肌氧飽和度與全身耐力的關(guān)聯(lián)性

蔡前鑫，魏文哲，趙之光，霍賀偉（.蘇州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇　蘇州　50；.北京市體育科學(xué)研究所，北京　00075；.駐馬店市西洋店鎮(zhèn)毛陳小學(xué)，駐馬店　46404）

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肌氧飽和度與全身耐力的關(guān)聯(lián)性

蔡前鑫1，魏文哲2，趙之光2，霍賀偉3
（1.蘇州大學(xué)體育學(xué)院，江蘇蘇州215021；2.北京市體育科學(xué)研究所，北京100075；3.駐馬店市西洋店鎮(zhèn)毛陳小學(xué)，駐馬店463404）

摘要：目的：探討肌氧飽和度與全身耐力之間是否存在一定的相關(guān)性。方法：選取9名排球運(yùn)動(dòng)員，6名手球運(yùn)動(dòng)員，3名橄欖球運(yùn)動(dòng)員，8名足球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，首先測(cè)量出受試者的肌氧飽和度100%值和0%值，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)有氧能力測(cè)試，運(yùn)動(dòng)中通過運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試系統(tǒng)和組織氧無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)呼氣成份和股外側(cè)肌氧飽和度的變化。采集有氧代謝能力的相關(guān)參數(shù)及肌氧飽和度的相關(guān)參數(shù)，然后對(duì)二者進(jìn)行相關(guān)性分析。結(jié)果：在遞增跑過程中，隨著速度的遞增，受試者股外側(cè)肌氧飽和度逐漸下降并達(dá)到一個(gè)最低值，之后不在隨著速度的增加而下降。阻斷血流蹲起過程中肌氧飽和度最低值顯著低于遞增跑過程中肌氧飽和度最低值。受試者的肌氧飽和度0%值（0%rSO2）、肌氧飽和度100%值與0%值的差值（100%rSO2-0%rSO2）以及變化率（100%rSO2-0% rSO2）／100%rSO2與有氧代謝能力指標(biāo)之間存在明顯的相關(guān)性。結(jié)論：肌氧飽和度0%值顯著低于遞增跑至力竭過程中肌氧飽和度最低值，進(jìn)一步說明采用阻斷血流并運(yùn)動(dòng)的方式得到的肌氧飽和度0%值更接近理論上的最低值；肌氧飽和度0%值越小，其有氧代謝能力越好，肌氧飽和度可以用來反映機(jī)體有氧代謝能力；機(jī)體有氧代謝能力的高低，在很大程度上取決于肌肉耐力的好與差。

關(guān)鍵詞：肌氧飽和度；全身耐力；相關(guān)性

全身耐力決定于兩個(gè)方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素質(zhì)的重要生理基礎(chǔ)。良好的心肺功能是運(yùn)動(dòng)中供氧充足的保證。心肺功能的改善對(duì)于機(jī)體有氧代謝能力即全身耐力的提高起著至關(guān)重要的作用。肌肉耐力主要決定于慢肌纖維比例、骨骼肌毛細(xì)血管密度、線粒體數(shù)量等因素，而這些因素均與肌肉內(nèi)氧濃度有關(guān)，肌氧飽和度可以反映肌肉內(nèi)的氧濃度。筆者［1］在前期已經(jīng)探究過，肌氧飽和度與肌肉耐力之間存在很大的相關(guān)性，因此，本研究意在進(jìn)一步探究肌氧飽和度與全身耐力的關(guān)系，以期通過肌氧飽和度的相關(guān)指標(biāo)來反應(yīng)全身耐力的水平。

1　研究對(duì)象與方法

1.1研究對(duì)象

排球運(yùn)動(dòng)員9名，手球運(yùn)動(dòng)員6名，橄欖球運(yùn)動(dòng)員3名，足球運(yùn)動(dòng)員8名，了解實(shí)驗(yàn)對(duì)象的一般情況，包括年齡20.3±6歲，身高176.1±5.6 cm，體重68.4± 9.3 kg，訓(xùn)練年限3±2.4年，所有受試者近期沒有肌肉損傷情況，測(cè)試前受試者不能有劇烈的運(yùn)動(dòng)。

