不同抗荷体质训练方法对空军青少年航空学校学生心脏结构与功能的影响

李 利，赵国政，刘淑萍，陈 晓，徐 娟，邹志康

空军青少年航空学校（以下简称“青航校”）学生是进入航空班定向培养的高一到高三学生，正处于体格生长发育快速期。为更好地利用青少年有氧耐力和肌肉力量增长的敏感期[1-2]，空军有针对性地改进了抗荷体质训练方法，使青航校学生身体围度、核心肌肉力量、维尔维克指数等多项抗荷体质指标得到了有效提升[3-4]，但目前鲜见改进抗荷体质训练方法对心脏结构与功能影响的相关报道。为全面评估改进抗荷体质训练方法的有效性，本研究以青航校2个学年高三学生为研究对象，对比分析不同抗荷体质训练后心脏形态及功能的变化，探究不同抗荷体质训练方法对学生超声心动图心脏指标的影响，以期为修订青航校高效训练方法提出相关建议。

1 对象与方法

1.1 对象 随机抽取的2016级377名参加传统抗荷体质训练方法的高三学生作为传统训练组（A组），年龄16～19岁，平均（17.25±0.51）岁；随机抽取的2017级300名参加改进抗荷体质训练方法训练的高三学生作为改进训练组（B组），年龄16～19岁，平均（17.16±0.33）岁。2组均为男性。A组377名，身高1.64～1.84 m，平均（1.74±0.04）m；体质量51～93 kg，平均（66.66±7.36）kg。B组300名，身高1.64～1.85 m，平均（1.74±0.04）m、体质量50～90 kg，平均（66.83±7.32）kg。2组年龄、身高、体质量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。

1.2 方法

1.2.1 抗荷训练方法 A组进行传统抗荷体质训练，内容包括：体育课完成篮球、足球等普通锻炼；1周进行1次俯卧撑、引体向上等力量训练和2次3000 m跑耐力训练。B组进行改进抗荷体质训练，内容包括：1周进行1次高强度间歇徒手力量训练和2次高强度间歇跑步训练。徒手力量训练包括俯卧撑、平板支撑、立卧撑收腹跳、高抬腿、俯身跨步登山和俯卧撑等，所有内容穿插进行，不同训练之间没有间断和休息；间歇跑步训练包括全力跑200 m和间歇跑600 m，1次重复4～6组。

1.2.2 观测内容与仪器 根据《空军招收飞行学生体格检查标准》对2组学生进行体格检查，测量并记录学生身高、体质量等数据。使用迈瑞M7超声心动图仪（中国深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司），探头频率2.0～4.0MHz，测量心脏结构指标，包括：左室舒张末期室壁厚度（left ventricular end diastolic wall thickness，LVWd）、左室收缩末期室壁厚度（left ventricular end systolic wall thickness，LVWs）、左室舒张末期内径（left ventricular end diastolic diameter，LVIDd）、左室收缩末期内径（left ventricular end systolic diameter，LVIDs）、左室射血分数（left ventricular ejection fraction，LVEF）、左室缩短分数（left ventricular fractional shortening，LVFS）、左室舒张末期容积（left ventricular end diastolic volume，LVEDV）、左室收缩末期容积（left ventricular end systolic volume，LVESV）、左室每搏输出量（left ventricular stroke volume，LVSV）各参数，计算左室心肌重量（left ventricular myocardialweight，LVM）、室壁增厚率（left ventricular wall thickening fraction，LVWTF），并进行统计学分析。

1.3 统计学处理 应用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析。计量资料符合正态分布，以±s表示；计量资料不符合正态分布，以中位数（四分位数）M（Q）表示。正态分布的定量数据组间差异分析采用t检验，偏态分布的定量数据组间差异分析采用Mann-Whitney U检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 心脏结构指标比较 B组LVWs、LVIDd、LVIDs大于A组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表1）。

表1 2组学员心脏结构指标比较

2.2 心脏功能指标比较 B组LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV、LVSV、LVWTF均大于A组，差异有统计学意义（P＜0.05）（表2）。

