肌氧饱和度与全身耐力的关联性

蔡前鑫，魏文哲，赵之光，霍贺伟（.苏州大学体育学院，江苏　苏州　50；.北京市体育科学研究所，北京　00075；.驻马店市西洋店镇毛陈小学，驻马店　46404）



肌氧饱和度与全身耐力的关联性

蔡前鑫1，魏文哲2，赵之光2，霍贺伟3
（1.苏州大学体育学院，江苏苏州215021；2.北京市体育科学研究所，北京100075；3.驻马店市西洋店镇毛陈小学，驻马店463404）

摘要：目的：探讨肌氧饱和度与全身耐力之间是否存在一定的相关性。方法：选取9名排球运动员，6名手球运动员，3名橄榄球运动员，8名足球运动员为研究对象，首先测量出受试者的肌氧饱和度100%值和0%值，然后进行运动有氧能力测试，运动中通过运动心肺功能测试系统和组织氧无线监测系统实时连续监测呼气成份和股外侧肌氧饱和度的变化。采集有氧代谢能力的相关参数及肌氧饱和度的相关参数，然后对二者进行相关性分析。结果：在递增跑过程中，随着速度的递增，受试者股外侧肌氧饱和度逐渐下降并达到一个最低值，之后不在随着速度的增加而下降。阻断血流蹲起过程中肌氧饱和度最低值显著低于递增跑过程中肌氧饱和度最低值。受试者的肌氧饱和度0%值（0%rSO2）、肌氧饱和度100%值与0%值的差值（100%rSO2-0%rSO2）以及变化率（100%rSO2-0% rSO2）／100%rSO2与有氧代谢能力指标之间存在明显的相关性。结论：肌氧饱和度0%值显著低于递增跑至力竭过程中肌氧饱和度最低值，进一步说明采用阻断血流并运动的方式得到的肌氧饱和度0%值更接近理论上的最低值；肌氧饱和度0%值越小，其有氧代谢能力越好，肌氧饱和度可以用来反映机体有氧代谢能力；机体有氧代谢能力的高低，在很大程度上取决于肌肉耐力的好与差。

关键词：肌氧饱和度；全身耐力；相关性

全身耐力决定于两个方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素质的重要生理基础。良好的心肺功能是运动中供氧充足的保证。心肺功能的改善对于机体有氧代谢能力即全身耐力的提高起着至关重要的作用。肌肉耐力主要决定于慢肌纤维比例、骨骼肌毛细血管密度、线粒体数量等因素，而这些因素均与肌肉内氧浓度有关，肌氧饱和度可以反映肌肉内的氧浓度。笔者［1］在前期已经探究过，肌氧饱和度与肌肉耐力之间存在很大的相关性，因此，本研究意在进一步探究肌氧饱和度与全身耐力的关系，以期通过肌氧饱和度的相关指标来反应全身耐力的水平。

1　研究对象与方法

1.1研究对象

排球运动员9名，手球运动员6名，橄榄球运动员3名，足球运动员8名，了解实验对象的一般情况，包括年龄20.3±6岁，身高176.1±5.6 cm，体重68.4± 9.3 kg，训练年限3±2.4年，所有受试者近期没有肌肉损伤情况，测试前受试者不能有剧烈的运动。

1.2研究方法

1.2.1待测部位的选择

股外侧肌的确定：使受试者保持自然站立姿势，腿部放松，根据人体的解剖学特点找到股骨外侧髁和髂前上棘两点的位置，取两点连线的下1／3处即为待测点的位置。

1.2.2肌氧饱和度的测定

确定股外侧肌位置之后，将肌氧饱和度仪的探头的发射孔对准待测点放置，并且使探头的轴线与股外侧肌平行，然后在其上面放上遮光布，再用弹力绷带将探头全部缠绕起来，防止漏光以及外界光线的干扰（F.Billaut，2013）；松紧度要合适，防止实验过程中探头移位，然后打开模块开关即可监测股外侧肌氧饱和度变化情况，通过无线传输设备将数据导入电脑。

1.2.3肌氧饱和度安静值（100%rSO2）的测量

本研究将安静时肌氧饱和度值定义为100% rSO2：将组织氧无线监测系统的测试探头贴在股外侧肌上，并用可遮光的绷带进行包扎后测量肌氧饱和度，在测量的过程中让受试者保持站立姿势，重心不能偏移，两腿放松，将安静状态下的30秒稳定值定义为100%rSO2。

