站姿振动对血液流变性的影响

徐树礼

长期运动训练使运动员的血液性状发生一系列适应性变化[1]：血液粘度下降，红细胞变形能力增加，血容量增加。近20年，国内外学者对振动训练研究主要集中在肌肉（力量、柔韧性和弹性成分）、多发性硬化症、帕金森氏综合症的即时效应与结构性效应、增长机制、疲劳进程、康复治疗、肌电图[2]和振动模式[3]的宏观训练效果领域内。但振动训练后血液生理状态的报道鲜见，而血液流变性异常将引起机体循环障碍，影响组织的代谢和功能，从而产生疾病。因此，振动训练的血液流变性研究对医务监督振动训练生物体的训练效果和深化人们对振动训练效果的辩证认识，具有重要现实意义。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

运动训练专业24名（男14、女10）志愿者（世居平原，无慢性病史，不吸烟，不饮酒，不肥胖），经过严格健康体检，实验期中不服药，不参与其他运动训练，签订同意合同，按标准完成实验要求动作。其中2名男生生病吃药，1名女生处月经期，21名（男12、女9）完成全部测试。

1.2 实验法

1.2.1 实验方案 随机分为1个对照组和2个实验组，每组男4人，女3人。对照组，两脚站在振动台上，躯干垂直，选择个人最大负重的75%～80%，做负重深蹲到个人最大程度，8次/组×6组（1 次/3 s），周日休息，其他每天下午（4：00～5：00）1次课，时间12周。实验组与对照组的不同之处：训练时振动台振动（加速度a=1.8 g，g=9.8 m/s2），分别为低频高振幅（频率45 Hz、振幅10 mm）和高频低振幅（90 Hz、5 mm）。

1.2.2 血样采集及处理 实验前、实验后l、2、3月最后1天在前一天休息的基础上，清晨安静时7：00～8：00空腹静脉抽血5 mL，注入抗凝管，轻微混匀1 min在校医院检测。

1.2.3 测试仪器 采用北京LBY－N6A型全自动血流变仪（含血沉压积仪）对全血进行直接、快速准确的自动测量，适用于非牛顿流体和牛顿流体的测量。技术指标：粘度测量范围：0 mPa·s～35 mPa·s；切变率变化范围：1S－1～200S－1；测量精度误差：＜±3%；样品用量：0．8 mL；测试速度：40 个样本/h；样品位：60 个原试管孔位/每盘；测试区温度：（27±0．5）℃。

1.2.4 指标测试与方法 每一份标本都测定在高剪切率为200S－1，中剪切率为 50S－1，低剪切率为 1S－1下的粘度值；在封闭环境下检测血浆；用微量毛细管法测红细胞压积，温度为（25±1）℃；用粘度法测变形性；用血沉曲线法自动测定血沉；用血凝测定法测血浆纤维蛋白原。

1.3 数据处理

利用SPSS19．0软件对实验数据进行T检验。

2 研究结果

2.1 站姿振动对血液粘度的影响

3组在实验前没有统计学差异，血液粘度随剪切率增大而减低，低切变率时尤为显著。低频高振幅组的全血低切粘度比实验前有显著增加（P＜0．05）；高频低振幅组第3月末的全血高切粘度和全血低切粘度比实验前有显著递增水平（P＜0．05）。对照组的血浆粘度降低3．53%，振动组的血浆粘度变化接近0%，未有显著性水平（P＞0．05）（见表 1）。

表1 站姿振动对血液粘度的影响（mPa·s）Table 1 the effect of the standing vibration on blood viscosity

2.2 站姿振动对全血相对粘度和全血还原粘度的影响

与实验前比较，对照组和高频低振幅组的全血高切相对粘度、全血低切相对粘度和全血高切还原粘度分别增加4．7%、7．92%、4．59%，8．26%、9．88%、7．07%，有显著性差异（P＜0．05）（见表 2）。

2.3 站姿振动对红细胞压积、红细胞变形指数（值）、纤维蛋白原的影响

对照组的红细胞压积保持稳定，变化几乎为0%，TK值降低2．70%，血浆中纤维蛋白原含量下降1．52%；低频高振幅组和高频低振幅组的红细胞压积和TK值变化趋势基本类同。第1月末和实验前1天比较明显升高，随后2个月的升高速度减慢，第3月末与实验前1天比较有显著升高（P＜0．05）。低频高振幅组和高频低振幅组的血浆中纤维蛋白原含量未有显著上升（P＞0．05）。

表2 站姿振动对全血相对粘度和全血还原粘度的影响Table 2 the effect of the standing vibration on whole blood relative viscosity and whole blood viscosity reduction

