng)員臥位自行車運(yùn)動(dòng)負(fù)荷心臟儲(chǔ)備力的研究表明，耐力運(yùn)動(dòng)員心率和心博量隨負(fù)荷的增加而增加，心博量增長(zhǎng)的幅度和持續(xù)增長(zhǎng)的能力高于對(duì)照組，其心率在安靜狀態(tài)和等級(jí)負(fù)荷狀態(tài)均顯著低于對(duì)照組。

1.3運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)的研究

香港YSA Lo（1990年）對(duì)中國(guó)與美國(guó)白人自行車運(yùn)動(dòng)員超聲心動(dòng)圖比較發(fā)現(xiàn)，中國(guó)耐力運(yùn)動(dòng)員與美國(guó)耐力運(yùn)動(dòng)員的LVEDD及左室肥厚情況相似。董萍（1996年），胡玉璽（2007年）等人分別對(duì)舉重運(yùn)動(dòng)員及摔跤運(yùn)動(dòng)員與無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷的青年安靜時(shí)左心形態(tài)功能進(jìn)行對(duì)比分析，長(zhǎng)期從事大運(yùn)動(dòng)量的舉重訓(xùn)練會(huì)使左心結(jié)構(gòu)發(fā)生適應(yīng)性變化，其心功能指標(biāo)與對(duì)照組有顯著性差異。

20世紀(jì)70年代，杜宏凱等人應(yīng)用超聲心動(dòng)圖方法對(duì)耐力、力量、速度三組優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員及常人對(duì)照組的心臟作了對(duì)比研究。結(jié)果顯示：三組運(yùn)動(dòng)員的心臟結(jié)構(gòu)功能的特點(diǎn)各不相同。耐力訓(xùn)練對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟的影響有左室腔徑、主動(dòng)脈內(nèi)徑明顯擴(kuò)大，左室壁也明顯增厚，左室心肌重量隨之增加顯著。而在力量組和速度組，訓(xùn)練的效應(yīng)似乎僅表現(xiàn)為左室壁厚度和左室重量的輕度增大，左室腔徑和主動(dòng)脈內(nèi)徑變化并不明顯［4］。因此，耐力運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)變化受訓(xùn)練影響較大，而力量組和速度組運(yùn)動(dòng)員心臟結(jié)構(gòu)變化受訓(xùn)練影響較小。孫力認(rèn)為，動(dòng)力性項(xiàng)目和靜力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)運(yùn)動(dòng)員心臟影響也不相同，動(dòng)力性項(xiàng)目主要影響心臟左室舒張末期直徑和左室重量，靜力性運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目主要影響心臟室壁厚度。馬云等人研究了長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)對(duì)老年男性心臟形態(tài)的影響主要是左心室舒張期末內(nèi)徑變化為主。運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期大運(yùn)動(dòng)量訓(xùn)練所致的不同血流動(dòng)力變化反映了心臟形態(tài)結(jié)構(gòu)變化對(duì)專項(xiàng)訓(xùn)練特點(diǎn)的良好適應(yīng)，運(yùn)動(dòng)員以較大的心搏量和較慢的心率來(lái)維持大負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，體現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)員心臟機(jī)械效率高的特點(diǎn)。

2　評(píng)價(jià)心臟功能的超聲心動(dòng)圖技術(shù)

2.1組織多普勒顯像技術(shù)（TDI）的特點(diǎn)

TDI是近幾年發(fā)展起來(lái)的檢測(cè)心室運(yùn)動(dòng)的新技術(shù)，TDI能夠測(cè)量心室長(zhǎng)軸收縮功能的變化，通過(guò)提取心肌運(yùn)動(dòng)多普勒信號(hào)對(duì)心室長(zhǎng)軸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定性、定量研究。使用脈沖多普勒速度頻譜顯像方法能夠獲得二尖瓣環(huán)沿心室長(zhǎng)軸的運(yùn)動(dòng)速度、方向、位移、時(shí)相等多項(xiàng)數(shù)據(jù)信息。TDI技術(shù)相對(duì)于LVEF來(lái)講更敏感、更準(zhǔn)確，能更早檢測(cè)到早期局部收縮功能的異常，對(duì)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員心臟功能有重要的臨床指導(dǎo)意義。

左室心肌運(yùn)動(dòng)是復(fù)雜空間三維運(yùn)動(dòng)，由于左室心肌纖維螺旋環(huán)繞特點(diǎn)，左室心肌運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)為矢量、方向、角度、時(shí)相等復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，同時(shí)TDI還受到幀頻、應(yīng)變率-時(shí)間曲線的噪聲、呼吸的影響，因此無(wú)法評(píng)估左心室局部扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不能對(duì)心肌徑向和圓周運(yùn)動(dòng)以及心室扭轉(zhuǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和重復(fù)性有一定的影響。

