心血管功能检查和评定

在运动医学领域，常用的心血管功能检查方法可以分成两大类。一类是静息心功能检查，用于评定运动员在相对安静状态下的心血管功能；另一类是心血管功能运动试验，用于评定运动员在运动应激状态下的心血管功能。以下介绍一些常用的检查方法和指标。

一、静息心功能检查

（一）脉搏

脉搏测定是心血管功能检查和功能评定中最简易的指标。常用检查部位是桡动脉、颈动脉和颞动脉。可在相对安静状态时（多在清晨或睡前）、每段运动训练后、整个运动训练课后以及运动负荷试验前、试验中和试验后分别测定。脉搏频率受内外界多种因素的影响。一般地说，安静状态下的脉搏频率较稳定，每10s的搏动次数可波动1次左右；若安静脉搏频率增加较明显（每10s增加2次以上），在排除患病情况后，要考虑心脏负荷过大、恢复差或其他因素影响的可能。运动员经过系统训练后，随着心功能的改善和训练水平的提高，安静脉搏频率趋于减少，但脉跳有力。一般认为这是迷走神经张力增高的结果，也是运动员训练状态良好的表现。安静状态下每分钟脉搏频率超过100次以上，在运动员中甚为少见，遇此情况应进一步检查，寻找原因。运动负荷过程中脉搏频率的变化与负荷强度有关，在一定范围内，强度越大，脉搏上升也越多，两者呈正相关。运动负荷后脉搏频率的变化和恢复能力有关，在一般情况下，恢复能力越强，脉搏频率回降速度也越快。运动负荷过程中或负荷后脉搏频率变化偏离常态，可能提示心功能有异常情况。例如，心功能对运动负荷不适应时，可出现负荷时脉搏频率增加过多过快；心脏窦房结功能障碍时，可出现负荷时脉搏频率应激性增加不力；心脏功能状态不佳时，可出现负荷后脉搏频率回降速度减慢等。

（二）血压

限于技术条件，运动员的血压一般在安静状态下或运动结束后测量。运动员的安静血压多在普通人的正常范围之内。从事力量性项目的运动员，因持续进行等长力量训练，常可引起血压高于正常值（18．6／12kPa）。有些运动员尤其是年轻运动员，由于对所承受的运动负荷不适应，或者是训练中力量练习偏多，也可出现较明显的血压升高。当发现运动员的血压超过正常范围或高于平时水平时，应做进一步检查。此外，当运动员收缩压低于12kPa，并与体位有明显关系即站位血压大大低于卧位血压时，要排除直立性低血压的可能。

（三）心电图检查

心电图反映心肌的生物电变化，而这种生物电变化又与心肌的自律性、兴奋性和传导性有关，因此是临床上心脏检查的一种重要方法。在运动医学领域，心电图检查主要用于诊断左右心室肥大、各种心律失常和心肌供血障碍等与心功能有联系的状况。除安静心电图和运动心电图以外，还有遥测心电图和磁带记录影响动态心电图等。大量研究表明，运动员的心电图检查所见，必须结合其他检查资料和训练状态，进行综合分析和评价，区别正常变异和病理表现，才能避免判断偏差，发挥心电图检查的应有作用。

根据北京医科大学附属第三医院高云秋等的资料，我国成年男女运动员安静心电图各参数的统计分析结果如下：

1．心率　安静心率为40～86／min，平均58．5／min，60／min以下者占56．4%。与同年龄不运动者比较安静时心率较慢。

2．心电轴　正常者占86．1%，偏右者占8．9%，偏左者占5%。

3．P-R间期　在0．10～0．57s，平均0．16s，超过0．20s者占3．9%。延长的P-R间期在运动后即刻缩短。

4．Q-T间期　在0．32～0．56s，平均0．42s。其最大值超出正常范围，可能与心肌肥厚或室内传导异常有关。

5．P波　各导联P波方向均以直立居多，P波电压一般较低，除Ⅱ和aVF导联外，其他导联中P波高度多数在1mm以下。

6．QRS波群　QRS时限为0．04～0．12s，平均0．07s，QRSV1呈Rs型者占6%，与国内一般正常人的统计结果相似。成年男运动员RV1最高可达20mm，RV1＞7mm者占25．5%；成年女运动员RV1最高为13．1mm，超过7mm者占5．6%。男RV5最高为60mm，超过25mm者占33%；女RV5最高为33．7mm，超过20mm者占18．8%。男RV1＋SV5＞14．5者占8%，RV5＋SV1＞39．9mm者占24%；女RV1＋SV5＞9．9mm者占5%，RV5＋SV1＞30mm者占26．9%。在成年运动员中左心室高电压者占35．3%。

