山东省游泳、铁人三项运动员超声心动图检查的研究

魏 红，史红霞

(山东省体育科学研究中心，山东济南 250102)

山东省游泳、铁人三项运动员超声心动图检查的研究

魏 红，史红霞

(山东省体育科学研究中心，山东济南 250102)

目的:研究山东省游泳、铁人三项运动员心脏形态及功能的特点和规律;方法:对山东省游泳、铁人三项运动员进行心脏超声学检查;结果:游泳、铁人三项运动员在左室结构及功能等方面与普通人群有显著差异(P＜0.05)，两种运动项目运动员之间在心脏结构和功能方面也存在一定的差异，尤以男性运动员更为明显;结论:游泳、铁人三项运动员存在心脏左室重构及左室舒张功能增加，且表现出项目和性别差异。

游泳;铁人三项;运动员;心脏;超声心动图

以往学者有关运动对心脏影响的研究，主要包括运动对心肌细胞形态和心脏内分泌功能的影响。目前研究普遍认为，运动员发生的诸如心脏增大、室壁增厚等心脏形态的变化都是对运动训练产生适应的良性反应，能够有效地提高人体的心脏泵血功能［1－2］。关于运动对心脏心肌细胞形态影响的研究又包括:运动对心脏构型的影响、对心肌细胞结构的影响及非心肌细胞(包括成纤维细胞、内皮细胞血管平滑肌细胞、巨噬细胞等)［3－7］。

关于运动负荷对心脏的影响，以往学者主要集中在研究人体承受运动负荷时的血压、心率和心脏输出量等的变化方面，缺乏有效的手段了解运动时的心脏室壁结构和左室功能的变化。超声心动图检查在运动领域应用主要包括几个方面:1)评定运动员的心脏结构特点;2)评价运动员的左室功能;3)运动负荷试验中超声心动图的使用;4)体育锻炼中的应用。

超声心动图作为一种无创性的心脏影像学检查方法，由于能够较为直观地反映心脏生理及病理状态的结构形态、血流状况及心脏功能运动情况，近十几年来已经被广泛用于各级各类医学临床实践和研究当中。由于它在医学领域中的广泛应用和软硬件技术的长足进步，很多学者也越来越多地把超声心动图检查引入运动界［6－7］。除了无创性的优点外，超声心动图检查还能够研究各种运动形式下人体心脏结构和功能的不同变化和反应，评定承受运动负荷时的心脏功能，并对运动员的生理机能或病理状态做出科学的评定。

本实验对山东省游泳及铁人三项运动员采用彩色超声心动图检查手段进行测试分析，旨在对该类运动员的心脏结构和形态及左心室功能特点、变化规律加以研究。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象:实验组为山东省优秀游泳、铁人三项一线运动员24人，其中每个项目男女运动员各6名。其中游泳运动员训练年限在平均5.5±2.6年，年龄平均在21±2.45岁;铁人三项运动员训练年限在平均4.5±1.8年，年龄平均在20.5±2.4岁;对照组普通人群在医院门诊健康就诊者选取，男14名，女11名，年龄在22±3.8岁。

各组人员避免测试前1小时剧烈的活动，测试前安静休息5～10 min。测试时受试者取左侧位，操作者将耦合剂涂抹于受试者左胸，探头置于其左胸骨旁第3～4肋间位置进行测量.。采用B型及M型超声相结合的方法，测量和计算都参照统一国际标准［8］进行。为保证获取数据的可比性，始终固定人员使用同一台机器进行测试，各项测试数据均取3个心动周期测试结果的平均值。

1.2 研究方法

1.2.1 实验仪器:测试选用的仪器为荷兰产飞利浦IE33型彩色超声诊断仪。

1.2.2 测试指标

1)反映心脏结构方面的指标:左室舒张末期前后径(LVEDD)、左室收缩末期前后径(LVESD)、左房前后径(LAD)、右室内径(RVD)、主肺动脉内径(PAD)、左室室间隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、主动脉根部内径(AOD)、等。

2)反映心脏左室功能方面的指标:二尖瓣前向血流A峰(VA)、二尖瓣前向血流E峰(VE)、二尖瓣峰值流速E/A、左室心输出量(LVSV)、左室收缩末期左室容积(LVESV)、左室舒张末期左室容积(LVEDV)、左室射血分数(LVEF)、射血时间(ET)、左室缩短分数(LVFS)、主动脉瓣最大血流速度(AV2Vmax)、肺动脉瓣最大血流速度(PPV)、左室平均周径缩短速率(mVCF)、二尖瓣开放速度(MVEF)左室室间隔运动幅度(AIS)、左室后壁运动幅度(APW)等。

1.2.3 数据处理

按照统计学观点，数据测量的标准化应该排除人体的身高、体重等构型参数的影响而独立存在［9］。有的学者将美国和日本的相关研究结果进行比较分析［8，10］后发现，尽管这两个地区人口的种族不同，人群的身高、体重差异很大，但如果将所有测试结果通过体表面积参数进行标准化，运算后所得出的这两个地区人们的左心房容积指数的参考范围相同，另外有很多学者也支持这样的观点。体表面积与血压、心率、身高、体重相比，是目前临床实践和基础研究中应用最多的标准化参数［7］。

