运动中心脏舒张期与收缩期比值变化趋势的人群调查研究*

赵艳霞，刘健明△，许定国，严小波，刘磊矗，肖守中，向玲丽，张 聪，罗麟梅

（1.重庆大学体育学院，重庆400044；2.重庆博精医学信息研究所，重庆400044）

舒张期与收缩期时限比值（ratio of diastolic to systolic duration，D／S ratio）与心脏健康状态的关系越来越受到临床医师、研究人员和大众的重视。

心脏灌流状况决定于心力储备、冠状动脉腔的直径和心脏舒张期与收缩期时限比值（D／S）等因素。其中，心力储备与冠状动脉血流的驱动压有关；冠状动脉腔的直径与冠状动脉血流量有关；而D／S是评估心脏自身供血时间充足与否的决定性因素。Abe［1］简要地说明心肌血液灌注的这个重要机制：冠脉血流主要出现在每个心动周期的舒张时相。但正式提出D／S比值指标并进行系统研究则是在肖守中于1998年提出心音信号处理中的相对值法之后。肖守中等［2］在人群心脏储备调查研究中测试和记录了不同年龄和性别人群的D／S比值，并用受试者工作特征曲线和似然比评价了D／S比值在心脏功能评估中的应用，成人D／S的截断点选在1.5；随访1年时，调查研究的172例对象中D／S指标小于1.5的32例受试者死亡4例，4例死亡中3例的死因是心脏病，一例是胸腔积液。随后的心脏调研进一步确定，D／S比值＜1是一个警示值，表明心脏处于可能出现心脏事件的危险态［3］。国外也有研究舒张期时限重要性的报告，如斯坦福大学的Friedberg等［4］2007年发表类似的儿童 S／D比值研究，但 S／D正常值都是小数，不便于直接理解其临床意义。

已有的关于D／S比值的研究主要是安静状态下的测量和分析，尚未见运动过程中D／S比值变化趋势的调研和报告。

鉴于上述，本团队运用心力和心率无创性同时监测技术对10名摔跤运动员和10名非运动员进行初步研究，观察不同运动量下受试者D／S比值变化趋势及心率变化趋势，以期为评估运动过程中心脏功能变化提供更客观、更全面的量化参考数据。

1 材料与方法

1.1 对象

10名摔跤运动员（W组）和10名非运动员（NA组），年龄在19～21岁。10名摔跤运动员包括1名国家一级运动员，9名国家二级运动员，训练年限为3.80±1.38年。两组受试者身高、体重无显著性差异（P＞0.05）。

1.2 运动试验方法

采用运动心力监测仪（CCM，重庆博精医学信息研究所研制）记录心音图，并根据心音图分析受试者心率和D／S。

受试者休息15 min后取坐位进行测试。首先让受试者在安静状态下平静呼吸，将心音脉搏传感器置于其心前区心尖波动最明显处，记录心音图；然后嘱其完成各规定运动量，各运动量之间休息时间为1 min，分别记录完成各运动量后即刻的心音图。操作上的要点是受试者运动前后的体位、传感器放置的部位、检查者对传感器的施压情况应该一致，从而尽可能减少人为误差。

研究采用23 cm高的台阶进行运动试验。运动量根据受试者年龄、性别、体重而定，分别计算出其1／4运动量、1／2运动量、3／4运动量及全运动量的登梯次数（约定的全运动量为7000J）。

1.3 统计分析

数据均以均数±标准差（±s）表示，实验数据用SPSS 17.0进行t检验。

2 结果

2.1 两组受试者安静及完成各运动量后即刻心率

无论是摔跤运动员还是非运动员，在整个运动试验过程中心率均随运动量的增加呈现增高趋势。安静状态和1／4运动量下，摔跤运动员心率均明显低于非运动员（P＜0.05）；而在2／4运动量下摔跤运动员心率亦显著低于非运动员，差异极具显著性（P＜0.01，表 1）。

Tab.1 Change of HR at differentexercise workload levels（±s，n＝10）

Tab.1 Change of HR at differentexercise workload levels（±s，n＝10）

NA：Non-athletes；W：Wrestlers；HR：Heart rate*P＜0.05，**P＜0.01 vs NA；＃＃P＜0.01 vs Rest

Group HR（beats／min ）Rest 1／4workload 2／4workload 3／4workload Peak workload NA 87±14 146±17＃＃ 165±17＃＃ 169±15＃＃ 175±18＃＃W 73±8* 132±8*＃＃ 145±9**＃＃ 160±9＃＃ 170±9＃＃