7．ST段　ST段上移者较多，在V1、V3及V5导联中上移最高分别达到2．94mm、3．55mm及2．61mm，向下偏移者较少，除aVR导联外，均不超过1mm。

8．T波　T波方向在Ⅰ及V5导联均为直立，在aVR导联均为倒置，在其他导联多数为直立，少数为平坦、倒置或双向；T波高度不论平均值或最高值，均较国内一般成人统计资料为高。

（四）超声心动图检查

超声心动图是近30年发展起来的一种诊断心血管疾病的无创伤性新技术。在运动医学领域，这种新技术通常用于心脏结构和功能的检测。根据检测的不同目的，可在安静卧位状态下进行一次性描记（不能充分反映运动员心脏功能的贮备水平），也可在运动负荷过程中和负荷后即刻做不同负荷阶段的多次描记（对早期发现潜在心脏功能减退颇有帮助），还可对同一对象进行不同训练阶段的纵向检测和比较分析（有助于了解运动训练对心脏形态和功能的影响）。常用测量指标有：左室后壁舒张末期厚度（LVPWd）、左室后壁收缩末期厚度（LVPWs）、室间隔舒张末期厚度（IVSTd）、室间隔收缩末期厚度（IVSTs）、左室舒张末期内径（LVIDd）、左室收缩末期内径（LVIDs）和左室射血时间（LVET）等。常用计算指标有：左室舒张末期容积（EDV＝LVIDd3）、左室收缩末期容积（ESV＝LVIDs3）、每搏量（SV＝EDV-ESV）、每搏量指数（SVI＝SV／体表面积）、每分输出量（CO＝SV×心率）、心指数（COI＝CO／体表面积）、左室心肌重量｛LVM（g）＝1．04（心肌比重）×［（LVIDd＋LVPWd＋IVSTd）3-（LVIDd）3］-13．6｝、射血分数（EF＝SV／LVIDd3×100%）、左室周径缩短率［MVCf＝（LVIDd-LVIDs）／（LVIDd×LVET）］、左室后壁厚度缩短率｛%ΔPWT＝［（LVPWs-LVPWd）／LVPWd］× 100%｝、室间隔厚度缩短率｛%ΔVIST＝［（VISTs-VISTd）／VISTd］×100%｝等。

我国自20世纪70年代末开始运动员超声心动图的研究。由于使用仪器、运动项目、对象状态和计算公式等的不同，检测结果不完全一致，至今尚未形成我国运动员超声心动图各项指标的评价标准。

（五）心动周期收缩时间间期测定

心动周期的收缩时间间期（STI）测定是一种无创伤、可靠、重复性好、以反映心肌收缩性能为主的检查方法。临床生理学的进展显示，STI的测定结果既同血管造影术的检查结果相一致，又与心导管直接测定的血流动力学变化显著相关；同时研究还表明，STI测定能够提供不同生理状态和病理变化对心室功能影响的定量估计。在运动医学领域，STI测定的研究和应用开展较晚。

STI测定通常在相对安静状态下进行。受试者取仰卧位，应用多导生理记录仪及其配套的换能器，于平静呼吸下同步记录Ⅱ导联心电图、颈动脉搏动图和高、中、低频心音图。颈动脉搏动传感器置于右侧颈动脉搏动最明显处，心音传感器置于左前胸第4肋间锁骨中线附近。喷笔描记和低速100mm／s为佳。主要测算指标包括：总电-机械收缩期（QS2-从心电图的QRS波起点至心音图中第二心音主动脉瓣成分即高频高幅振动的起始部分的时距）、左室射血时间（LVET-从颈动脉搏动图快速上升支的起点至重搏波切凹中点的时距）、射血前期（PEP-QS2减去LVET的差值）以及射血前期和射血时间的比值（PEP／LVET）。以上各指标的测定值一般以5～10个心动周期实测值的均值表示。

研究表明，运动员的QS2、PEP和LVET均随心率的增快而缩短，随心率的减慢而延长，两者之间呈极为显著的线性负相关。其中QS2和LVET还存在着显著的性别差异。鉴于STI各参数受心率影响较大，因而在实际工作中常采用经过心率校正的STI指数值。为此，推导了适用于计算我国运动员安静卧位STI指数值的回归方程式（表6-1）。

表6-1　计算安静卧位STI指数值的回归方程式

自从Weissler等提出计算PEP／LVET比值以加强STI对左室功能障碍的诊断价值以来，研究表明，心率在110／min以下时，这一比值与心率无关，因为PEP和LVET随心率的增加而成比例地缩短；同时，当PEP和LVET其中之一或两者仍在正常范围时，这一比值所发生的变动往往能为判断左室功能失调提供信息。因此，国内外学者普遍认为，PEP／LVET比值是一项最敏感、最有用的心功能指标。正常人的PEP／LVET比值，各家报道不甚一致。根据文献的统计结果，我国运动员安静卧位STI的PEP／LVET比值为0．311±0．036，正常参考范围为0．239～0．383。

