温泉游泳训练对飞行员心脏功能和大脑中动脉血流动力学指标的影响

70600 空军临潼航空医学鉴定训练中心 王忠波 周琪 戴庆 王争羊

710032 第四军医大学空军医学系 吴燕红2 姚永杰6

温泉游泳训练对飞行员心脏功能和大脑中动脉血流动力学指标的影响

710600 空军临潼航空医学鉴定训练中心 王忠波1周琪3戴庆4王争羊5

710032 第四军医大学空军医学系 吴燕红2姚永杰6

目的 观察健康疗养期间，温泉游泳训练对飞行员心脏泵血、舒张功能和大脑中动脉血流动力学指标的影响。方法 24名现役飞行员在健康疗养期间，进行每周5 d、连续4周的温泉游泳训练。训练前后采用彩色多普勒超声心动图技术测量心脏泵血和左室舒张功能的变化，采用经颅多普勒超声仪测量双侧大脑中动脉血流动力学指标。结果 与训练前相比，游泳训练4周后飞行员每搏输出量(SV)和射血分数(EF)均显著增加，差异有统计学意义(P＜0.01)，心率(HR)显著降低，差异有统计学意义(P＜0.01)，左室短轴缩短率(SFLV)和二尖瓣口舒张早期E峰最大血流速度均显著增加，差异有统计学意义(P＜0.01)；反映心脏功能的其他指标和双侧大脑中动脉血流动力学指标训练前后没有显著变化。结论 健康疗养期间，温泉游泳锻炼可提高心脏泵血和左室舒张功能，但不影响脑血管功能。

飞行员；温泉水；游泳训练；心功能；脑血管功能；超声心动图；经颅多普勒超声

高性能战斗机飞行员单次飞行时间长、认知负荷重、需要频繁做抗荷动作且要使用抗荷正压呼吸系统，因此体力消耗大，容易疲劳[1]。良好的心脏功能储备和脑血管调节能力是高过载、缺氧、高低温环境温度暴露等特殊环境条件下维持重要器官生理功能的重要因素。研究表明，利用各种自然疗养因子和人工疗养因子，对处于疾病或“亚健康”状态下的人员进行综合治疗，可达到预防疾病和恢复健康的目的[2]。关英涛等[3]研究表明，22 d的海泳训练可增加飞行人员的心肺功能，其对提高飞行员的灵活性、加速度耐力、缺氧耐力具有很好的效果。2年的游泳训练，可提高大学生的心脏泵血功能和PWC170，明显改善人体对氧的运输系统、氧的利用能力和心血管系统功能[4]。在各种疗养因子中，游泳训练作为有氧与无氧运动相结合的训练方法，可能对飞行员的心脏功能和脑动脉血流产生正性影响。温泉中含有丰富的微量元素，加之适当的温度，能对人体发挥多种保健治疗作用。有研究表明，温泉浴作为一种有氧运动方式能改善冠心病患者的心功能，显著提高心输出量和射血分数[5]。健康疗养期间，利用温泉游泳训练可否提高飞行人员的心脑血管功能，尚未见系统报道。为此，本研究采用彩色多普勒超声心动图技术和经颅多普勒超声技术，观察了健康疗养的24名现役飞行员，连续4周的温泉游泳训练前后的心脏泵血、左室舒张功能和双侧大脑中动脉血流动力学指标的变化。

1 对象与方法

1.1 对象 经过综合医学检查(包括查阅既往医学鉴定结论、物理查体、血常规、胸部X线照片、腹部颈部血管B超、肝功和乙肝六项等)，确定24名在空军某飞行员航空医学鉴定训练中心进行健康疗养和航空生理训练的现役男性歼击机飞行员作为受试者，年龄(30.8±6.1)岁，身高(172.1±3.4)cm，体质量(59.9±3.7)kg。实验前向他们详细介绍有关实验的目的、意义和程序，以获得知情同意。

1.2 方法

1.2.1 温泉游泳训练 采用室内游泳池，长20 m，宽15 m，水深1.5～2.4 m。水源为自来水和温泉水，各占50%，水温25～33℃。训练方案为：每周连续训练5 d，休息2 d，每天上午9点开始，自由姿势游300 m，下午4点开始，自由姿势游400 m，持续训练4周，累计游泳训练20 d。