1.2研究方法

1.2.1待測(cè)部位的選擇

股外側(cè)肌的確定：使受試者保持自然站立姿勢(shì)，腿部放松，根據(jù)人體的解剖學(xué)特點(diǎn)找到股骨外側(cè)髁和髂前上棘兩點(diǎn)的位置，取兩點(diǎn)連線的下1／3處即為待測(cè)點(diǎn)的位置。

1.2.2肌氧飽和度的測(cè)定

確定股外側(cè)肌位置之后，將肌氧飽和度儀的探頭的發(fā)射孔對(duì)準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)放置，并且使探頭的軸線與股外側(cè)肌平行，然后在其上面放上遮光布，再用彈力繃帶將探頭全部纏繞起來，防止漏光以及外界光線的干擾（F.Billaut，2013）；松緊度要合適，防止實(shí)驗(yàn)過程中探頭移位，然后打開模塊開關(guān)即可監(jiān)測(cè)股外側(cè)肌氧飽和度變化情況，通過無線傳輸設(shè)備將數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦。

1.2.3肌氧飽和度安靜值（100%rSO2）的測(cè)量

本研究將安靜時(shí)肌氧飽和度值定義為100% rSO2：將組織氧無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試探頭貼在股外側(cè)肌上，并用可遮光的繃帶進(jìn)行包扎后測(cè)量肌氧飽和度，在測(cè)量的過程中讓受試者保持站立姿勢(shì)，重心不能偏移，兩腿放松，將安靜狀態(tài)下的30秒穩(wěn)定值定義為100%rSO2。

1.2.4肌氧飽和度“零點(diǎn)”值（0%rSO2）的測(cè)量

本研究將阻斷血流后肌氧飽和度的最低值定義為肌氧飽和度“零點(diǎn)”值：在大腿根部捆綁氣壓式阻血帶，并在加壓到300 mmHg后，讓受試者進(jìn)行緩慢的15次無負(fù)重蹲起運(yùn)動(dòng)，并將蹲起結(jié)束后的肌氧飽和度值定義為0%rSO2。

1.2.5運(yùn)動(dòng)有氧能力測(cè)試

測(cè)試方法：上述測(cè)試完之后休息5分鐘待肌氧飽和度恢復(fù)到安靜狀態(tài)時(shí)的值，然后進(jìn)行運(yùn)動(dòng)有氧能力測(cè)試。將跑臺(tái)起始速度定為9 km／h，之后進(jìn)行每分鐘遞增1km／h的線性遞增運(yùn)動(dòng)直至力竭，運(yùn)動(dòng)中通過運(yùn)動(dòng)心肺功能測(cè)試系統(tǒng)和組織氧無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)呼氣成份和股外側(cè)肌氧飽和度的變化。

測(cè)試指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)前安靜狀態(tài)股外側(cè)肌氧飽和度的值、運(yùn)動(dòng)中肌氧飽和度最低值、無氧閾攝氧量絕對(duì)值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對(duì)值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對(duì)值（VO2max）、最大攝氧量相對(duì)值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。

1.3數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

所用數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，并在SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件中運(yùn)用相關(guān)分析統(tǒng)計(jì)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度的變化在蹲起剛開始的時(shí)候肌氧飽和度出現(xiàn)一過性上升的現(xiàn)象，然后隨著蹲起的繼續(xù)肌氧飽和度迅速下降，在

9～11個(gè)蹲起的時(shí)候達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，隨著蹲起的繼續(xù)肌氧飽和度不在發(fā)生變化。表1給出了阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)的數(shù)值，從表中可以看出肌氧飽和度的最低值、下降幅度以及下降率的數(shù)值大小，其中，下降幅度為安靜時(shí)肌氧飽和度值減去阻斷血流蹲起過程中肌氧飽和度最低值，下降率為下降幅度除以安靜時(shí)肌氧飽和度值再乘以100%。

