駐高原官兵體形態(tài)成分及血清生化指標與體能素質(zhì)相關(guān)性研究

于季紅，王山，倪文鳳，董博，吳立本，康霞，田芬芬，桑培培，程昱璇，吳玨，石金龍，田亞平，何昆侖，王艷

解放軍總醫(yī)院醫(yī)學創(chuàng)新研究部，北京 100853 1 臨床生物樣本中心；2 出生缺陷防控技術(shù)研究中心；3 轉(zhuǎn)化醫(yī)學研究中心；4 醫(yī)學大數(shù)據(jù)研究中心，醫(yī)療大數(shù)據(jù)應用技術(shù)國家工程研究中心

高原地區(qū)，泛指海拔在3 000～ 5 000 m 的地區(qū)，平均氣壓只有海平面的60%～ 80%?？諝饷芏葍H為0.72～ 0.85 kg/m3，空氣稀薄，嚴重缺氧，生存困難。特殊的地理環(huán)境和惡劣氣候，對高原部隊的作戰(zhàn)能力要求極高。而官兵高強度的體能素質(zhì)是完成多樣化軍事任務的重要前提，是部隊戰(zhàn)斗力的基礎(chǔ)。全面提升高原官兵體能素質(zhì)，在練兵備戰(zhàn)中至關(guān)重要[1]。人體形態(tài)成分是指體內(nèi)各種成分的含量(如肌肉、骨骼、脂肪、水和礦物質(zhì)等)，反映人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)比例特征的指標，常用體內(nèi)各種物質(zhì)的組成和比例表示，保持一定的人體形態(tài)成分比例是衡量身體健康的重要標準之一[2]。體形態(tài)成分和血清生化指標在一定程度上反映身體化學組成、生長發(fā)育、身體鍛煉和運動損傷情況，是體能素質(zhì)的重要影響因素[3]。本研究通過分析高原官兵體形態(tài)成分、血清生化指標與官兵體能素質(zhì)的相互關(guān)系，找到影響官兵體能素質(zhì)的關(guān)鍵因素，以期為精準化練兵提供借鑒參考。

對象與方法

1 研究對象 選取駐守高原3 000～ 5 000 m 地區(qū)超過3 個月的官兵199人，年齡18～ 31歲，平均年齡22歲，均為男性。納入標準：對研究知情同意，身體、精神和社會等方面均處于良好狀態(tài)。排除標準：有基礎(chǔ)疾病影響人體形態(tài)成分分析，服用藥物，溶血、乳糜血等樣本質(zhì)量有問題，有傷病無法參加體能測試。

2 體形態(tài)成分測定 生物電阻抗法(InbodyH20N，韓國) 測量身高、體質(zhì)量、體脂率(body fat rate，BFR)、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index，BMI)、基礎(chǔ)代謝率(basal metabolic rate，BMR)、肌肉量、內(nèi)臟脂肪(visceral fat，V.F)。應用軟皮尺測量頭圍(head circumference，H.C)、腰圍、臀圍、臂長(arm length，A.L)、小臂長(upper arm length，U.A.L)、手長(hand length，H.L)、手寬(hand width，H.W)、肩寬、腳長(foot length，F(xiàn).L)、腳寬(foot width，F(xiàn).W)。測量方法及單位參照國家國民體質(zhì)監(jiān)測中心發(fā)布的《第五次國民體質(zhì)監(jiān)測公報》[4]。

3 血清生化指標測量 應用邁瑞全自動生化分析儀(BS2000) 進行血清生化指標的測量，包括血糖、總膽紅素(total bilirubin，T-Bil-V)、直接膽紅素(direct bilirubin，D-Bil-V)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、總蛋白、白蛋白、三酰甘油、低密度脂蛋白膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、膽固醇、肌酐、尿酸(uric acid，UA)、尿素、肌酸激酶(creatine kinase，CK)、球蛋白。

4 體能素質(zhì)評估 體能素質(zhì)評估包括3 000 米跑(R3000)、握力、連續(xù)俯臥撐(4 min)、跪推實心球(4 kg)、垂直縱跳、立定跳遠(standing broad jump，SBJ)、30 米沖刺跑(R30)、六邊形跳、T 型跑、坐位體前屈(sit-and-reach，SAR)。

5 分組及分析指標 1)入組對象按照民族分組：分為漢族和少數(shù)民族，分析比較漢族與少數(shù)民族體形態(tài)成分、血清生化指標和體能素質(zhì)；2)入組對象根據(jù)體能成績分組：選擇體形態(tài)成分及血清生化指標與體能素質(zhì)相關(guān)系數(shù)大于0.3(r＞0.3，P＜0.05) 者的體能，根據(jù)體能成績排名將研究對象分為三組，成績前1/3 為優(yōu)秀組(exc)，中間1/3 為良好組(good)，最后1/3 為合格組(pass)，成績相同歸為一組。對各組研究對象體形態(tài)成分和血清生化指標進行比較分析。

