游泳运动员心肌电复极参数特征的实验研究

邹晓峰，陈 琼

（吉林大学体育学院，吉林长春130012）

游泳运动员心肌电复极参数特征的实验研究

邹晓峰，陈 琼

（吉林大学体育学院，吉林长春130012）

目的：观察长期运动训练对游泳运动员安静时、运动中及运动后恢复期心肌电复极特征的影响。方法：根据左心室质量指数（LVMI）筛选24名左心室肥厚运动员（LVH组），另外选取20名未经训练的健康志愿者作为对照组（C组）。所有受试者进行一次递增负荷运动试验。于安静时行超声心动检查和心电图（ECG）检查，运动后即刻以及运动后恢复期再次测定ECG。对比两组心脏形态学指标（LAD、IVS、LVPWT、LVEDD、LVESD、LVMI）、心功能（EF）以及心肌复极参数（QT间期、QTc、QTd、Tpe－Ave、Tpe－Max、Tpe／QT比值）的差异。结果：1）超声心动检查：与C组比较，LVH组IVS、LVPWT、LVEDD、LVESD、LVMI和EF均显著升高（P＜0.05）。2）ECG检查：安静时LVH组QT间期、QTc均高于C组（P＜0.05），其他参数在两组间均无显著性差异（P＞0.05）。运动至力竭时，与安静时比较，两组QT和Tpe均下降（P＜0.05），其他参数则无显著性变化（P＞0.05）；组间比较，两组QTd呈显著性差异（P＜0.05）。运动后恢复期，除QT间期外所有参数与安静时比较以及组间比较均无显著性差异（P＞0.05）。结论：长期运动训练对游泳运动员心脏形态学指标、心功能及安静时、运动中、恢复期的心肌电复极特征参数带来良好的适应性变化。

游泳运动员；电复极；超声心动；心电图

长期运动训练导致的运动员心脏生理性适应性改变，称为“运动员心脏”，其形态学特征主要表现为左心室肥厚（left ventricular hypertrophy，LVH）、心腔增大、心室重量增加［1］。有关运动运动员心脏问题，早期的大量研究已经证实其与属于生理性心脏肥大，与病理性心脏肥大存在本质区别。由于运动可诱导心脏肥大，肥厚性心肌病患者又容易发生运动性猝死，因此如何正确区分运动性心脏肥大与肥厚性心肌病十分必要［2］。

心电图（electrocardiography，ECG）作为筛查心脏风险的重要方法，具有成本低廉、操作简便、易于进行大规模筛查的优点，但研究发现运动员常规的心电图检测中，有高达20%的人会出现假阳性结果［3］。在对病理性心脏肥大研究中，发现表征心肌复极的传统指标QT间期以及QT间期离散度（QT dispersion，QTd）显著增加［4］，同时衍生出的诸多表征心肌复极化的新指标如T波峰－末间期（T peak–T end，Tpe）、Tpe／QT比值等指标的异常变化也与心律失常的危险性增加密切相关［5］。但伴随着运动训练诱导的心脏肥大（运动员心脏），上述指标是否会出现特异性变化尚未见报道。因此，笔者旨在对比游泳运动员和健康志愿者安静时、运动中及运动后恢复期心肌电复极特征的差异，探讨长期运动训练对心肌复极化的影响，为心电图异常的运动员提供指导与临床评价。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

在40名浙江省国家一级、二级游泳运动员中，根据超声心动检查以及心脏肥大的诊断标准［6］：左心室质量指数（left ventricular mass index，LVMI）＞134 g／m2（男）或110 g／m2（女），筛选24名运动员为左心室肥厚组（LVH group，LVH组，n＝24），为了便于比较研究，另外选取20名未经训练的健康志愿者作为对照组（control group，C组）。

