高原训练对运动员心脏功能的影响

强玉婷，王 雪，李恵霖，许家宝，朱文赫

(吉林医药学院，吉林 吉林 132013)

近年来，随着体育事业的不断发展，提高运动员的成绩成为了一个难题。为了使运动员的潜力得到充分的发挥，高原训练进入了人们的视野[1]。高原地区海拔高，气压低，气候干燥，含氧量低，并且随着海拔的不断升高，气压及含氧量不断下降，这也造成了高原地区低压低氧的环境条件。高原训练是一种利用高原地区独特的环境条件来协助运动员训练并提高运动员成绩的训练方法。当运动员在高原地区训练时，他们需要承受双重缺氧的刺激，即环境缺氧和运动性缺氧。 这些刺激促使运动员产生强烈的应激反应来激发运动员身体机能的潜力，从而产生一系列生理反应，以适应高原的低氧环境[2]。运动员在进行不同类型的运动时对心脏产生的影响也不同[3]。力量运动主要基于心壁的增厚，心肌增厚有助于增强心肌收缩力并促进心室排空；耐力运动主要表现在安静状态下，运动员的心率减慢，耐力性训练可使心脏的前负荷增加。作者就高原训练如何影响运动员的心脏功能来提高运动员的成绩作此综述，并对高原训练的发展做出展望。

1 高原训练对心脏收缩功能的影响

有研究表明，高原训练对心脏功能最主要的影响是心脏收缩功能的增强。经常进行耐力锻炼人体的左心室收缩功能产生适应性变化，左心室收缩过程能量节省，并具备较大的功能潜力[4]。饶明月[5]通过研究表明，健康受试者在急性低氧暴露后主要引起左心室收缩功能增强，左心室舒张功能减退。左心室射血分数(left ventricular ejection fraction，LVEF)和左心室短轴缩短率是反映左心室收缩功能的指标。Liu[6]等对21名训练有素的运动员进行高住低练训练后，LVEF和左心室短轴缩短率增加，每搏输出量增加，左心室收缩末期内径小于对照组，射血前期与射血时间的比值明显下降，这些结果表明高住低练可以通过增加左心室的收缩力而改善心脏的收缩功能。

然而，一些研究表明，高原低氧暴露对青少年运动员的心脏功能没有影响，但是可以改善高原后运动员的心脏功能。宋小波等[7]在海拔2366 m处对不同年龄段游泳运动员进行训练，研究结果显示，高原训练后平原第1天两组LVEF显著高于高原训练前水平，高原训练后平原第14天低龄组LVEF显著高于高原训练前水平。表明高原训练可以提高少年运动员高原后平原的心脏功能。

2 高原训练对心率和心电图的影响

心率是指心脏每分钟跳动的次数，是一项极易测量、反映机体能量代谢的有效指标。正常成年人安静时的标准心率大约在60～100次/min，且会随着运动的加剧而加快，但对于经常进行体育锻炼的人来说，心率都比较慢。由于训练项目的不同和个体间的差异，心率的变化也会不同[8]。运动员初到高原时由于急性缺氧导致血液中的氧含量降低，使心率增加，心肌收缩力增强，心脏的泵血功能得到提升[9]。Mazzeo等[10]研究发现心率在初始暴露高海拔时增加。宋小波等研究表明不同年龄段游泳运动员在初到高原时心率增加，在高原后7 d，心率恢复至原来的水平[11]。总的来说，随着对高原环境的不断适应，心率将逐渐降低。训练初期，心率的升高是对低氧环境加强氧运输的代偿，而后期心率的降低是心力储备量增强的表现。因此，运动员可以通过高原训练增加心力储备量，来提高运动员的竞技能力。

心电图检查可以反映运动员心脏功能的变化。心电图在高原低氧的条件下会发生一定的改变。研究表明，心电图ΣT/R值与运动员的心脏机能密切相关。当运动量加大，ΣT/R值下降，心脏机能水平下降，且ΣT/R值低于0.9以下，运动员心脏机能一般不太好；运动量减少时，ΣT/R值上升，心脏机能水平恢复。在一个训练周期前后，ΣT/R值下降幅度≥0.25时，可认为运动员心脏机能下降较明显。李德奇研究发现，心电图ΣT/R值持续下降，直到第4周才有所回升，且第3周ΣT/R值比第二周下降0.24，接近0.25，可认为运动员心脏机能下降明显[12]。因此，可以通过密切监测ΣT/R值的变化，来调整运动员的训练计划。对高原训练期间的运动员心电图调查发现，在训练早期主要表现为心律失常；训练后期主要以传导障碍及复极失常为主，表现为P-R间期延长，复极失常，S-T段异常等。

