憋气对大学生运动员脑血流速度的影响研究

姚宝元 崔 静

(湛江师范学院体育系，广东湛江 524048)

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

20名北京体育大学武术学院2005级健康大学生，男、女各 10名，年龄为 19-22，平均年龄为19.80±1.01岁，身高151-176cm，平均身高163.60±6.39cm，体重45.10-68.10kg，平均体重58.32±6.00kg，所有受试者均志愿参加本实验，无心脑血管和精神疾病史，无服用影响精神状态的药物，要求所有受试者实验前12h内不食用或饮用任何含咖啡因的食品或饮料。

1.2 研究方法

1.2.1 使用仪器

EDAN仪器有限公司产CBS—II经颅多普勒诊断系统，可同时持续监测大脑中动脉的血流速度，选用2MHPW探头。

1.2.2 脑血管的选择

选择大脑中动脉(Middle Cerebral Artery，MCA)作为测定TCD各项参数的血管。理由是:(1)MCA是供应大脑半球血液最多的动脉(约占脑循环的80%);(2)MCA特殊的解剖结构，使得它是经颞窗检出率最高，频谱最清晰又稳定的血管［1］;(3)在进行不同脑功能活动及运动状态下脑血流的监测，MCA是最常用的部位，选用MCA有利于同其他学者的研究比较分析。

1.2.3 大脑中动脉经颅多普勒参数的测定

中动脉的多普勒信号用手持式探头通过颞窗定位，在42-56mm的深度测定，即MCA的近端段，透射角为探头向上、向前方向。每位受试者超声检查的深度范围和角度在整个探测过程中保持恒定。参考他人研究结果的报道［2］，同一受试者左、右两侧大脑中动脉的血流速度非常接近，无显著性差异，故本次探测的血流速度仅以左侧一侧的MCA作为代表。如果左边的多普勒信号不够充分，则使用右边的，在每一次探测过程中都要尽可能确保探头位置和角度的固定不变。

1.2.4 实验过程

实验在北京体育大学实验中心脑功能实验室进行。在正式探测前，受试者进行三次憋气练习，每次憋气15s，每次憋气后恢复3min，再进行下次憋气。然后休息15min。受试者坐在一张舒适的椅子上，尽可能减少焦虑，不允许他们想任何问题、说话或活动，也不允许和他们说话。采用EDAN仪器有限公司产CBS—II经颅多普勒诊断系统，用标准的血管超声检查方法［3］，探头经左颞窗探测颅内左侧MCA，探测深度为42-56mm。调整获得理想信号后，分别在休息期，憋气早期5s、中期5s和后期5s冻结频谱，记录MCA的Vm，(平均血流速度)、Vp(收缩期峰血流速度)和Vd(舒张期末血流速度)。

1.2.5 数据处理

以休息期的后5s作为憋气时相的测量基线，计算休息期的后 5s和憋气前期 5s、中期 5s、后期5sMCA血流速度的平均值，用基线值判断憋气各时相的脑血流速度的变化，为减少超声角度变化所引起的差别，计算从基线到憋气各时相的相对减少幅度(CBFV基线-CBFV憋气/CBFV基线X100)作为统计数据进行分析。

所有数据用SPSS12.0软件包进行统计处理，憋气各时相的测定值与基线测定值的横向比较采用配对t检验。数据均以±S表示，显著性水平选为P＜0.05，非常显著性水平选为P＜0.01。

2 研究结果

男、女性组在憋气过程中大脑中动脉血流速度(Vm.Vp和Vd)有一个复杂的变化时程，憋气早期，Vm、Vp、Vd增加，显著高于基线期测定值;憋气中期，Vm、Vp、Vd均减小，显著低于基线期测定值;憋气后期，Vm、Vp、Vd都有所回升，但仍显著低于基线期测定值。分别见表1和表2。

表1 男性受试者憋气过程中MCA血流速度的变化(N=10)

表2 女性受试者憋气过程中MCA血流速度的变化(N=10)