1.2 研究方法

1.2.1 超声心动检测 采用GE Vivid 7型（美国）多功能彩色多普勒超声诊断仪，探头M3S，频率1.5～4.3 MHz。采集指标包括：射血分数（ejection fraction，EF）、左心房前后径（left atrial diameter，LAD）、室间隔厚度（interventricular septum，IVS）、左心室后壁厚度（left ventricular posterior wall thickness，LVPWT）、左心室舒张末期内径（left ventricular end－diastolic dimension，LVEDD）、左心室收缩末期内径（left ventricular end－systolic dimension，LVESD）；根据Devereux公式［7］计算左心室重量（left ventricular mass，LVM）（g）＝0.8×1.04×［（LVEDD＋LVPWT＋IVS）3－LVEDD3］＋0.6；LVMI（g／m2）＝LVM／BSA，BSA为体表面积（body surface area）（m2）＝0.0061×身高（cm）＋0.0128×体重（kg）－0.1529［8］。以男性LVMI＞134 g／m2，女性LVMI＞110 g／m2，作为左心室肥厚的标准［6］。

1.2.2 递增负荷运动实验方案 所有受试者超声心动检查后进食，休息1h后进行安静时12导联卧位ECG（HP Pagewriter M1700A心电图仪）检查。休息10 min后测定安静时的心率、血压（收缩压和舒张压）。随后进行递增负荷功率车试验（Monark 839E），进行15 min准备活动（拉伸与慢跑）后，适应性蹬车3 min（30 W），随后进行正式实验。起始负荷为60 W，每3 min递增30 W，保持60 r／min转速，直至力竭。运动后即刻测量心率作为最大心率。

1.2.3 ECG检查 以25 mm／s的纸速、10 mm／ m V定准电压同步记录受试者运动前、运动后即刻（作为运动中指标）、运动后5 min（恢复期）分别记录12导联卧位ECG。由两位心电学专业医师在ECG放大10倍情况下分别测量以下指标：1）RR间期：两次相邻心跳中R波峰的时限；2）QT间期：测定同步12导联ECG中最早QRS波群起点到最晚T波终点；3）校正的QT间期（corrected QT，QTc）：QTc＝QT＋0.154×（1 000－RR）［9］；4）QTp（QT peak）：QRS波起点至T波波峰的时限；5）QTe（QT end）：QRS波起点至T波终末的时限；6）QT间期离散度（QT dispersion，QTd）：每份ECG 12个导联中最大的QT与最小的QT之差；7）T波峰－末间期：即QTe与QTp的差值；8）T波峰－末间期平均值（Tpe－Ave）：QTe与QTp差值的平均数；9）T波峰－末间期最大值（Tpe－Max）：每份ECG导联中最大的QTe与最小的QTp之差；10）Tpe／QT比值＝Tpe间期／QT间期。

1.3 统计处理

用SPSS 15.0 for windows统计软件包进行数据统计处理。所有数据以“均数±标准差”表示，组间（LVH组和C组的比较）及组内（同组安静时、运动中及运动后恢复期的比较）连续型变量的比较使用单因素方差分析（one－way ANOVA），多重比较使用LSD检验。P＜0.05定为显著性差异。

2 研究结果与分析

2.1 实验两组基线特征比较

表1显示，LVH组训练年限要高于C组（P＜0.01），并且安静时候的心率显著低于C组（P＜0.01），在其他变量包括性别、年龄、身高、体重、BMI、血压和最大心率的统计上，两组间无统计学差异（P＞0.05）。

2.2 两组超声心动参数比较

表1 两组受试者基线特征情况比较

表2可见，游泳LVH组的室间隔厚度（IVS）、左心室后壁厚度（LVPW T）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室肥厚度（LVMI）等指标上与对照组相比呈非常显著性的增大（P＜0.01）。在左心室收缩末期内径（LVESD）和射血分数指标上EF（%）LVH组与对照组呈显著性差异（P＜0.05）。

表2 两组受试者超声心动参数比较

2.3 两组ECG心肌复极参数比较

两组受试者ECG心肌复极参数见表3。

表3 两组受试者ECG心肌复极参数比较

安静时，LVH组QT间期和QTc值均高于C组（P＜0.01），而其他参数比较两组间均无显著性差异（P＞0.05）。运动时（运动至力竭）与安静时比较，游泳运动员LVH组QT间期、QTc、QTd、Tpe－Ave、Tpe－Max等指标均显著升高（P＜0.05），组间比较，LVH组QTd值显著低于对照组（P＞0.05）。运动后恢复期，除QT间期、QTc指标外，有参数与安静时比较以及组间比较均无显著性差异（P＞0.05）。

