基于数字成像技术对拳击运动员心脏功能评价

基于数字成像技术对拳击运动员心脏功能评价

蔡建

(郑州大学 体育学院，河南 郑州450044)

摘要：研究目的：采用超声心动图组织多普勒数字成像(tissue Doppler imaging，TDI)技术，评价拳击运动员左室局部心肌功能。研究方法：90例青年专业拳击运动员和90例健康志愿者，TDI技术检测左室壁射血期和舒张早期峰值速度Vs和Ve，比较两组相对应节段之间Vs和Ve的差异。结果：运动员组Vs和Ve均大于对照组，其中Vs在5个节段、Ve在14个节段运动员组显著大于对照组(均P< 0.05)。结论：运动员左室壁心肌舒张功能普遍增加，收缩功能亦有增加的趋势。

关键词：拳击运动员；超声心动图；组织多普勒成像；心肌速度

中图分类号：G804.2

收稿日期：2015-03-12

作者简介：蔡建(1972-)，男，河南信阳人，讲师，研究方向拳击教学与训练。

Assessment of regional myocardial function of boxers by Doppler tissue imaging

CAI Jian

(SchoolofP.E.,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450044,Henan,China)

Abstract:Objective:To assess the regional myocardial function of left ventricle of boxers by Doppler tissue imaging (DTI).Methods: DTI was performed in each of the 16 segments of left ventricular (LV) walls in 90 boxers (athlete group) and 90 normal subjects (control group). Segmental myocardial peak velocities during ejection (Vs) and relaxation (Ve) were compared between the two groups.Results:Both of Vs and Ve in the athlete group were higher than those in the control group according to the data. There were significant differences in 5 LV segments of Vs and in 14 LV segments of Ve between the two groups (all P<0.05). Conclusion: The professional athletes' diastolic function of left ventricular wall has increased and a trend of increase in systolic function is shown.

Key words:track and field athletes; echocardiography; Doppler tissue imaging; myocardial velocity

运动员心脏(Athlae’s Heart)是运动生理学研究的重要课题之一，目前对运动员心脏形态和功能的变化已经进行了广泛研究[1-2]。超声心动图是近年来最常应用的无创研究方法，许多学者应用该方法对运动员心脏的形态和血流动力学特点进行分析，发现长期训练可引起心脏形态和功能的变化[3-4]。既往研究多注重于探讨运动员心脏整体功能的改变，本研究通过TDI技术对拳击运动员心肌局部的运动速度进行检测，从而全面评价运动员的心肌功能。

1研究对象与方法

1.1研究对象

运动员组包括90例青年专业拳击运动员；其中河南省体工大队重竞技中心集训队队员40人；河北省拳击队30人；武汉体育学院拳击队20人。对照组为90例为郑州轻工业职业学院大二年级男生，两组对象的一般情况见表1。

1.2研究方案

根据专业运动员情况选择与年龄、性别匹配的健康志愿者，均未接受过长期专业体育训练。参与者均排除糖尿病、心脏病、高血压等家族史及病史，常规心电图、超声心动图均在正常范围。对所有受试者采用静卧状态下对二维TDI模式呈现图像截图储存，为避免测试误差，对每位受试者30日内检测3次。

1.3研究方法

仪器采用GE Vivid 7型彩色多普勒超声诊断仪，探头频率为2.5～5 MHz，所有测试数据以动态二维TDI图像形式存储，仪器支持即时或脱机进行定量分析处理。所有研究对象均静息状态下左侧卧位，以二维TDI模式呈现图像，帧频调至最大，成像标准要求在整个心动周期内均能完整显示左室室壁，尽量缩小图像取样框，且要求测试者呼气末暂停呼吸，于心尖四腔、两腔和心尖左室长轴切面各采集3个心动周期动态图像。根据美国超声心动图协会推荐的左室16节段模型划分左室壁。切换至TDI定量分析功能，取样容积(4×4 mm)分别置于左室壁各节段心肌中层，显示相应的长轴方向时间-速度曲线。分别测量各节段射血期和舒张早期峰值速度Vs和Ve。两组之间分别比较相对应节段之间Vs和Ve的差异。

1.4统计方法

数据为3个心动周期的平均值±标准差，并采用SPSS 15.0软件进行等方差t检验。

2结果与分析

对图像进行定性观察分析发现：两组对象左室壁主要包括3个速度峰，即射血期的s峰、舒张早期的e峰和房缩期的a峰，且各节段的时间-速度曲线形态相似，所有左室壁收缩和舒张运动速度均表现为自基底向心尖递减趋势，即基底 > 中部 > 心尖(图1)。

图1　正常人左室心肌的DTI时间-速度曲线

3条时间-速度曲线分别来自左室下壁基底(黄色)、中部(蓝色)和心尖(红色)3个取样部位；正常心肌时间-速度曲线上主要有3个明显的速度峰，即射血期的s峰、舒张早期的e峰和房缩期的a峰。

