运动干预对40～49岁男性运动中心电风险指标的影响

黄剑雅 曹建民 苏浩 林家仕 谢敏豪

1江苏省体育科学研究所（南京 210033）2北京体育大学运动人体科学学院3集美大学体育学院 4国家体育总局运动医学研究所

运动干预对40～49岁男性运动中心电风险指标的影响

黄剑雅1，2曹建民2苏浩2林家仕3谢敏豪4

1江苏省体育科学研究所（南京 210033）2北京体育大学运动人体科学学院3集美大学体育学院 4国家体育总局运动医学研究所

目的：通过对40～49岁男性进行为期12周不同运动量的运动干预，探寻改善运动中心电风险指标的最佳运动干预方式。方法：24名40～49岁的城市健康男性，随机分为3组：对照组（n=9）；小运动量组（n=7），运动量为1200 kcal/wk；大运动量组（n=8），运动量为2000 kcal/wk。运动组的运动强度均为65%～80%VO2max，在标准的400米跑道上进行持续12周的运动干预。运动过程中佩戴加速度计和心率表进行监控，运动量通过运动距离和时间控制，强度通过靶心率控制。干预前后对受试者进行递增负荷实验，实验中同时采用12导联心电测试仪记录受试者运动时心电图的ST段下压幅度、校正后的QT间期离散度（QTcd）指标。结果：（1）比较干预前后运动测试完成时心电图指标发现，干预前后各组ST段下压幅度没有产生显著变化，而小运动量组和大运动量组心电图指标QTcd干预后均显著低于干预前（P＜0.05）。（2）通过对运动中心电图指标差值分析比较发现，小运动量组QTcd下降幅度显著高于对照组（P＜0.05），而大运动量组QTcd下降幅度非常显著高于对照组（P＜0.01），各组ST段下压幅度差值之间没有显著性差异。结论：12周强度为65%～80%VO2max、运动量为1200 kcal/wk和2000 kcal/wk的运动干预对运动中心电ST段下压幅度没有显著影响，两种运动量均可以使运动中心电图QTcd显著降低，进而降低运动诱导产生的心肌缺血的风险。

运动干预；心电图；运动风险

随着全民健身热潮的掀起，越来越多的普通大众意识到运动对健康的促进作用，并将运动作为自己生活方式的一部分。然而，由于大众对科学健身知识的匮乏以及运动者自身可能存在的一些隐匿性的运动风险，运动诱导的心血管事件的发生也不容忽视，尤其是在一些静坐少动的人群中。

心电图运动负荷实验是监测运动中心脏风险的重要手段之一，是一种衡量心血管系统对运动反应的无创检测方法。本研究中借鉴医学上的心脏负荷试验，试图通过递增负荷运动诱发心肌缺血，利用运动中心电图风险指标来评价运动中可能出现的心脏风险。国内外通过运动负荷试验诱导心肌缺血的研究及其干预研究主要针对冠心病人，对于健康人群运动风险评估的研究较少。郭娴等人[1]发现为期3个月50%～60%VO2max强度跑步运动可以降低风险者其运动中心血管风险，提高安全运动上限。这为我们研究运动干预降低健康人群运动中心脏风险提供了一些思路[2-4]。此外，中年人群是隐匿性心脏病的发病主体[5]，即运动中心血管事件发生的高风险人群之一，因此本研究所选受试者为40～49岁年龄段。

本研究通过对40～49岁男性进行12周不同运动量的运动干预，探索运动干预对该年龄段人群运动中心电图风险指标的影响，试图探寻改善运动中心脏风险指标的运动干预方式，为大众科学健身提供科学依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象

研究对象的筛选标准：居住在城市的人群；40～49岁男性；不吸烟或戒烟半年以上者；无心血管、肺和代谢疾病病史；不经常进行规律性体力活动或健身运动（以一周不超过3次，每次30 min为判定标准）。所有参加干预实验的受试对象均签署了知情同意书。最终完成干预试验的24名受试者基本情况见表1。