二、心血管功能运动试验

进行心血管功能运动试验，有助于评定功能水平，了解功能潜力和早期发现功能障碍。

1．列杜诺夫联合功能试验　联合功能试验的负荷由三部分组成：①30s内做20次深蹲起。②原地疾跑15s，要求以百米速度进行。③原地慢跑3min（男）或2min（女），速度为180步／min，高抬腿进行。在上述每种负荷后检查脉搏和血压，蹲起20次后一般连续测3min，疾跑15s后测4min，慢跑3min或2min后测5min。

评定方法：联合功能试验的心血管反应大致可以分为以下几种类型。

（1）正常反应：运动后脉搏和收缩压适度增加。20次蹲起后即刻脉搏增加5／10s，疾跑15s和慢跑3min或2min后即刻增加10／10s。20次蹲起后即刻收缩压增加1．99～2．66kPa，疾跑15s后即刻增加3．99～5．32kPa，慢跑3min或2min后即刻增加5．32～6．65kPa。舒张压轻度下降或不变。脉搏和血压恢复较快，20次蹲起为2～3min，疾跑15s为3～4min，慢跑3min或2min为4～5min。在三种负荷后脉搏和收缩压上升的幅度虽不同，但均成比例地增加。

（2）紧张性增高反应：负荷后收缩压明显升高，可达24kPa以上，舒张压也较安静时升高1．33～2．66kPa，同时脉搏明显加快，脉搏和血压的恢复时间明显延长。这种反应常表示周围血管调节障碍，多见于有高血压的运动员。

（3）紧张性不全反应：负荷后脉搏、收缩压均明显增加，而舒张压却显著下降，甚至降低到零。这种反应可在两种截然不同的情况下出现：一种是由于负荷后心跳极快，心肌力量强，导致舒张压为零，但在负荷后2min内舒张压即可回升，这种情况常在训练良好的运动员身上见到；另一种是由于血管张力明显下降所致，负荷后舒张压降低到零并持续2min以上，多见于血管中枢调节障碍（如疲劳、酸性代谢产物刺激）之时。

（4）无力性反应：负荷后脉搏明显加快，收缩压升高不明显或不升高，甚至降低，舒张压升高或不变或稍降，脉压减小或增加较少，脉搏恢复时间延长。这种反应常表示心脏无力，收缩功能减退，多见于患病或明显疲劳的运动员。

（5）梯形反应：负荷后收缩压在第二或第三分钟出现最高值，呈现梯形上升，脉搏增加。舒张压变化无规律，恢复时间常延长。这种反应常表示心血管功能状态不良，多见于运动员训练水平下降或过度训练之时。

2．哈佛（Harvard）台阶试验　哈佛台阶试验是一种用于测定心功能的简便易行的定量运动试验方法。测试时要求受试者在高度为50．8cm（男子）或42cm（女子）的台阶上上下30／min，持续运动5min。负荷后测定第2min、3min、5min的前30s脉搏数，然后按下列公式求得指数。

评定标准：＜55为差，55～64为中下，65～79为中上，80～90为良，＞90优。

由于50．8cm或42cm的台阶高度对儿童、少年及老年人不适用，因而有些学者提出了多种改良的哈佛台阶试验法，如采用30cm、35cm或40cm高度的台阶。其中有一种改良法只须在台阶运动负荷后测定第二分钟前30s的脉搏数，然后根据实际完成的运动持续时间从哈佛台阶试验指数表（表6-2）查得指数值。其评定标准为：＜50为差，50～80为中等，＞80良好。

表6-2　哈佛台阶试验指数表

3．极限运动试验和极限下运动试验　极限运动试验要求受试者完成极限强度的运动，极限下运动试验以运动中心率或功率达到某一设定目标为试验的终点。在实验室中，这两种试验一般都在自行车功率计、活动平板（跑台）或划船功率计上进行。在试验过程中可根据设备条件许可，连续记录受试者负荷前、中、后的心率、血压、心电图、耗氧量等指标的变化，然后根据检测结果对受试者的心功能做出评估。

极限运动试验能反映受试者心血管功能的最高动员水平和最大承受能力。一般地说，在极限运动试验中，达到的最大功率、最大心率、最大摄氧量越大而心电图监测未见异常者，其心功能也越好。这里介绍几种常用的极限试验方法。