1.2.2 心脏功能检查 游泳训练前后，采用百胜2000彩色多普勒超声仪，由专人操作检测心脏泵血和左室舒张功能。检查时间是工作日的9：30～11：30，每名受试者均在完成TCD检测后进行超声心动图检查。受试者左侧卧位，平静呼吸，探头置胸骨旁探窗于左室长轴切面检测主动脉内径；左室短轴切面心尖水平检测肺动脉主干内径；乳头肌水平检测左室收缩期横径、纵径，舒张期横径、纵径，采用公式计算：左室短轴缩短率(shortening fraction of left ventricle，SFLV)=[舒张末期直径(Dd)-收缩末期直径(Ds)]/Dd× 100%。心尖探测窗及四腔心切面检测四腔大小，采用公式计算：每搏输出量(SV)=舒张末期容积(EDV)-收缩末期容积(ESV)，射血分数(ejection fraction，EF)=SV/EDV×100%。探头置二尖瓣口取血流频谱图像，经仪器自动处理，测量二尖瓣口舒张早期最大血流速度(peak early E-wave inflow velocity)E和舒张晚期最大血流速度(peak late inflow velocity)A，E峰代表舒张早期左室快速充盈程度，A峰为心房收缩所致，反映心肌舒张末期功能情况。计算E/A和每分输出量(cardiac output，CO=HR×SV)[6-7]。

1.2.3 脑动脉血流动力学检查 在整个游泳训练前后，采用经颅多普勒超声仪(NeurovisionTM)，测量双侧大脑中动脉(middle cerebral artery，MCA)血流动力学指标。TCD利用血管内流动红细胞为超声散射源，将声束的回波信号，形成多普勒效应光点，经A/D转换，由视频彩色显示并打印。检查均在工作日的9：00～11：00进行。检查时TCD有专人操作，受试者平卧，嘱受试者平静呼吸，并避免外界声光干扰。探头置于颞窗，探头上涂足够的超声耦合剂，探头与皮肤保持一定的压力，以利超声束穿透，取脉冲重复频率2 MHz，取样深度为50～60 mm，探头与颞窗皮肤垂直。自动计算指标有：收缩期峰值血流速度(Vs)，舒张末期峰值血流速度(Vd)，峰值平均血流速度(Vm)，脉动指数(pulsatility index，PI)，PI=(Vs-Vd)/Vm，阻力指数(resistance index，RI)，RI=(Vs-Vd)/Vs。后期处理时计算收缩/舒张比值Vs/Vd。MCA两侧流速差(bilateral velocity difference，BVD，BVD=右侧Vm-左侧Vm)，MCA两侧非对称指数(inter-hemispheric asymmetry index，AI)，AI=(右侧Vm-左侧Vm)×200/(右侧Vm+左侧Vm)[8]。

2 结果

2.1 心脏泵血和左室舒张功能的变化 所有受试者均完成了4周的游泳训练，训练后飞行员体质量有降低的趋势，血压没有显著变化。与训练前相比，游泳训练4周后飞行员SV和EF均显著增加(P＜0.01)，HR显著降低(P＜0.01)，SFLV和二尖瓣E峰最大血流速度均显著增加(P＜0.01)，差异均有统计学意义；二尖瓣A峰最大血流速度、E/A比值、CO、主动脉内径、肺动脉主干内径训练前后没有显著变化(表1)。

表1 4周游泳训练前后飞行员心脏泵血和左室舒张功能的变化(n=24，±s)

表1 4周游泳训练前后飞行员心脏泵血和左室舒张功能的变化(n=24，±s)

游泳训练前 游泳训练后 t值 P值HR(次/min) 62.42±2.47 58.77±2.42 10.295 ＜0.01 SV(mL) 88.58±22.71 94.19±22.44 -3.973 ＜0.01 CO(L) 5.52±1.35 5.54±1.34 -0.264 ＞0.05 EF(%) 64.08±6.39 65.28±6.45 -3.261 ＜0.01 SFLV(%) 34.00±3.93 35.38±3.66 -3.127 ＜0.01二尖瓣E峰最大血流速度(cm/s) 70.62±8.17 72.69±7.18 -5.052 ＜0.01二尖瓣A峰最大血流速度(cm/s) 46.62±7.18 48.23±6.07 -1.743 ＞0.05 E/A 1.55±0.28 1.53±0.27 0.360 ＞0.05主动脉内径(mm) 28.96±1.25 29.04±1.18 -0.811 ＞0.05肺动脉主干内径(mm) 18.46±1.03 18.76±1.21 -0.412 ＞0.05

