嚴(yán)小波， 羅麟梅△， 楊 勇， 劉磊矗， 曾 航， 文靜心

(1. 重慶大學(xué) 體育學(xué)院 心臟疲勞研究室， 重慶 400044； 2. 重慶市公安局， 重慶 401147)

用心臟舒張期與收縮期時(shí)限比值評(píng)估青少年心臟功能*

嚴(yán)小波1， 羅麟梅1△， 楊 勇2， 劉磊矗1， 曾 航1， 文靜心1

(1. 重慶大學(xué) 體育學(xué)院 心臟疲勞研究室， 重慶 400044； 2. 重慶市公安局， 重慶 401147)

目的：觀察青少年在安靜狀態(tài)及最大運(yùn)動(dòng)量狀態(tài)下心臟舒張期時(shí)限與收縮期時(shí)限比值(D/S)的變化情況，并運(yùn)用該指標(biāo)對(duì)青少年心臟功能的評(píng)估進(jìn)行探討。方法：選取重慶市主城區(qū)中學(xué)309名(男159名，女150名)青少年為研究對(duì)象，受試者完成最大運(yùn)動(dòng)量的臺(tái)階運(yùn)動(dòng)，在安靜狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)后即刻進(jìn)行D/S比值的測(cè)試。根據(jù)安靜狀態(tài)D/S值的大小范圍將受試者心臟功能分級(jí)為優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)。結(jié)果：安靜狀態(tài)下男生心臟功能評(píng)定為優(yōu)、良、中、差的占比分別為： 7.5%、49.1%、 40.9%、2.5%；女生分別為： 5.3%、48.0%； 44.7%、2.0%。運(yùn)動(dòng)后男、女青少年D/S值都明顯下降，但心臟功能評(píng)定等級(jí)高的受試者運(yùn)動(dòng)后D/S仍高于等級(jí)低的受試者。結(jié)論：本次研究的青少年雖有過(guò)半心臟功能處于健康狀態(tài)，但處于亞健康狀態(tài)的比例較高，有少部分學(xué)生心臟功能較差，其心臟健康應(yīng)得到高度重視；心臟功能等級(jí)越高的學(xué)生運(yùn)動(dòng)后心臟供血時(shí)間越長(zhǎng)，其心臟功能更好。應(yīng)用D/S值可以有效評(píng)估青少年心臟供血時(shí)限的相關(guān)情況；對(duì)青少年心臟功能進(jìn)行分級(jí)可以針對(duì)不同分級(jí)群體制定有針對(duì)性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，同時(shí)預(yù)防心臟安全事故的出現(xiàn)。該評(píng)估方法操作簡(jiǎn)單、客觀，可作為一種日常的心臟監(jiān)測(cè)手段在學(xué)校普及。

青少年；心音；心臟功能；心臟功能分級(jí)；心臟評(píng)估

teenagers; heart sound; cardiac function; cardiac function classification; cardiac evaluation

以往的青少年體質(zhì)健康評(píng)估多注重速度、力量、柔韌等身體素質(zhì)，而缺乏對(duì)心臟功能進(jìn)行客觀量化的評(píng)估方法。心臟功能的下降會(huì)給青少年的身體健康甚至是生命安全帶來(lái)較大的安全隱患。適量、合理的運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)青少年心臟功能，學(xué)校的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃應(yīng)該建立在對(duì)學(xué)生心臟功能了解的基礎(chǔ)上才能有針對(duì)性的制定相關(guān)的運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，這樣才能既保證能夠提高學(xué)生的心臟功能同時(shí)也可以避免運(yùn)動(dòng)猝死等心臟安全事故的發(fā)生。因此發(fā)現(xiàn)并推廣一種能在學(xué)校日常生活中監(jiān)測(cè)學(xué)生心臟功能的方法尤為必要。