表3 站姿振动对红细胞压积、TK值、纤维蛋白原的影响Table 3 the effect of the standing vibration on red blood cell press,TK value,the influence of fibrinogen

2.4 站姿振动对血沉（ESR）、血沉方程K值、红细胞电泳时间

（S）的影响

与实验前比较，对照组的血沉明显减慢6．75%，低频高振幅组和高频低振幅组的血沉K值和红细胞电泳时间分别升高9．43%、12．31%，11．89%、12．89%，均有显著性差异（P＜0．05）（见表 4）。

3 分析与讨论

3.1 站姿振动对血液粘度的影响分析

高频低振幅组的全血粘度在200S－1高切变率时显著增高9．3%（P＜0．05）（见表 1）。由于血浆粘度变化很小，说明高频低振幅组血液粘度高切变率下红细胞浓度增加和红细胞的变形状况（此时一般无聚集）降低。实验组的全血低切粘度分别显著性递增7．94%、9．89%，说明实验组血液粘度低剪切率下红细胞聚集性提高，会出现人体微循环不畅。因为微循环内血液的切变速度相当于低切变率时的水平，微循环的灌流状况[4]可用全血低切粘度来表示。

对照组的血浆粘度降低，实验组的血浆粘度变化很小，但3组都没有显著水平。从一定程度上说明，下肢力量训练或坐姿振动条件下的下肢力量训练引起血细胞（主要是红细胞）和血浆容量增加，但由于血浆容量增加相对于红细胞容量增加更显著，所以形成红细胞压积减小和单位容积中红细胞数和血红蛋白总量减少，血液相对稀释，导致血浆粘度降低。

高频低振幅组的全血高切相对粘度出现显著性升高，说明血细胞浓度增加，或红细胞刚性增高，反映红细胞变形能力减弱；实验组的全血低切相对粘度出现显著性升高，即此温度时红细胞聚集指数升高，说明血细胞浓度增加，或红细胞聚集性增加，反映红细胞聚集性增强。

对照组的中切还原粘度升高1．92%，低频高振幅组和高频低振幅组的变化接近于零，说明单纯力量训练引起红细胞数量增加，单纯坐姿振动训练引起红细胞数量减少，因为坐姿振动力量训练的实验组红细胞变化接近于零。对照组的全血低切还原粘度降低1．28%，又因其全血粘度稍升高，说明HCT高（血液稠）而引起血液粘度大，但RBC自身流变性质并无异常（对粘度贡献不大），红细胞变形性稍提高（见表2）。低频高振幅组和高频低振幅组的全血低切还原粘度分别升高2．97%、1．49%，因为血浆粘度变化很小，根据全血粘度与全血还原粘度的关系，说明血液粘度的增大，排除红细胞的影响因素，是由于红细胞聚集性增加，因此与RBC自身流变性质变化有关，有参考意义。可见，站姿振动引起血液粘度增加，主要在于血细胞（红细胞）数量的增加、红细胞变形性降低和血容量的增加。局部振动引起工人血粘度等血液指标变化[5]，长期振动作业工人的血液具有较高的粘稠性和粘滞性[6]，说明振动性白指与全血粘度明显增高存在着一定的联系。可以看出，训练和振动各自使血液指标朝向相反的方向变化，若仅仅被动地接受振动，如接触振动作业的工人，振动对他们血液流变性的影响可能更明显或危害更大，这也是劳动部门为什么加强振动防护的原因，同时，本实验结果也可以得到同样的解释。

表4 站姿振动对ESR、血沉方程K值、红细胞电泳时间的影响Table 4 the effect of the standing vibration on on ESR,sedimentation equation K value,erythrocyte electrophoresis time

3.2 站姿振动对红细胞的影响

对照组的红细胞压积变化几乎为0%；低频高振幅组和高频低振幅组的红细胞压积分别从 48．20%、48．21%增加到 4．90%、5．99%，未有显著性水平（P＞0．05）（见表 3）。但红细胞数量增多，红细胞聚集机会增多，血液流动时层流间摩擦力增大，聚集体的数量和粘度增加，血流的阻力会随HCT增高而大幅度增加[7]，这些因素也使全血粘度各指标都增加。