表2 2组学员心脏功能指标比较

3 讨论

本研究对象为2016级377名参加3年传统抗荷体质训练方法训练的高三学生和2017级300名参加3年改进抗荷体体质训练方法训练的高三学生，收集数据为抗荷体质训练3年后的相关心脏指标数据。但是，由于2组学生高一入校时超声心动图检查并未作为招飞医学选拔常规项目，导致缺少2组学生的心脏基线数据，而这2组学生来自同一地区，高一入校体检均由同一批招飞医学选拔专家实施完成，符合招飞标准，身体条件相似，在初中期间均未接受过任何专业体能训练，且生活环境、饮食习惯等各方面混杂因素基本一致。因此，这2组高三心脏指标数据在一定程度上能够反映不同抗荷体质训练后心脏结构和功能的差异。

近年来，大量超声心动图研究发现，不同类型的运动可使心肌产生不同的适应性变化，进而引起心脏形态或功能发生变化，如心腔增大、室壁增厚、心功能增强和心脏贮备功能增强等[5-6]。这些变化对研究运动对心脏形态和功能的影响具有重要意义，也为招飞医学选拔提供了科学依据。本研究B组LVIDd、LVIDs大于A组，而LVWd与LVM差异无统计学意义，说明B组心脏表现为扩张性改变，即离心性肥大。出现这种差异可能与训练内容、强度和训练持续时间长短有关。改进抗荷体质训练方法中，高强度间歇跑步训练时，学生主要靠有氧代谢供能，运动中接近最大摄氧量或超过无氧阈值，每一次跑步都需要发挥最大潜能，完成1次4～6组高强度间歇跑比中等强度3 000 m持续跑运动强度更大，总运动持续时间更长，对个体有氧耐力要求更高。所以，要完成高强度间歇跑步规定的训练量，心脏就要承受更多的血流量，从而导致心脏容量负荷加大、室壁应力增加，这种长期的容量负荷增加逐渐对心脏结构产生了影响，导致B组心脏结构发生了适应性代偿改变。这与Utomi等[7]和李浩等[8]文献报道一致。但本研究中2组学生心脏舒张期室壁厚度差异无统计学意义，并未表现出力量型运动员向心性肥大，说明抗荷体质训练方法中有氧耐力训练比力量训练对学生心脏形态影响更大，也可能是2种抗荷体质训练中力量训练时间不长、训练强度不大的原因。

本研究对2组学生心脏功能参数的分析显示，B组学生LVEF、LVFS、LVEDV、LVESV、LVSV、LVWTF均大于A组，表明B组学生心脏收缩功能强于A组。这可能是高强度间歇训练能够改善中枢机制适应性，提高了氧运输能力，而氧运输能力增加可能和左室收缩力的增强或心脏充盈量的增加有关，最终导致每搏输出量增加。本研究B组LVSV显著高于A组印证了这一观点。虽然本研究把LVWs归入心脏结构参数指标中，但其与LVWTF的关系更为密切，B组学生LVWs增加，更能反应心脏功能的变化，因为LVWTF的提升，提示心肌具有收缩幅度大、收缩力量强、机械效率高的特点，从而能在LVWd与LVM不变的情况下保证LVEF、LVFS、LVSV的增加。

本研究可在超声心动图指标上反映这种正反馈机制的原理：为适应长期有氧耐力训练和高强度间歇运动的氧需求，中枢适应性强制心肌细胞提高机械收缩力的提升，从而提高LVSV使心脏获得了高效率；强制心肌细胞拉长从而增加左室容积（LVIDs与LVIDd、LVEDV与LVESV）能够提升左室储备能力；而增加心肌细胞的大小、厚度和心肌重量并不是高效的机制，因为这会增加心脏本身的氧需求。

综上所述，超声心动图能有效监测、评估抗荷训练后学生心脏指标的变化；改进抗荷体质训练方法，使学生心脏形态发生适应性代偿改变，有效提升了学生心脏功能。