常年冬泳鍛煉老年人的心臟超聲研究

陳同先,劉竹漢

1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 體育與藝術(shù)學(xué)院,山東 泰安 271018

2.山東省日照實(shí)驗(yàn)高級中學(xué),山東 日照 276826

冬泳是一項(xiàng)在冷水刺激下的特殊體育運(yùn)動，參與人群多以中老年人為主，冬泳能夠刺激人體血管擴(kuò)張和收縮，保持彈性防止動脈硬化預(yù)防心腦血管疾病，常年冬運(yùn)鍛煉能夠提高和改善老年人心血管系統(tǒng)功能。本研究通過應(yīng)用彩色多普勒超聲診斷儀對常年進(jìn)行冬泳鍛煉的老年人和極少參加體育運(yùn)動的老年人對心臟進(jìn)行掃描，研究常年冬泳鍛煉對老年人心臟結(jié)構(gòu)和功能的影響，探討冬泳鍛煉對老年人心功能影響的機(jī)制，為冬泳鍛煉預(yù)防心臟疾病，改善心臟功能提供依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

從泰安市冬泳協(xié)會注冊會員中選取50名（男26，女24），62～74歲（平均年齡66±3.9歲）冬泳會員，且至少8年以上（平均年限9.8年）冬泳史，身體健康無臨床疾病，作為鍛煉組。抽取48名（男27名，女21名）身體健康無冬泳鍛煉史且年齡在60～75歲（平均年齡65±4.3歲）志愿者，無臨床診斷的糖尿病、心腦血管疾病作為對照組。數(shù)據(jù)顯示，鍛煉組在體脂率一項(xiàng)低于對照組P＜0.05具有顯著性差異，其他數(shù)據(jù)無顯著性差異（表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)對象基本情況（±s）Table 1 The basic cases of objectives in test

表1 實(shí)驗(yàn)對象基本情況（±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.

鍛煉組 Exercisers（n=50） 對照組CK(n=48)男（n=26） 女（n=24） 男（n=27） 女（n=21）體質(zhì)量指數(shù)（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體脂率（%） 28.19±6.3* 35.48±5.1* 30.89±6.1△36.17±4.1△項(xiàng)目Item

1.2 研究方法

1.2.1 問卷調(diào)查法 采用面對面問卷調(diào)查法對受試對象的基本情況進(jìn)行了解，對活動方式、活動量、文化程度、有無既往病史、參加冬泳鍛煉的年限、每次鍛煉的時(shí)間、鍛煉的強(qiáng)度等。

1.2.2 測試儀器及測試指標(biāo) 主要是對身體形態(tài)機(jī)能指標(biāo)檢測和心臟結(jié)構(gòu)及功能指標(biāo)的檢測，形態(tài)機(jī)能指標(biāo)項(xiàng)目的檢測按照2003年國民體質(zhì)監(jiān)測中心制定的國民體質(zhì)監(jiān)測工作手冊實(shí)施細(xì)則執(zhí)行，內(nèi)容包括：體質(zhì)量（BMI）、腰圍、臀圍、體脂率（%）、血壓(mmHg)等；應(yīng)用飛利浦CX50型彩色多普勒超聲心動儀，環(huán)形探頭，頻率3.0 MHz對兩組受試者安靜狀態(tài)下心臟功能指標(biāo)進(jìn)行測定可同步記錄心電圖。心臟結(jié)構(gòu)指標(biāo)：左心室舒張末內(nèi)徑指數(shù)（LVDdI）、左心室收縮末內(nèi)徑指數(shù)（LVDsI）、舒張末室間隔厚度（IVSdI）、收縮末期室間隔厚度（IVSsI）、舒張末左室后壁厚度（LVPWdI）、收縮末左室后壁厚度（LVPWsI）；收縮功能指標(biāo)：左室前后徑向心縮短率（LVFS）；舒張功能指標(biāo)：舒張?jiān)缙冢‥峰）和房縮期（A峰）比（E/A）；泵血功能指標(biāo)：心輸出量（CO）、射血分?jǐn)?shù)（EF）、射血時(shí)間（ET）心率HR、每博輸出量（SV）等指標(biāo)。采用Teichholz法計(jì)算出左心室舒張末容積（EDV）、左室收縮末容積（ESV）、左室短軸縮短率（FS）、左室周徑縮短率（MVCF）等指標(biāo)。

1.2.3 試驗(yàn)方法

1.2.3.1 安靜狀態(tài)下對冬泳組和對照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)進(jìn)行多普勒心臟彩超掃描，對多年冬泳鍛煉對心臟結(jié)構(gòu)功能影響差異進(jìn)行評價(jià)與分析。

1.2.3.2 對照組與鍛煉組進(jìn)行3 min臺階試驗(yàn)后即刻測量冬泳組和對照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)，對運(yùn)動后心臟功能差異進(jìn)行評價(jià)與分析。

