肌氧含量評價(jià)運(yùn)動(dòng)能力的應(yīng)用進(jìn)展

1、肌氧含量評價(jià)運(yùn)動(dòng)能力的應(yīng)用進(jìn)展摘要：肌氧含量是利用近紅外光譜技術(shù)NIRS進(jìn)行檢測，用來評估骨骼肌組織中血容量的變化以及氧傳遞與氧消耗之間的平衡，并用于反響運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體組織的有氧和無氧代謝狀態(tài)的生理學(xué)指標(biāo)。本文通過綜述肌氧含量作為一項(xiàng)無損測定的、敏感的指標(biāo)在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，分析其測定的實(shí)際意義，為評定運(yùn)發(fā)動(dòng)的生理機(jī)能狀況、掌握訓(xùn)練強(qiáng)度和評價(jià)訓(xùn)練效果引入新的生物學(xué)監(jiān)測指標(biāo)提供理論依據(jù)。論文關(guān)鍵詞：肌氧含量,NIRS,最大攝氧量,乳酸閾隨著研究的開展，證實(shí)了乳酸的生成與氧的供給和利用之間有著密切的關(guān)系，而氧的運(yùn)輸又是由血紅蛋白完成的，因此，如果能夠監(jiān)測到運(yùn)動(dòng)時(shí)骨骼肌組織中氧合血紅蛋白(HbO2)

2、的變化，對了解運(yùn)動(dòng)時(shí)人體的身體機(jī)能狀況、對不同強(qiáng)度負(fù)荷的適應(yīng)、掌握訓(xùn)練強(qiáng)度和評價(jià)訓(xùn)練效果以及判斷運(yùn)動(dòng)性疲勞等有著重要的參考價(jià)值。隨著NIRS的開展，實(shí)時(shí)監(jiān)測組織中氧的供給狀況成為可能。這一技術(shù)能夠無損傷的監(jiān)測體內(nèi)HbO2和復(fù)原血紅蛋白的變化，由于是在體監(jiān)測，實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性較好。這種技術(shù)可用來評估骨骼肌組織中血容量的變化和氧傳遞與氧消耗之間的平衡，并用于反響運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體組織的有氧和無氧代謝狀態(tài)。1 近紅外線光譜技術(shù)監(jiān)測肌氧含量的原理NIRS是以氧合血紅蛋白、復(fù)原血紅蛋白、細(xì)胞色素氧化酶等的吸收光譜為根底，結(jié)合光在組織中的傳播規(guī)律，利用近紅外光對組織的良好穿透能力，研究光在組織中歷經(jīng)一系列吸收、散射

3、后反射光攜帶的與吸收譜相關(guān)的組織生化信息。機(jī)體在不同狀態(tài)下血紅蛋白攜氧量會(huì)發(fā)生變化，從而對近紅外光(6001000nm)呈現(xiàn)出不同的吸收譜來確定氧代謝狀態(tài)。光在組織中傳播，局部被血紅蛋白吸收，局部被散射，吸收的信號在接收器可以獲得，經(jīng)過解算處理便可得到氧合血紅蛋白、復(fù)原血紅蛋白百分比濃度的變化以及血容量的變化，從而了解肌肉組織氧供和氧需之間的平衡情況。2 肌氧含量監(jiān)測方法的應(yīng)用1977年，Jobsis首次將近紅外光譜測量技術(shù)(NIRS)應(yīng)用于研究人腦組織氧代謝。20世紀(jì)90年代美國科學(xué)院院士，賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的Britton Chance 教授率先推出了肌肉組織氧飽和度無損檢測的技術(shù)，并于

4、1992年已提出NIRS能反映運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)體組織的有氧與無氧代謝狀態(tài)，評定運(yùn)動(dòng)后的恢復(fù)速度和有氧能力。我國學(xué)者蘇暢等人在1998年將其用于肌肉組織的測量。目前，國際上已有研究者把近紅外光譜測量用于胸部組織和肝臟、腎臟等器官組織的研究。我國已有眾多學(xué)者將肌氧含量的近紅外無損檢測技術(shù)應(yīng)用于賽艇、中長跑等運(yùn)動(dòng)工程來評定機(jī)體的運(yùn)動(dòng)能力。另外有研究證實(shí)，在不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下測定的肌氧含量與肌電圖、最大攝氧量、血乳酸、心率等指標(biāo)有高度相關(guān)性，使得肌氧含量的監(jiān)測技術(shù)愈加成熟，從而將科研技術(shù)與運(yùn)動(dòng)實(shí)踐緊密結(jié)合，為運(yùn)發(fā)動(dòng)競技能力的提高提供了新思路。2.1肌氧含量的監(jiān)測與肌肉疲勞以往判斷肌肉疲勞的方法主要是通過肌電圖。有

