应用超声心动图评价中国优秀女子足球运动员心脏结构及功能

刘志鹏 冯杰莉 赵威 冯新恒 王启荣 王新宇 徐顺霖

1 北京大学第三医院心内科、血管医学研究所，国家卫生健康委心血管分子生物学与调节肽重点实验室，分子心血管学教育部重点实验室，心血管受体研究北京市重点实验室（北京100191）2 国家体育总局运动医学研究所（北京100029）

现代足球对抗越来越激烈，良好的心脏机能是足球运动员发挥技术的基础。目前关于足球运动员心脏形态和功能的研究多为5到10年前[1，2]。近些年来新技术的应用使右心室的形态和功能研究逐步深入，运动员心脏，尤其是右心室的改变逐渐受到关注[3]，但近期缺乏关于女子足球运动员心脏的研究，尤其是右心形态和功能的研究。本研究运用超声心动图对参加国际大赛前的国家女子足球运动员心脏进行检查，为其科学训练和比赛提供安全保障和医学监督。

1 对象与方法

1.1 研究对象

采用前瞻性病例对照研究方法，纳入中国女子足球运动员28 名，年龄25.2 ± 3.4 岁，身高169.3(167.0-175.3)cm，体重61.4(58.8-64.2)kg，体表面积(body surface area，BSA)1.69 ± 0.10 m2，训练年限14.2 ± 3.4年，平均每天有氧训练2～5 小时、力量训练0.5～1 小时。其中前锋球员8名、中场球员8名、后卫球员8名、守门员4 名，运动技术等级专业二级以上。选取年龄及BSA 匹配的长期静坐健康对照组28 名，年龄25.9 ±3.0 岁，身高165.0(163.0-168.0)cm，体重61.0 ± 5.2 kg，BSA 1.65 ± 0.76 m2，每周规律运动均少于3 小时。所有研究对象身体健康，均无高血压、糖尿病、心肌病及其他心血管疾病史。

1.2 检查方法

采用GE ViVid E95彩色多普勒超声诊断仪，探头频率5 MHz。受试者测试前1 小时避免剧烈运动，安静休息10分钟，取左侧卧位，由同一名具有5年以上工作经验的心脏超声医师完成测量，每位受试者均留取图像。由另一名不知道分组情况的同资质医师测量所有数据。两次测量的数据取平均值作为最终结果。测量以2018年美国超声心动图学会发布的成人经胸超声心动图检查指南[4]为标准。

1.3 检查指标

检查指标均为超声心动图测量的关于心脏形态学和功能学的指标。

心脏形态学指标有升主动脉内径(ascending aorta dimension，AAoD)，主动脉根部径(aorta dimension，AoD)，左房前后径(left atrial anterior-posterior dimension，LAAPD)，左房面积(left atrial area，LAA)，右房面积(right atrial area，RAA)，右室舒张末期前后径(right ventricular end diastole dimension，RVEDD)，右室舒张末期上下径(right ventricular end diastole dimension-long axis，RVEDD-lax)，右室舒张末期中段横径(right ventricular end diastole dimension-middle，RVEDD-mid)，右室舒张末期基底段横径(right ventricular end diastole dimension-basal，RVEDD-bas)，左室舒张末期前后径(left ventricular end diastole dimension，LVEDD)，左室收缩末期前后径(left ventricular end systole dimension，LVESD)，前室间隔厚度(interventricular septum，IVS)，后室间隔厚度(postInterventricular septum，PIVS)，左室后壁厚度(left ventricular post wall，LVPW)，左室壁厚度(wall tickness，WT)，左室相对室壁厚度(relative wall tickness，RWT)，左室心肌重量(left ventricular mass，LVM)，左室心肌重量指数((left ventricular mass index，LVMI)，主肺动脉内径(main pulmonary artery，MPA)。计算公式：WT=(IVS+LVPW)；RWT=(IVS+LVPW)/LVEDD；LVM(g)(Devereux 公式)=0.8×1.04×[(IVS+LVPW+LVEDD)3－LVEDD3]+0.6；LVMI(g/m2)=LVM/BSA，BSA=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)－0.1529；心脏形态学矫正指标：形态学内径指标/BSA1/2，室壁厚度指标/BSA1/2，面积指标/BSA[5]。

