劉瑞+張金華

摘要：為了研究男子競技柔道運動員心臟儲備功能，分析不同水平男子柔道運動員心臟儲備功能的差異及特征，為科學評價男子柔道運動員競技水平及訓練效果提供評價方法。研究采用定量負荷測試方案和GXT測試方案，運用運動心力檢測儀和CONTEC型心電工作站對25名不同水平男子柔道運動員進行心臟儲備功能測試。研究結果表明：等級越低的運動員，心臟儲備功能動員越大，高水平柔道運動員具有較大的心臟儲備空間；等級越高的柔道運動員，最大心率維持的時間越長，心臟儲備功能水平越強。研究中表明CR11A、CR12A、CR13A、THRmax指標具有顯著代表性，可作為評價評定柔道運動員心臟儲備功能的靈敏指標。

關鍵詞：柔道運動員；心臟儲備功能；心率儲備；心音信號

心臟儲備（cardiac reserve，CR）是心臟功能的上調(diào)能力，即心臟潛力的大小。主要反映在心力變化趨勢和心率變化趨勢兩個方面，其儲備功能的優(yōu)劣直接關系到人體在非正常情況下（手術、激烈運動等）能否承受外界刺激。當人體內(nèi)外壞境發(fā)生變化的時候，心臟本身會動用其儲備能力去適應所發(fā)生的環(huán)境變化。研究發(fā)現(xiàn)，高強度運動狀態(tài)下，機體會快速動用心率儲備，心率可上調(diào)至靜息時的2～3倍。同時會動用心肌收縮能力儲備，心力可上調(diào)至靜息時的多倍，甚至更高。不同項目的運動員在訓練及比賽中常會處于不同的應激狀態(tài)，這些不同的應激狀態(tài)往往都與心臟儲備動用的不同程度密切相關。在運動實踐中，良好的心臟儲備功能，不僅能保障心臟的正常泵血，適應不同的運動應激狀態(tài)下的代謝需求，而且能保障心肌正常收縮，滿足心肌自身的代謝需求。柔道運動在不同的訓練或比賽階段，其心臟儲備會發(fā)生不同程度的動用，在諸如心率、收縮期、舒張期等儲備因素方面存在不同的動用差異。尤其是在比賽中，柔道運動員往往需要會運用憋氣完成僵持不下的動作，同時對柔道運動員的爆發(fā)力要求極高。柔道項目特點決定了從事柔道項目的運動員應具備發(fā)達的心臟儲備功能。資料顯示，劇烈運動可促發(fā)人體心臟功能障礙。在運動實踐中，運動性心臟猝死現(xiàn)象時有發(fā)生，在競技運動領域，職業(yè)運動員發(fā)生運動性猝死也偶有發(fā)生，盡管發(fā)生率很低，但對運動員的危害及對社會的影響巨大。所以，對職業(yè)運動員的心臟有必要進行功能無創(chuàng)性檢測評估及長期監(jiān)控，為運動員的安全提供保障。心臟儲備功能無創(chuàng)性檢查與評估系統(tǒng)是基于現(xiàn)代的數(shù)字信號處理技術、醫(yī)學技術及高敏度的傳感技術結合開發(fā)而成，對心臟的儲備功能、心肌收縮力等方面具有無創(chuàng)、安全、快速、易測、時程短等測評優(yōu)勢。對不同水平柔道運動員心臟儲備功能差異進行研究，這將有益于柔道項目科學選材、機能評定、訓練效果評價以及預防損傷。

1實驗對象與方法

1.1實驗對象

36名男性柔道運動員參與測試，根據(jù)運動員等級水平，分為3個組別。國際級運動健將組（8名），運動健將組（12名），一級運動員組（16名），見表1。參加測試的所有運動員近期均無損傷情況，無心、肺、肝、腎等器官疾病史。

1.2實驗方法

1.2.1實驗儀器運動心力檢測儀（重慶博精醫(yī)學信息研究所研制），儀器硬件由CCM信號收集器以及心音脈搏傳感器組成。收集信號采用心力信號處理軟件處理（軟件編寫程序由Visual Basic，VC++編碼），操作系統(tǒng)為Windows XP。CONTEC型心電工作站（泰康），12導同步采集（10根導聯(lián)線），阻抗≥50M，共模扼制比>60dB，>100dB（加濾波器），采樣頻率1000Hz。考慮到柔道運動員身高及高水平心肺功能，實驗組采用了德國h/p/cosmos專業(yè)級運動跑臺（mercury4.0）。指標參數(shù)：速度0～30km/h，坡度0%～24%，馬達2.2kw/3hp。