6 統(tǒng)計學處理 應用SPSS26.0 進行統(tǒng)計學分析。計量資料符合正態(tài)分布以表示，采用t檢驗比較組間差異；非正態(tài)分布數(shù)據(jù)以[Md(IQR)]表示，采用Mann-WhitneyU檢驗比較組間差異；正態(tài)分布多組間比較采用方差分析，多組間兩兩比較采用LSD 或Tamhane’s T2；非正態(tài)分布多組間比較采用非參數(shù)檢驗(Kruskal-Wallis 秩和檢驗)，多組間兩兩比較采用Dunn 檢驗；率的比較應用χ2檢驗；符合正態(tài)分布用Pearson 相關(guān)性分析，不符合正態(tài)分布用Spearman 相關(guān)性分析。本文所有檢驗均為雙側(cè)，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

結(jié)果

1 體形態(tài)成分、血清生化指標和體能素質(zhì)不同民族比較 本研究資料中，漢族官兵154人，少數(shù)民族官兵45 人(包括藏族23 人；回族、土家族、彝族、壯族各3 人；苗族、維吾爾族、白族各2 人；水族、布依族、黎族、侗族各1 人)。體形態(tài)成分和血清生化指標存在差異，漢族BMI 低于少數(shù)民族[Md(IQR)][21(19.60，22.60) kg/m2vs22.10(20.45，23.25) kg/m2，P＜0.01，表1]；漢族三酰甘油異常率低于少數(shù)民族(0.65%vs6.67%，P=0.037，表2)；漢族UA 值高于少數(shù)民族[Md(IQR)][450.80(389.30，510.80) μmol/Lvs408.30(362.10，458.70) μmol/L，P＜0.01]；漢族UA 異常率高于少數(shù)民族(66.67%vs48.89%，P=0.030)；漢族T-Bil-V、D-Bil-V、UA、CK 異常率＞35% 者分別占51.01%、39.33%、66.67%、42.11%，其中T-Bil-V、UA 異常率超過50% 者分別占51.01%、66.67%；少數(shù)民族T-Bil-V、D-Bil-V、UA、CK異常率＞35% 者分別占50%、37.78%、48.89%、39.53%。見表2。

表2 駐高原官兵不同民族血清生化指標比較和異常發(fā)生率分析

2 體形態(tài)成分、血清生化指標與體能素質(zhì)相關(guān)性熱圖分析可見肌酸激酶與3 000 米跑(r=-0.17，P＜0.05)、T 型跑(r=-0.29，P＜0.001)時間呈負相關(guān)；尿素與坐位體前屈呈負相關(guān)(r=-0.14，P＜0.05)；體脂率、內(nèi)臟脂肪與3 000 米跑(r=0.19；r=0.2，P＜0.01)和30 米沖刺跑(r=0.27；r=0.24，P＜0.001)呈正相關(guān)，與連續(xù)俯臥撐(r=-0.17；r=-0.17，P＜0.05)、垂直縱跳(r=-0.29；r=-0.3，P＜0.001)和立定跳遠(r=-0.23；r=-0.17，P＜0.001；P＜0.05)呈負相關(guān)；肩寬及肌肉量與握力(r=0.32；r=0.61，P＜0.001)、跪推實心球(r=0.3；r=0.53，P＜0.001)和立定跳遠(r=0.22；r=0.25，P＜0.01；P＜0.001)分別呈正相關(guān)，與T 型跑時間(r=-0.19；r=-0.19，P＜0.01) 分別呈負相關(guān)；體形態(tài)成分(除外體脂率)與握力呈顯著正相關(guān)(r＞0.2，P＜0.01)；體形態(tài)成分(除外頭圍、手寬、體脂率)與跪推實心球呈顯著正相關(guān)(r＞0.2，P＜0.01)。見圖1。