1.2.3.4 對照組和鍛煉組進(jìn)行3 min臺階試驗(yàn)后，恢復(fù)5 min然后測量冬泳組和對照組心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)，對運(yùn)動恢復(fù)后心臟功能差異恢復(fù)能力做出評價(jià)與分析。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 應(yīng)用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，經(jīng)檢驗(yàn)資料數(shù)據(jù)屬正態(tài)分布，數(shù)值以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，以性別與年齡進(jìn)行組間t檢驗(yàn)，以P＜0.05為差異顯著有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 安靜狀態(tài)下常年冬泳鍛煉組與對照組心臟功能指標(biāo)

表2為安靜狀態(tài)下常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人心臟多普勒彩色超聲心動圖的測試指標(biāo)參數(shù)。通過對心臟結(jié)構(gòu)、收縮功能、舒張功能、泵血功能等指標(biāo)檢測發(fā)現(xiàn)男性常年冬泳鍛煉者與對照組相比心臟LVDdI、SV指標(biāo)非常顯著增高（P＜0.01），HR非常顯著降低（P＜0.01），EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI、LVFS、E/A 明顯增高（P＜0.05），CO、IVSdI、LVPWdI、指標(biāo)差異不顯著（P＞0.05）；女性常年冬泳鍛煉者與對照組相比心臟LVDdI、SV、LVFS、E/A指標(biāo)顯著增高（P＜0.01），HR 顯著降低（P＜0.01），EF、LVDsI、IVSsI、LVPWsI明顯增高（P＜0.05），CO、IVSdI、LVPWdI對應(yīng)參數(shù)無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。

表2 鍛煉組與對照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group

表2 鍛煉組與對照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 2 Testing results of Doppler cardiac color ultrasound indexes between exercisers and control group

鍛煉組 Exercisers（n=50） 對照組 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指標(biāo)Indexes

2.2 3 min臺階試驗(yàn)后常年冬泳鍛煉組與對照組心臟功能指標(biāo)

表3為對常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人3 min臺階試驗(yàn)后兩組老年人心臟多普勒彩色超聲心動圖的測試指標(biāo)參數(shù)，結(jié)果顯示男性常年冬泳鍛煉者與對照組定量運(yùn)動后心臟HR有非常顯著性降低(P＜0.01)，EDV有非常顯著性增加(P＜0.01)，SV、EF、CO、ESV四項(xiàng)指標(biāo)均顯著提高（P＜0.05）其他指標(biāo)均無顯著性差異；女性常年冬泳鍛煉者與對照組定量運(yùn)動后心臟HR非常顯著性降低(P＜0.01)，SV、EF、CO、EDV、ESV五項(xiàng)指標(biāo)均顯著性提高（P＜0.05）其他指標(biāo)均無顯著性差異。

表3 3 min臺階試驗(yàn)后鍛煉組與對照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min

表3 3 min臺階試驗(yàn)后鍛煉組與對照組心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 3 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG after step for 3 min

指標(biāo)Indexes鍛煉組 Exercisers（n=50） 對照組 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臺階試驗(yàn)后受試者恢復(fù)5 min，鍛煉組與對照組心臟多普勒彩超參數(shù)指標(biāo)

常年冬泳鍛煉老年人與普通老年人定量負(fù)荷休息5 min后對兩組老年人心臟多普勒彩色超聲心動圖的測試指標(biāo)(表4)，結(jié)果顯示男性常年冬泳鍛煉者與對照組定量運(yùn)動后恢復(fù)5 min心臟HR極顯著降低(P＜0.01)，SV極顯著增加(P＜0.01)，CO顯著降低(P＜0.05)，EDV顯著提高(P＜0.05)，其他指標(biāo)均無顯著性差異；女性常年冬泳鍛煉者與對照組定量運(yùn)動后心臟HR極顯著降低(P＜0.01)，SV極顯著增加(P＜0.01)，CO顯著降低(P＜0.05)，EDV顯著提高(P＜0.05)，其他指標(biāo)均無顯著差異。

表4 臺階試驗(yàn)后休息5 min受試者心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step

表4 臺階試驗(yàn)后休息5 min受試者心臟多普勒彩超指標(biāo)測試結(jié)果（±s）Table 4 Testing results of Doppler color ultrasound indexes between exercisers and CG resting 5 min after step

指標(biāo)Indexes鍛煉組 Exercisers（n=50） 對照組 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 分析與討論