5、學(xué)者將肌肉氧含量與肌電信號結(jié)合起來，發(fā)現(xiàn)隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的增加其肌氧含量下降，同時(shí)積分肌電IEMG升高，肌氧含量與 IEMG 的變化呈線性負(fù)相關(guān)，該研究證明了肌氧含量與肌電信號一樣，可以反映運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的肌肉活動(dòng)。我國李秀榮等人通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，肌氧含量隨負(fù)荷增加而下降，且與 IEMG 顯著負(fù)相關(guān)關(guān)( r=-0.852-0.986 )，進(jìn)一步提示了肌肉活動(dòng)對氧的依賴，說明缺氧可能是導(dǎo)致肌肉疲勞的主要因素，同時(shí)也說明了肌氧含量可能是肌肉疲勞的又一檢測指標(biāo)。2.2肌氧含量的監(jiān)測與無氧閾無氧閾(Anaerobic Threshold,AT)是指人體在逐級遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，開始大量動(dòng)用無氧代

6、謝供能的臨界點(diǎn)，常以血乳酸水平到達(dá)4mmol/L時(shí)所對應(yīng)的強(qiáng)度或功率來表示。Belardinelli等通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在負(fù)荷低于乳酸無氧閾時(shí)肌氧含量下降緩慢，到達(dá)乳酸無氧閾時(shí)肌氧含量下降加速，即出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)肌氧含量下降與乳酸的升高相關(guān)。曹建民等研究也發(fā)現(xiàn)，遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)肌氧含量的下降與乳酸的升高二者高度相關(guān)。上述均說明肌氧含量出現(xiàn)拐點(diǎn)可以用乳酸的變化解釋，肌氧含量可以用來推測無氧閾。另外，徐國棟等利用NIRS監(jiān)測氣體交換率的實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)過程中骨骼肌組織內(nèi)氧含量隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化，HbO2與VO2max和無氧閾間具有高度的相關(guān)性。2.3肌氧含量的監(jiān)測與最大攝氧量

7、最大攝氧量(VO2max)是指人體進(jìn)行有大量肌肉群參加的長時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)中，留神肺功能和肌肉利用氧的能力到達(dá)本人極限水平時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所能攝取的氧量。它反映了機(jī)體吸入氧、運(yùn)輸氧合利用氧的能力，是評定人體有氧工作能力的重要指標(biāo)之一。我國學(xué)者沈友清等通過實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為肌氧含量的相對有效下降值(Deff)和最大攝氧量(VO2max)存在相關(guān)性，兩者均與機(jī)體有氧代謝能力密切相關(guān)。肌氧含量的相對有效下降值(Deff)是肌氧含量從安靜狀態(tài)到濃度到達(dá)最低的差值。運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于需要更多能量維持運(yùn)動(dòng)，氧氣的消耗增加，導(dǎo)致局部肌肉組織脫氧，使肌氧含量下降，與安靜狀態(tài)時(shí)相比形成一個(gè)相對有效下降值。它反映運(yùn)動(dòng)過程中組織發(fā)

8、動(dòng)和利用氧氣的情況，可用來評定運(yùn)動(dòng)肌肉的氧化代謝能力。相同負(fù)荷時(shí)，肌氧下降深度越深，說明局部肌肉對氧的需求和消耗量愈大。運(yùn)動(dòng)至力竭時(shí)組織發(fā)動(dòng)和利用氧氣的能力已經(jīng)到達(dá)最高水平，Deff反映組織消耗氧氣的相對變化量。由此推測，運(yùn)動(dòng)過程中肌氧含量的相對有效下降值越大，肌肉對氧的代謝能力越強(qiáng)，局部氧的發(fā)動(dòng)和利用越充分，有利于VO2max的提高。反過來，局部肌肉對氧的利用率愈低，在進(jìn)行遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)糖酵解供能出現(xiàn)的越早，不利于運(yùn)動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行。3 結(jié)論肌氧含量作為反映運(yùn)動(dòng)能力差異的一項(xiàng)無損測定的、敏感的指標(biāo)，直觀、形象地揭示了運(yùn)動(dòng)時(shí)肌氧輸送與消耗利用的關(guān)系。同時(shí)，眾多研究說明，肌氧含量與血乳酸、無氧閾、最

9、大攝氧量等指標(biāo)之間存在著高度相關(guān)關(guān)系，證明了采用肌氧含量測定能作為監(jiān)測和評定人體最大有氧能力的有效方法，為運(yùn)發(fā)動(dòng)的生理機(jī)能評定和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效果的生理評價(jià)引入了新的測試技術(shù)和評價(jià)指標(biāo)。參考文獻(xiàn)：【1】 De Blasi RA,Cope M,Elwell C,et al.Noninvasive measurement of human forearm oxygen consumption by near infrared spectroscopy.Eur J Appl Physiol Occup Physiol,1993,67(1):20-25.【2】 De Blasi RA,Fantini S, France