表1 参加本实验的受试者基本情况

1.2 运动干预方案设计

1.2.1 具体分组干预方案

24名受试对象随机分为3组：对照组9人；小运动量组（1200 kcal/wk，65%～80%VO2max）7人；大运动量组（2000 kcal/wk，65%～80%VO2max）8人。小运动量组的运动量参考美国卫生局建议的最低运动推荐量1200 kcal/wk，相对量为14 kcal/kg.wk。大运动量组的运动量参考Sesso等的研究，即引起心血管疾病获得健康收益的最佳运动量为2000 kcal/wk，相对量为23 kcal/kg.wk。单位计量的选择是为了避免个体体重的差异引起的能量消耗之间的差异；此外，研究表明65%～80%VO2max的运动强度是治疗心血管疾病的传统强度，这种强度对心血管疾病最有利[6]。因此，本研究的运动强度设定为65%～80%VO2max。本研究中，根据受试者的体重的和运动测试得到的VO2max结果制定个性化的运动方案，即根据个人体重、VO2max以及吸氧量与能量消耗量之间的换算关系（每1 L的氧量相当于消耗5 kcal的能量）得出其周运动时间即运动量。

1.2.2 运动干预时间和场地控制

运动干预时间持续12周，运动场地为标准的400米跑道，运动时间根据受试者的生活习惯进行安排，但是每次干预过程中都会有专人进行监督。运动过程中佩戴加速度计（OMRON HJA-350IT三轴加速度计，日本产）和心率表（RS600polar，芬兰产）。运动开始前和结束后要有热身和放松阶段。运动结束后，导出计步器数据中每次运动的消耗量。干预过程中，运动量通过运动距离和时间控制，强度通过心率控制[7]。

1.3 运动中心电风险指标测试

运动干预前后对受试者进行递增负荷实验，实验中同时采用12导联心电测试仪记录受试者运动时心电图。

1.3.1 测试指标

相对摄氧量：测试受试者的相对最大摄氧量。

完成瓦数、运动时间：受试者递增负荷运动实验完成的最大负荷瓦数以及运动时间。

心电风险指标：测试受试者递增负荷运动过程中12导心电图ST段下压幅度变化情况以及校正后的QT间期离散度（QTcd）指标情况。

1.3.2 测试仪器与方法

采用功率自行车进行递增负荷运动测试，运动方案参考美国运动医学学会（ACSM）测试手册第八版[8]。以25 W为起始负荷，蹬骑3分钟；之后每级递增25 W，每级持续蹬骑2分钟，要求受试者在蹬骑过程中保持在60转/分钟，直至力竭。递增负荷测试VO2max判断标准根据运动生理学判断标准[9]。递增负荷运动过程中进行气体代谢分析进行最大摄氧量测试。气体代谢分析采用混合式气体分析仪，气体代谢情况的测试间隔时间为10 s。递增负荷运动与气体分析采用德国产的CUSTO Med EC 3000电加阻功率车与CORTEX MET⁃ALYZER-II台式气体代谢分析仪以及配套设备进行。

递增负荷实验过程中同时采用12导联心电记录受试者运动时的心电变化，主要监测心电ST段下压幅度以及QTcd指标，。12导心电测试采用德国产CUS⁃TO MED cardio100 12导联心电测试仪进行测试。

1.3.3 递增负荷试验的质量控制

运动测试场所的温度控制在20～22℃，湿度＜60%。VO2max测试开始之前对仪器的气压、气体成分及容量进行校准。每一个新的受试者进行测试之前要对重新进行周围气体环境校准。测试开始前要求受试者熟悉测试流程，并且为其调整功率车的高度，测试过程中蹬骑速度要一直保持在60转/分钟，每级负荷的最后10 s要问询受试者的主观疲劳感觉，受试者在测试过程中遇到任何身体不舒服的情况需要向测试人员示意。