3 分析与讨论

1982年诞生的TCD技术是利用多普勒效应，通过将超声波的发射频率和接收频率的差值(频移)转换成视频信号(即受检者的血管血流频谱)，从而获得有关血流动力学资料。TCD技术四个主要参数为Vm(平均峰速度)、Vp(收缩期峰速度)、Vd(舒张期末峰速度)和PI(搏动指数)，其中Vm生理意义最大［4］。一是因为Vm很少受心率、心收缩力、外周阻力和动脉顺应性等心血管因素的影响;二是因为Vm代表了搏动性血液的供应强度，故可用Vm来评价脑动脉血流速度。同时由于国内外学者的研究证实颅底动脉的血流速度与局部脑血流量有良好的相关［5-8］。因此，Vm尚可用来评价局部脑血流量的变化。

或深或浅的吸气后，紧闭声门，做尽力的呼所动作，称为憋气［9］。常在完成最大静止用力动作时需要憋气来配合，譬如举重、角力、拔河等。大量研究已证实憋气可反射性地引起肌肉张力增加，可为有关运动环节创造最有效的收缩条件，但憋气也会压迫胸腔，使胸内压上升，造成静肪血回心受阻，进而心脏充盈不充分，输出量锐减，血压大幅下降，导致心肌、脑细胞及视网膜供血不全，产生头晕、恶心、耳鸣和眼黑等感觉，影响和干扰运动的正常进行。由此看来，憋气对人体运动有利有弊。有些时候需要通过奋力和憋气才能取得最后的胜利，那么这样的憋气是有必要的，是不可避免的。然而人们能意识到憋气对运动有利的一面，但却往往忽视憋气对运动不利的一面。因此，在运动中应根据完成动作的需要正确、合理地运用憋气，决不可盲目泛用。

本研究对20名正常男女大学生，采用经颅多普勒技术，在憋气和其前休息期对左侧大脑中动脉CBFV进行监测，结果显示男女受试者在憋气过程中CBFV都有一个复杂的变化时程，在憋气开始CBFV显著性增加，之后随着憋气继续，CBFV又显著性下降，到憋气的后期CBFV有所回升，但仍显著低于休息期基线测定值。这和平均动脉压在憋气时的变化时程相平行。憋气开始时，平均动脉压较快较多升高，这可能增大透壁压，扩张大脑中动脉。Narloch，et al.［10］研究发现憋气开始增加脑血流量。大脑中动脉平均血流速度与平均动脉压平行性地增加(R2≈1)，这提示大脑自动调节滞后将近2S开始，在 10S 内才能建立血流速度(量)的平衡［11，12］。随后大脑中动脉血流速度的下降和回升(但仍低于基线水平)，应从多方面，多角度考虑，包括胸内压中心静脉压(CVP)、静脉血回心量、心输出量(CO)，大脑灌注压、动脉血二氧化碳分压(Paco2)和交感神经活动的变化，以及最后大脑代谢的需求。憋气引起胸内压、CVP增大，静脉血回心量锐减，CO降低，大脑流入压减小，流出压增大，大脑灌注压下降，转而导致CBFV显著下降。交感神经的激活对大脑动脉流速有一个潜在的重要作用，憋气引起肌肉交感神经活动，从而使CBFV降低。在憋气过程中Paco2降低，与正常呼吸相比，憋气时CO显著减少，转而减少从组织中带走CO2［13］。而 Paco2的下降可引起大脑中动脉平均血流速度减少10～15%。至于其详细具体机制还不十分清楚，仍需大量系统深入地研究。但是纵观许多研究，可以肯定的是决非某单一因素发挥作用的结果，而是许多因素综合发挥作用才引起CBFV显著下降。

4 结论与建议

运用经颅多普勒技术，监测了20名正常男女大学生憋气时和其前休息期大脑中动脉血流速度的变化，结果显示:憋气开始早期大脑中动脉血流速度显著增加，之后随着憋气继续进行，至憋气中期，大脑中动脉血流速度又显著减少，最后到憋气后期，大脑中动脉血流速度有所回升，但仍于基线水平。这提示憋气引起大脑灌注压降低，影响大脑供血，对大脑发挥正常功能不利。因此，决不能盲目泛用憋气，应根据运动具体动作需要正确合理使用憋气，但憋气时间不宜太长。

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