心音圖是運(yùn)用換能器和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)來(lái)記錄心臟振動(dòng)的波形圖，它包含了心臟的生理及病理信息，可以幫助對(duì)心臟活動(dòng)進(jìn)行分析。重慶博精醫(yī)學(xué)與信息工程研究所與重慶大學(xué)生物工程學(xué)院合作研制的心音圖儀器“心臟儲(chǔ)備無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”[1]。該系統(tǒng)是通過(guò)換能器記錄心音圖的系統(tǒng)，肖守中運(yùn)用該系統(tǒng)提出應(yīng)用相對(duì)值處理心音信號(hào)即心臟舒張期時(shí)限(D)/收縮期時(shí)限(S)比值(D/S)來(lái)評(píng)估心臟供血是否充足[2]。本研究用此指標(biāo)對(duì)重慶的青少年學(xué)生的心臟功能進(jìn)行評(píng)估，以便于學(xué)生、老師、家長(zhǎng)直觀的掌握學(xué)生當(dāng)前的心臟功能狀況，為學(xué)生的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃提供科學(xué)依據(jù)，達(dá)到增強(qiáng)心臟功能的同時(shí)避免出現(xiàn)心臟危險(xiǎn)事件。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象

研究對(duì)象為重慶市主城區(qū)中學(xué)的普通青少年學(xué)生(未經(jīng)過(guò)專業(yè)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練或未評(píng)定運(yùn)動(dòng)等級(jí)的學(xué)生)，年齡13～18歲，共309名，其中男生159名，女生150名，其基本信息見(jiàn)表1。本研究的測(cè)試計(jì)劃獲得重慶大學(xué)體育學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。所有受試學(xué)生身體健康，無(wú)心血管病史，對(duì)本研究知情并簽署知情同意書(shū)。

Tab. 1 Basic information of the subjects(±s)

1.2 研究?jī)x器

心臟儲(chǔ)備功能的檢測(cè)應(yīng)用重慶博精醫(yī)學(xué)與信息工程研究所與重慶大學(xué)生物工程學(xué)院合作研制的“心臟儲(chǔ)備無(wú)創(chuàng)檢測(cè)系統(tǒng)(CR-C-I型)”進(jìn)行心臟儲(chǔ)備功能檢測(cè)，它能夠?qū)θ梭w的心音信號(hào)進(jìn)行采集與分析，具備獨(dú)特的心臟儲(chǔ)備測(cè)評(píng)功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)心臟儲(chǔ)備的無(wú)創(chuàng)性監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)的硬件組成包括心音脈搏傳感器、連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)信號(hào)采集器、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)，所采用硬件的頻帶為30～800 Hz。心力信號(hào)處理軟件用Visual Basic，VC++寫(xiě)成，其運(yùn)行環(huán)境為WINDOWS操作系統(tǒng)。

1.3 研究方法

采用運(yùn)動(dòng)登梯的心音圖運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)方法，受試者在安靜狀態(tài)下平靜呼吸，心音脈搏傳感器置于心前區(qū)心尖搏動(dòng)最明顯處，記錄心音圖。受試者完成規(guī)定的運(yùn)動(dòng)量。選用25 cm高的心力臺(tái)階進(jìn)行運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，本次試驗(yàn)完成的規(guī)定運(yùn)動(dòng)量為全運(yùn)動(dòng)量，全運(yùn)動(dòng)量約定為7 000 J，按受試者體重計(jì)算出登梯次數(shù)，往復(fù)上下臺(tái)階，運(yùn)動(dòng)后立刻記錄心音圖。登梯次數(shù)(n)計(jì)算公式為n=w/mgh, 式中w=做功=7 000 J； m=體重(kg)；g=重力加速度=9.8； h=臺(tái)階高度=0.25 m。

1.4 研究指標(biāo)及分級(jí)方法

舒張期時(shí)限/收縮期時(shí)限比值(D/S)，舒張期是心臟自身供血的主要階段，若舒張期時(shí)限較長(zhǎng)，能為心臟在收縮期的工作提供更多的養(yǎng)料和氧氣，可用D/S比值來(lái)評(píng)估心室舒張期的充盈情況。根據(jù)受試者安靜狀態(tài)D/S值的大小范圍不同將受試者心臟功能分級(jí)為優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)四個(gè)等級(jí)。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