3 讨论

研究发现，运动可诱导心脏肥大，心力储备增加并伴随运动能力提高［10］，因此认为运动员心脏是对长期运动训练的生理适应性改变；但有学者则认为，运动性心脏肥大是由于长期运动造成的心肌适应不良，从而导致心脏疾病甚至猝死的发生率增加，并称之为运动员心脏综合症［11］；还有少数学者认为，它界于生理和病理之间。因此正确辨别运动性与病理性心脏肥大尤为重要。

通过超声心动研究可以发现，长期的运动训练，导致受试游泳运动员的心脏出现运动性心脏肥大，这种适应性改变，表现在左心室厚度增厚和左心室重量明显增加。观察运动员的室间隔厚度（IVS）、左心室后壁厚度（LVPW T）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室肥厚度（LVMI）等指标均要显著性优于常人。从受试游泳运动员心脏机能上看，安静时心率显著性低于常人，表现出窦性心动徐缓特点，而其射血分数指标EF（%）又显著性高于常人，表明心脏的储备能力较高。运动员心脏形态结构和功能的变化对于提高其机能具有重要意义，这种运动性肥大发生机制与病理性心脏肥大截然不同。

近年来，一些临床研究认为，长期高水平运动会导致心律失常的风险增加，主要是心房纤维性颤动和室性心律失常［1，11］。由于心肌复极异常是心律失常发生的重要原因，因此，探讨长期训练后游泳运动员的心肌电复极参数特征对于判断运动员猝死风险具有重要意义。目前用于评估病理性心脏肥大心肌复极化以及预测心源性猝死的指标较多，而体表ECG指标因快捷方便及无创等优点，得到临床诊疗与基础科研的广泛应用。相关的研究指出，QT间期、QTc、QTd、Tpe以及Tpe／QT比值可作为评价跨壁复极离散的指标［12］。高血压性心肌病造成心肌细胞代偿肥大，同时间质胶原增生，从而引起组织异常重构，导致心肌各部分复极不同步，电生理表现为显著QTd增加［2］。肥厚型心肌病时心肌排列紊乱、间质纤维化，引起心室复极异常，QT、QTd以及Tpe／QT明显升高［3，13］。Brugada综合征是一种具有高度心源性猝死危险、心脏结构正常的致心律失常性疾病，大部分患者Tpe＞100 ms并与致死性室性心律失常发生率正相关［5］。Tpe／QT比值超过0.28则是肥厚型心肌病和长QT综合征发生致死性室性心律失常的特征性预测因子［14］。但是，目前针对运动性心脏肥大心电复极特征的研究鲜见报道，个别学者对运动员与健康未经训练者QTd进行了对比研究［15－17］，但结论并不一致甚至相互矛盾。

笔者发现安静状态下游泳运动员的QT间期和要显著高于对照组，即运动员QT间期时间延长，但按心率校正的QTc值仍旧维持在正常范围之内，在反映心室复极异常的关键指标QTd值上游泳运动员组也比对照组偏低，这表明长期运动训练会对游泳运动员的心脏电生理特征产生良好的适应性变化，这一现象可用心肌细胞动作电位跨壁梯度来解释。纤维组织异常沉积以及心肌异常构建均可导致跨壁梯度和复极离散增加［18］，而运动性心脏肥大时心肌细胞肥大，但是间质胶原纤维并未明显增多，因此跨壁梯度和复极离散维持在正常范围内。结合研究结果，认为运动性心脏肥大是心脏对长期运动训练的结构代偿性反应，其特点是伴随心肌细胞增大的同时并不存在心肌纤维化，因此心功能增强，心肌同步复极，从而维持心肌电的稳定性（均一性）。