3 高原训练对心肌耗氧量的影响

心肌耗氧量是心肌单位时间内消耗的氧的数量。人体除脑之外耗氧最多的器官是心脏。心肌不仅非常依赖氧气，而且还具有很强的从动脉血中摄取氧气的能力。心肌耗氧量主要由心肌张力、心肌收缩力和心率决定，因此可以将“心率×收缩压”作为心肌耗氧量的估算指标[13]。在高原低氧条件下，心肌收缩功能增强和心率增加将输出最大量的血，尽可能地输送最大量的氧气以满足组织细胞的代谢需求[5]。研究表明，在高原环境下，心肌的耗氧量增加。心肌耗氧量是影响心肌代谢的重要因素之一。佟长青[13]等将武警某部160名新兵战士实施一定组合的低氧军事期间等长运动，并对训练前、后心脏功能参数进行比较，结果表明3组等长运动后心肌耗氧指数和心肌耗氧量均有显著性差异。从这两种参数的变化结果看出，经过低氧训练后，心肌耗氧指数和心肌耗氧量都显著增加，心肌的有氧代谢能力也有了显著性增强。Cai[14]等通过对32只雄性大鼠分组进行平原或模拟高原游泳训练得出结论，高原训练可以增加心肌代谢能力。

4 高原训练对心输出量的影响

心输出量(cardiac output，CO)是每分钟一侧心室射出的血液总量，又称每分输出量。每搏输出量(stroke volume,SV)是心脏跳动一次一侧心室射出的血液量[15]。心室舒张末期容积与心室收缩末期容积之差为每搏输出量。“每搏输出量×心率”可以作为心输出量的估算指标。心输出量的大小由每搏输出量和心率决定，而每搏输出量的大小由心肌收缩力和静脉回流量决定。因此我们可以通过研究每搏输出量与心率的变化来判断心输出量的变化。

在低氧暴露条件下，交感神经兴奋导致心率加快，心肌收缩力增强。有报道指出缺氧对心输出量的影响有增加、减少和不变3种情况，其原因可能是测量方法的不同以及身高、性别、年龄的差异[19]。有研究表明，处于高原时，安静心输出量有所下降[16]。Rusko等[17]也研究发现与常氧状态相比，急性缺氧状态下心输出量减少。根据对青少年游泳运动员训练得出结论，在初进高原时CO显著增加而SV显著降低；高原第14天时，运动员CO恢复至高原前水平，SV低于高原前水平；在高原后7 d，SV恢复至高原前水平[11]。有关研究证实，在高原训练期间进行与平常相同负荷的运动，高原训练期间心输出量的增加超过平常训练，并且在适应了高原训练后出现下降[18]。高原低氧暴露可以引起心输出量的增加，但随着暴露时间的延长，心输出量逐渐恢复到原来的水平。其原因可能是由于低氧引起机体的抗缺氧性改变，使组织器官的氧供应增加。

5 高原训练对最大摄氧量的影响

最大摄氧量是指在人体进行最大强度的运动，当机体出现无力继续支撑接下来的运动时，所能摄入的氧气含量。最大摄氧量是评价有氧能力最常用和最有效的方法，也是对运动时心肺功能状况综合评定的一项参数。有研究表明，最大摄氧量和血液中的氧含量成正比。高原和平原相比，氧分压下降，氧气通过肺吸入机体进入血循环，血液中的氧含量下降。在低氧运动时，受到低氧和环境的双重刺激，使呼吸加强，吸入机体的氧气含量增加，保证了在含氧量较低的情况下，血液摄取的氧足够。Saunders[20]发现急性暴露于高原后最大摄氧量下降。马欣[21]等选取备战2017年全运会的6名山东省田径队优秀女子中长跑运动员于冬训期间进行高原递增性负荷训练，结果表明运动员的最大摄氧量在经过5周训练后显著提高。王巨文[22]等研究也表明最大摄氧量在运动员低氧训练后呈上升趋势。

近年来，高原训练作为一种特殊的训练方式，深受教练和运动员的青睐，并且推动着体育事业的发展。但对高原训练认识不足和经验的缺乏限制着高原训练的发展。因此可以通过发展低压低氧舱、低氧房、低氧帐篷等设备来模拟高原训练，另外还应加强运动员自身的体能锻炼来适应高强度的高原训练。