用粘性方程Dintenfas计算TK值－红细胞变形指数，反映RBC变形能力。TK=（ηr0．4－1）/（ηr0．4HCT），式中ηr为血液的相对粘度，即全血与血浆粘度之比，HCT是红细胞压积。TK值与HCT无关，仅取决于相对粘度ηr。对照组的TK值降低2．70%，说明排除红细胞压积的影响，对照组的红细胞变形能力稍提高，这是因为运动训练淘汰老化的细胞，主要是红细胞，更新为新生的红细胞，随着更新率的增加，新生血细胞比例增加，红细胞变形能力越来越强。低频高振幅组和高频低振幅组的TK值分别升高6．76%、8．11%，说明排除红细胞压积的影响，红细胞变形性的降低，可能是因为开始时期振动促进贮血器官内老化的红细胞进入微循环血流，老化的红细胞占血中红细胞的比例增加，虽然排除红细胞压积的影响，但是使红细胞刚性指数增大。振动训练12周后，贮血器官内老化的红细胞已经更新多次，这种因素可以排除，但TK值继续升高，可能会是振动引起红细胞本身性质变化的原因，这需要进一步的研究。红细胞变形性的降低会使全血粘度，尤其是高剪切率下全血粘度升高，不仅造成组织器官缺血缺氧，影响体内微循环有效灌注和RBC寿命，而且血管结构也可能受损。

对照组的血沉明显减慢，由血沉方程计算公式K=ESR/[－（1－H+ln H）]（ln是以e为底数的对数，H是红细胞压积）求得的K 值下降 1．01%，都未有显著性水平（P＞0．05）。根据血沉与方程K值的关系，说明除去红细胞压积影响后，力量训练使红细胞变形性增加，凝聚性减弱，也可能是红细胞压积降低。虽然实验组的血沉增快，也未有显著性水平（P＞0．05），但血沉K值分别升高9．43%、12．31%，有显著性水平（P＜0．05），说明坐姿振动的血沉效果不仅抵消力量训练引起的血沉下降部分，而且有所升高，也就是，若不进行力量训练，仅仅坐姿振动的血沉应分别上升7．87%、8．69%。根据血沉与方程K值的关系，推断实验组红细胞间的聚集力增大，可能是因为开始时期振动促进贮血器官内老化的红细胞进入微循环血流，老化的红细胞占血中红细胞的比例增加，虽然排除红细胞压积的影响，但是使红细胞活性指数降低，聚集性增强。振动训练12周后，贮血器官内老化的红细胞已经更新多次，老化红细胞因素可以排除，但血沉与方程K值继续升高，可能会是振动引起红细胞本身性质变化的原因，这也需要进一步的研究。红细胞聚集性的增强会使使血液流动减慢，血流阻力增大，血液粘度增高，特别是低剪切粘度明显增高，其粘度增高的程度与红细胞的叠连速度及数量有直接关系，因为全血低切粘度值通常直接代表红细胞聚集性的强弱。

RBC的聚集性增高，促使血液粘度增加，也可能伴随其他血液流变性指标改变，导致血液阻力增大，流动性减弱，甚至使某些毛细血管堵塞，血液灌注量不足，造成组织或器官缺血、缺氧、酸性代谢产物增加，引起酸中毒，使RBC聚集进一步增强，变形性减退，形成恶性循环。给红细胞本身及血管壁基质带来深远的流变性改变，同时血管通透性增加还可导致血液的浓缩，引起许多脏器缺血性疾病。

对照组血浆中纤维蛋白原含量下降1．52%，说明力量训练使红细胞变形性增加，凝聚性减弱，也可能是红细胞压积降低的原因（见表3）。低频高振幅组和高频低振幅组血浆中纤维蛋白原含量分别上升3．18%、4．06%，说明坐姿振动的血浆中纤维蛋白原效果不仅抵消了力量训练引起的纤维蛋白原下降部分，而且有所升高，即若不进行力量训练，仅仅坐姿振动的血浆中纤维蛋白原应分别上升4．70%，5．58%，只是未达到显著性水平。可以看出，振动刺激可能引起红细胞压积增加导致纤维蛋白原含量增加，或者引起红细胞本身或血浆中某些物质的性质改变，比如本来是蛋白质的底物，现在由于振动的刺激转化成蛋白质，自然纤维蛋白原含量增加。因为红细胞TK值和血沉方程K值都是完全排除了红细胞压积的因素，从振动引起红细胞TK值和血沉方程K值继续升高来看，振动引起红细胞本身或血浆中某些物质性质改变的可能性较大，这确实是需要进一步研究的内容。基于红细胞在机体物质运输、机能调节、免疫和体温维持等方面的作用，若红细胞性质发生变化，这些作用根本没有其他物质能代替，而且红细胞性质发生的变化若不能恢复，振动对红细胞的损伤将是致命的损害，长期接触振动的工人经常患的振动病就是典型的例证。

对照组的红细胞电泳时间下降1．56%，未有显著性水平（P＞0．05），说明力量训练使红细胞带电量减少，变形性增加，凝聚性减弱。低频高振幅组和高频低振幅组的红细胞电泳时间分别升高 11．89%、12．89%，有显著性水平（P＜0．05），说明坐姿振动训练首先使血细胞数量增加导致血液粘度增加，随着振动时间的增加，排除红细胞压积的因素，可能引起红细胞本身性质的改变，如血浆中血脂、球蛋白和纤维蛋白原的增加，表面负电荷减少，相互间排斥力降低，在血液中相互聚集的机会增多，出现红细胞电泳时间延长等。