3 握力和跪推實心球成績分組比較 握力與體形態(tài)成分(除外頭圍、體脂率、內(nèi)臟脂肪、臂長) 相關(guān)性系數(shù)大于0.3(r＞0.3，P＜0.01，圖1)。跪推實心球與體形態(tài)成分(除外頭圍、體脂率、內(nèi)臟脂肪、體質(zhì)量指數(shù)、肩寬、手長和腳寬)相關(guān)性系數(shù)大于0.3(r＞0.3，P＜0.01，圖1)。漢族與少數(shù)民族握力成績比較差異無統(tǒng)計學意義[Md(IQR)][49.20(45.68，53.60) kgvs49(45.50，54.50) kg，P=0.939，表1]，漢族與少數(shù)民族跪推實心球成績差異統(tǒng)計學意義[Md(IQR)][4.58(4.10，4.90)vs4.80(4.50，5.20)，P=0.003，表1]。握力和跪推實心球分別按成績分3組，握力成績優(yōu)秀組66 人(52.3～79.2 kg)，良好組67 人(46.4～ 51.7 kg)，合格組66 人(33.4～ 46.3 kg)；漢族跪推實心球優(yōu)秀組42 人(4.88～ 6.8 kg)，良好組58 人(4.35～ 4.8 kg)，合格組54 人(3.5～ 4.3 kg)；少數(shù)民族跪推實心球優(yōu)秀組15 人(5.1～ 6.7 kg)，良好組14 人(4.8～5.05 kg)，合格組16 人(3.8～ 4.7 kg)。握力優(yōu)秀官兵身高、腰圍、臀圍、小臂長、手長、手寬、肩寬、腳長、腳寬、體質(zhì)量、體質(zhì)量指數(shù)、基礎(chǔ)代謝率和肌肉量增加(P＜0.05，表3)。跪推實心球優(yōu)秀漢族官兵身高、腰圍、臀圍、小臂長、臂長、腳長、體質(zhì)量、基礎(chǔ)代謝率和肌肉量增加(P＜0.05)，跪推實心球優(yōu)秀少數(shù)民族官兵身高、臀圍、小臂長、臂長、腳長、基礎(chǔ)代謝率和肌肉量增加(P＜0.05)，見表4。

表3 不同握力水平官兵體形態(tài)成分指標比較

表4 不同跪推實心球水平官兵體形態(tài)成分指標比較[ 或Md(IQR)]

表4 不同跪推實心球水平官兵體形態(tài)成分指標比較[ 或Md(IQR)]

aP＜0.05，vs 合格；bP＜0.05，vs 良好。

圖1 駐高原官兵體形態(tài)成分和血清生化指標與體能的熱圖分析(僅標注P＜0.05的r 值)

表1 駐高原官兵不同民族體形態(tài)成分和體能素質(zhì)指標比較

討論

軍隊人員是一類特殊的群體，因為作戰(zhàn)能力的需要，其身體形態(tài)成分在軍人健康評估中尤其重要。有研究顯示人體形態(tài)成分組成受性別、年齡、激素、膳食、遺傳、環(huán)境等多種因素影響[5-6]。進入高原環(huán)境或低壓低氧環(huán)境后，人體形態(tài)成分的某些指標發(fā)生變化，如脂肪、蛋白質(zhì)、瘦體質(zhì)量等會出現(xiàn)下降，這種效應在不同人群之間存在一定差異，隨著暴露時間延長，高原低氧環(huán)境對人體形態(tài)成分的影響持續(xù)存在。前期通過對進入高原前低海拔地區(qū)官兵(287 例漢族，15 例少數(shù)民族) 的研究顯示漢族與少數(shù)民族的BMI 差異無統(tǒng)計學意義(P=0.965)，與文獻報道一致[7-9]。本研究中駐守高原超過3 個月的漢族官兵BMI 明顯低于少數(shù)民族官兵，原因是不同種族的人對高原引起的代謝改變、體形態(tài)成分變化具有不同的易感性。漢族人對高原低氧環(huán)境易感，進入高原后體形態(tài)成分呈現(xiàn)一定程度下降趨勢[10]。

血清生化指標可以反映機體的健康狀況，生化指標異常率比較發(fā)現(xiàn)，漢族的尿酸值和尿酸異常率高于少數(shù)民族，三酰甘油異常率低于少數(shù)民族，漢族官兵總膽紅素、尿酸異常率超過50%，原因可能是高原缺氧寒冷環(huán)境的影響。缺氧導致心率加快，基礎(chǔ)代謝增加，腎素-血管緊張素系統(tǒng)被激活，血脂分解增強，另一方面缺氧導致的紅細胞過早衰老、死亡，產(chǎn)生大量尿酸，而少數(shù)民族世代居住在高海拔地區(qū)，對缺氧具有耐受性。隨著海拔高度升高和缺氧程度增加，漢族官兵血脂降低，膽紅素、尿酸有明顯升高，與趙祝和張建祥[11]、劉偉麗等[12]研究一致。近年來，由于訓練強度增加、兵源素質(zhì)變化等多種原因，我軍訓練損傷發(fā)生率可高達60.70%，其中3 000 米跑是最容易導致訓練損傷的科目，在訓練傷構(gòu)成比中占一半以上[13-15]。血清生化指標可有效評價運動的功能狀況，能夠較為準確地反映運動后的恢復情況，適用于監(jiān)測和預警運動損傷。其中，血尿素的變化既可反映機體對運動負荷的適應能力，也可反映運動員運動后身體的恢復狀況。運動開始階段，運動者血尿素值升高，隨著運動的繼續(xù)，運動者逐漸適應了大運動量的訓練，功能狀態(tài)有所好轉(zhuǎn)，血尿素含量隨之下降[16]。本研究中坐位體前屈與尿素呈負相關(guān)，成績越好，尿素氮水平越低，說明高原官兵對柔韌性體能具有一定的負荷適應性。肌酸激酶主要存在于各種肌肉細胞中，是一個與細胞內(nèi)能量運轉(zhuǎn)、肌肉收縮、ATP 再生有直接關(guān)系的重要激酶。肌酸激酶作為評定運動強度的重要指標，更多地用于評定肌肉承受刺激和骨骼肌微損傷的程度，缺氧和運動刺激后會使血清肌酸激酶活性增加，待機體對缺氧和運動強度適應后，能夠降低運動引起的肌酸激酶活性升高，防止肌肉組織的損傷和增加細胞膜穩(wěn)定性[17-18]。本研究中3 000 米跑、T 型跑時間與肌酸激酶呈負相關(guān)，用時越短成績越好、肌酸激酶水平越高。說明高原官兵對有氧耐力及敏捷協(xié)調(diào)能力的體能強度適應性還有待于進一步提高，應予以關(guān)注，以防運動損傷的發(fā)生。