超声心动图反映血流速度的多普勒指标包括：二尖瓣瓣口舒张早期血流速度(E峰)，二尖瓣瓣口舒张晚期血流速度(A峰)，肺动脉收缩期血流速度(Spa)，主动脉瓣下收缩期血流速度(Sub)，主动脉瓣上收缩期血流速度(Sup)；组织多普勒：左室侧壁收缩期充盈速度(侧壁Sm)，左室侧壁舒张早期充盈速度(侧壁Em)，室间隔收缩期充盈速度(间隔Sm)，室间隔舒张早期充盈速度(间隔Em)，右室侧壁收缩期充盈速度(右室Sm)，右室侧壁舒张早期充盈速度(右室Em)。

超声心动图反映心室功能学的指标有：左室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)，左室短轴缩短分数(left ventricular shortening fraction，LVFS)；舒张功能：E/A比值，E/Em 比值，反映右心室收缩功能的三尖瓣环收缩期期位移(tricuspid annular plane systolic excursion，TAPSE)。

所有受试者休息10 分钟后，测量静息状态心率，排便空腹后测量体重及身高，然后计算身体质量指数(body mass index，BMI)，BMI=体重(kg)/身高(m)2。

1.4 统计学分析

应用SPSS 22.0 统计软件进行数据分析。正态分布的计量资料均采用均数±标准差表示，两组间比较采用独立样本t检验。非正态分布的计量资料采用中位数(25%四分位数间距-75%四分位数间距)表示，非正态分布的计量资料间的比较采用秩和检验。P＜0.05为差异有统计学意义，P＜0.01为差异有高度统计学意义。

2 结果

2.1 两组一般情况比较

两组年龄、体重及BSA比较差异无统计学意义(P＞0.05)。女足运动员静息心率低于对照组(P＜0.01)，BMI 低于对照组(P＜0.05)，身高高于对照组(P＜0.01)。见表1。

表1 女足运动员与对照组一般情况比较

2.2 两组体表面积矫正后心脏结构相关指标比较

女足运动员RWT、AoD/BSA1/2、LAAPD/BSA1/2、LAA/BSA、RAA/BSA、RVEDD/BSA1/2、RVEDD- lax/BSA1/2、RVEDD-mid/BSA1/2、RVEDD-bas/BSA1/2、LVEDD/BSA1/2、LVESD/BSA1/2、IVS/BSA1/2、PIVS/BSA1/2、LVPW/BSA1/2、WT/BSA1/2、MPA/BSA1/2、LVMI 均大于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05 或P＜0.01)；LVEDD/RVEDD 小于对照组，差异有统计学意义(P＜0.01)。见表2。

表2 女足运动员与对照组体表面积矫正后的心脏结构相关指标比较

2.3 两组多普勒参数与心功能指标比较

女足运动员TAPSE、E/A 均大于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05 或P＜0.01)；女足运动员LVEF 及LVFS 均小于对照组，差异有统计学意义(P＜0.01)。见表3。

表3 女足运动员与对照组多普勒参数与心功能指标比较

3 讨论

本研究通过对28 名专业女子足球运动员和28 名BSA 相匹配的健康女性超声心动图结果的对比发现，不同于既往针对中国成年男子专业足球运动员的报道[2]，女子足球运动员的室壁厚度均在正常范围(11mm以内)，LVEDD 大部分在正常范围，只有18%大于50 mm，最大为51.2 mm。与既往研究一致的是：运动员的室壁厚度绝对值和相对值均大于对照组，左心室内径和LVM 也大于对照组，反映左心室收缩功能的LVEF低于对照组，反映心脏内血流的大部分参数与对照组比无显著差异。以往研究表明，心腔大小、功能与个体BSA密切相关[5]，故本研究选取BSA相匹配的同年龄段女性人群为对照组。