表1　阻斷血流蹲起過程中股外側(cè)肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)的變化（n＝29）

2.2加壓蹲起運(yùn)動(dòng)及遞增跑運(yùn)動(dòng)過程中肌氧飽和度的變化

圖1是展示的是1名受試者在分別安靜狀態(tài)下，在加壓蹲起時(shí)，以及在遞增跑運(yùn)動(dòng)過程中肌氧飽和度的變化。在遞增運(yùn)動(dòng)開始階段，肌氧飽和度先出現(xiàn)了數(shù)十秒一過性上升，之后開始迅速下降，在數(shù)分鐘后肌氧飽和度雖然依舊下降，但下降幅度開始趨緩，而力竭階段的肌氧飽和度值仍高于0%rSO2。表2是14名受試者0%rSO2與其遞增跑運(yùn)動(dòng)中肌氧飽和度最低值的比較。所有受試者的0%rSO2均低于遞增跑運(yùn)動(dòng)中肌氧飽和度最低值，并具有顯著性差異。

圖1　遞增運(yùn)動(dòng)中肌氧飽和度的實(shí)時(shí)變化

表2　0%rSO2與遞增跑肌氧飽和度最低值的比較（n＝14）

2.3肌氧飽和度0%值及其參數(shù)與遞增跑有氧能力相關(guān)指標(biāo)的關(guān)系

表3是29名受試者遞增跑有氧能力指標(biāo)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差。有氧能力指標(biāo)包括無氧閾攝氧量絕對(duì)值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對(duì)值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對(duì)值（VO2max）、最大攝氧量相對(duì)值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）。表4是29名受試者0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2與有氧能力指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)。可以看出，所有有氧能力指標(biāo)與0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有顯著的相關(guān)性。但是，當(dāng)受試者縮小到3個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中的任何一個(gè)單項(xiàng)時(shí)，則不存在這種相關(guān)性。

表3　有氧能力指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果（n＝29）

表4　肌氧飽和度參數(shù)與有氧能力指標(biāo)的相關(guān)性（n＝29）

3　分析與討論

3.1遞增跑過程中股外側(cè)肌氧飽和度變化

機(jī)體處于安靜時(shí)，肌肉組織中有一定的氧含量，且氧攝取與氧消耗基本保持平衡狀態(tài)，隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的等級(jí)性遞增和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的持續(xù)，骨骼肌組織中HbO2呈下降趨勢(shì)，血容量（BV）也隨HbO2的減少而減少，而Hb的變化剛好相反，呈上升趨勢(shì)，尤其在不同等級(jí)負(fù)荷間變化更為明顯［2］。受試者開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，尤其在每級(jí)負(fù)荷的開始階段HbO2濃度即出現(xiàn)明顯降低，但隨后又逐漸趨于穩(wěn)定［3］。這是因?yàn)槭┘舆\(yùn)動(dòng)負(fù)荷后，肌肉組織內(nèi)氧迅速消耗，氧的輸送不能及時(shí)滿足這時(shí)機(jī)體的需求，形成一種“入不敷出”的狀況，與增加負(fù)荷前相比較，肌氧含量百分比下降，當(dāng)氧的輸送與消耗達(dá)到平衡后，肌氧含量水平才能保持相對(duì)穩(wěn)定。因此，每增加一級(jí)負(fù)荷，這個(gè)平衡都會(huì)被打破，HbO2濃度開始下降，直至產(chǎn)生新的平衡，從而肌氧含量變化趨勢(shì)表現(xiàn)為HbO2濃度隨負(fù)荷增加呈臺(tái)階狀逐漸下降的趨勢(shì)［4-5］。當(dāng)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷呈線性增加時(shí)，肌氧含量變化：當(dāng)負(fù)荷較小時(shí)，肌氧含量下降緩慢，隨著負(fù)荷的增大，肌氧含量的下降速度會(huì)逐漸加快，隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的進(jìn)一步增大，肌氧含量會(huì)逐漸趨于平緩狀態(tài)，本研究采用的遞增負(fù)荷呈線性增加趨勢(shì)。研究中發(fā)現(xiàn)，無氧閾以后肌氧飽和度的下降曲線開始脫離原來的下降通道，出現(xiàn)下降趨勢(shì)趨緩的現(xiàn)象，這可能是因?yàn)楣┠芊绞接捎醒豕┠転橹飨驘o氧供能為主轉(zhuǎn)變引起的，有氧供能動(dòng)用的主要是慢肌纖維，慢肌纖維含有的毛細(xì)血管豐富，線粒體數(shù)量較多而且體積大，有氧氧化酶的活性強(qiáng)，因此利用氧的能力強(qiáng)，故氧濃度下降明顯；而無氧供能動(dòng)用的主要是快肌纖維，快肌纖維內(nèi)的毛細(xì)血管密度低，線粒體數(shù)量較少，因此有氧代謝能力低，所以遞增運(yùn)動(dòng)中在無氧閾時(shí)肌氧飽和度曲線出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，這與Romualdo Belardinelli等［6-7］的研究結(jié)果相一致。