1.2.2測試指標

測試指標：HR_R（安靜心率）、HR_QA（定量運動后心率）、S1_R/S2_R（安靜第一心音幅值/第二心音幅值）、S1_QA/S2_QA（定量負荷后第一.心音幅值/第二心音幅值）、S1_QAA/S2_QA（GXT負荷后第一心音幅值/第二心音幅值）、D_R/S_R（安靜舒張時限/收縮時限）、D_QA/S_QA（定量負荷后舒張時5艮/收縮時限）、D_QA/S_QA（GXT運動后舒張時限/收縮時限）、CR11_QA（定量運動后心率上升指數(shù)）、CR12_QA（定量運動后心肌收縮力上升指數(shù)）、CR13_QA（定量運動后舒張期縮短指數(shù)）、HRGA（GXT運動后心率）、THR（最大心率維持時間）、CR11_GA（GXT運動后心率上升指數(shù)）、CR12_GA（GXT運動后心肌收縮力上升指數(shù)）、CR13_GA（GXT運動后舒張期縮短指數(shù)）。CR11_QA：HR_QA/HR_RCR12_QA：（S1_QA/S2_QA）/（S1_R），S1_R（安靜第一心音幅值）、S2_R（安靜第二心音幅值）、S1_QA（定量負荷后第一心音幅值）、S2_QA（定量負荷后第二心音幅值）。CR13_QA：（D_QA/S_QA）/（D_R/S_R），D_QA（定量負荷后舒張期時限）、S_QA（定量負荷后收縮期時限）、D_R（安靜舒張期時限）、S_R（安靜收縮期時限）。CR11_GA：HR_GA/HR_R。CR12_GA：（S1_GA/S2_GA）/（S1_R/S2_R），S1_GA（GXT后第一心音幅值）、S2_GA（GXT后第二心音幅值）。CRl3GA：（D_GA/S_GA）/（D_R/S_R），DGA（GXT后舒張期時限）、S_GA（GXT后收縮期時限）。

1.2.3實驗方案

（1）安靜時心音脈搏測量。安靜時，受試者佩戴心電監(jiān)控系統(tǒng)，心音脈搏傳感器標準置于心前區(qū)心尖搏動最明顯處，分別采集靜息狀態(tài)下心音圖及脈搏次數(shù)。

（2）定量負荷運動后心音脈搏測量。定量負荷的選取依據(jù)GXT方案而定，在GXT的基礎上，選擇70%GXT。因此，定量負荷運動選擇5個等級，每級3min，5級速度分別為2.7km/h、4.0km/h、5.5km/h、6.8km/h、8.0km/h，5級坡度分別為10%、12%、14%、16%、18%。測量定量負荷運動后心音圖和脈搏次數(shù)。

（3）GXT運動后心音脈搏測量。GXT（最大強度負荷試驗）選用7級負荷，每級3min，速度分別為2.7km/h、4.0km/h、5.5km/h、6.8km/h、8.0km/h、8.8km/h、9.7km/h，7級坡度分別為10%、12%、14%、16%、18%、20%、22%。測量最大強度負荷試驗后心音圖和脈搏次數(shù)。測試結束標準：達最大心率，且能維持在220一年齡；受試者要求停止實驗。

1.2.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計

運用spss18.0軟件對所有測試數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用均值和標準差進行表達。一級運動員、運動健將、國際級運動健將3組進行組間對比，顯著水平取p<0.05。

2實驗結果

2.1定量負荷測試不同水平柔道運動員心臟儲備功能測試結果

3組柔道運動員定量負荷測試結果見表2，對3組進行組間對比，運動健將組HR_R、HR_QA、CR11_QA、S1_R/S2_R、S1_QA/S2_QA、D_R/S_R、D_QA/S_QA七項指標優(yōu)于一級運動員組（p<0.05），國際級運動健將組所有指標均優(yōu)于一級運動員組（p<0.05）和運動健將組（p<0.05）。

