高住高练低训对心脏收缩时间间期及踝臂指数的影响

李广周

（重庆三峡学院体育与健康学院，重庆万州 404100）

高住高练低训（HiHiLo）是一种模拟低氧训练法，即让受训人员每晚在人工低氧环境中居住，白天正常训练，定期辅以低氧训练[1].心脏收缩时间间期（Systolic Time Tnterval，STI）目前已成为评价心脏功能的重要指标系统，具有简便、准确和重复性好的特点，是心脏功能定量的非损伤性检查指标之一[2].踝臂指数（Ankle Brachial Index，ABI）是用以评价下肢动脉有无狭窄，能反映下肢动脉粥样硬化狭窄、阻塞程度的一项重要指标.通过计算足背动脉或胫后动脉的收缩压和肱动脉收缩压的比值来诊断疾病，尤其是对下肢动脉疾病敏感，其特异性接近100%，与有创动脉造影检查结果极一致[3].ABl测量是筛查下肢外周动脉病的一种准确、无创的手段，其应用价值在国外已得到广泛认可[4-5].本研究旨在通过受试者STI和ABl的变化，探讨HiHiLo训练对心血管功能的影响.

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本文研究对象为有良好运动经历的在校男大学生48人.专项分别为足球、游泳、长跑运动员，其中二级运动员47人，一级运动员1人；年龄20.63 ± 0.74，身高178.25 ± 4.33，体重69.50 ± 6.44；无家族遗传病史及心血管系统疾病.

1.2 研究方法

1.2.1 低氧室

低氧室2间（每间住4人）和1间监测室，制造低氧室的原理是利用氮气膜分离器降低空气中O2含量，而气压保持常压.每天下午5点启动低氧发生仪，晚上8点时前低氧室内O2浓度下降至14.5%（相当于海拔高度约3 000 m）.受试者在9点之前入住，整个夜间低氧室内O2浓度保持在14.5%左右，温度23±13 ℃，湿度63 ± 5%.第二天早上7点之后受试者才能离开低氧室，以保证低氧暴露不少于10小时.然后开门开窗，必要时可打开换气扇，保持空气流通.

1.2.2 测试仪器

美国产Monark功率自行车和低氧发生仪、天津产气体自动检测仪、日本科林公司产PWV/ABI测定仪、芬兰产心率遥测仪，以及节拍器、秒表、体重身高计等设备.

1.2.3 HiHiLo训练方案

本实验为期4周，训练模式为“常氧正常训练+低氧睡眠+定期低氧训练”.受试者白天在常氧环境中正常训练；晚上在低氧室内居住（21：00～次日晨7：00），保证10小时；每周进行3次低氧训练，训练在低氧室内进行，训练方式为蹬功率自行车30 min（60 rpm/min），运动强度以个体75% V02max为基础，运动过程中调整功率自行车负荷，让受试者的SpO2保持在87%～93%之间.

1.2.4 测试流程

测试人员和测试所用设备仪器相同，测试条件和环境相似.测试时间安排在 HiHiLo训练前、HiHiLo训练2周后和4周后进行，共3次.让受试者仰卧于测试床上，联接心电图导联和固定好四肢的压力感应带.安静休息5分钟后，开始测试，采集相关数据后，并打印出PWV/ABI报告单.

1.3 数据处理

对所获得数据借助计算机用 SPSS13.0 for windows统计分析，采用方差分析、t检验.测量结果用均值±标准差表示，P < 0.05表示差异显著，P <0.01表示差异极显著.

2 结果与分析

2.1 HiHiLo对受试者HR和STI的影响

受试者经 HiHiLo训练后，在安静状态下心率（HR）有所下降，心动周期（R-R）有所延长，但与HiHiLo训练前比较，无显著性差异；PEP、LVET随 HiHiLo训练时间延长而逐渐延长，二者在HiHiLo训练4周后与HiHiLo训练前比较均有显著差异性（P < 0.05）；PEP/LVET、ICT、ICT/LVET随 HiHiLo训练时间延长而逐渐缩短，其中PEP/LVET、ICT/LVET在 HiHiLo训练 4周后与HiHiLo训练前比较均有显著差异性（P < 0.05），而ICT在HiHiLo训练4周后与HiHiLo训练前比较则不具有显著性差异（0.05< P<0.1）.具体变化值见表1.

表1 HiHiLo对受试者HR和STI的影响

*表示与HiHiLo前比较，有显著差异，P＜0.05.

2.2 HiHiLo前、中、后踝臂指数(ABI)的变化

经过 HiHiLo训练后，受试者收缩压的变化，见表2.据受试者左右两侧收缩压值，计算出其左右两侧ABI值的变化，详见表3.HiHiLo训练2周后与HiHiLo前比较，LABI（P=0.007，<0.05），RABI（p=0.020，<0.05）；HiHiLo训练4周后与HiHiLo前比较，LABI（P=0.012，<0.05），RABI（p=0.015，<0.05）；HiHiLo训练4周后HiHiLo训练2周后比较，LABI（P=0.339，>0.05），RABI（p=0.183，>0.05）.其变化趋势见图1.

表2 HiHiLo对受试者SBP的影响

表3 HiHiLo对受试者ABI的影响

图1 HiHiLo对受试者左右两侧ABI变化趋势图

3 讨 论

3.1 心率（HR）和心动周期（R-R）

心率和心动周期评价心血管系统机能具有重要意义，它们常用来反映运动强度，用于运动员的自我监督或医务监督，安静时心率有明显的个体差异，训练后，运动员的安静心率下降，说明运动员的心功能增强[6]23-24.从表2可看出，经HiHiLo训练后，心率下降，心动周期延长，该结果提示HiHiLo训练后受试者心功能得到改善.其机理可能是在神经体液调节下和血流动力学超负荷运动作用下，尤其是在心脏自身的自分泌、旁分泌及胞内分泌机制调控下的相关功能及代谢，甚至是结构等方面发生了适应性的改变[7]331-359.

