递增负荷功率车运动对肥胖者指端容积血流脉搏波的影响

崔文丽 高峰 安翠平

肥胖最直接、最普遍影响的是人们的心血管功能,严重威胁人们的生命健康。我国在校学生由于运动引起的心血管意外,运动猝死等疾病的发病率一直很高[1,2]。但目前我们的防御措施只是借助每年的常规体检项目(安静血压、安静心率和安静心电图)、体育活动中的自我主观感觉和心率监控,缺乏运动中对心血管系统的检测。本研究采用北京康普生生物科技有限公司生产的 HC2180指夹式无创血流参数检测仪对人体指端容积血流脉搏波进行动态描记,准确获取不同体成分在校男大学生的指端光电信积血流脉搏液(PPG)参数的变化特征,为指夹式心血管功能无创快速检测技术应用于在校大学生运动时心血管功能监测、预防运动中心血管功能异常和运动减肥处方等提供理论依据。

1 对象与方法

1.1 研究对象 问卷调查的方式招募正常与肥胖的在校男大学生各 30例,通过形态学检测(身高、体重)、体重指数(BMI)、机能检测(心率、血压)和入学体检结果的筛查,选取心血管功能正常的 20例(基本情况见表 1),分为正常组和肥胖组。

1.2 方法

1.2.1 实验仪器及器材:瑞典产MONARK 834E功率自行车、芬兰POLAR ACCUREX PLUS心率遥测表、HC2180指夹式无创血流参数检测仪、血压计、身高体重计、

1.2.2 递增运动负荷方案:体育运动可以使心血管系统产生应激反应,也可增强其生理功能和适应能力,但由于组间在体成分上的差异情况,我们对不同的组采用了不同的运动负荷方案 。见表 2。

1.2.3 HC2180指夹式无创血流参数检测仪检测。

1.2.3.1 选择非使用血压袖带一侧的手,测试前检查每位受试者的手腕及指端,确保无任何缠绕的异物,血流灌注情况良好。被检测的手指无异形,以确保能够检测到稳定的容积血流脉搏波。

1.2.3.2 不同体成分被试分别选取 A或B递增运动负荷方案(表 2),采用HC2180指夹式无创血流参数检测仪连续采集在递增负荷功率自行车运动中指端血流容积脉搏波动态变化波形,记录不同负荷等级被试主观体力感觉(RPE)、心率(HR)、动态心率系数(DHR)、PPG参数值如:血管充盈分数(VDF)、血管回缩分数(VCF)、脉搏波积分指数(PCII)、血管回缩期指数(VCTI)。

1.2.3.3 PPG参数的生理学意义:①血管充盈分数(Vasodilation Fraction,VDF):心脏收缩射血使血管壁扩张血管膨胀,产生了指尖脉搏容积曲线的升支和主动脉瓣关闭(重搏波)前的降支部分。这部分曲线反映心脏的做功状态和血管的顺应性。指尖脉搏容积曲线的升支部分波形,反应血管在心脏快速射血作用下(即血管充盈期)血管的扩张能力,与心脏功能、射血量以及血管顺应性有直接关系。动态监测血管充盈分数,可以实时跟踪运动过程中血管充盈的变化,它反应了受试者的血管充盈期血管的扩张能力变化,从而反映出心脏功能、射血量以及血管顺应性。②血管回缩分数(vasoconstriction fraction,VCF):自血管充盈达到最大程度开始,血管在动脉壁弹性作用下开始回缩,随后主动脉瓣开始关闭,心脏完全停止射血,血管内压力迅速下降,产生了指尖脉搏容积曲线的降支部分。血管回缩期反映了从心脏射血减慢到停止,直至静脉血液回流使心脏充盈,心脏重新获得能量的过程。血管回缩期血液流动的动能来源于两个方面,一是心脏收缩期射血产生的血流惯性;二是血管回缩过程中动脉壁的弹性。因此,血管回缩期压力的高低取决于血容量(或心搏血量)和动脉壁弹性。这部分波形反映了血管回缩期肌体组织灌注和血液回流动能的水平。血液回流的动能和持续时间直接影响心脏充盈和肌体组织灌注,其动态变化反映了心力储备水平的变化,实时跟踪分析其动态变化规律以提示运动中可能存在的血液回流不足和其他异常及其对心脏充盈的影响。③脉搏波积分指数(pu lse contour integral index,PCII):指尖容积血流脉搏波曲线反映了整个心动周期过程中心脏做功的状态。该指标可以反映心脏搏动做功的动能,通过指数化处理使其消除心率变化的影响,成为动态监测的一个重要指标。实时跟踪受试者在运动前、中、后的动态变化规律,可观察到运动造成的血液重新分配的过程;结合血管充盈分数和血管回缩分数的变化,可有效观察分析血管充盈与回缩功能变化走势,以尽早判断心血管系统对运动负荷的适应性和耐受性,提前发现心血管功能异常。④血管回缩期指数(vasoconstriction time index,VCTI):从指尖脉搏容积曲线的最大值至下一心动周期射血起始为血管回缩期时相。该指标反映了肌体组织灌注和血液回流心脏过程的时相,也是心动周期中心脏获得主要动力过程的时相。该指标随心率变化,还受到动脉壁弹性和血容量的影响,该指标的变化间接反映心脏充盈过程获得能量补充的状态和心力储备水平的变化。由于它受心率影响,以心率或心动周期将其指数化后可忽略心率的影响。⑤动态心率系数(dynam ic heart rate coefficient,DHR):反映人体心脏在运动中心率相对于静息状态心率的变化幅度。一般采用运动前的最低心率值或静息心率作为心率基数,随着心率的加快,心动周期缩短,动态心率系数增大。