1.2.4肌氧饱和度“零点”值（0%rSO2）的测量

本研究将阻断血流后肌氧饱和度的最低值定义为肌氧饱和度“零点”值：在大腿根部捆绑气压式阻血带，并在加压到300 mmHg后，让受试者进行缓慢的15次无负重蹲起运动，并将蹲起结束后的肌氧饱和度值定义为0%rSO2。

1.2.5运动有氧能力测试

测试方法：上述测试完之后休息5分钟待肌氧饱和度恢复到安静状态时的值，然后进行运动有氧能力测试。将跑台起始速度定为9 km／h，之后进行每分钟递增1km／h的线性递增运动直至力竭，运动中通过运动心肺功能测试系统和组织氧无线监测系统实时连续监测呼气成份和股外侧肌氧饱和度的变化。

测试指标：运动前安静状态股外侧肌氧饱和度的值、运动中肌氧饱和度最低值、无氧阈摄氧量绝对值（VTVO2）、无氧阈摄氧量相对值（VTVO2／kg）、无氧阈速度（vVT）、最大摄氧量绝对值（VO2max）、最大摄氧量相对值（VO2max／kg）、最大摄氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。

1.3数据的统计分析

所用数据均表示为平均值±标准差，并在SPSS17.0统计软件中运用相关分析统计方法对数据进行分析处理。

2　实验结果

2.1阻断血流蹲起过程中股外侧肌氧饱和度的变化在蹲起刚开始的时候肌氧饱和度出现一过性上升的现象，然后随着蹲起的继续肌氧饱和度迅速下降，在

9～11个蹲起的时候达到动态平衡，随着蹲起的继续肌氧饱和度不在发生变化。表1给出了阻断血流蹲起过程中股外侧肌氧饱和度相关参数的数值，从表中可以看出肌氧饱和度的最低值、下降幅度以及下降率的数值大小，其中，下降幅度为安静时肌氧饱和度值减去阻断血流蹲起过程中肌氧饱和度最低值，下降率为下降幅度除以安静时肌氧饱和度值再乘以100%。

表1　阻断血流蹲起过程中股外侧肌氧饱和度相关参数的变化（n＝29）

2.2加压蹲起运动及递增跑运动过程中肌氧饱和度的变化

图1是展示的是1名受试者在分别安静状态下，在加压蹲起时，以及在递增跑运动过程中肌氧饱和度的变化。在递增运动开始阶段，肌氧饱和度先出现了数十秒一过性上升，之后开始迅速下降，在数分钟后肌氧饱和度虽然依旧下降，但下降幅度开始趋缓，而力竭阶段的肌氧饱和度值仍高于0%rSO2。表2是14名受试者0%rSO2与其递增跑运动中肌氧饱和度最低值的比较。所有受试者的0%rSO2均低于递增跑运动中肌氧饱和度最低值，并具有显著性差异。

图1　递增运动中肌氧饱和度的实时变化

表2　0%rSO2与递增跑肌氧饱和度最低值的比较（n＝14）

2.3肌氧饱和度0%值及其参数与递增跑有氧能力相关指标的关系

表3是29名受试者递增跑有氧能力指标的平均值及标准差。有氧能力指标包括无氧阈摄氧量绝对值（VTVO2）、无氧阈摄氧量相对值（VTVO2／kg）、无氧阈速度（vVT）、最大摄氧量绝对值（VO2max）、最大摄氧量相对值（VO2max／kg）、最大摄氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。表4是29名受试者0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2与有氧能力指标的相关系数。可以看出，所有有氧能力指标与0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有显著的相关性。但是，当受试者缩小到3个运动项目中的任何一个单项时，则不存在这种相关性。

