常年冬泳锻炼老年人的心脏超声研究

陈同先,刘竹汉

1.山东农业大学 体育与艺术学院,山东 泰安 271018

2.山东省日照实验高级中学,山东 日照 276826

冬泳是一项在冷水刺激下的特殊体育运动，参与人群多以中老年人为主，冬泳能够刺激人体血管扩张和收缩，保持弹性防止动脉硬化预防心脑血管疾病，常年冬运锻炼能够提高和改善老年人心血管系统功能。本研究通过应用彩色多普勒超声诊断仪对常年进行冬泳锻炼的老年人和极少参加体育运动的老年人对心脏进行扫描，研究常年冬泳锻炼对老年人心脏结构和功能的影响，探讨冬泳锻炼对老年人心功能影响的机制，为冬泳锻炼预防心脏疾病，改善心脏功能提供依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

从泰安市冬泳协会注册会员中选取50名（男26，女24），62～74岁（平均年龄66±3.9岁）冬泳会员，且至少8年以上（平均年限9.8年）冬泳史，身体健康无临床疾病，作为锻炼组。抽取48名（男27名，女21名）身体健康无冬泳锻炼史且年龄在60～75岁（平均年龄65±4.3岁）志愿者，无临床诊断的糖尿病、心脑血管疾病作为对照组。数据显示，锻炼组在体脂率一项低于对照组P＜0.05具有显著性差异，其他数据无显著性差异（表1）。

表1 实验对象基本情况（±s）Table 1 The basic cases of objectives in test

表1 实验对象基本情况（±s）Table 1 The basic cases of objectives in test

注：男性：*P＜0.05，**P＜0.01；女性：△P＜0.05，△△P＜0.01。下同。Note:*after number showed there was significant difference at 0.05 level,**showed there was high significant difference at 0.01 level for man;Δ and ΔΔ showed the same meanings respectively for woman.The same as follows.

锻炼组 Exercisers（n=50） 对照组CK(n=48)男（n=26） 女（n=24） 男（n=27） 女（n=21）体质量指数（BMI） 23.68±3.8 22.37±4.8 23.11±2.9 22.68±4.3腰臀比（WHR） 0.85±0.2 1.1±0.1 0.86±0.1 1.09±0.2体脂率（%） 28.19±6.3* 35.48±5.1* 30.89±6.1△36.17±4.1△项目Item

1.2 研究方法

1.2.1 问卷调查法 采用面对面问卷调查法对受试对象的基本情况进行了解，对活动方式、活动量、文化程度、有无既往病史、参加冬泳锻炼的年限、每次锻炼的时间、锻炼的强度等。

1.2.2 测试仪器及测试指标 主要是对身体形态机能指标检测和心脏结构及功能指标的检测，形态机能指标项目的检测按照2003年国民体质监测中心制定的国民体质监测工作手册实施细则执行，内容包括：体质量（BMI）、腰围、臀围、体脂率（%）、血压(mmHg)等；应用飞利浦CX50型彩色多普勒超声心动仪，环形探头，频率3.0 MHz对两组受试者安静状态下心脏功能指标进行测定可同步记录心电图。心脏结构指标：左心室舒张末内径指数（LVDdI）、左心室收缩末内径指数（LVDsI）、舒张末室间隔厚度（IVSdI）、收缩末期室间隔厚度（IVSsI）、舒张末左室后壁厚度（LVPWdI）、收缩末左室后壁厚度（LVPWsI）；收缩功能指标：左室前后径向心缩短率（LVFS）；舒张功能指标：舒张早期（E峰）和房缩期（A峰）比（E/A）；泵血功能指标：心输出量（CO）、射血分数（EF）、射血时间（ET）心率HR、每博输出量（SV）等指标。采用Teichholz法计算出左心室舒张末容积（EDV）、左室收缩末容积（ESV）、左室短轴缩短率（FS）、左室周径缩短率（MVCF）等指标。

1.2.3 试验方法

1.2.3.1 安静状态下对冬泳组和对照组心脏结构、收缩功能、舒张功能、泵血功能等指标进行多普勒心脏彩超扫描，对多年冬泳锻炼对心脏结构功能影响差异进行评价与分析。

1.2.3.2 对照组与锻炼组进行3 min台阶试验后即刻测量冬泳组和对照组心脏结构、收缩功能、舒张功能、泵血功能等指标，对运动后心脏功能差异进行评价与分析。

1.2.3.4 对照组和锻炼组进行3 min台阶试验后，恢复5 min然后测量冬泳组和对照组心脏结构、收缩功能、舒张功能、泵血功能等指标，对运动恢复后心脏功能差异恢复能力做出评价与分析。