值得注意的是，在运动后即刻两组受试者的QT间期、QTc、Tpe－Ave和Tpe－Max值与运动前相比均有了显著性的下降，并且QTd指标游泳运动员比普通人群下降更为显著（P＜0.05），而在恢复期内，游泳运动员的QTc、QTd、Tpe－Ave等指标很快由较低水平恢复到安静状态水平。这表明长期有规律的训练，一方面有助于降低运动员的心肌复极离散程度，使运动过程中的心脏复极更加同步，有利于心脏功能的增强，同时，较快的心肌复极参数恢复水平也反映了长期游泳训练对心脏功能的改善。

由于Tpe延长及QTd增加与恶性室性心律失常的发生密切相关，而超声心动结果显示LVH组出现典型的心脏肥大（IVS、LVPWT、LVEDD、LVESD、LVMI显著高于C组），而心功能（EF）增强，ECG显示LVH组心脏电生理特征与C组相比产生良好的适应性变化，因此从心肌电生理的角度证实了运动性心脏肥大属于生理性适应，提示长期运动训练诱导的心脏肥大并不是造成运动性猝死的原因。远期随访资料同样证实，长期大强度运动训练造成的心脏肥大并未导致病理性心脏重塑、心功能不全以及不良事件（猝死）的发生率增加［19］。同时在运动训练实践中，可以将运动员的心肌电复极参数作为确定是否会突发心血管死亡和运动员致命性心律失常的预测参数。

4 结论

长期的运动训练使游泳运动员的室间隔厚度（IVS）、左心室后壁厚度（LVPW T）、左心室舒张末期内径（LVEDD）、左心室肥厚度（LVMI）、射血分数指标EF（%）等指标均显著优于常人，表明心脏的储备能力较高。同时长期运动训练会对游泳运动员的心脏电生理特征产生良好的适应性变化，一方面有助于降低运动员的心肌复极离散程度，使运动过程中的心脏复极更加同步，有利于心脏功能的增强；同时较快的心肌复极恢复水平也反映了长期游泳训练对心脏功能的改善。

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责任编辑：郭长寿

Experimental Research on Characteristics of Myocardial Repolarization in Swimming Athletes

ZOU Xiaofeng，CHEN Qiong
（Institute of Physical Education，Jilin University，Changchun 130012，Jilin，China）

Objective：To analyze the characteristics of myocardial repolarization at rest，during exercise and recovery period in swimming athletes.Methods：Forty－four swimming athletes were divided into left ventricular hypertrophy（LVH）group（n＝24）and non LVH group（n＝20）according to left ventricular mass index（LVMI），while healthy，untrained volunteers as control（C）group（n＝20）.All subjects performed about of graded exercise test.Echocardiogram at rest and electrocardiogram（ECG）at rest，at peak exercise and during recovery were made to compare heart morphological indexes（LAD、IVS、LVPWT、LVEDD、LVESD、LVMI），heart function（EF）and myocardial repolarization parameters（QT interval、QTc、QTd、Tpe－Ave、Tpe－Max and Tpe／QT ratio）between two groups.Results：1）Echocardiogram：compared with Cgroup，IVS，LVPWT，LVEDD，LVESD，LVMI and EF in LVH group were increased（P＜0.05）；2）ECG：at rest，QT interval and QTc were higher than that of Cgroup（P＜0.05），other markers had no statistically significant difference among the groups（P＞0.05）.During exercise，compared with rest，QT and Tpe in three groups were all raised（P＜0.05）but other indexes had no change（P＞0.05）；QTd was significant difference among the groups（P＞0.05）.During recovery，all indexes had no significant difference compared with rest or among the groups（P＞0.05）.Conclusion：Long－term exercise training on cardiac morphology index swimmers，heart function and resting，movement，cardiac electrical repolarization parameters of recovery brought good adaptations.

Swimmers；electrical repolarization；echocardiography；electrocardiogram

G804.63

A

1004－0560（2015）03－0079－04

2015－04－10；

2015－05－07

邹晓峰（1976—），男，副教授，博士，主要研究方向为运动生物力学。