3.1 常年冬泳鍛煉對老年人心臟結(jié)構(gòu)的影響

隨著年齡增長，左室厚度、左房徑、主動脈徑趨于增加，泵血功能減退；射血分?jǐn)?shù)降低，等容松弛時(shí)間延長、舒張?jiān)缙诔溆档停鎻埻砥诔溆黾覽1]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，普通老年人參加體育鍛煉的形式主要是健步走、太極拳、廣場舞等動作較緩和的運(yùn)動形式對心臟結(jié)構(gòu)機(jī)能也起到良好的改善效果但遠(yuǎn)低于常年冬泳鍛煉老年人。本研究發(fā)現(xiàn)，常年冬泳鍛煉有助于減緩老年人心臟功能退化，常年冬泳鍛煉老人的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指標(biāo)明顯優(yōu)于不參加冬泳鍛煉的普通老年人，這與長期動力性訓(xùn)練形成“運(yùn)動員心臟”的生理現(xiàn)象表現(xiàn)一致[2]。分析認(rèn)為冬泳時(shí)，皮膚在強(qiáng)烈冷刺激下，表皮毛細(xì)血管急劇收縮，促進(jìn)血液回流心臟及深部組織，血壓升高；而后血液又被心臟泵回體表，表皮血管擴(kuò)張。同時(shí)寒冷會刺激腎上腺激素的分泌，心臟收縮力量和幅度加大，增加了心機(jī)收縮能力和血管彈性，因此經(jīng)常冬泳鍛煉對老年人的心臟結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著的影響，相對于普通老年人，鍛煉者表現(xiàn)在左心室增大，心肌重量及重量指數(shù)增加。

3.2 常年冬泳鍛煉對老年人心臟舒張與收縮功能的影響

Frank-Starling定律認(rèn)為心臟的容積取決于心肌纖維的長度，而心肌纖維的張力決定心室腔內(nèi)的壓力，所以人們用EDV來代表心肌纖維的長度，以心室腔內(nèi)壓力代表心肌纖維的張力，將上述推論簡述為：EDV越大，心臟收縮力越強(qiáng)[3]。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：3 min臺階試驗(yàn)后男性鍛煉組EDV非常顯著高于對照組(P＜0.01)，女性鍛煉組EDV顯著高于對照組(P＜0.05)(表3)，3 min臺階實(shí)驗(yàn)后恢復(fù)5 min，男性和女性鍛煉組EDV都顯著高于對照組(P＜0.05)。這說明冬泳鍛煉對男性和女性的心臟泵血功能都有不同程度的改善和提高。國外研究認(rèn)為左心室舒張的等容松弛期及早晚期充盈均受年齡影響，表現(xiàn)為隨年齡增長等容松弛時(shí)間延長、舒張?jiān)缙诔溆档汀⑹鎻埻砥诔溆黾覽1]。研究中安靜狀態(tài)下冬泳鍛煉老年人E/A高于普通老年人，尤其女性組間比較具有非常顯著性差異，這說明冬泳鍛煉有助于緩解舒張能力隨年齡增加下降的趨勢，且對女性影響更為顯著，可能與女性絕經(jīng)后心肌舒張能力下降有關(guān)[4]。

3.3 常年冬泳鍛煉對老年人心臟泵血功能的影響

心臟的泵血功能和收縮功能是心臟最基本的功能，一般而言，影響左心泵血調(diào)節(jié)功能的5個(gè)基本因素有：前負(fù)荷、后負(fù)荷、心肌收縮力、心率、室壁運(yùn)動協(xié)調(diào)性[5]。許多研究證明，運(yùn)動訓(xùn)練能使運(yùn)動員在安靜及定量運(yùn)動負(fù)荷時(shí)的心率下降，運(yùn)動后的心率恢復(fù)快，恢復(fù)期縮短，運(yùn)動員由于心率較低，心肌耗氧量下降，提高了心臟的做工效率；較高的射血分?jǐn)?shù)（EF）使心臟在耗能較低的狀態(tài)下就能維持與普通人相等或略高的心輸出量（CO），顯示了心臟較強(qiáng)的儲備能力[6]。