1.2.4 数据处理 应用SPSS 19.0对数据进行处理，经检验资料数据属正态分布，数值以均数±标准差(±s)表示，以性别与年龄进行组间t检验，以P＜0.05为差异显著有统计学意义。

2 结果

2.1 安静状态下常年冬泳锻炼组与对照组心脏功能指标

表2为安静状态下常年冬泳锻炼老年人与普通老年人心脏多普勒彩色超声心动图的测试指标参数。通过对心脏结构、收缩功能、舒张功能、泵血功能等指标检测发现男性常年冬泳锻炼者与对照组相比心脏LVDdI、SV指标非常显著增高（P＜0.01），HR非常显著降低（P＜0.01），EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI、LVFS、E/A 明显增高（P＜0.05），CO、IVSdI、LVPWdI、指标差异不显著（P＞0.05）；女性常年冬泳锻炼者与对照组相比心脏LVDdI、SV、LVFS、E/A指标显著增高（P＜0.01），HR 显著降低（P＜0.01），EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI明显增高（P＜0.05），CO、IVSdI、LVPWdI对应参数无明显统计学差异（P＞0.05）。

表2 锻炼组与对照组心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group

表2 锻炼组与对照组心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group

锻炼组 Exercisers（n=50） 对照组 CK（n=48）男（n=26） 女（n=24） 男（n=27） 女（n=21）SV（mL） 73.74±9.43＊＊ 62.21±8.81△△ 68.35±11.32 61.02±7.12 HR（次/min） 68±8.92＊＊ 71±10.32△△ 73±10.25 76±12.86 EF（%） 69.15±3.68＊ 70.26±4.02△ 67.97±5.13 68.16±4.25 CO（L/min） 4.98±0.97 4.86±0.61 4.89±0.57 4.83±0.31 LVDdI（mm） 27.52±2.01＊＊ 28.94±1.03△△ 25.22±1.96 26.99±2.14 LVDsI（mm） 15.72±2.29＊ 15.03±2.31△ 14.87±3.48 14.69±1.99IVSdI（mm） 5.38±0.99 4.86±0.81 5.12±0.74 4.85±0.51IVSsI（mm） 8.26±1.35＊ 7.43±0.97△ 7.64±0.87 6.93±0.93 LVPWdI（mm） 1.79±0.15 1.58±0.09 1.78±0.11 1.57±0.13 LVPWsI（mm） 8.63±0.99＊ 7.82±0.65△ 7.49±1.24 6.91±0.87 LVFS（%） 51.98±4.11＊ 48.01±3.68△△ 48.69±5.79 44.95±6.03 E/A 0.93±0.05＊ 0.86±0.21△△ 0.84±0.11 0.71±0.23指标Indexes

2.2 3 min台阶试验后常年冬泳锻炼组与对照组心脏功能指标

表3为对常年冬泳锻炼老年人与普通老年人3 min台阶试验后两组老年人心脏多普勒彩色超声心动图的测试指标参数，结果显示男性常年冬泳锻炼者与对照组定量运动后心脏HR有非常显著性降低(P＜0.01)，EDV有非常显著性增加(P＜0.01)，SV、EF、CO、ESV四项指标均显著提高（P＜0.05）其他指标均无显著性差异；女性常年冬泳锻炼者与对照组定量运动后心脏HR非常显著性降低(P＜0.01)，SV、EF、CO、EDV、ESV五项指标均显著性提高（P＜0.05）其他指标均无显著性差异。

表3 3 min台阶试验后锻炼组与对照组心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min

表3 3 min台阶试验后锻炼组与对照组心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min

指标Indexes锻炼组 Exercisers（n=50） 对照组 CK（n=48）男（n=26） 女（n=24） 男（n=27） 女（n=21）SV（mL） 106.47±10.11＊ 98.71±12.42△ 97.12±11.25 91.27±14.32 HR（次/min） 119±6.72＊＊ 128±8.21△△ 131±9.38 139±7.96 EF（%） 76.17±3.37＊ 78.38±4.03△ 73.17±5.68 74.62±4.99 CO（L/min） 9.11±0.87＊ 8.87±0.74△ 8.63±0.92 8.05±0.89 ET（s） 0.26±0.03 0.25±0.02 0.26±0.03 0.27±0.02 FS（%） 36.78±2.12 39.10±2.03 36.24±2.58 38.98±2.96 EDV(mL) 138.31±12.17＊＊ 115.61±14.65△ 124.26±14.54 106.02±11.78 ESV(mL) 37.10±0.18＊ 29.91±0.21△ 35.49±0.22 27.46±0.28 MVCF（cm/s） 1.47±0.14 1.60±0.19 1.34±0.15 1.49±0.21