本实验由于对照组及实验组人员之间的体重、身高存在差异，不同性别之间的身高体重等差异也很大，故将所有测试数据都经体表系数修正后进行统计。即统计的每项指标数据=测试数据/本人体表面积。

使用的公式:体表面积=0.0061×身高(cm)+ 0.0124×体重(kg) －0.0099［11］

1.3 统计学方法

计量数据均采用t型检验和单因素方差分析(One－way ANOVA)，当方差不齐性时，采用修正的t＇型检验，统计学差异显著性取P＜0.05。数据运用SPSS for windows13.0软件包运算处理，计算均值和标准差(X ±SD)。

2 结果分析

2.1 游泳、铁人三项男运动员超声心动图检查(表1)

表1 游泳、铁人三项男运动员超声心动图检查(体表面积修正后)

注:＊＊为普通人群与运动员相比，有极为显著性差异，P＜0.01;*为普通人群与运动员相比，存在统计学差异，P＜0.05;△△游泳与铁人三项运动员与相比，有极为显著性差异，P＜0.01;△游泳与铁人三项运动员与相比，存在统计学差异，P＜0.05。

由表1分析，心脏结构指标方面，游泳项目男运动员仅主动脉根部内径与普通人群存在差异(P＜0.05);而铁人三项运动员与普通人群相比，主动脉根部内径、主肺动脉内径、左室室间隔厚度、左室后壁厚度、左房厚度均有极为显著性差异(P＜0.01)。

游泳、铁人三项男运动员心脏结构在主动脉根部内径、主肺动脉内径、左室室间隔厚度、左室后壁厚度方面具有显著性差异(P＜0.05)。

通过研究心脏功能方面的指标测试结果，游泳男运动员二尖瓣血流A峰和E峰、左室收缩末期左室容积(LVESV)、左室舒张末期左室容积(LVEDV)、左室射血分数(LVEF)、射血时间(ET)、左室心输出量( LVSV)和左室缩短分数(LVFS)与普通人群有显著性差异(P＜0.05);铁人三项男运动员 VA、E/A、AV2Vmax、PPV、左室舒张末期左室容积、左室心输出量、射血时间与普通人群有显著性差异(P＜0.05)。

两个项目男运动员心脏功能方面，肺动脉瓣最大血流速度(PPV)和射血时间(ET)表现出显著性差异(P＜0.05)。

2.2 游泳、铁人三项女运动员超声心动图检查(表2)

表2 游泳、铁人三项女运动员超声心动图检查(体表面积修正后)

注:＊＊为普通人群与运动员相比，有极为显著性差异，P＜0.01;*为普通人群与运动员相比，存在统计学差异，P＜0.05;△△游泳与铁人三项运动员与相比，有极为显著性差异，P＜0.01;△游泳与铁人三项运动员与相比，存在统计学差异，P＜0.05。

由表2分析，心脏结构指标方面，游泳女运动员主动脉根部内径、左室室间隔厚度、左室后壁厚度、右室内径与普通人群存在差异(P＜0.05);铁人三项女运动员与普通人群相比，左室后壁及室间隔厚度(LVPW、IVS)、右室内径(RVD)有统计学差异(P＜0.05)。

游泳及铁人三项女运动员心脏结构方面的变化大体相似，仅左室室间隔运动幅度存在显著差异(P＜0.05)。

心脏功能指标方面，游泳女运动员左室收缩末期及舒张末期左室容积(LVESV、LVEDV)、左室心输出量(LVSV)、射血分数(ET)、左室缩短分数(LVFS)及mVCF等与普通人群有统计学差异(P＜0.05);铁人三项女运动员VA、LVESV、LVSV及mVCF与普通人群有差异(P＜0.05)。

而两个项目女运动员的心脏功能指标未均显示出统计学差异(P＞0.05)。

3 结论

3.1 游泳、铁人三项运动员主要在左室室间隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、左室舒张末期左室容积(LVEDV)、左室收缩末期容积(LVESV)、左室心输出量(LVSV)等方面与普通人群有明显差异(P＜0.05)。

3.2 游泳、铁人三项运动员在心脏结构和功能方面具有一定的差异，且具有明显性别特征;如男子铁人三项运动员较游泳男运动员在主动脉根部内径(AOD)、主肺动脉内径(PAD)、左室室间隔厚度(IVS)、左室后壁厚度(LVPW)、肺动脉瓣最大血流速度(PPV)、射血时间(ET)等方面具有显著性差异(P＜0.05);而女运动员之间的差异较小，仅有左室室间隔运动幅度(AIS)存在显著差异(P＜0.05)。

4 讨论

以往的研究证实，各种不同强度的训练形式均会对机体产生影响，而且会直接作用于心脏，对人体的心脏在心肌纤维构成、室壁构造及左室功能等方面产生一系列影响。不同训练负荷及训练形式对心脏的影响不同，全民健身活动中的适量有氧运动，不仅可以增强心脏的功能，还有利于改善和恢复机体功能，提高抗病能力，对身体健康有利。但是长期的大负荷运动训练或超负荷过度训练不仅不能提高人体的健康水平，反而使人体内的一系列平衡被打破，甚至使机体向病理性发展。