本研究中大多数运动员心房、心室的相关数据虽然在正常范围内，但较正常人增加，表明心脏结构对运动产生了适应性增大的改变，为一种良性重塑。不同形式的运动可以使心脏发生不同的适应性改变，足球为高强度耐力性与低强度力量性运动的结合[6]。女性LVMI大于95g/m2才考虑肥厚，RWT小于0.42考虑离心性肥厚[7]，本研究中仅有1名运动员表现为轻度离心性肥厚，2 名运动员RWT 大于0.42，但LVMI 小于95g/m2，提示我国女子足球运动员心脏形态改变并不明显。既往针对国内专业男子、女子耐力运动员心脏形态学的研究结果显示[8]，女子耐力运动员的左心室内径和室壁厚度要稍大于男子运动员，但无统计学差异，表明性别并不影响运动员心脏重塑；而针对中国东北男子专业足球运动员的研究发现约16.7%的个体发生了显著的离心性肥厚[2]。本研究结果表明目前中国女子专业足球运动员心脏并没有发生结构改变，而运动能力跻身世界一流水平，提示科学训练效果显著。

本研究发现女足运动员左心室增大，LVEF减小，这与既往国内外研究结果一致[9，10]。室壁运动速度(Sm和Em)在一定程度上可以反映心肌功能，本研究中反映左右心室心肌功能的指标两组无显著差异。本研究中运动员LVEF平均值为63.75%，较对照组略低，但仍在正常范围，结合Sm和Em的结果，说明运动员不存在病理状态下的左室收缩功能减低。安静状态下运动员心率较对照组慢，提示心肌耗氧低。运动时交感神经兴奋，儿茶酚胺大量释放，心率成倍提高。高强度运动中，运动员心输出量可以增加6～8 倍[11]，而心输出量的增加依赖于心率及每搏输出量的增加，提示静息状态下女足运动员心率减低，左室内径增大及LVEF减低是心脏储备功能良好的表现。

与既往国内研究运动员心脏不同的是，本研究采取了较多的右心室内径数据，运动员的右心室内径均显著大于对照组；但运动员组左心室与右心室的内径比值显著低于对照组，结合运动员组左心室和右心室内径的各项指标均显著大于对照组，可知运动对右心室的重塑作用要大于左心室。右心室的运动以纵向运动为主，反映右心室纵向运动的TAPSE 运动员组显著大于健康对照组，表明运动不仅使右心室内径增大，也使其功能增强。右心的形态和功能学研究是近些年来的关注点，右心承担了呼吸泵的功能，而呼吸功能在足球这样大强度长时间的训练和比赛中的作用也至关重要，呼吸功能直接影响右心室的形态和功能。本研究结果提示，女足运动员在训练中，左右心的重塑过程并不完全一致，右心的重塑较左心更为明显。近期运动员心脏磁共振研究也有类似发现[3]。

本研究采用的主要检查方法是超声心动图，这种无创性检查简单易得，越来越多地运用于运动员心脏检查中[11-13]。通过超声心动图检查，能够快速筛查出病理性心脏改变，可为保障运动员安全、预防猝死提供高质量保障。超声心动图作为一站式检查，短短10分钟内不仅可以获得心脏形态和结构的数据，还能得到心脏收缩和舒张功能的结果，可以用于指导和监督日常运动员科学训练。

4 结论

本研究中女足运动员左室壁厚度和心肌质量增加，左右心室增大，为运动的良性适应性反应；运动对右心室的重塑较左心室更为显著。超声心动图在运动员心脏监测中有优势，不仅有助于运动员心脏病的诊断，也可用于指导科学训练和医学监督。