2.3 3 min台阶试验后受试者恢复5 min，锻炼组与对照组心脏多普勒彩超参数指标

常年冬泳锻炼老年人与普通老年人定量负荷休息5 min后对两组老年人心脏多普勒彩色超声心动图的测试指标(表4)，结果显示男性常年冬泳锻炼者与对照组定量运动后恢复5 min心脏HR极显著降低(P＜0.01)，SV极显著增加(P＜0.01)，CO显著降低(P＜0.05)，EDV显著提高(P＜0.05)，其他指标均无显著性差异；女性常年冬泳锻炼者与对照组定量运动后心脏HR极显著降低(P＜0.01)，SV极显著增加(P＜0.01)，CO显著降低(P＜0.05)，EDV显著提高(P＜0.05)，其他指标均无显著差异。

表4 台阶试验后休息5 min受试者心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step

表4 台阶试验后休息5 min受试者心脏多普勒彩超指标测试结果（±s）Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step

指标Indexes锻炼组 Exercisers（n=50） 对照组 CK（n=48）男（n=26） 女（n=24） 男（n=27） 女（n=21）SV（mL） 79.23±9.25＊＊ 68.35±8.79△△ 76.15±10.02 67.26±9.45 HR（次/min） 85±6.87＊＊ 90±9.51△△ 98±8.32 102±9.68 EF（%） 72.35±4.32 75.24±5.68 71.63±4.16 74.52±5.74 CO（L/min） 5.98±0.78＊ 5.43±0.81△ 6.79±0.86 6.42±0.72 ET（s） 0.29±0.13 0.29±0.09 0.30±0.15 0.29±0.17 FS（%） 31.95±2.35 33.26±2.42 30.46±2.51 32.45±2.67 EDV(mL) 125±10.31＊ 108±11.63△ 117±12.25 101±9.87 ESV(mL) 36.62±0.26 31.17±0.28 36.01±0.24 29.96±0.25 MVCF（cm/s） 1.06±0.09 1.19±0.11 1.05±0.12 1.17±0.08

3 分析与讨论

3.1 常年冬泳锻炼对老年人心脏结构的影响

随着年龄增长，左室厚度、左房径、主动脉径趋于增加，泵血功能减退；射血分数降低，等容松弛时间延长、舒张早期充盈降低，舒张晚期充盈增加[1]。调查发现，普通老年人参加体育锻炼的形式主要是健步走、太极拳、广场舞等动作较缓和的运动形式对心脏结构机能也起到良好的改善效果但远低于常年冬泳锻炼老年人。本研究发现，常年冬泳锻炼有助于减缓老年人心脏功能退化，常年冬泳锻炼老人的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指标明显优于不参加冬泳锻炼的普通老年人，这与长期动力性训练形成“运动员心脏”的生理现象表现一致[2]。分析认为冬泳时，皮肤在强烈冷刺激下，表皮毛细血管急剧收缩，促进血液回流心脏及深部组织，血压升高；而后血液又被心脏泵回体表，表皮血管扩张。同时寒冷会刺激肾上腺激素的分泌，心脏收缩力量和幅度加大，增加了心机收缩能力和血管弹性，因此经常冬泳锻炼对老年人的心脏结构产生显著的影响，相对于普通老年人，锻炼者表现在左心室增大，心肌重量及重量指数增加。

3.2 常年冬泳锻炼对老年人心脏舒张与收缩功能的影响

Frank-Starling定律认为心脏的容积取决于心肌纤维的长度，而心肌纤维的张力决定心室腔内的压力，所以人们用EDV来代表心肌纤维的长度，以心室腔内压力代表心肌纤维的张力，将上述推论简述为：EDV越大，心脏收缩力越强[3]。研究结果发现：3 min台阶试验后男性锻炼组EDV非常显著高于对照组(P＜0.01)，女性锻炼组EDV显著高于对照组(P＜0.05)(表3)，3 min台阶实验后恢复5 min，男性和女性锻炼组EDV都显著高于对照组(P＜0.05)。这说明冬泳锻炼对男性和女性的心脏泵血功能都有不同程度的改善和提高。国外研究认为左心室舒张的等容松弛期及早晚期充盈均受年龄影响，表现为随年龄增长等容松弛时间延长、舒张早期充盈降低、舒张晚期充盈增加[1]。研究中安静状态下冬泳锻炼老年人E/A高于普通老年人，尤其女性组间比较具有非常显著性差异，这说明冬泳锻炼有助于缓解舒张能力随年龄增加下降的趋势，且对女性影响更为显著，可能与女性绝经后心肌舒张能力下降有关[4]。