3.2肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與全身耐力的相關(guān)關(guān)系

全身耐力決定于兩個(gè)方面，即肌肉耐力和心肺耐力。心肺功能是有氧耐力素質(zhì)的重要生理基礎(chǔ)。良好的心肺功能是運(yùn)動(dòng)中供氧充足的保證。心肺功能的改善對(duì)于機(jī)體有氧代謝能力即全身耐力的提高起著至關(guān)重要的作用。肌肉耐力是指肌肉系統(tǒng)在一定的內(nèi)部與外部負(fù)荷的條件下，能夠堅(jiān)持長(zhǎng)時(shí)間或重復(fù)較多次數(shù)的能力。肌肉耐力和力量水平的發(fā)展關(guān)系密切，發(fā)展肌肉的最大力量能有效地促進(jìn)肌肉耐力水平的提高。肌肉耐力主要決定于慢肌纖維比例、骨骼肌毛細(xì)血管密度、線粒體數(shù)量等因素，而這些因素均與肌肉內(nèi)氧濃度有關(guān)，肌氧飽和度可以反映肌肉內(nèi)的氧濃度。筆者的前期研究顯示，肌氧飽和度與肌肉耐力之間存在很大的相關(guān)性，因此肌氧飽和度與全身耐力之間可能也存在一定的關(guān)聯(lián)性。

從本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，有氧代謝能力相關(guān)指標(biāo)無氧閾攝氧量絕對(duì)值（VTVO2）、無氧閾攝氧量相對(duì)值（VTVO2／kg）、無氧閾速度（vVT）、最大攝氧量絕對(duì)值（VO2max）、最大攝氧量相對(duì)值（VO2max／kg）、最大攝氧量速度（vVO2max）以及力竭速度（vmax）與肌氧飽和度相關(guān)指標(biāo)0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2均具有顯著的相關(guān)性。即0%rSO2越小，100%rSO2-0%rSO2和（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2越大，有氧代謝能力越強(qiáng)。由研究［1］可知，0%rSO2、100%rSO2-0%rSO2以及（100%rSO2-0%rSO2）／100%rSO2在一定程度上可以反映肌肉內(nèi)的氧氣儲(chǔ)備情況，因此肌肉內(nèi)的氧氣儲(chǔ)備越多，運(yùn)動(dòng)中肌肉收縮時(shí)能夠動(dòng)用的氧氣也就越多，機(jī)體能夠最大限度地利用有氧代謝供能，即肌氧儲(chǔ)備越多，機(jī)體有氧代謝能力越強(qiáng)，全身耐力越好。王榮輝等［8］在研究不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)肌氧含量變化特點(diǎn)時(shí)比較運(yùn)動(dòng)員組和非運(yùn)動(dòng)員組的幾項(xiàng)參數(shù)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)員組不僅負(fù)荷功率比非運(yùn)動(dòng)員組大，而且肌氧下降峰值、肌氧下降幅度、肌氧恢復(fù)幅度也比非運(yùn)動(dòng)員組大，且有顯著性差異，說明運(yùn)動(dòng)中的肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與有氧代謝能力之間也存在一定的相關(guān)性。本研究實(shí)驗(yàn)過程中由于數(shù)據(jù)采集不足，因而沒有分析運(yùn)動(dòng)過程中肌氧飽和度相關(guān)參數(shù)與有氧代謝能力之間的關(guān)聯(lián)性。