3.3 辩证地认识站姿振动对血液流变性影响的可能机制

振动引起血液流变性的改变机制还处在争议中，甚至有几乎相反的研究结果[8]。众所周知，运动训练淘汰衰老的血细胞，促使机体产生年轻的血细胞，主要是红细胞，因此红细胞膜的刚性降低，膜的弹性增加。

在正常粘度范围内增加血细胞数量有利于更好地运输氧，增加载氧能力。但局部振动使血细胞数量增多[9]，随着振动时间的延长，红细胞压积增加过多，致使血液粘度增高过多，超过正常血粘度。同时，血细胞电泳时间延长、血沉K值增高，只是电泳时间和血沉K值变化幅度较小，这些说明红细胞变形能力降低，因为血浆变化较小，可能是振动训练使膜的刚性增加，膜的弹性降低，这种变形能力的降低是影响血液流变性的重要方面。许多血液流变性指标的改变导致血流阻力的增加，由于血流阻力增加，血流速度减慢，反而降低氧和其他养料的运输，也降低体内体温调节和清除废物的能力，使运动能力下降。因此，振动训练需要注意振动的时间。

振动训练的振幅一般在1～10 mm之间，振幅大于4 mm[10]时，血细胞间产生相对横向运动，血细胞不同流动层次之间纵向运动的额外流动导致血液粘度增加。而为了追求训练效果，振幅5～10 mm的居多，血液粘度增加更明显，因此，振动训练需要注意振动的振幅。

振动使毛细血管形态、本身功能性和病理性改变，引起血管内皮损伤[11]；血管内皮损伤导致释放血管活性物质[5]，血浆外渗[12]，引起机体凝血机制紊乱[13]。振动对血管的损害，提醒我们振动训练需要监测血管的变化，虽然当前振动训练研究显示的有利效果增加明显，但同时，不利训练效果也可能明显增加，而总体的训练效果不一定增加，可能是不利训练效果被我们忽视了，提醒我们还有很多潜在的变化或损伤需要我们去研究。毕竟振动训练是使用不同振动波人为地去干扰人脑神经冲动，达到机体神经逐渐适应人为设计的振动波的训练效果。虽有部分功效，但同时严重影响机体生物电，对机体各系统的负作用很大。早在20世纪70年代，国际标准化组织已将振动列为7大环境公害之一，成为一种环境污染，我国已将振动病列为法定职业病。文献中“振动对某一方面（力量、速度、柔韧性、疲劳等）的影响”的研究，仅仅就两者相关性进行研究，而至少没有考虑到众多方面的因素。例如频率，振动研究采用的频率集中在1 Hz～60 Hz，而人体各种器官特别敏感的共振频率在 0．5 Hz～80 Hz，1 Hz～30 Hz的振动因与各器官的自振动频率相同引起全身多处共振，振动损伤最强，甚至引起神经、肌肉等的直接损伤[14－15]。再如振动时间，相关实验的时间均在45天内，一般振动使实验者肌肉力量、速度等显著性提高，神经冲动募集性增加，但工人中长期振动作业部位的肌肉力量、速度等显著性降低，表现肌肉萎缩，神经冲动募集性明显减弱，甚至出现振动性白指，这就需要研究最长振动训练时间的临界值以及振动模式、方式、加速度、频率、振幅、部位、振动噪声级别和个体差异等。因此，利用振动训练需要考虑的参数选择、训练效果（有益的和有害的）应包括很多方面。本研究是考虑振动训练效果时容易忽视的一方面，这方面的不利训练效果提示我们需要加强血液流变学方面的医务监督。同样，不同参数、不同时间的振动对不同人群的影响如何？振动后机体自身的调节如何适应？损伤是否能恢复？甚至可以设想，振动对血液流变学指标的影响是否是振动损伤的冰山一角？这些都说明对振动训练加强严格医务监督的必要性，否则振动训练效果过忧不及。正如不能因为兴奋剂能提高兴奋性，使机体表现出更高竞技成绩，而漠视其危害性一样，振动训练对教练员参数选择和医务监督能力等均有很高的要求，对振动进行更充分的辩证认识，权衡利弊，以便更好地利用振动，预防潜在危害。

4 结 论

站姿振动使红细胞数量增加，变形能力降低，血液流变性降低，流动阻力增大，高频低振幅振动的影响更早、更明显，应科学设计振动训练参数和提高医务监督能力。

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