2.2 两组受试者安静及完成各运动量后即刻D／S

无论是摔跤运动员还是非运动员，在整个运动试验过程中D／S均随运动量的增加呈下降趋势，且3／4运动量和全运动量下两组受试者D／S比值均已低于1，但各运动量下两组受试者D／S比值均无显著性差异。2／4运动量和3／4运动量下，摔跤运动员D／S比值虽略高于非运动员，但无统计学意义（表 2）。

Tab.2 Change of D／Sat differentexerciseworkload levels（±s，n＝10）

Tab.2 Change of D／Sat differentexerciseworkload levels（±s，n＝10）

NA：Non-athletes；W：Wrestlers；D／S：Ratio of diastolic to systolic duration＃＃P＜0.01 vs Rest

Group D／S Rest 1／4workload 2／4workload 3／4workload Peak workload NA 1.65±0.28 1.11±0.24＃＃ 0.94±0.18＃＃ 0.89±0.17＃＃ 0.85±0.15＃＃W 1.65±0.52 1.11±0.12＃＃ 1.02±0.20＃＃ 0.95±0.11＃＃ 0.83±0.19＃＃

3 讨论

心力储备是指心脏功能的上调能力，包括心率储备、舒张期储备和收缩期储备等，是心脏功能评估的重要指标，同时也可反映人体的健康状态。心脏储备会在心脏状态的动态变化中表现出来。

心率是评价人体心脏功能的简单、实用的指标之一。高强度体力活动时，人体会动用心率储备，心率可上调至安静时的2～3倍。本研究显示，在整个运动试验过程中，摔跤运动员和非运动员的心率均随运动量的增加呈现增高趋势，但1／4运动量下增高程度最明显，表明强度较低的运动主要动用心率储备。1／4运动量下和2／4运动量下非运动员心率均显著高于摔跤运动员（P＜0.05，P＜0.01），表明运动水平越低，运动过程中越较多的依赖于动用心率储备。

心脏舒张期与收缩期时限比值D／S是评估心脏功能的新指标，它是心脏自身供血时间充足与否的决定性因素。若舒张期时限较长，心脏自身供血时间充足，就能为心脏在收缩期的工作储备更多的养料和氧气，故把它看作心脏储备的指标之一；若舒张期时限太短，心室充盈不足，心输出量低下，心脏自身供血不足，心肌收缩力便会减弱，并可能引起心肌损伤，甚至导致心脏性猝死。研究显示两组受试者D／S随运动量的增加而降低，表明随运动强度增加舒张期心脏自身供血时间缩短，这是心脏功能上调，负担加重的表现。摔跤运动员在运动强度增至3／4运动量时D／S低于1，非运动员在运动强度增至2／4运动量时即开始低于1，表明随运动强度递增，运动水平低的人心脏较早出现供血时间明显缩短。非运动员中一名学生在全运动量时，D／S已低至0.6，舒张期时限极度缩短，出现头晕症状，心脏处于可能出现心脏事件的危险态，应引起足够的重视。

值得注意的是，安静及各运动量下两组受试者D／S比值均无显著性差异，2／4运动量和3／4运动量下，摔跤运动员D／S比值虽略高于非运动员，但无统计学意义。这一方面可能是因为纳入研究的摔跤运动员的训练年限相对较短，其心脏储备与非运动员相比差别不大；另一方面也可能是因为运动训练使摔跤运动员心脏收缩射血时间和充盈时间都明显增大［5］，从而导致 D／S变化不大。

本次研究的不足之处在于样本量相对较少，因此在后续研究中应按照循证医学大样本、多中心的原则扩大人群调查和相关研究。

［1］ Abe M，Tomiyama H，Yoshida H，etal.Diastolic fractional flow reserve to assess the functional severity ofmoderate coronary artery stenoses：comparison with fractional flow reserve and coronary flow velocity reserve［J］.Circulation，2000，102（19）：2365-2370.

［2］ Xiao SZ，Guo X M，Wang F L，et al.Evaluating two new indicators of cardiac reserve［J］.IEEE Eng Med Biol Mag，2003，22（4）：147-152.

［3］ Xie M L，Xiao SZ，Liu TH，etal.Multi-center，multi-topic heart sound databases and their applications［J］.JMed Syst，2012，36（1）：33-40.

［4］ Friedberg M K，Silverman N H.The systolic to diastolic duration ratio in children with hypoplastic leftheart syndrome：a novel Doppler index of right ventricular function［J］.J Am Soc Echocardiogr，2007，20（6）：749-755.

［5］ 叶东茂，向慧娟，陈正斌.超声心动图评价优秀女子摔跤运动员心脏功能［J］.武汉体育学院学报，2004，38（1）：47-49，53.