2.2 大脑中动脉血流动力学的变化 反映双侧大脑中动脉血流动力学的指标Vs、Vd、Vm、PI、RI、Vs/Vd，以及MCA两侧流速差BVD和两侧非对称指数AI在4周游泳训练前后没有显著差异(表2)。

表2 4周游泳训练前后飞行员大脑中动脉血流动力学指标的变化(n=24，±s)

表2 4周游泳训练前后飞行员大脑中动脉血流动力学指标的变化(n=24，±s)

游泳训练前 游泳训练后 t值 P值Vs(cm/s)右106.84±18.25 109.72±17.95 -0.921 ＞0.05左105.19±16.91 104.35±12.96 0.349 ＞0.05 Vm(cm/s)右66.38±13.82 66.96±12.59 -0.232 ＞0.05左66.28±12.15 64.92±11.20 0.710 ＞0.05 Vd(cm/s)右45.86±11.89 45.42±9.58 0.215 ＞0.05左44.30±7.23 44.05±9.75 0.177 ＞0.05 Vs/Vd右2.37±0.22 2.45±0.25 -1.427 ＞0.05左2.38±0.15 2.43±0.32 -0.831 ＞0.05 RI右0.60±0.06 0.59±0.04 0.503 ＞0.05左0.60±0.05 0.58±0.06 0.835 ＞0.05 PI右0.98±0.12 0.98±0.11 -0.241 ＞0.05左0.97±0.07 0.95±0.12 0.590 ＞0.05 BDV(cm/s) 0.10±11.78 2.04±8.03 -0.794 ＞0.05 AI(%) -0.23±17.52 2.70±12.35 -0.762 ＞0.05

3 讨论

高性能战斗机飞行员反复暴露于高过载、缺氧、高低温等特殊环境条件下，需要良好的心脏功能储备和脑血管调节能力。利用各种疗养因子和体育锻炼措施，可增强飞行员体质，防治疾病，促进康复，恢复其生理心理功能状态。但未见利用温泉游泳训练提高心脑血管功能的研究报道。本研究采用无创的彩色多普勒超声心动图技术和经颅多普勒超声技术，观察了24名现役飞行员在健康疗养期间，连续4周的温泉游泳训练前后的心脏泵血、左室舒张功能和双侧大脑中动脉血流动力学指标的变化。结果显示飞行员SV和EF游泳训练4周后显著增加，HR显著降低，SFLV和二尖瓣口舒张早期E峰最大血流速度均显著增加；而反映心脏功能的其他指标和双侧大脑中动脉血流动力学指标训练前后没有显著变化。结果表明，温泉游泳锻炼可提高心脏泵血和左室舒张功能，但不影响脑血管功能。

在各种疗养因子中，游泳训练是一种有氧与无氧运动相结合的训练方法[3]。游泳训练除有一般性体育活动的健身作用外，还有以下生理学作用：①提高分析器机能。游泳最大的特点是人体呈水平位在水中运动，因而可使分析器特别是运动和前庭分析器得到全面锻炼，改善其功能。②改善内脏器官功能。身体呈水平位运动，可使心脏负担减轻，加之水对皮肤和身体各部位(尤其是胸腹腔)的压力以及大肌群的活动，更能增强心血流量，有利于提高心脏的活动能力，为克服水对胸腹腔的压力而进行的深呼吸，可促进呼吸肌发达，因而可增强肺活量和最大通气量，延长闭气时间。③调节作用。水的传热性大，不同的水温可以对神经系统、循环系统以及热代谢过程产生良好的锻炼与强壮作用[9]。温泉中含有丰富的微量元素，加之适当的温度，能改善冠心病患者的心功能，显著提高心输出量和射血分数[5]，对人体发挥多种保健治疗作用。在温泉水中游泳训练，可发挥两者的联合作用，可能对飞行员的心脏功能和脑动脉血流产生正性影响，但本研究只发现温泉游泳锻炼可提高心脏泵血和左室舒张功能，但不影响脑血管功能。本研究结果与既往报道的游泳锻炼对心功能的影响结果是一致的[3-4]，而温泉游泳训练前后大脑中动脉血流动力学指标并没有改变，这可能与脑血管和血流量自身调节的稳定性有关。