表3　有氧能力指标的测试结果（n＝29）

表4　肌氧饱和度参数与有氧能力指标的相关性（n＝29）

3　分析与讨论

3.1递增跑过程中股外侧肌氧饱和度变化

机体处于安静时，肌肉组织中有一定的氧含量，且氧摄取与氧消耗基本保持平衡状态，随着运动负荷的等级性递增和运动时间的持续，骨骼肌组织中HbO2呈下降趋势，血容量（BV）也随HbO2的减少而减少，而Hb的变化刚好相反，呈上升趋势，尤其在不同等级负荷间变化更为明显［2］。受试者开始运动时，尤其在每级负荷的开始阶段HbO2浓度即出现明显降低，但随后又逐渐趋于稳定［3］。这是因为施加运动负荷后，肌肉组织内氧迅速消耗，氧的输送不能及时满足这时机体的需求，形成一种“入不敷出”的状况，与增加负荷前相比较，肌氧含量百分比下降，当氧的输送与消耗达到平衡后，肌氧含量水平才能保持相对稳定。因此，每增加一级负荷，这个平衡都会被打破，HbO2浓度开始下降，直至产生新的平衡，从而肌氧含量变化趋势表现为HbO2浓度随负荷增加呈台阶状逐渐下降的趋势［4-5］。当运动负荷呈线性增加时，肌氧含量变化：当负荷较小时，肌氧含量下降缓慢，随着负荷的增大，肌氧含量的下降速度会逐渐加快，随着运动负荷的进一步增大，肌氧含量会逐渐趋于平缓状态，本研究采用的递增负荷呈线性增加趋势。研究中发现，无氧阈以后肌氧饱和度的下降曲线开始脱离原来的下降通道，出现下降趋势趋缓的现象，这可能是因为供能方式由有氧供能为主向无氧供能为主转变引起的，有氧供能动用的主要是慢肌纤维，慢肌纤维含有的毛细血管丰富，线粒体数量较多而且体积大，有氧氧化酶的活性强，因此利用氧的能力强，故氧浓度下降明显；而无氧供能动用的主要是快肌纤维，快肌纤维内的毛细血管密度低，线粒体数量较少，因此有氧代谢能力低，所以递增运动中在无氧阈时肌氧饱和度曲线出现明显的拐点，这与Romualdo Belardinelli等［6-7］的研究结果相一致。

3.2肌氧饱和度相关参数与全身耐力的相关关系

全身耐力决定于两个方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素质的重要生理基础。良好的心肺功能是运动中供氧充足的保证。心肺功能的改善对于机体有氧代谢能力即全身耐力的提高起着至关重要的作用。肌肉耐力是指肌肉系统在一定的内部与外部负荷的条件下，能够坚持长时间或重复较多次数的能力。肌肉耐力和力量水平的发展关系密切，发展肌肉的最大力量能有效地促进肌肉耐力水平的提高。肌肉耐力主要决定于慢肌纤维比例、骨骼肌毛细血管密度、线粒体数量等因素，而这些因素均与肌肉内氧浓度有关，肌氧饱和度可以反映肌肉内的氧浓度。笔者的前期研究显示，肌氧饱和度与肌肉耐力之间存在很大的相关性，因此肌氧饱和度与全身耐力之间可能也存在一定的关联性。

从本研究的实验结果可以看出，有氧代谢能力相关指标无氧阈摄氧量绝对值（VTVO2）、无氧阈摄氧量相对值（VTVO2／kg）、无氧阈速度（vVT）、最大摄氧量绝对值（VO2max）、最大摄氧量相对值（VO2max／kg）、最大摄氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）与肌氧饱和度相关指标0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有显著的相关性。即0%rSO2越小，100%rSO2-0%rSO2和（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2越大，有氧代谢能力越强。由研究［1］可知，0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2在一定程度上可以反映肌肉内的氧气储备情况，因此肌肉内的氧气储备越多，运动中肌肉收缩时能够动用的氧气也就越多，机体能够最大限度地利用有氧代谢供能，即肌氧储备越多，机体有氧代谢能力越强，全身耐力越好。王荣辉等［8］在研究不同强度运动肌氧含量变化特点时比较运动员组和非运动员组的几项参数发现，运动员组不仅负荷功率比非运动员组大，而且肌氧下降峰值、肌氧下降幅度、肌氧恢复幅度也比非运动员组大，且有显著性差异，说明运动中的肌氧饱和度相关参数与有氧代谢能力之间也存在一定的相关性。本研究实验过程中由于数据采集不足，因而没有分析运动过程中肌氧饱和度相关参数与有氧代谢能力之间的关联性。

4　结论

4.1肌氧饱和度0%值显著低于递增跑至力竭过程中肌氧饱和度最低值，说明采用阻断血流并运动的方式得到的肌氧饱和度0%值更接近理论上的最低值；

4.2肌氧饱和度0%值越小，其有氧代谢能力越好，肌氧饱和度可以用来反映机体有氧代谢能力；

4.3机体有氧代谢能力的高低，在很大程度上取决于肌肉耐力的好与差。

参考文献：

［1］蔡前鑫，赵之光，魏文哲.肌氧饱和度与局部肌肉耐力的关系探究［J］.山东体育科技，2015（02）：84-86.