长期的大负荷运动训练可以改变心脏的形态和功能，造成诸如心肌肥厚、运动心肌细胞结构重建、毛细血管增生、室壁增厚、心腔增大、左室舒张末期过度充盈、每次心搏量增加等变化［3－4］。运动训练造成心脏结构重构及功能发生的负荷临界点，有学者研究认为主要与运动量和年龄相关。有文献认为，每周4～5小时的运动频率，负荷超过70%VO2max的运动强度，持续半年左右，这基本是引起成年人心脏结构发生重塑变化的阈值［6］。

国外学者Morganroth等通过对不同项目运动员M型超声的检查结果进行分析，认为不同项群运动员心肌肥厚的类型有所区别，诸如摔跤、举重等力量项目运动员的心肌肥厚以左室室间隔、室壁增厚为主的向心性肥厚多见，而诸如游泳、自行车、长跑等耐力项目运动员的心脏变化以心腔扩大的离心性肥厚为主［12］。另外，Reichek等通过对运动员进行M型超声检查后，也有基本类似的发现，像耐力运动员的心脏发生类似于离心性肥厚的变化，如左室壁厚度正常而左室舒末内径增大。力量项目运动员的心脏发生类似于向心性肥厚的变化，如左室舒张末期内径没有变化而左室间隔及后壁增厚［13］。

与Morganroth观点有所出入，本研究发现，游泳、铁人三项这种属于耐力性运动项目的运动员左室室间隔厚度、左室后壁厚度较普通人群明显增厚(P＜0.05);左室心输出量(左室舒张末期左室容积与左室收缩末期左室容积之差)较普通人群明显增加(P＜0.05)，提示运动员左室舒张功能增强。

本研究中受试的铁人三项运动员基本都是从最初练习游泳转项到铁人三项的，但这两个项目之间运动员的心脏在结构和功能方面仍显示出一定差异，尤以男运动员明显(见表1)。提示铁人三项男运动员可能较单纯游泳对心脏的刺激更为明显，室壁室间隔的增厚，主动脉、主肺动脉内径的扩张更加明显，左室射血分数、左室缩短分数明显大于游泳男运动员。

有学者研究，常年从事游泳、自行车、马拉松、赛艇等耐力型项目能够增加运动员的左室内径和室间隔的厚度。对于心脏发生结构性变化的整个过程，有学者认为，运动之初，心脏先是发生诸如每搏输出量增加等代偿性变化，而此时心脏的形态没有发生变化。随着运动时间及负荷的进一步增加，心腔发生扩大以代偿单纯每搏输出量增加的不足，室壁的增厚及心肌细胞总量的增加必然是长久大负荷运动训练的结果。动物研究表明运动强度最大摄氧量与心室肥厚相关［14］。至于本研究的两个运动员项目运动员在心脏结构及功能方面呈现的区别，是否由于训练强度的差异导致，其机制尚不十分清楚。

80年代开始，人们逐渐认识到心脏不仅是人体血液循环的器官，还是机体十分重要的内分泌器官，由此开始了对心脏内分泌功能的着重研究。近些年来，人们发现了心脏分泌的内皮素、心钠素、血管紧张素、降钙素基因相关肽等激素在心脏的细胞重塑、心肌肥大等适应性变化中起着十分重要的作用［15］。常芸认为，运动项目的差异也会对心脏内分泌功能产生不同的影响［16］。长时间从事耐力性项目可以使心房和心室产生和分泌心血管调节肽的功能发生变化，而长期从事力量性运动容易引起心室结构及心肌细胞方面的变化。运动引起左心室重构的进程中，除了与运动负荷时间及年龄相关外，遗传因素和内分泌因素起到很重要的作用，但确切的机理仍有待于医学及运动领域的学者做更加深入的研究。单就研究运动员心脏的手段来说，超声心动图检查具有无创、可重复等优点，成为运动医学工作中的得力工具，相信在运动心脏的研究中会有更多更广泛的应用。

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Research on ultrasound cardiogram(UCG)of Shandong sw imm ing and triathlon athletes

WEIHong SHIHong－xia
(Shandong Research Center of Sports Science，Jinan 250014，Shandong，China)

Objective:To explore the characteristics of cardiac morphology and function of Shandong swimming and triathlon athletes.Methods:To take heart ultrasonic examination on the swimming and triathlon athletes.Results:There is significant difference(P＜0.05)in the left ventricular structure and function between the athletes and ordinary people.There are some differences in the heart structure and function between athletes of the two events，particularly visible in male athletes.Conclusion:Swimming and triathlon athletes＇heart ventricular remodeling and left ventricular diastolic function increased and there are event and gender differences.

swimming;triathlon;athletes;heart UCG

G861

:A

:1009－9840(2015)01－0074－05

2014－09－20

山东省科技厅科技攻关项目《体能主导项目运动员机能监测及训练监控评价体系的研究》(项目编号: 2008GG30001026)。

魏红(1963－ )，女，副研究员，研究方向运动生理生化。