1.4 数据统计分析

所有数据采用SPSS17.0和Microsoft Excel 2003进行统计学处理，结果用平均数±标准差表示。采用配对T检验对干预前后的各相关指标变化进行比较分析，采单因素方差分析对各组间差值变化进行比较分析。

2 结果

2.1 不同组别干预情况分析

表2显示了不同组别实际运动消耗量，运动干预组基本上达到了干预预先设定的运动量，分别为1049.0±219.3 kal/wk和2083.0±438.8 kal/wk。通过对运动期间受试者运动量进行统计发现，不同组别的运动量分别为14 km和21 km左右；实际运动时间为132 min和178 min；而运动次数分别为3.5和4.1。总体来说达到预计干预量，干预效果良好。

表2 不同组别运动干预情况

2.2 不同组别干预前后运动中心电图风险指标的变化情况分析

2.2.1 不同组别干预前后运动测试指标变化情况分析

通过对不同组运动前后相对摄氧量变化情况分析发现，小运动量组干预后的相对摄氧量显著高于干预前（P＜0.05），大运动量组干预后相对摄氧量非常显著地高于干预前（P＜0.01）。通过比较不同组干预前后递增负荷测试完成瓦数变化情况发现，小运动量组干预后运动测试的完成瓦数显著高于干预前（P＜0.05），大运动量组干预后运动测试的完成瓦数非常显著地高于干预前（P＜0.01）。通过比较不同运动干预组干预前后运动测试完成时间（力竭时间）变化情况分析发现，仅有大运动量组干预后的运动力竭时间显著的高于干预前（P＜0.05），其余组运动前后均没有出现显著性差异。见表3。

表3 干预前后运动测试指标变化情况

不同组别相对摄氧量干预前后差值比较结果显示：小运动量组与大运动量组均显著高于对照组（P＜0.05），但是小运动量组与大运动量组之间没有显著性的差异。通过比较干预前后运动测试完成瓦数差值分析发现，小运动量组和大运动量组的完成瓦数均非常显著地高于对照组（P＜0.01），但是小运动量组和大运动量组干预前后差值之间没有出现显著性差异。通过比较干预前后运动力竭时间的差值分析发现，小运动量组力竭时间显著的高于对照组（P＜0.05），大运动量组力竭时间非常显著地高于对照组（P＜0.01）。见表4。

表4 干预前后运动测试指标差值情况

2.2.2 不同组别干预前后心电风险指标变化情况分析

通过对不同组别干预前后完成负荷时ST段下压幅度相比较，三组干预前后相比均没有出现显著性差异。通过对不同组别干预前后的完成负荷时QTcd相比较发现，小运动量组、大运动量组干预后的QTcd值均显著低于干预前（P＜0.05），由此说明运动干预可以有效地降低完成运动负荷时的QTcd，进而降低运动诱发心肌缺血的风险。见表5。

表5 干预前后完成负荷时心电指标变化情况表

分析不同组别干预前后完成负荷时心电指标变化差值发现，三组ST段下压幅度差值之间没有出现显著性差异。小运动量组QTcd下降幅度差值显著高于对照组（P＜0.05），而大运动量组QTcd下降幅度差值非常显著高于对照组（P＜0.01），但是小运动量组和大运动量组QTcd下降幅度差值之间没有出现显著性差异。由此说明强度为65%～80%VO2max，运动量为1200 kcal和2000 kcal的运动干预均可以降低运动测试完成时的QTcd，进而降低运动诱导发生心肌缺血的风险。见表6。

表6 干预前后完成负荷时心电指标变化差值

3 讨论

3.1 运动干预对40-49岁男性递增负荷试验完成时心电图SSTT段下压幅度的影响

运动诱导的ST段的压低是运动诱发心肌缺血最常见的表现，是医学上广泛被接受的判断心肌缺血和损伤的标准。其阳性标准为：超过J点60～80 ms，ST段水平下斜低于基线值≥1.0 mm（0.1 mv）。ST段压低一般代表心内膜下缺血。