（1）Bruce法：又称多级跑台试验。该法负荷分为6级，每级持续3min。第一级：跑台速度为1．7mph（即每小时英里），坡度为10%；第二级：速度为2．2mph，坡度为12%；第三级：速度为3．4mph，坡度为14%；第四级：速度为4．2mph，坡度为16%；第五级：速度为5．0mph，坡度为18%；第六级：速度为5．5mph，坡度为20%。试验时配合心电图、血压等测定，当受试者出现疲惫不堪、胸痛或心电图、血压等异常时，可自行或命令其停止运动试验。

（2）Balke法：在活动平板上运动，速度固定（3．4mph），坡度从零开始，每隔1min增加2．5%，逐渐升高直至受试者精疲力竭为止。

（3）自行车功率计分级递增负荷功率法：受试者在转速为60转／min的恒力矩自行车功率计上进行踏车运动，功率从50W起始，每3min增加50W，直至极限为止，适用于运动员的极限判断标准为：①在负荷功率继续增加的情况下，摄氧量保持不变甚至稍有下降，即出现了“氧极限”。②呼吸交换率≥1．10。③负荷心率≥180／min。

运用极限运动试验测定的最大摄氧量是反映受试者心肺功能水平的有效指标之一。但是，极限运动试验的负荷量很大，这给临床应用带来了一定困难。因此，学者们相继研究提出了一些根据极限下负荷心率或摄氧量来推算最大摄氧量的方法和公式。例如，Fox（1973）提出了用极限下心率进行预测的公式：最大摄氧量（L／min）＝6　300-19．26×极限下心率（／min）。具体方法是：在自行车功率计上进行150W功率的踏车运动5min，测定运动后即刻心率代入上述公式计算之。20世纪80年代初也提出了两个间接测定最大摄氧量的回归方程式。

其一是：由极限下150W负荷时的心率（HR150w）估测最大摄氧量（VO2max）的一元回归方程式。

VO2max（L／min）＝7．929　7-0．030　4×HR150W（b·min-1）

其二是：由身高（H）与极限下150W负荷时的心率（HR150W）和摄氧量（VO2　150W）估测最大摄氧量的多元回归方程式。

（VO2max）（L／min）＝2．597　0＋0．012　0×H（cm）-0．027　3×HR150W（b·min-1）＋1．321　7×VO2　150W（L／min）

受试者只要在恒力矩自行车功率计上连续地进行负荷功率为50W的准备活动以及100W和150W的定量踏车运动各3min，同时测取150W负荷第3min的心率等参数，即可代入上述回归方程式求得最大摄氧量。

极限下运动试验属定量负荷试验之列。可细分为两种：①运动负荷固定，观察受试者对同一负荷的心功能反应。②心率反应固定，观察受试者在达到同一心率水平时所完成的负荷强度即所达到的负荷功率。两种做法均能反映受试者心功能对运动负荷的适应状况。一般地说，无论是个体纵向比较还是群体横向比较，完成同一负荷时心率和摄氧量增加较少者，或达到同一心率水平时所完成的负荷功率较多者，都反映受试者对运动负荷的心血管反应趋向节省化。这种节省化表明受试者对定量运动负荷的适应能力较强，并预示了受试者承受更大运动负荷的可能性。

下面介绍几种常用的极限下定量运动试验方法。

①Astrand法：在自行车功率计上进行踏车运动，负荷功率男子和女子分别从600kg·m／min和300kg·m／min开始，每隔6min增加150kg·m／min。靶心率为20～29岁达170／min，30～39岁达160／min，40～49岁达150／min。结果根据达到靶心率时完成的负荷功率进行评定。一般地说，达到靶心率时完成的负荷功率越大，其心功能也越好。

②Hellerstein法：在自行车功率计上进行踏车运动，从450kg·m／min开始，每级运动6min后休息4min，然后每级增加150kg·m／min，直至心率达150／min。

③PWC170法：PWC170表示心率达到170／min时受试者身体做功的能力。这种定量运动试验采用两次负荷，每次负荷持续3～5min（以负荷时心率相对稳定为准，一般3min即可），两次负荷之间休息5min。第一次负荷的功率以心率达到120／min左右为宜。第二次负荷的功率根据第一次负荷后的心率确定，以达到170／min心率的负荷为宜。负荷功率的选择见表6-3。

表6-3　负荷功率选择参考值

PWC170的计算方法有两种。一种是直接法（坐标法），以功率为横轴，心率为纵轴，将第一次和第二次的功率、心率交点标于图中，连接两点并延长，寻找心率为170／min时的横坐标值即为PWC170时所做的功。另一种是间接法，由以下公式计算：

PWC170＝W1＋（W2-W1）（170-P1）／（P2-P1）

W1＝第一次负荷的功率（kg·m／min）

W2＝第二次负荷的功率（kg·m／min）

P1＝第一次负荷时的心率（／min）

P2＝第二次负荷时的心率（／min）