2.2GXT測試不同水平柔道運動員心臟儲備功能測試結果

GXT負荷測試不同水平柔道運動員心臟儲備功能指標統(tǒng)計結果見表3。3組運動員的HR_GA無差異，p<0.05。運動健將組THR S1GA/S2_GA、D_GA/S_GA3項指標顯著高于一級運動員組（p<0.05）。

與定量負荷運動對比，在GXT負荷測試后，3項綜合評價指標CR13_GA、CR12_GA、CR11_GA出現(xiàn)顯著變化，優(yōu)于一級運動員組（P<0.05）。國際級運動健將組GXT測試后的各項指標均顯著高于其它兩組（P<0.05）。

3分析與討論

3.1不同水平男子柔道運動員心率儲備差異特征

心率是衡量心血管系統(tǒng)功能的一項重要指標，在評價心臟泵血功能方面，心率指標具備簡單、無創(chuàng)、易操作等諸多優(yōu)點，在運動訓練及醫(yī)務監(jiān)控中得到了普遍應用。相關研究發(fā)現(xiàn)，安靜時心率的大小與猝死風險具有一定的關聯(lián)性，心率越高，猝死風險增加。本研究中，HR_R在不同等級水平的柔道運動員中差異顯著，國際級運動健將HR_R顯著低于運動健將組和一級運動員組，運動健將組顯著低于一級運動員組。HR_R可反映人體心率儲備空間大小，在人體最大心率無法改變的情況下，適當降低安靜時的心率，有利于心臟儲備功能的提高。長期有規(guī)律的進行科學鍛煉的人群，安靜狀態(tài)下的心率可明顯下降，優(yōu)秀運動員安靜時心率更低。本實驗中，采用定量負荷試驗運動后，柔道運動員的HR_QA上升高度與運動員的等級水平顯著相關，國際級運動健將組定量負荷運動后心率比運動健將組和一級運動員組分別慢11次和19次，運動健將組比一級運動員組慢8次，等級水平越低，心率上升越高，表明等級水平越低的柔道運動員，在完成相同定量運動負荷刺激時，心臟應答反映越強烈，心率儲備動用大。GXT實驗運動后柔道運動員的HR_GA都能達到個體的最大心率，3組間無等級水平差異，表明3組不同等級水平的柔道運動員在GXT負荷刺激下都能使心率動員到個人極限，體現(xiàn)了高水平的心率儲備功能動員能力?？紤]到3組運動員都系統(tǒng)的進行過科學的柔道運動訓練，都具備動員最大心率的能力。因此，用HR_max評價心率儲備空間的同時還應考慮最大心率出現(xiàn)后能否維持一定的時間（THR_max），這對反映柔道運動員的心率儲備功能更有價值。3組柔道運動員，GXT負荷運動后，等級水平越高的柔道運動員，HR_max出現(xiàn)后維持的時間越長，表明國際級運動健將組心率儲備功能強大。此外，多項研究提出，運動后心率與安靜時心率的比值（CR11）能靈敏的反映心率上升情況。在本研究中，定量負荷和GXT負荷運動后，CR11_QA和CR11_GA在3組運動員中都存在顯著差異，但GXT測試后的CR11_GA比定量負荷測試后的CR11_QA在組間的差異更加顯著。兩組負荷前后進行數(shù)值對比發(fā)現(xiàn)，國際級運動健將組上升1.03，運動健將組上升0.68，一級運動員組上升0.5，可見柔道運動員心率儲備空間大小與等級水平高低保持高度一致。因此，CR11指標能靈敏的顯示柔道運動員心率上升情況，能反映心臟儲備功能。