研究結(jié)果從表2、3、4我們可以看出，常年冬運(yùn)鍛煉的男女老年鍛煉者的安靜狀態(tài)、3 min臺階實(shí)驗(yàn)后、恢復(fù)5 min后的心率（HR）都極顯著的低于對照組(P＜0.01)，同時(shí)鍛煉組心率的恢復(fù)能力和速度都遠(yuǎn)高于對照組。說明常年的冬泳鍛煉能影響老年人心率，通過常年冬泳鍛煉，使心血管系統(tǒng)耗能降低，功能節(jié)省，具有較大的心率儲備能力和潛力，使心臟功能得到適應(yīng)性提高。安靜狀態(tài)下鍛煉組與對照組男女受試者心臟每分輸出量（CO）差異不顯著(P＞0.05)，但鍛煉組每博輸出量（SV）顯著高于對照組，心率（HR）非常顯著的低于對照組(表2)。當(dāng)施加負(fù)荷后（3 min臺階試驗(yàn)），鍛煉組每分輸出量（CO）顯著高于對照組(P＜0.05)，(表3)，負(fù)荷（3 min臺階試驗(yàn)）后恢復(fù)5 min，鍛煉組每分輸出量（CO）顯著低于對照組(P＜0.05)(表4)。這說明冬泳鍛煉對老年人心臟射血功能都有不同程度的提高，安靜狀態(tài)下鍛煉組老人用較低的心率（HR）和較高的每博輸出量（SV）來維持安靜狀態(tài)下身體的供給，具有比對照組較高的心功儲備，當(dāng)施加負(fù)荷后，鍛煉組老年人每分輸出量（CO）快速提高來適應(yīng)運(yùn)動負(fù)荷量的加大，維持運(yùn)動時(shí)身體的需求，負(fù)荷（3 min臺階試驗(yàn)）后恢復(fù)5 min，鍛煉組每分輸出量（CO）顯著低于對照組，這說明鍛煉組老年人身體恢復(fù)能力和心臟的調(diào)節(jié)能力都強(qiáng)與對照組，受試者前后維持同樣供血方式有所不同，常年冬泳鍛煉的老人以高輸出（SV）和低心率（HR）供血，普通老年人以低輸出（SV）和高心率（HR）供血，顯然前者供血方式更經(jīng)濟(jì)有效，心肌能量消耗更小，這與劉偉等人對運(yùn)動與心臟研的研究結(jié)果相一致：運(yùn)動員安靜時(shí)心率較低，但運(yùn)動時(shí)動員快，運(yùn)動后恢復(fù)也快，心臟調(diào)節(jié)功能更加完善[6]。冬泳鍛煉時(shí)由于冷水刺激促進(jìn)身體內(nèi)兒茶酚胺和腎上腺素的分泌，促進(jìn)人體血液循環(huán)，增加心肌收縮力促使EF及SV升高；因心臟排空增大心肌舒張功能增強(qiáng)，同時(shí)冷水刺激人體皮膚表面毛細(xì)血管收縮，回心血量增加，提高了心肌的前負(fù)荷，為對抗寒冷，肌肉的持續(xù)性收縮使動脈壓保持相對較高的水平，提高了心臟的后負(fù)荷，增強(qiáng)了心臟的收縮功能。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

常年冬泳鍛煉對老年人心臟結(jié)構(gòu)和功能有非常好的影響和促進(jìn)作用，通過對鍛煉組和對照組兩組老年人安靜、負(fù)荷、負(fù)荷恢復(fù)后的心臟多普勒彩色超聲檢查分析，多年冬泳鍛煉老人心臟的LVDdI、LVDsI、IVSsI、LVPWsI指標(biāo)明顯優(yōu)于不參加冬泳鍛煉的普通老年人，心臟的泵血功能和收縮功能都顯著提高，左心室增大，心肌重量及重量指數(shù)增加，同時(shí)有助于緩解舒張能力隨年齡增加下降的趨勢，且對女性影響更為顯著，冬泳鍛煉能影響老年人心率，通過常年冬泳鍛煉，使心血管系統(tǒng)耗能降低，功能節(jié)省，具有較大的心率儲備能力和潛力，使老年人心臟功能得到適應(yīng)性提高，有利于增強(qiáng)心臟功能，改善心臟組織結(jié)構(gòu)。

4.2 建議

從本文的研究結(jié)果可以看出，長期進(jìn)行冬泳鍛煉對老年人的心臟功能起到良好的改善和促進(jìn)作用。但冬泳鍛煉也要循序漸進(jìn)因人而異，冬泳愛好者從夏季就開始進(jìn)行鍛煉持續(xù)到冬季，循序漸進(jìn)的適應(yīng)水溫的下降，在沒有前期適應(yīng)的情況下切不可直接冬季下水進(jìn)行冬泳練習(xí)，否則身體既得不到鍛煉，又會不同程度地對身體造成傷害。

[1]Benjamin EJ,Levy D,Anderson KM,et al.Determinants of Doppler indexes of left ventricular diastolic function in normal subjects(the Framingham Heart Study)[J].Am J Cardiol,1992,70(4):508-515

[2]Pelliccia A,Culasso F,Paolo FMD,et al.Physiologic left ventricular cavity dilatation in elite Athletes[J].Ann intern Med,1999,130(1):23

[3]何 川,何培芳.質(zhì)疑Frank-Starling心臟定律[J].西部醫(yī)學(xué),2009,21(10):1639-1646

[4]樸今淑,金文姬.體育系大學(xué)生左心室結(jié)構(gòu)和功能的研究[J].中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志,1991(4):237-238

[5]黃承孝.超聲醫(yī)學(xué)影像診斷學(xué)[M].成都:四川科學(xué)技術(shù)出版社,1996:69-70

[6]劉 偉,張 潔.運(yùn)動與心臟[J].體育科技,2000,21(3):43-46