加压训练对肌氧饱和度的影响

2021-08-10孙宇斌杨紫强林文杰罗寿贵

体育科技文献通报 2021年8期

孙宇斌，杨紫强，林文杰，罗寿贵

加压训练（KAATSU training）发现于1960年代，但仅在近20年来被国内外所重视研究和应用，国内研究尚有欠缺。加压训练是一种通过对肢体根部绑置加压袖带，对血管施加额外的压力，使肢体血流受限，营造局部缺血缺氧的状态下进行运动训练方法，因此也被称为血流限制训练（blood flow restriction training，BFR）［1－2］。国外已有大量研究证实加压训练使机体产生的应激反应比传统训练模式更剧烈、更能提高肌肉力量和肌肉围度等［3－4］。加压训练改变身体机能的机制有待深入探究。

近红外光谱技术（near infrared spectroscopy，NIRS）是近年来被广泛运用于运动生物医学的重要监控手段，利用骨骼肌组织中氧合血红蛋白（HbO2）与还原血红蛋白（Hb）对光吸收波长不同的特点精准监测肌氧含量的百分比，灵敏的反映肌肉组织中摄氧与氧耗的动态平衡情况［5］。运用该技术监测肌氧饱和度有无损、连续、实时、高效等优点，为体育领域科学化训练提供更高效的监控手段［6］。

本研究将采用近红外光谱技术（USA）监测加压跑台训练与传统跑台训练对肌氧饱和度的变化规律，同时运用血氧饱和度仪（USA）监测两组血氧饱和度变化情况，探讨加压与对照组状态下肌氧饱和度的差异，对比肌氧饱和度与血氧饱和度的变化规律，为加压训练的应用与机制研究提供参考依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

筛选某高校40名田径专项班学生作为实验对象，所有受试者均无运动疾病史，身体健康，实验前三个月内无大强度系统训练，受试者签署知情同意书，熟悉实验具体流程和要求。受试者基本情况见表1

表1 受试者基本情况一览

1.2 实验步骤与指标测试方法

1.2.1 恒定负荷跑台测试步骤

将受试者随机分为加压组与对照组组，每组20人，告知受试者的训练前48小时内避免剧烈运动，加压组在两大腿根部绑置加压袖带，加压压力为200mmHg，对照组组则无需加压且运动负荷和形式一致，将测试仪器安装于相应位置，测试心率（HR）、肌氧饱和度（SMO2）和血氧饱和度（SpO2），然后进行跑台训练，在跑台上进行5分钟慢跑热身后休息5min，加压组绑上加压袖带，然后进行15min恒定负荷跑台训练（配速8.4km／h），分别记录训练前、运动5min、10min、15min、恢复1min、3min和5min的HR、SMO2、SpO2。

1.2.2 心率与血氧饱和度测试

受试者佩戴Polar H7胸式心率表和Nonin指夹式血氧饱和度传感器，热身后休息5min，心率恢复至安静水平，待数据稳定后记录训练前、运动5min、10min、15min和恢复1min、3min、5min的HR和SpO2。

1.2.3 肌氧饱和度测试

采用Moxy肌氧监测仪（USA）进行近红外组织肌氧饱和度连续监测。将传感器探头安置该运动的原动肌－股四头肌外侧头上，检测定点位于髌骨正中点上10～12cm股四头肌外侧头肌腹上，在探头与大腿之间贴上一层透光薄膜，防止运动中汗水影响仪器的精准度，探头固定后用黑色遮光绷带将探头包裹住，防止测试过程中漏光或避免外界光干扰测试结果，绷带的松紧度要适宜，既能防止探头脱落也不会过紧影响局部血流现象，佩戴就绪后接通所有接收设备，等待调试基线稳定后开始正式测试，并记录训练前、运动5min、10min、15min和恢复1min、3min、5min的SMO2。

1.3 统计方法

收集两组训练前、运动5min、10min、15min、恢复1min、3min和5min的HR、SMO2、SpO2测试数据进行统计分析。实验数据采用SPSS 23.0软件进行处理，结果均用平均值±标准差（¯x±S）表示，组间对比采用独立样本T检验，指标间对比采用相关分析方法，P＜0.05为显著性差异，P＜0.01为非常显著性差异。