3.2不同水平男子柔道運動員搏出量儲備差異特征

心臟搏出量儲備主要包括收縮期儲備和舒張期儲備，具有代表性的評價指標有D/S和S1/S2。前者主要反映心臟自身血液供應是否充足，體現(xiàn)舒張期儲備，后者主要反應心肌收縮力的儲備。心臟有節(jié)律的機械振動經(jīng)由心胸傳導系統(tǒng)傳到人體皮膚表面，采用傳感器把傳到體表的震動信號換變?yōu)殡娦盘?，即心音信號。心音信號包含了眾多的心臟信息，與心電信號相比，心音信號能更好地反映心肌的應變力，原理在于心肌收縮力大小決定了心室收縮產(chǎn)生的壓強大小?；谛囊襞c心肌收縮力的關系，研究表明，第一心音幅值與心肌收縮力（左心室壓力上升）高度相關，因此，提出第一心音幅值可用來對心臟儲備功能進行評估，第二心音幅值主要反映外周循環(huán)壓力的變化。基于此，第一心音幅值和第二心音幅值的比值（S1/S2）可用來反映心臟一外周循環(huán)功能評估。安靜時、定量負荷、GXT負荷3種狀態(tài)下，第一心音幅值和第二心音幅值的比值（S1/S2）在3個組別中均存在顯著差異。安靜時，國際級運動健將組S1_R/S2_R值比運動健將組高0.48，比一級運動員組高0.87，運動健將組比一級運動員組高0.41，表明安靜時等級水平越高，柔道運動員心肌收縮力越強。定量負荷和GXT負荷測試，3組運動員的S1/S2比值均顯著上升，以安靜值為基礎值，定量負荷3組分別上升了3.10、3.91、5.10，GXT負荷分別上升了4.51、5.72、7.53，上升數(shù)值的大小與柔道運動員的等級水平高度相關，水平越高，比值上升幅度越高。為了比較人體心肌收縮力的儲備功能動用情況，部分專家提出設置定量負荷運動刺激，把運動后的S1/S2值與安靜時的S1/S2進行比較（CR12=運動后（S1/S2）/安靜時（S1/S2）），其比值為心肌收縮力上升指數(shù)，能更好地反映心肌收縮力的儲備空間大小。在本研究中，定量負荷測試，國際級運動健將組CR12QA顯著高于其它組別，但一級運動員組和運動健將組無顯著差異。GXT測試，3組CR12_GA均存在顯著差異。分析認為，定量負荷測試用于評價柔道運動員心肌收縮力儲備，國際級運動健將與其它等級水平的運動員相比，CR12_QA值具有較高的敏感性。GXT負荷測試，CR12_QA指標能區(qū)分出不同等級水平柔道運動員的心肌收縮儲備差異。CR12_QA指標綜合了運動前后的因素，更能反映心肌收縮力上升情況。因此，在對運動員心臟儲備功能進行指標診斷時，應把定量負荷與GXT負荷測試組合進行。

D/S是舒張期時限與收縮期時限比值，目前，對D/S的關注主要集中在D/S值評價心臟健康狀態(tài)方面。運動狀態(tài)下，心率快速上升，心動周期縮短，收縮期和舒張期都縮短，其中以舒張期縮短更加顯著，心肌收縮所需的供血來自心肌舒張期，舒張期的顯著縮短會影響到心肌供血。在此基礎上，研究D/S比值能很好的反映心臟自身血液供應是否充足。當D較長時，有足夠的時間保障血液供應給心肌，這為心臟收縮期儲備了大量的營養(yǎng)物質和氧氣。目前，對D/S比值進行了較為系統(tǒng)的研究，提出D/S比值的截斷點選在1.5。后期的跟蹤研究發(fā)現(xiàn)，D/S比值小于1.5的部分死亡案例中，大部分死因源于心臟病。多項研究提出，D/S比值<1是心臟處于危險狀態(tài)的警戒值。在運動實踐中，尤其是競技運動，運動強度快速上升及不斷變化，對柔道運動員心臟儲備提出了極高的要求。臨床上對D/S比值做了較為深入的研究，但D/S比值參考標準在運動實踐中有一定的評價差異。男子柔道比賽時間為min，在比賽中，有氧供能系統(tǒng)起到一定的作用。研究柔道運動員的舒張期儲備功能有利于我們更好的去了解柔道運動員心臟功能儲備的一些情況。本研究中，安靜時3組柔道運動員D/S值均高于臨床上規(guī)定的≥1.5標準。D/S值表現(xiàn)出顯著的等級水平差異，等級水平越高的柔道運動員，比值越高，表明其舒張期儲備豐富。定量負荷運動后，3組柔道運動員D_QA/S_QA值均迅速下降，前兩組運動員D_QA/S_QA值低于“≥1.5標準”，國際級運動健將仍高于“≥1.5標準”。GXT負荷運動后，3組D_QA/S_QA值均低于“≥1.5標準”。等級水平越低，D/S值下降越顯著。運動后D/S與安靜D/S的比值（CR13=運動后（D/S）/安靜（D/S））能反映運動后舒張期縮短情況。兩種負荷運動后，國際級運動健將組舒張期縮短情況好于其它兩組運動員。與定量負荷比，GXT負荷運動舒張期縮短更加顯著。分析認為，臨床上D/S值的標準主要用于普通人在安靜時狀態(tài)下的情況，優(yōu)秀運動員需要區(qū)別對待。在劇烈運動時，D/S值短暫降低，應屬于運動應激產(chǎn)生的反應，這種反應在日常生活中接觸較少，只有競技運動員經(jīng)常接觸，所以應制定運動狀態(tài)下D/S值的評價標準。不過，安靜時D/S值的評價標準也為劇烈運動時運動員心臟安全提供了一定的參考標準。同時也為普通人提出了安全警戒，不宜突然進行劇烈運動。心率快速增加，心動周期縮短導致D和S縮短，D縮短顯著大于S，D/S值的變化朝減小的方向變化。但由于運動員在長期的訓練中產(chǎn)生了適應性的變化，安靜HR低，心動周期長，D和S的儲備大。