表1　两组研究对象的一般情况

注：与对照组比较，#表示P<0.05。

定量分析(表2)，两组对象相对应的室壁节段之间比较，运动员组Vs和Ve数值上均大于对照组。其中Vs在侧壁的基底和中部、前壁的基底、后壁的基底和中部5个节段，运动员组显著大于对照组(均P<0.05)；Ve在14个节段(除外前间隔中部和后间隔心尖)运动员组显著大于对照组(均P<0.05)。

表2　运动员组与对照组之间左室壁16个节段射血期和舒张早期峰值速度(V s和V e)的比较(cm/s)

注：与对照组比较，#表示P<0.05。

3讨论

TDI是一项以多普勒原理为基础的、检测心肌运动速度的超声显像技术，具有简便、无创、重复性好等优点，已被广泛应用于评价心脏整体和局部功能[5-6]。TDI是把彩色多普勒显像技术用于心肌运动显像，它通过滤除高频移、低振幅的血流信号，保留低频移、高振幅的心肌运动信号，对心肌组织进行显像，其图像不依赖组织反射回波信号的振幅，也不受前方组织衰减或心内膜边界能否清晰显示的影响，因而对透声条件较差的患者同样能够较准确地分析、判断室壁功能。TDI技术不受心脏前后负荷的影响，其通过测量局部室壁心肌的的瞬时运动速度反映局部心肌的收缩和舒张功能，射血期心肌峰值收缩速度与局部心肌的收缩功能密切相关，心肌功能受损时，收缩速度减低，收缩波在心电图QRS波之后，反映心室射血过程中心肌的收缩运动，因此检测局部心肌Vs可以评价收缩功能。舒张早期波在心电图T波之后，舒张早期心肌运动源于心肌的松弛功能，其舒张速度大小反映心室快速充盈期心肌的主动舒张能力，因此检测局部心肌Ve可以评价舒张功能。本研究应用TDI技术检测Vs和Ve，评价运动员与普通人左室心肌功能的差异。

运动员心脏重塑是长期高强度运动训练导致室壁增厚，是心肌生理适应性的结果，其可表现为心脏重量增加，心室壁增厚，心脏收缩及舒张功能增强，心室顺应性提高，心脏储备能力提高。运动诱导所致的生理性左室肥厚重塑者致使生理结构上的改变，显示有着良好的左室舒张功能[7]。与病理性心室肥大不同，尽管从微观角度尚未充分认识心脏这一适应现象的基本机制，但有研究表明，心肌内Ca2+代谢和心肌能量系统的改变可能是运动引起心肌舒张功能提高的部分原因。左心室舒张期是胞浆中的钙离子回收入肌浆网，是一个需要能量的主动过程，左心室不同层面的心肌纤维协同收缩形成“拧毛巾”样的扭转运动，心肌纵向缩短、径向增厚、心室腔周径缩小，舒张过程正与此相反。舒张功能与心肌松弛及心室顺应性有关，并受心肌紧张度调节，心肌松弛由负荷、心肌未激活以及非同步性决定。本研究应用TDI技术检测局部心肌舒张早期速度，发现几乎所有左室心肌节段的Ve运动员组均显著高于普通人，说明运动训练有助于提高心肌的舒张功能。尽管运动时运动员心肌收缩功能较普通人可更显著提高，但是在安静状态下运动员与普通人心肌收缩功能并无显著差异[3]。在此之前对运动员心脏评价的指标多以心室的收缩功能、射血分数和短轴缩短率来评价心脏的功能。通过实际数据对比发现，大部分的左室壁节段运动员心肌收缩速度与普通人相比并无统计学差异，但是所有节段数值上依然表现出运动员高于普通人(且少数节段的差异有统计学意义)，提示运动员局部心肌的收缩功能提高。

综上所述，静息状态下与普通人比较，运动员左室壁心肌舒张功能普遍增加，收缩功能亦有增加的趋势。

参考文献：

[1]Nottin. Left ventricular dynamics during early recovery from maximal exercise in boys and men. Med Sci Sports Exerc, 2002, 34: 1951-1957.

[2]Jeseph R, Libonati. Exercise training improves left ventricular isovolumic relaxation. Med Sci Sports Exerc, 2000, 32: 1399-1405.

[3]Babette M, Aeilko H, The athlete’s heart: a meta-analysis of cardiac structure and function. Circulation, 1999, 100: 336-344.

[4]Pelicca A, Culasso F, Physiologic left ventricular cavity dilatation in elite athletes. Ann intern Med, 1999, 130: 23-31.

[5]Haibin Zhang, Yan Song, Yongsheng Zhu, Hongling Li, Ting Zhu, Yunqiu Qian, Liwen Liu, Jun Zhang, Xiaodong Zhou, Miaozhang Zhu. Segmental early relaxation phenomenon as determined by tissue Doppler imaging. Echocardiography, 2008, 25: 278-288.

[6]张海滨，钱蕴秋，郭悦，等.病变心肌组织多普勒频谱分析[J].中华超声影像学杂志. 2004，13：59-62.

[7]Matsuda M, Sugishita Y, Koseki S, et a1. Effect of exercise on left ventricular diastolic filling in athletes and nonathletes. J App1 Physio1, l983, 55: 323-328.