苏浩等[10]通过对大样本量40～49岁不同体力活动水平男性，完成运动负荷时心电变化的横断面研究中发现，不同体力活动水平的该年龄段男性在运动中均会出现一定的心肌缺血的现象，并且在主观上没有感觉。而朱文斐[11]分析比较40～49岁城市女性完成运动负荷时心电图ST段变化发现，低体力活动水平者运动中出现心肌缺血的概率更高，由此说明体力活动水平高者运动中出现心血管风险的可能性较小。

Ehsani等人[12]研究12个月的运动训练对冠心病人缺血性ST段下降的影响，结果发现训练后最大吸氧量从25.5±4.2 ml/kg/min增加到35.3±4.4 ml/kg/min。运动中ST段的下降幅度从运动前的0.2±0.04 mv增加到0.16±0.08 mv。研究结果表明，只要运动干预的时间和强度足够，就可以改善冠心病人的心肌缺血情况。Sydney和Shepherd[13]对表观健康老年人进行14周的低强度但是多次运动计划，结果发现在达到心率为120次/min时的CM5导联上的ST段下降的程度显著变小。曾欣等[14]发现1个月的运动疗法对糖尿病患者心肌缺血的状况有所改善。以上研究多是针对疾病人群，对健康人群进行运动干预观察干预前后运动中心电图ST段变化情况的研究还很匮乏。

本研究针对40～49岁健康男性进行12周的不同运动量的运动干预。不同组别运动干预前后递增负荷测试中ST段下压幅度比较发现，三组干预前后运动测试中ST段的下压幅度相比均没有显著性变化。通过比较不同组干预前后运动测试中ST段下压幅度的变化差值来看，三组之间ST段下压幅度变化差值均没有出现显著性差异。但是从变化的幅度来看，小运动量组上升0.03±0.05 mv，大运动量组上升0.04±0.05 mv，由此说明干预对于ST下压幅度还是有一定改善的。此外，大运动量组干预前运动测试ST段的下压幅度为0.12±0.05 mv，已经达到运动诱导的ST异常的阳性标准（≥0.1 mv），提示运动测试中出现心肌缺血，而在运动干预后ST下压幅度为0.08±0.04，测试结果为阴性，提示65%～80%VO2max、消耗量为2000 kcal/wk的运动的干预对40～49岁男性运动测试中出现的心肌缺血现象还是有所改善的。

3.2 运动干预对40～49岁男性递增负荷试验完成时QQTT间期离散度的影响

QT间期离散度（QTd）是采用12导联ECG测量的心脏复极化的不均一性指标。QTd=最大QT间期（QT⁃max）－最小QT间期（QTmin），然后按照Bazzett公式计算经过心率校正后的QT离散度（QTcd）。本研究中QTcd指标由心电软件自动计算得出结果。心肌的缺血、损伤等会引起心肌复极过程的不同步，进而产生QT间期离散度[15]。Stoletniy等[16]通过分析64名经过运动ECG测试以及冠脉动脉造影术检查的女性病人也发现，CAD病人在运动诱导心肌缺血的过程中QTd以及QTcd显著增加。这一结果证实了QT间期离散度对心肌缺血敏感。付文波等[17]研究平板试验中传统的ST段下压标准与QTcd对CAD病人心肌缺血的诊断价值，结果发现两者对于心肌缺血的诊断价值是相当的。