温泉游泳训练提高心脏泵血和舒张功能的机制尚不十分清楚。动物实验证实，低氧条件下游泳锻炼后大鼠血液粘滞度显著降低，左、右室心肌最大舒缩速度显著提高，心输出量显著增加[10]。罗艳蕊等[11]研究表明，8周低强度有氧游泳训练后大鼠心脏降钙素基因相关肽CGRP在mRNA水平表达上调，可能会导致心肌组织CGRP含量上升，从而增强心肌收缩力，反映出长期低强度的游泳运动训练后心脏在分子水平上的良好适应。另一项实验也证实，长期游泳训练能有效地提高大鼠的心脏功能，其主要生理特征表现为提高安静状态下心脏舒张功能，可导致心肌的能量利用出现节省化[12]。关于温泉游泳训练提高心脏功能而不影响脑血管功能的机制，我们将进行进一步的实验研究。

[1]贾妙兴，付国顺，陈孔斌，等.潜艇艇员疗养前后抗氧化能力的变化[J].海军医学杂志，2008，29(4)：307-308.

[2]李立华，耿喜臣，陆霞，等.专项抗荷体能训练对HP动作抗荷效果的影响[J].中华航空航天医学杂志，2004，15(3)：151-155.

[3]关英涛，万梅，张毅霞.飞行人员海泳训练前后部分生理指标的变化[J].航空军医，2003，31(4)：146-147.

[4]李云清.游泳运动对大学生心血管功能的影响[J].科技信息，2006(3)：9.

[5]胡琳琳，王永革，李冬娥.温泉浴改善冠心病患者心功能[J].中国临床康复，2003，7(15)：2220-2221.

[6]Demaria AN，Wisenbaugh TW，Smith MD，et a1.Doppler echocardiographic evaluation of diastolic dysfunction[J].Circulation，1991，84(Suppl I)：288-295.

[7]谈诚，蒋昌林，汪娜，等.21 d头低位卧床对人体左心舒张功能的影响[J].航天医学与医学工程，2002，15 (3)：182-185.

[8]王忠波.TCD对模拟失重下脑动脉血流的检测[J].中国疗养医学，2009，18(5)：391-394.

[9]周汝翔.实用疗养学[M].沈阳：辽宁人民出版社，1987：79-84.

[10]刘福玉，黄庆愿，高钰琪，等.模拟高原游泳运动对大鼠血液粘滞度及心功能的影响[J].中国应用生理学杂志，2004，20(1)：7-10.

[11]罗艳蕊，贺杰，漆正堂.长时间低强度游泳运动对大鼠心血管系统CGRP mRNA表达的影响[J].中国应用生理学杂志，2007，23(1)：62-65.

[12]吕远远，孙飙，马继政.不同强度游泳训练对大鼠心脏形态和功能的影响[M].南京体育学院学报：自然科学版，2007，6(1)：1-5.

Objective To observe the effects of swimming training in hot spring on function of cardiac pump，cardiac diastolic function and hemodynamics of middle cerebral artery of pilots during convalescent period.Methods Twenty four male pilots on active service were

swimming training in hot spring，5 days/week，for successive four weeks during convalescent period.Before and after the training，the indexes of function of cardiac pump and left ventricular diastolic function were measured with echocardiogram and parameters of middle cerebral artery hemodynamics were detected by TCD technology.Results After four weeks of swimming training，stroke volume(SV)and ejection fraction(EF)were significantly increased(P＜0.01)，while heart rate(HR)were significantly decreased(P＜0.01).Shortening fraction of left ventricle and mitral inflow E peak velocity in early period were significant increased(P＜0.01).There was no significant difference of other indexes reflected heart function and dynamics of bilateral middle cerebral artery between before and after training.Conclusion Swimming training in hot spring can improve function of cardiac pump and diastolic function and does not affect the function of cerebral vessels.

Pilot；Hot spring water；Swimming Training；Cardiac function；Cerebral vessels function；Echocardiogram；Transcranial Doppler sonography

1005-619X(2010)08-0673-04

2010-01-27)