3.2 射血前期（PEP）、左室射血时间（LVET）及射血指数（PEP/LVET）

PEP表示心室除极化开始到心室开始射血的时间间隔，是反映心室除极化过程的快慢，心肌的收缩能力及其收缩时前后负荷的大小.从表3可看出，经HiHiLo训练后，受试者PEP延长，说明心肌收缩力增强，心肌收缩速度加快.正常情况下心肌去极化速度和心室的收缩时前后负荷的大小不会有变化，受试者PEP延长，最大可能是与心脏交感神经张力下降，迷走神经张力增强，正性应变力效应减弱等有关.表明 HiHiLo训练后，受试者的心肌收缩潜力得到了改善，心脏工作效率得到了提高[8].

LEVT是主动脉瓣开放到关闭的时间间隔，即左心室收缩将血液射入主动脉的时间，其大小受多种因素的影响，如心肌收缩力量、速率和心肌纤维初长度.在一定负荷强度范围内，LEVT与每搏输出量（SV）呈正相关，与心率成负相关.也就是说LEVT越长，心肌纤维缩短程度越大，每搏输出量越多，心功能也就越好[8].

PEP和LVET均受心率的影响，并均与心率呈负相关性，为了排除心率的影响，可用 PEP/LVET比值作为反映心脏收缩能力的指标.该比值与每搏输出量（SV）、射血分数（EF）、心输出量（CO）均呈现高度负相关，是评价左心室功能最敏感的指标之一.在一定运动负荷范围内，此值越小则说明心功能越好[11].受试者经HiHiLo训练后LEVT延长，PEP/LVET变小，表明受试者心功能得到增强.

3.3 等容收缩期（ICT）及等容收缩期与左室射血时间比值（ICT/LVET）

从房室瓣关闭到主动脉瓣打开之前的时间间隔称为等容收缩期（ICT），其时间的长短取决于心室肌收缩力量、受前负荷影响的收缩速率以及受后负荷影响的心室射血所需的最大压力.ICT/LVET是等容收缩时间与左室射血时间的比值，是反映心室收缩的重要指标[9].根据Frank—Starlng机理，心脏收缩幅度越大，力量越大，心脏泵血能力越强，同时心脏舒张也越充分，心室容积也越大，最终使左心室在同等条件下，射出更多的新鲜血液.

HiHiLo训练后ICT有所缩短，但与HiHiLo前比较，无显著性差异；ICT/LVET在HiHiLo训练后变小，HiHiLo训练4周后与HiHiLo前比较，有显著性差异.该结果提示：经HiHiLo训练后ICT相对性稳定，ICT/LVET缩短，在一定范围内有使射血分数（EF）增加和每搏输出量（SV）增大的作用，最终使心脏在安静状态下出现能量节省化.

3.4 臂踝指数（ABI）

ABI测量作为一种操作简便、准确无创的临床检查手段，常用于筛查下肢及外周动脉的病变.它能检测颅内动脉和冠状动脉以外的其他动脉（下肢动脉、颈动脉、肾动脉等）的阻塞性疾病[4]；尤其是诊断下肢动脉疾病具有很高的敏感性、特异性和准确性，其判断标准为：ABI ≤ 0.9表示动脉有阻塞的可能，0.9 < ABI < 1.3为正常，Abl < 1.3表示血管有钙化疑似[3][10].

从表4可见，经HiHiLo训练后，受试者左右两侧ABI在正常生理范围内显著升高，其中HiHiLo训练2周后与HiHiLo前比较，P < 0.05；随着训练时间延长，ABI继续升高，但升高幅度明显下降，HiHiLo训练4周后HiHiLo训练2周后比较，P值均 > 0.05.该结果提示，经HiHiLo训练后，受试者的动脉血管功能得到改善，弹性提高.

受试者在 HiHiLo训练过程中，机体受到运动负荷和低氧睡眠的双重刺激，心血管系统的功能，甚至结构很可能进行了重塑.在重塑过程中，如血管紧张素II、内皮素、甲状腺素、儿茶酚胺、心钠素、胰岛素生长因子、降钙素基因相关肽等，以及它们的相应受体，可能起到了重要调节作用.上述各调节因素经过一系列的信息传递过程（IP3、Ca2+），从而引起初始基因和刺激（Actin、MLC-2、心肌收缩蛋白MHC等）在转录水平的表达，最终致使心血管系统的结构和功能的产生重塑[7][11].研究还发现，机体在低氧环境刺激下，可诱发 iNOS基因mRNA的表达，从而使体内的NO生成释放增多[12][13].NO是一种血管内皮衍生性因子，对血管舒张有着双重的调节作用，生理范围内的NO浓度可起到信使的作用，具有抑制血小板聚集，提高血管顺应性的作用.可见，动脉血管的顺应性/弹性的改善，很可能是大、小动脉血管在低氧和运动负荷的双重刺激下，结构和功能均发生了变化的结果.

4 结 论

第一，经HiHiLo训练后，受试者HR下降，R-R延长；PEP、LEVT延长，PEP/LVET比值变小；ICT缩短，ICT/LVET比值变小.该结果表明，受试者心肌收缩力增加，心力储备提高，心功能得到增强.

第二，经HiHiLo训练后，受试者ABI在生理范围内升高，提示 HiHiLo训练可改善受试者的动脉血管功能，但同时也观察到并不是 HiHiLo训练时间越长越好.

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