近年来，QT间期离散度指标也被应用到运动医学领域中，用于预测运动员运动性猝死的风险以及鉴别生理性心室肥厚[18-20]。伍媛等[21]观察运动疗法对冠心病合并糖尿病患者的QTcd的影响发现，中等强度60 d和90 d后，糖尿病合并冠心病患者的QTcd下降。Schuit等[22]在一个随机对照干预试验中研究6个月的强度训练对229名年龄为60～80岁的男女QTcd的影响，干预组的受试者一周运动3～4次，运动强度为70%VO2max，持续时间为6个月，对照组维持原来的体力活动水平，结果显示。对于女性来说，干预组的QTcd显著下降，对照组没有改变。Perhonen等[23]证明长QT综合征突变基因的携带者可以通过规律的运动得到改善。

综上所述，QT间期离散度指标主要应用于医学以及运动医学领域，多为冠心病人心肌缺血以及运动员心脏风险的研究，对于健康人群运动风险的研究不多。本研究以40～49岁健康男性为受试对象，观察12周不同量的运动干预对该人群运动测试完成时QTcd的影响，结果显示，强度为12周65%～80%VO2max的运动干预均能改善运动负荷完成时的QTcd，进而降低运动诱导的心脏心室肌电活动不稳定的风险，从而降低运动诱导产生的心肌缺血的风险。本实验中QTcd有所改善的原因可能是由于受试者心肺耐力的提高（与干预前相比，大运动量组和小运动量组的相对摄氧量都显著增加），进而改善心脏的供血能力，降低运动中发生心肌缺血的风险。

4 结论

12周强度为65%～80%VO2max、运动量为1200 kcal/wk和2000 kcal/wk的运动干预对运动中心电ST段下压幅度没有显著影响，两种运动量均可以使运动中心电图QTcd显著降低，进而降低运动诱导产生的心肌缺血的风险。

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Effects of Exercise Intervention on Risk Indicators of ECG during Exercise in Males in Their Forties

Huang Jianya1，2，Cao Jianmin2，Su Hao2，Lin Jiashi3，Xie Minhao2，Li Sen1
1 Jiangsu Institute of Sports Science，Nanjing 210033，China 2 Beijing Sport University，Beijing 100084，China 3 College of Physical Education，Jimei University，Xiamen 361021，China Corresponding Author:Cao Jianmin，Email:bsucaojianmin@aliyun.com

ObjectiveTo explore the optimal exercise way of improving the risk indicators of electro⁃cardiogram（ECG）during exercise.MethodsTwenty-four healthy male subjects aged between 40 and 49 years old were divided randomly into a control group（n=9），a low amount exercise group of 1200 kcal/wk （n=7） and a high amount exercise group of 2000 kcal/wk （n=8）.The intensity of the exer⁃cise groups was 65%～80%VO2max training in the standard 400 m track for 12 weeks.The accelerome⁃ter and polar watch were worn to monitor the exercise process.During the exercise，the exercise amount was controlled using the distance and duration while the intensity was controlled using target heart rate.The subjects took part in the graded exercise test before and after the exercise intervention.Twelve lead electrocardiograms were used to measure the indicators of ST segment depression and cor⁃rected QT interval dispersion（QTcd）during the exercise.ResultsThe exercise intervention did not re⁃sult in significant change in ST segment depression，while the QTcd indicator in both the exercise groups decreased significantly after the intervention （P＜0.05）.Moreover，the decrease of QTcd indicator in the low amount exercise group was significantly higher than that of the control group （P＜0.05），while the decrease of QTcd indicator in high volume group was higher than that of the control group（P＜0.01）.No significant differences were found in the ST segment depression among the 3 different groups.ConclusionThe Twelve-weeks exercise interventions with intensity of 65%～80%VO2max and exercise amount of 1200 kcal/wk and 2000 kcal/wk have no effect on the ST segment depression dur⁃ing the exercise.However，they can result in significant decrease in the QTcd of ECG during exercise，reducing the risk of exercise-induced myocardial ischemia.

exercise intervention，ECG，exercise risk

2016.06.28

国家科技支撑计划资助项目（2006BAK33B02）

第1作者：黄剑雅，Email：370804971@qq.com；

曹建民，Email:bsucaojianmin@aliyun.com