4　結(jié)論

4.1肌氧飽和度0%值顯著低于遞增跑至力竭過程中肌氧飽和度最低值，說明采用阻斷血流并運(yùn)動(dòng)的方式得到的肌氧飽和度0%值更接近理論上的最低值；

4.2肌氧飽和度0%值越小，其有氧代謝能力越好，肌氧飽和度可以用來反映機(jī)體有氧代謝能力；

4.3機(jī)體有氧代謝能力的高低，在很大程度上取決于肌肉耐力的好與差。

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Relevance between muscle oxygen saturation and systemic endurance

CAI Qian-xin1，WEI Wen-zhe2，ZHAO Zhi-guang2，HUO He-wei3
（1.School of P.E.，Soochow University，Suzhou 215021，Jiangsu，China；2.Beijing Institute of Sport Science，Beijing 100075，China；3.Maochen Primary School of Xiyangdian Town，Zhumadian 463404，Henan，China）

Abstract：Objective：To investigate whether there is a certain correlation between muscle oxygen saturation and body endurance.Methods：Select 9 volleyball players，6 handball athletes，3 football players，8 football players for the study.Muscle oxygen saturation value of 100%and 0%of the subjects were measured，and then aerobic capacity was tested.The initial speed treadmill set at 9 km／h，then exercise with increasing 1 km／h every minute linear increments velocity until exhaustion，real-time continuously monitoring the changes of the breath composition and the vastus lateralis muscle oxygen saturation during exercising by cardiopulmonary exercise testing system and tissue oxygen wireless monitoring system.Collect related parameters of aerobic capacity and muscle oxygen saturation parameters，and then both correlation analysis.Results：In the incremental-load process，with the rate increasing，vastus lateralis muscle oxygen saturation of subjects decreased and reached a minimum value，thereafter not declining with speed increasing.Muscle oxygen saturation minimum value during the squat with blocking blood flow was significantly lower than the minimum value during of incremental-load run.There is a significant correlation between muscle oxygen saturation value of 0%（0%rSO2），and the difference between muscle oxygen saturation value of 100% to muscle oxygen saturation value of 0%（100%rSO2-0%rSO2）and changes in rate（100% rSO2-0%rSO2）between the presence／100%rSO2and aerobic capacity indicators.Conclusions：Muscle oxygen saturation of 0%was significantly lower than the lowest muscle oxygen saturation during incremental-load run to exhaustion，which further illustrates that muscle oxygen saturation of 0%get closer to the theoretical value of 0%value by the way of blocking blood flow and movement.The smaller the muscle oxygen saturation 0%value，the better their aerobic capacity，muscle oxygen saturation can be used to reflect the body＇s aerobic capacity.The level of the body＇s aerobic capacity depends largely on muscular endurance.

Key words：muscle oxygen saturation；body endurance；correlation

中圖分類號(hào)：G804.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-9840（2016）02-0056-04

收稿日期：2016-02-16

作者簡(jiǎn)介：蔡前鑫（1991- ），男，碩士，研究方向運(yùn)動(dòng)生理生化。