體能素質(zhì)指身體在活動過程中的基本運動能力，通常包括力量、耐力、速度、靈活性和協(xié)調(diào)性等。3 000 米跑反映有氧耐力；30 米沖刺跑反映速度和爆發(fā)力；T 型跑、六邊形跳反映敏捷、協(xié)調(diào)能力；立定跳遠和垂直縱跳反映上下肢伸展能力；握力、跪推實心球反映上肢肌肉力量；連續(xù)俯臥撐(4 min)反映上肢抗阻力量和伸展能力；坐位體前屈反映機體柔韌性[19-20]。本研究中體脂率、內(nèi)臟脂肪與表現(xiàn)有氧耐力的3 000 米跑、速度爆發(fā)力的30 米沖刺跑時間呈正相關(guān)，即體脂率越高，用時越長，成績越差。體脂率、內(nèi)臟脂肪與表現(xiàn)上肢力量的俯臥撐和上下肢伸展能力的垂直縱跳及立定跳遠呈負相關(guān)，即體脂率越高，跳躍距離越短，成績越差。吳菲和魏亞茹[21]研究發(fā)現(xiàn)，身體體質(zhì)量過大，特別是脂肪含量過高對機體有氧耐力、爆發(fā)力和上下肢伸展性會產(chǎn)生負面影響，過多的脂肪組織聚集在內(nèi)臟周圍、骨骼肌表面和內(nèi)部，在肌肉收縮時妨礙了機體伸展和運動能力的發(fā)展。肩寬、肌肉量與表現(xiàn)上肢力量的握力、跪推實心球和表現(xiàn)上下肢伸展能力的立定跳遠呈正相關(guān)，與表現(xiàn)敏捷、協(xié)調(diào)能力的T 型跑時間呈負相關(guān)，說明肩寬和肌肉量高，能有效保持力量、伸展能力和敏捷協(xié)調(diào)能力。因此，低體脂含量有利于對有氧耐力、爆發(fā)力量、上肢力量和上下肢伸展能力有要求的兵種。肩寬和高肌肉量有利于對上肢力量、上下肢伸展能力和敏捷協(xié)調(diào)能力有要求的兵種。

足夠的上肢力量對于身體各種功能執(zhí)行、日常生活品質(zhì)、人體關(guān)節(jié)保護很有必要性[22]。本研究中握力、跪推實心球與體形態(tài)成分均呈顯著正相關(guān)，而俯臥撐與體形態(tài)成分均呈顯著負相關(guān)。俯臥撐普遍應用于運動以及軍事訓練中，但不同個體對俯臥撐動作的理解和接受程度不同，動作的規(guī)范與標準衡量也主要依賴于主觀評價[23-26]。本研究中根據(jù)體形態(tài)成分的不同水平可以有效評估握力和跪推實心球成績的優(yōu)良，握力、跪推實心球操作更具有客觀性，易于考核和評價，適用于高原不斷變化的作戰(zhàn)環(huán)境。可以作為高原體能訓練和考核中評價上肢力量的重要指標。但本研究仍存在不足之處：缺乏長時間、分階段的系統(tǒng)評估體系，接下來應增加體能素質(zhì)評估周期，更深層次地評估不同階段體形態(tài)成分、血清生化指標與體能素質(zhì)的相互關(guān)系。

綜上，體形態(tài)成分和血清生化指標可作為體能適應性的預警因素。通過對體形態(tài)成分的健康管理和血清生化指標的定期監(jiān)測，評估高原官兵的體能素質(zhì)水平，可更好地進行科學練兵備戰(zhàn)。