2 研究结果

2.1 加压与对照组跑台训练对HR、SMO2，及SpO2的影响

通过表2加压组与对照组各指标数据做独立样本T检验发现，心率（HR）的变化特征相似，随着运动量的增加而逐渐加快，训练前无显著性差异，运动5min至15分钟区间各个时相两组心率均出现显著性差异（P＜0.05），恢复1min、3min仍然存在显著性差异，恢复5min后心率降至与运动前水平相近。肌氧饱和度（SMO2）在训练前两组无显著性差异，但在运动5min、10min、15min和恢复1min、3min、5min均存在显著性差异（P＜0.05）；而血氧饱和度（SpO2）两组变化趋势相似，仅在运动15min和恢复1min存在显著性差异（P＜0.05），其余时相均无显著性差异。

表2 加压与对照组跑台训练各指标的变化情况

2.2 加压跑台训练对HR、SMO2、SpO2变化的关系

通过表3加压组个指标数据进行相关性分析发现，SMO2与HR存在高度负相关，相关系数r＝－0.891（P＜0.01），SMO2与SpO2存在高度正相关，相关系数r＝－0.945（P＜0.01）；与表4对照组相关性分析结果比较发现，两组的结果相似，对照组中SMO2与HR存在高度负相关，相关系数r＝－0.944（P＜0.01），SMO2与SpO2存在高度正相关，相关系数r＝0.963（P＜0.01）。

表3 加压组HR、SMO2、SpO2之间的相关性

表4 对照组HR、SMO2、SpO2之间的相关性

3 分析与讨论

3.1 对照组组与加压组对SMO2影响的对比分析

大量研究证实，工作肌组织中肌氧含量下降必定对运动能力造成较大的影响，尤其是有氧能力［7］。当运动量或运动强度不断增大时，机体所摄入的氧量小于机体所消耗的氧量，同时也因为内脏器官惰性的存在，造成氧供失衡，此时机体就开始依赖血液中氧合血红蛋白（HbO2）离解产生的氧气供组织利用，维持相应强度的运动能力，此时SMO2逐渐下降；SMO2不但受氧供需平衡，氧分压下降的单一因素影响，肌组织中PH值下降、二氧化碳分压升高等因素也会影响SMO2［8－10］。本研究中对照组与加压组对比，加压组不但受运动氧耗相对更大所致氧分压下降的影响，而且受外部加压袖带的压力影响，外力导致局部血流受限，血流速度降低，运动肌组织提前进入相对缺氧状态，氧运输速率下降，同时，缺氧部位即便在相对低的强度氧供应不能满足有氧供能的需求，过早进入糖酵解供能，此时更容易发生乳酸堆积，PH值下降，进一步影响SMO2，使氧合血红蛋白（HbO2）加快离解出氧气供组织利用，维持氧供需平衡［11－12］，因此出现表2显示的运动5min起至运动结束与对照组SMO2出现显著性差异；恢复期耗氧量虽有下降，SMO2逐渐上升，但在恢复至5min时均没达到训练前水平。由于加压压力在恢复期仍然存在，加压组SMO2氧合速度慢于对照组组，两者存在显著性差异，因此，在对比之下不难发现加压与一定强度的运动均可使SMO2下降，且证明了加压条件下运动双重负荷干预下，SMO2下降的速度更快，幅度更大。

3.2 SMO2与SpO2的变化关系分析

SMO2与SpO2均能反映供氧程度的能力，氧分压、二氧化碳分压、PH值、温度等因素影响，氧离曲线相似，测试人体指端SpO2主要反映动脉血中血氧含量，因此SpO2更主要受氧分压的影响，一般安静时正常范围在95%～98%［13］，SMO2测试位置是运动中的工作肌群，肌组织中静脉血流速度较动脉血慢，因此测试值主要反映了静脉SMO2，由于随着运动强度增大，运动代谢产物首先堆积于工作肌群，从而造成SMO2在不同时相下降幅度均大于SpO2（见表2），但二者均呈现出相似的下降趋势，因此SMO2与SpO2具有高度正相关。

虽然SMO2与SpO2生理意义不同，但在运动过程与恢复过程二者变化相似，在恢复5min均能恢复至接近训练前水平，加压状态下的SMO2和SpO2与血循正常状态下的SMO2与SpO2氧合水平基本恢复至训练前水平，证明了即便肢体在加压限制血流致相对缺血缺氧状态下氧合仍然正常进行，这一结论与马国东等相关研究证实缺氧状态下个体低氧的适应能力结论基本一致［14－15］。本实验仅揭示加压训练影响SMO2的机体适应现象及变化规律，加压训练提高运动能力的机制有待更精准的实验研究证实。