［2］武莉.不同传动比骑行时肌氧含量与表面肌电的变化特点［D］//北京：北京体育大学，2008.

［3］丁攀.近红外光谱技术监测赛艇运动员有氧代谢能力的研究［D］//武汉：武汉体育学院，2008.

［4］李红燕，张立，徐国栋，等.男子青少年赛艇运动员递增负荷运动时肌氧含量变化特点—肌氧评定个体有氧代谢能力的可行性探讨［J］.中国运动医学杂志，2006，25（3）：351-354.

［5］丁攀，叶雁杰，王治华，等.近红外光谱技术监测赛艇运动员有氧代谢能力的研究［J］.武汉体育学院学报，2008（12）：45-48，53.

［6］Romualdo Belardinelli，Thomas J.Barstow，Janos Porszasz.Changes in skeletal muscle oxygenation during incremental exercise measured with near-infrared spectroscopy［J］.Eur J Appl Physiol，1995，70：487-492.

［7］徐国栋，周超彦，刘重新，等.女子中长跑运动员肌氧含量与个体乳酸阈关系的探讨［J］.山东体育学院学报，2004，2：37 -39.

［8］王荣辉，刘桂华，张一民，等.不同强度运动肌氧含量变化特点［J］.北京体育大学学报，2001（03）：326-328.

Relevance between muscle oxygen saturation and systemic endurance

CAI Qian-xin1，WEI Wen-zhe2，ZHAO Zhi-guang2，HUO He-wei3
（1.School of P.E.，Soochow University，Suzhou 215021，Jiangsu，China；2.Beijing Institute of Sport Science，Beijing 100075，China；3.Maochen Primary School of Xiyangdian Town，Zhumadian 463404，Henan，China）

Abstract：Objective：To investigate whether there is a certain correlation between muscle oxygen saturation and body endurance.Methods：Select 9 volleyball players，6 handball athletes，3 football players，8 football players for the study.Muscle oxygen saturation value of 100%and 0%of the subjects were measured，and then aerobic capacity was tested.The initial speed treadmill set at 9 km／h，then exercise with increasing 1 km／h every minute linear increments velocity until exhaustion，real-time continuously monitoring the changes of the breath composition and the vastus lateralis muscle oxygen saturation during exercising by cardiopulmonary exercise testing system and tissue oxygen wireless monitoring system.Collect related parameters of aerobic capacity and muscle oxygen saturation parameters，and then both correlation analysis.Results：In the incremental-load process，with the rate increasing，vastus lateralis muscle oxygen saturation of subjects decreased and reached a minimum value，thereafter not declining with speed increasing.Muscle oxygen saturation minimum value during the squat with blocking blood flow was significantly lower than the minimum value during of incremental-load run.There is a significant correlation between muscle oxygen saturation value of 0%（0%rSO2），and the difference between muscle oxygen saturation value of 100% to muscle oxygen saturation value of 0%（100%rSO2-0%rSO2）and changes in rate（100% rSO2-0%rSO2）between the presence／100%rSO2and aerobic capacity indicators.Conclusions：Muscle oxygen saturation of 0%was significantly lower than the lowest muscle oxygen saturation during incremental-load run to exhaustion，which further illustrates that muscle oxygen saturation of 0%get closer to the theoretical value of 0%value by the way of blocking blood flow and movement.The smaller the muscle oxygen saturation 0%value，the better their aerobic capacity，muscle oxygen saturation can be used to reflect the body＇s aerobic capacity.The level of the body＇s aerobic capacity depends largely on muscular endurance.

Key words：muscle oxygen saturation；body endurance；correlation

中图分类号：G804.7

文献标识码：A

文章编号：1009-9840（2016）02-0056-04

收稿日期：2016-02-16

作者简介：蔡前鑫（1991- ），男，硕士，研究方向运动生理生化。