2.2定量組織速度顯像技術(shù)（QTVI）的特點(diǎn)

QTVI顯像技術(shù)可以定量、定位檢測(cè)心肌運(yùn)動(dòng)及心臟非同步化運(yùn)動(dòng)，對(duì)左室壁任意節(jié)段心肌在長(zhǎng)軸方向的收縮和舒張的速度及時(shí)間進(jìn)行定量測(cè)量。對(duì)早期診斷運(yùn)動(dòng)員潛在心功能減退有重要意義。

影響QTVI技術(shù)的因素有室壁運(yùn)動(dòng)方向、聲束夾角、呼吸。

2.3組織多普勒應(yīng)變與應(yīng)變率顯像技術(shù)（SRI）的特點(diǎn)

SRI可以定量分析評(píng)價(jià)心動(dòng)周期中心肌長(zhǎng)度隨時(shí)間的變化心肌組織受力后形變能力，從時(shí)間和空間兩個(gè)方面準(zhǔn)確反映局部心肌收縮敏感、特異性指標(biāo)。由于能夠提實(shí)時(shí)心肌超聲顯像數(shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)不受心肌形變和相鄰心肌節(jié)段運(yùn)動(dòng)或限制效應(yīng)的影響，對(duì)評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員心臟收縮功能和心肌供血功能有重要意義。

由于聲束與速度向量夾角的影響，SRI技術(shù)只能測(cè)量縱向的應(yīng)變和應(yīng)變率，不能同時(shí)獲得縱向和橫向形變的信息，因此SRI對(duì)噪聲干擾、角度有更高的要求。

2.4二維斑點(diǎn)追蹤成像技術(shù)（STI）的特點(diǎn)

STI是在室壁中選擇一定范圍的感興趣區(qū)，利用組成二維超聲圖像的聲學(xué)斑點(diǎn)，自動(dòng)追蹤心肌組織聲學(xué)斑點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)軌跡，能夠定量獲取應(yīng)變率及旋轉(zhuǎn)角度等心肌運(yùn)動(dòng)參數(shù)。

2.5全方向M型超聲心動(dòng)圖（OME）的特點(diǎn)

OME能對(duì)心血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位和運(yùn)動(dòng)方向的任意多條運(yùn)動(dòng)曲線的同步成像，夠?qū)π难芙Y(jié)構(gòu)進(jìn)行任意多條運(yùn)動(dòng)曲線的同步成像?？蓪?shí)時(shí)提取室壁運(yùn)動(dòng)信息，能對(duì)心血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行所有部位和運(yùn)動(dòng)方向的多條運(yùn)動(dòng)曲線的同步成像；對(duì)心臟內(nèi)任意結(jié)構(gòu)多個(gè)心動(dòng)周期同時(shí)同步記錄超聲圖像。全方向M型超聲心動(dòng)圖的優(yōu)勢(shì)是減少了角度與時(shí)間不一致產(chǎn)生的誤差，避免了心臟擺動(dòng)、扭曲產(chǎn)生的影響，測(cè)量的精確性和準(zhǔn)確性大大提高。

影響OME的主要因素是心臟運(yùn)動(dòng)、呼吸及二維圖像質(zhì)量等，比傳統(tǒng)M型要略遜一籌。

3　結(jié)束語(yǔ)

隨著超聲心動(dòng)圖技術(shù)向及時(shí)、準(zhǔn)確、安全、可重復(fù)檢測(cè)特點(diǎn)的發(fā)展，超聲心動(dòng)圖對(duì)心臟功能的評(píng)價(jià)已從宏觀到微觀、從整體發(fā)展到了局部；從定性上升到了定量，從普通訓(xùn)練發(fā)展到高原訓(xùn)練等不同方面。充分利用各種超聲心動(dòng)圖技術(shù)為全面、客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員心臟功能提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

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中圖分類號(hào)：G808

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收稿日期：2016-1-18 項(xiàng)目基金：山東省教育廳基金項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱：多普勒超聲心電圖評(píng)價(jià)體育鍛煉對(duì)人體心血管系統(tǒng)功能的影響，項(xiàng)目編號(hào)：J03M01）。

作者簡(jiǎn)介：孔祥生（1963-），男，漢族，山東曲阜人，大學(xué)本科，副教授，主要研究方向：體育訓(xùn)練學(xué)、體育人文社會(huì)學(xué)。