3.3 常年冬泳锻炼对老年人心脏泵血功能的影响

心脏的泵血功能和收缩功能是心脏最基本的功能，一般而言，影响左心泵血调节功能的5个基本因素有：前负荷、后负荷、心肌收缩力、心率、室壁运动协调性[5]。许多研究证明，运动训练能使运动员在安静及定量运动负荷时的心率下降，运动后的心率恢复快，恢复期缩短，运动员由于心率较低，心肌耗氧量下降，提高了心脏的做工效率；较高的射血分数（EF）使心脏在耗能较低的状态下就能维持与普通人相等或略高的心输出量（CO），显示了心脏较强的储备能力[6]。

研究结果从表2、3、4我们可以看出，常年冬运锻炼的男女老年锻炼者的安静状态、3 min台阶实验后、恢复5 min后的心率（HR）都极显著的低于对照组(P＜0.01)，同时锻炼组心率的恢复能力和速度都远高于对照组。说明常年的冬泳锻炼能影响老年人心率，通过常年冬泳锻炼，使心血管系统耗能降低，功能节省，具有较大的心率储备能力和潜力，使心脏功能得到适应性提高。安静状态下锻炼组与对照组男女受试者心脏每分输出量（CO）差异不显著(P＞0.05)，但锻炼组每博输出量（SV）显著高于对照组，心率（HR）非常显著的低于对照组(表2)。当施加负荷后（3 min台阶试验），锻炼组每分输出量（CO）显著高于对照组(P＜0.05)，(表3)，负荷（3 min台阶试验）后恢复5 min，锻炼组每分输出量（CO）显著低于对照组(P＜0.05)(表4)。这说明冬泳锻炼对老年人心脏射血功能都有不同程度的提高，安静状态下锻炼组老人用较低的心率（HR）和较高的每博输出量（SV）来维持安静状态下身体的供给，具有比对照组较高的心功储备，当施加负荷后，锻炼组老年人每分输出量（CO）快速提高来适应运动负荷量的加大，维持运动时身体的需求，负荷（3 min台阶试验）后恢复5 min，锻炼组每分输出量（CO）显著低于对照组，这说明锻炼组老年人身体恢复能力和心脏的调节能力都强与对照组，受试者前后维持同样供血方式有所不同，常年冬泳锻炼的老人以高输出（SV）和低心率（HR）供血，普通老年人以低输出（SV）和高心率（HR）供血，显然前者供血方式更经济有效，心肌能量消耗更小，这与刘伟等人对运动与心脏研的研究结果相一致：运动员安静时心率较低，但运动时动员快，运动后恢复也快，心脏调节功能更加完善[6]。冬泳锻炼时由于冷水刺激促进身体内儿茶酚胺和肾上腺素的分泌，促进人体血液循环，增加心肌收缩力促使EF及SV升高；因心脏排空增大心肌舒张功能增强，同时冷水刺激人体皮肤表面毛细血管收缩，回心血量增加，提高了心肌的前负荷，为对抗寒冷，肌肉的持续性收缩使动脉压保持相对较高的水平，提高了心脏的后负荷，增强了心脏的收缩功能。

4 结论与建议

4.1 结论

常年冬泳锻炼对老年人心脏结构和功能有非常好的影响和促进作用，通过对锻炼组和对照组两组老年人安静、负荷、负荷恢复后的心脏多普勒彩色超声检查分析，多年冬泳锻炼老人心脏的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指标明显优于不参加冬泳锻炼的普通老年人，心脏的泵血功能和收缩功能都显著提高，左心室增大，心肌重量及重量指数增加，同时有助于缓解舒张能力随年龄增加下降的趋势，且对女性影响更为显著，冬泳锻炼能影响老年人心率，通过常年冬泳锻炼，使心血管系统耗能降低，功能节省，具有较大的心率储备能力和潜力，使老年人心脏功能得到适应性提高，有利于增强心脏功能，改善心脏组织结构。

4.2 建议

从本文的研究结果可以看出，长期进行冬泳锻炼对老年人的心脏功能起到良好的改善和促进作用。但冬泳锻炼也要循序渐进因人而异，冬泳爱好者从夏季就开始进行锻炼持续到冬季，循序渐进的适应水温的下降，在没有前期适应的情况下切不可直接冬季下水进行冬泳练习，否则身体既得不到锻炼，又会不同程度地对身体造成伤害。

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