表1 2组基本情况比较n=10,

表1 2组基本情况比较n=10,

注:与肥胖组比较,*P＜0.05

组别 年龄(岁) 身高(cm) 体重(kg) BM I 心率(次/min) sBP(mm Hg) dBP(mm Hg)肥胖组 21.1±1.3 171±5 94±12 32±4 72±5 137±13 83±9正常组 22.1±1.1 172±4 68±9* 23±3* 69±5 133±11 82±9

表2 2组递增运动负荷运动方案 n=10,W

1.3 统计学分析 应用SPSS 13.0统计软件,对同一体成分大学生不同负荷等级间 PPG参数的分别采用单因素方差分析(ANOA)和 Post Hoc Test(LSD)检验进行比较;同一负荷不同体成分大学生间 PPG参数采用独立样本t检验进行比较。

2 结果

2.1 肥胖PPG组参数差异比较 在方差分析的基础上进行Post Hoc Test(LSD)检验,结果显示肥胖大学生在 100W运动负荷时 PCII参数值显著低于 0W、50W负荷;100W运动负荷时 DHR参数值显著高于 0W、50W负荷;75W、100W运动负荷时 VCF参数值显著低于 0W负荷。见表 3。

表3 肥胖递增负荷运动中PPG参数比较n=10,

表3 肥胖递增负荷运动中PPG参数比较n=10,

A负荷方案 PCII VDF VCF VCTI DHR 0W 0.73±0.11 0.301±0.071 0.711±0.081 0.721±0.0710.92±0.1550W 0.43±0.06 0.321±0.051 0.671±0.051 0.691±0.0611.61±0.2775W 0.36±0.04 0.331±0.021 0.661±0.021 0.671±0.0121.81±0.33100W 0.33±0.03 0.351±0.022 0.641±0.021 0.662±0.0312.03±0.38 F值 72.466 2.112 3.601 2.556 28.777

2.2 正常组PPG参数差异比较 在方差分析的基础上进行Post Hoc Test(LSD)检验,结果显示正常大学生在75W、100W、125W运动负荷时 PCII参数值显著低于 0W负荷,但后 3个负荷之间差异无统计学意义(P＞0.05);125W、100W运动负荷时 DHR参数值显著高于 0W、75W负荷,但后2个负荷之间没有显著性差异;125W、100W运动负荷时VCF参数值显著低于0W、75W负荷,但后 2个负荷之间差异无统计学意义(P＞0.05)。见表 4。

表4 正常组递增负荷运动中 PPG参数比较

2.3 不同体成分大学生递增运动中主观体力感觉的变化情况见表 5。

2.4 相同负荷不同体成分大学生PPG参数比较 75W运动负荷下,2组大学生PPG参数进行T检验,结果显示 2组之间VCF、VCTI 2项参数具差异有统计学意义。100W运动负荷下,2组大学生 PPG参数进行T检验,结果显示 2组之间 PCII参数差异有统计学意义。见表 6、7。

表5 不同体成分大学生递增运动中主观体力感觉的变化情况 n=10,例

表6 2组运动负荷为 75W时 PPG参数的比较

表7 2组运动负荷为 100W时 PPG参数的比较

3 讨论

3.1 在不同递增负荷运动方案中,通过HC2180指夹式无创血流参数检测仪的动态监测功能,依据指端容积血流脉搏波的特征参数(DHR、PCII和 VCF)可以显著的反映出人体的血管血流在不同运动负荷刺激下瞬间所发生的细微变化,说明人体心血管系统对体育运动有瞬时应激反应。

3.2 肥胖和正常受试者在同一运动负荷下 RPE的表现不一样,肥胖受试者更容易产生疲劳,运动能力低于正常者,缺乏体育锻炼。

3.3 在相同运动负荷下指端容积血流脉搏波的特征参数(VCF、VCTI和PCII)也可以显著地区分不同体成分大学生的心血管功能差异。

综上所述,通过让人体承受一定的运动负荷,借助指夹式无创血流参数检测仪可以在较短的时间内通过 PPG参数指标了解人体运动时其心血管系统的细微变化情况,以便更准确地判断人体心血管系统在体育运动中的变化和对进行体育训练强度的耐受力,提早发现引起运动伤害的征兆[3-5]。可见,此实验可显示不同体成分者在体育运过动中心血管功能的差异,为今后在研究运动减肥领域提供一定的理论依据。同时,在评价大学生心血管功能方面可以有效弥补传统的静态检测方法的不足,有助于提早发现由心血管异常引起的运动伤害及其发生前的征兆,对预防严重的运动伤害乃至运动猝死的发生产生积极的作用。

1 Ades PA.Preventing sudden death:Cardiovascular screening of young athletes.The Physician and sports Medicine,1992,20:75.

2 郝兴海.心脏外科术后无创指端容积脉搏曲线法监测心血管功能的准确性的研究.医疗设备,2005,7.

3 赵景石.肥胖的运动干预机制与运动处方.河北医药,2009,31:2469-2470.

4 王玉秀.大学生心功能评价指标的效度研究.中国体育科技,2006,42:40.

5 路光,李骁君,张晓东,等.太极拳作为运动处方对肥胖学生 PWC-(150)测试前后 STI和血流动力学参数的影响.山东体育科技,2005,27:28-30,34.