本研究中項目為柔道，該項目屬于技能類雙人格斗項目，主要以摔法和地面技為主。男子比賽時間為5min，在規(guī)定時間內(nèi)無法分出勝負，還需進行加時賽，可見，柔道項目對體能提出了較高要求。柔道運動員在規(guī)定的時間內(nèi)，要求多次發(fā)動進攻或進行防守，瞬間完成一系列技術動作，使用摔、抱壓得分或使用絞技、關節(jié)技取勝，屬于次最大強度運動。這些特點決定了柔道運動強度具有多變性、突然性和高強度性，這對柔道運動員心臟儲備功能提出了極高要求。柔道運動員優(yōu)異的心臟儲備功能，與其長期的訓練、比賽有關。其心臟儲備提高的生理機制為：一，柔道訓練及比賽，技術動作的使用需要瞬間完成，部分技術需要憋氣使力，甚至需要進行連續(xù)進攻。在局部或全身骨骼肌用力的同時，骨骼肌收縮擠壓血管，血壓迅速升高、外周阻力陡然增大，心臟為了把血液泵到全身，需要心肌強有力的收縮才能完成，長期的類似刺激，導致心肌產(chǎn)生這種適應性變化，心肌壁增厚，收縮有力，從而提高了心臟的儲備功能。二、依據(jù)男子柔道比賽時間，柔道比賽涉及到磷酸原供能系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)和有氧氧化系統(tǒng)三個系統(tǒng)。瞬間動作的完成主要由磷酸原系統(tǒng)供能，連續(xù)的進攻及比賽的后半程主要有糖酵解系統(tǒng)供能，而在整個的5min甚至更長的時間比賽中，有氧氧化系統(tǒng)主要用于體能恢復及調(diào)節(jié)。這對柔道運動員的心肺提出了較高的要求，在有限的比賽時間內(nèi)，要求血液快速回到心臟，保障心肌自身供血。長期類似刺激，心臟發(fā)生了適應性變化，容積有一定程度的增大。從而提高了心臟的儲備能力。但是，在本實驗中，柔道運動員心肌收縮力的增大和容積增加對心臟儲備功能提高的貢獻地位仍然無法確定，這有待于今后進一步研究。

4結論

（1）柔道運動員心臟儲備功能水平與柔道運動員的等級水平保持高度一致性，等級水平越高，其心臟儲備功能越強，CR11_A、CR12_A、CR13_A、THR_max4項指標具有顯著代表性，可作為評價評定柔道運動員心臟儲備功能的靈敏指標。

（2）定量負荷運動，心臟儲備功能動員與柔道運動員水平呈反方向變化，水平越低，動員越高，表明高水平柔道運動員具有較大的心臟儲備空間。

（3）GXT負荷運動，等級水平越高的柔道運動員，最高心率保持的時間越長，表明高水平柔道運動員在極限運動時仍然保持較高水平的心臟儲備功能。與柔道運動員等級呈正相關，水平越高，維持時間越長。