青少年心臟功能等級(jí)分組所占比例及運(yùn)動(dòng)前后D/S情況見(jiàn)于表2，有過(guò)半的研究對(duì)象D/S≥1.5心臟功能健康，其中有少部分研究對(duì)象D/S≥2心臟功能較好；還有大部分研究對(duì)象D/S<1.5心臟心臟功能處于亞健康，其中還有極少部分研究對(duì)象D/S<1心臟功能處于警示值。心臟功能等級(jí)越高的學(xué)生運(yùn)動(dòng)后D/S也越高(表2)。

Tab. 2 Proportion of teenagers’ heart function level grouping and D/S (±s)

D/S: Ratio of diastolic to systolic duration

**P<0.01vsbefore exercise

3 討論

運(yùn)用舒張期時(shí)限/收縮期時(shí)限比值(D/S)這一指標(biāo)來(lái)評(píng)估心功能是一個(gè)安全、有用、可靠的新指標(biāo)[3]。Abe[4]認(rèn)為冠脈血流主要出現(xiàn)在每個(gè)心動(dòng)周期的舒張時(shí)相，所以舒張期是心臟自身供血的主要階段。若舒張期時(shí)限較長(zhǎng)，能為心臟在收縮期的工作提供更多的養(yǎng)料和氧氣；若舒張期時(shí)限太短，心室的血液充盈量不足，導(dǎo)致心輸出量低下，心肌收縮力減弱，有可能引起心肌損傷，甚至誘發(fā)心衰。故可用D/S比值來(lái)評(píng)估心室舒張期的充盈情況。肖守中等[2]人群的心臟儲(chǔ)備調(diào)查研究表明心臟功能較好者如運(yùn)動(dòng)員安靜時(shí)D/S≥2；健康成人安靜時(shí)D/S≥1.5；安靜時(shí)1≤D/S<1.5的心臟可能處于亞健康狀態(tài)；D/S<1是一個(gè)警示值，表明心臟處于可能出現(xiàn)心臟事件的危險(xiǎn)態(tài)，以此為依據(jù)，本研究運(yùn)用靜息時(shí)的D/S值將心臟功能進(jìn)行分級(jí)：優(yōu)( D/S≥2)、良(1.5≤D/S<2)、中(1≤D/S<1.5)、差(D/S<1)。

長(zhǎng)期合理適量的運(yùn)動(dòng)鍛煉可使心肌細(xì)胞增大，心肌收縮能力增強(qiáng)，泵血能力增強(qiáng)；同時(shí)運(yùn)動(dòng)也可使心腔容積變大，搏出量足夠大，心臟便會(huì)通過(guò)減少每分鐘的心率次數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)，可使心臟出現(xiàn)“節(jié)省化”，減少心臟負(fù)擔(dān)，使心臟得到充分休息。心臟通過(guò)運(yùn)動(dòng)使心率減慢的同時(shí)心臟舒張期時(shí)限也會(huì)延長(zhǎng)，D/S值相應(yīng)升高，因此經(jīng)常適當(dāng)鍛煉可以使我們擁有一個(gè)健康有力的心臟。本次對(duì)重慶市主城區(qū)中學(xué)309名青少年的心臟功能評(píng)估表明:只有極少部分學(xué)生被評(píng)定為優(yōu)；大部分學(xué)生被評(píng)定為良，該部分學(xué)生心臟功能雖沒(méi)有到達(dá)到像運(yùn)動(dòng)員那樣強(qiáng)大有力但還是保持在健康的范圍；仍有40%左右的學(xué)生被評(píng)定為中，該部分學(xué)生可能由于平時(shí)學(xué)習(xí)壓力和缺乏相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)鍛煉等原因致使心臟處于亞健康狀態(tài)，如不及時(shí)加強(qiáng)運(yùn)動(dòng)鍛煉很可能使心臟功能進(jìn)一步下降影響身體健康；本次調(diào)研中2%左右的學(xué)生被評(píng)定為差，該部分學(xué)生在該測(cè)試之前并未有心血管疾病史，但是D/S值仍然處于一個(gè)警示低值，表明他們的心臟長(zhǎng)期處于供血時(shí)間不充足的環(huán)境下，為他們的生命安全帶來(lái)隱患，應(yīng)該得到學(xué)校及家長(zhǎng)的足夠重視，隨時(shí)關(guān)注并監(jiān)測(cè)他們的心臟功能，及時(shí)的進(jìn)行循序漸進(jìn)的體育鍛煉，預(yù)防心臟猝死事件。

隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，心臟舒張期自身供血時(shí)間縮短，D/S值相應(yīng)降低，心臟負(fù)擔(dān)加重。但心臟功能水平高的D/S值在運(yùn)動(dòng)后仍然能夠保持相對(duì)高的值，在對(duì)摔跤運(yùn)動(dòng)員和非運(yùn)動(dòng)員的D/S值研究中[5]，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，非運(yùn)動(dòng)員較運(yùn)動(dòng)員更早出現(xiàn)舒張期供血時(shí)間縮短。本次研究的男女青少年在全運(yùn)動(dòng)量運(yùn)動(dòng)后D/S顯著下降，但心臟功能等級(jí)越高的學(xué)生運(yùn)動(dòng)后D/S也相對(duì)較高，表明其心臟在大運(yùn)動(dòng)量刺激下仍能保持相對(duì)較長(zhǎng)的供血時(shí)限，及時(shí)提供相對(duì)充足的氧氣和養(yǎng)料。心臟功能等級(jí)為良的女生運(yùn)動(dòng)后D/S反而較等級(jí)為優(yōu)的女生略高，這可能與等級(jí)為良的女生安靜時(shí)D/S值接近2的人數(shù)較多有關(guān)，因此統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示等級(jí)為良的女生運(yùn)動(dòng)后D/S反而略高于等級(jí)為優(yōu)的女生，但總體情況仍然是心臟功能等級(jí)高的男女學(xué)生運(yùn)動(dòng)后D/S更高，心臟功能更好。

合理、適量的運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)心臟功能，但學(xué)校制定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃不應(yīng)是整齊劃一，對(duì)于心臟功能較好的學(xué)生如果運(yùn)動(dòng)量達(dá)不到則不能提高其心臟功能，但對(duì)于心臟功能低下的學(xué)生，運(yùn)動(dòng)過(guò)量容易威脅到心臟安全。因此對(duì)學(xué)生的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃應(yīng)該因人而異，對(duì)學(xué)生心臟功能進(jìn)行相應(yīng)分級(jí)可以幫助學(xué)校、老師對(duì)學(xué)生制定有針對(duì)性的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練計(jì)劃，同時(shí)對(duì)于心臟功能分級(jí)為差的學(xué)生，學(xué)校應(yīng)該高度重視他們的心臟安全，循序漸進(jìn)的制定提供他們心臟功能的訓(xùn)練計(jì)劃。

[1] 郭興明， 郭瑋珍， 周承文， 等. 心臟儲(chǔ)備無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2008， 29(4): 690-695．

[2] Xie ML, Xiao SZ, Liu TH,etal. Multi - center, multi - topic heart sound databases and their applications[J].JMedSyst, 2012, 36(1): 33 -40.

[3] Xiao SZ, Guo XM, Sun XB,etal. A relative value method for measuring and evaluating cardiac reserve[J].BiomedEngOnline, 2002, 1: 6.

[4] Abe M, Tomiyama H, Yoshida H,etal. Diastolic fractional flow reserve to assess the functional severity of moderate coronary artery stenoses: comparison with fractional flow reserve and coronary flow velocity reserve[J].Circulation, 2000, 102(19): 2365-2370.

[5] 趙艷霞, 劉建明, 許定國(guó), 等. 運(yùn)動(dòng)中心臟舒張期與收縮期比值變化趨勢(shì)的人群調(diào)查研究[J]. 中國(guó)應(yīng)用生理學(xué)雜志, 2013, 29(2): 134-136.

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(CQDXWL-2013-071)

2015-05-14

2016-05-15

G808.18

A

1000-6834(2016)05-475-03

10.13459/j.cnki.cjap.2016.05.023

△【通訊作者】Tel: 13638343550; E-mail: xbyan@cqu.edu.cn