16 w 24式簡化太極拳運動對中老年人膝關節微血管功能的影響

肖杰文 朱歡 胡慶華

(1湖北民族大學體育學院，湖北 恩施 445000；2恩施州太極拳愛好者協會)

微血管作為體內物質能量交換的唯一場所，與人體健康有著密切關系。微血管病變不僅導致高血壓、糖尿病、冠心病等慢性疾病的發生，且在疾病的康復治療過程中起到重要作用〔1,2〕。隨著年齡的增長，機體功能發生明顯退行性變化，導致微血管的舒張能力和血管反應性異常，誘發各種疾病，因此對微循環功能的檢測與評價對預防疾病(如心腦血管疾病、糖尿病等)的發生有著重要意義。但我國前期運動醫學領域主要以顯微鏡觀察微循環形態結構為主，而對微循環功能評價不足，尤其缺乏不同刺激下微循環功能儲備能力的評價〔3～5〕。局部刺激下微血管血流量的變化是評價微血管反應性的廣泛使用模型，尤其是局部皮膚加熱被視為重復性最好、測試最方便及依從性最好的方法，該方法已成為國外學者相關研究評價微血管功能必不可少的手段〔6〕。此外，經皮氧分壓(TcPO2)作為毛細血管透過表皮彌散出來的氧氣含量，可以實時、持續地反映機體向組織的供氧能力，對評價微血管功能有著重要價值〔7〕。第五代(Perimed公司，PF5000，單通道)激光多普勒血流檢測儀開發了加熱探頭，通過加熱刺激評價微血管反應性，同時該儀器還配套了TcPO2和二氧化碳分壓探頭，可測定微血管中的氧氣分壓和二氧化碳分壓。將微血管反應性與TcPO2二者結合共同應用于微血管功能的評價具有較強的臨床使用價值，該儀器已普遍應用于相關患者微循環功能的評價，但在國內運動醫學領域(大眾體育)尚未發現應用該研究方法評價微循環功能。本研究在國內大眾體育領域首次使用第六代雙通道激光多普勒血流監測儀(PF6000)檢測16 w太極拳運動對中老年膝關節微血管反應性及TcPO2的影響，探討太極拳運動對中老年人膝關節微血管功能的影響。

1 資料與方法

1.1研究對象 研究對象均為湖北省恩施州土家族苗族自治州城區居民，納入標準：①年齡45～65周歲，身心健康；②無影響微血管功能的疾病(史)，如皮膚病、靜脈曲張、糖尿病、高血壓等及無膝關節損傷、疼痛；③6個月內無服用擴血管作用的藥物；④明白本試驗流程和目的后自愿加入；⑤半年內無系統體育鍛煉行為，且生活方式健康；⑥無吸煙及長期酗酒史等。經過招募，共38名受試者最終符合招募標準，女24例，男14例。將受試者分為對照組(18例)和運動組(20例)。兩組一般資料差異無統計學意義(均P>0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2研究方法

1.2.1運動干預方案 運動組進行為期16 w的24式簡化太極拳運動干預。在正式的運動干預前進行2 w的教學(運動適應期)，教學階段由恩施州太極拳愛好者協會具有5年以上的太極拳練習經歷的師傅進行授課。太極拳練習要求練習者始終處于半蹲位狀態，膝關節韌帶松弛，膝關節穩定性下降，且此時膝關節承受的重量高于直立狀態，局部負荷過重引起反復膝關節微細結構損傷的積累導致慢性損傷。為了最大程度減少太極拳練習過程中對膝關節的損傷，在教學階段特別注意動作的規范性，如練習過程中要求膝尖對準腳尖，方向一致，膝尖不能超過腳尖、運動前進行充分的準備活動、適當的加強下肢力量的練習及在運動過程中膝關節佩帶輔助的保護器具等。16 w的運動干預共分為兩個階段，其中1～6 w為第1階段，3次/w(周一、周三、周五)，7～16 w為第二階段，5次/w(周一至周五)。兩個階段運動強度相同，均為5 min練習一套動作，每次練習10套左右，運動強度約為(220-年齡)×(55%～65%)，每次練習結束后通過橈動脈測量心率。運動時間段為早晨6∶30～8∶00。注意、動作規范、充分準確活動等。對照組維持原來的生活方式不變，試驗期間不做任何系統性體育鍛煉，不服用任何影響血管功能的藥物，研究人員每周走訪1次。每次運動對受試者運動的情況進行記錄，將最終運動量≥80%計劃量的受試者最終納入數據分析。兩組受試者分別于2 w教學開始前(基線值)、第6周和第16周結束后進行微血管反應性測試。

1.2.2微血管功能的評價 瑞士帕瑞醫學公司生產的第五代激光多普勒血流(PF5000)開發了加熱探頭，而第六代激光多普勒血流(PF6000)在第五代基礎上升級為雙通道測試。該儀器具有兩套探頭，其中一套是血流探頭，測試指標包括血細胞平均運動速度(AVBC)、運動血細胞濃度(CMBC)、微血管血流灌注量(MBP)、TcpO2，另一套是TcpO2和二氧化碳分壓(從微血管滲透出來的氧氣和二氧化碳)探頭。AVBC、CMBC、MBP的測試值包括基礎值和局部皮膚加熱到44℃，基礎值測試結束后直接點擊配套電腦或儀器屏幕上的加熱字樣，儀器便開始將探頭加熱，加熱的溫度是44℃。TcpO2和二氧化碳分壓的測試值為44℃值(安裝探頭后儀器自動加熱到44℃)。由于儀器配置的限制，本研究只測定TcpO2。當局部肌肉加熱到44℃時，微血管可達到最大的舒張狀態，微血管的血流達到峰值，此時微血管達到最高功能狀態〔8〕。

1.2.3具體測試步驟 ①受試者(晨起)提前20 min進入湖北民族大學體育學院運動生理學實驗室進行休息，確保受試者身體狀態在正式測試時保持相對穩定的安靜狀態，實驗室溫度控制在25℃左右；②受試者按照標準的人體解剖學姿勢平躺，用酒精將受試者右側膝部擦拭干凈，然后將探頭貼于測試部位，注意避免探頭與測試部位過分擠壓；③血流探頭首先進行5 min的基礎值測試，然后開啟加熱探頭至44℃并持續10 min，整個測試過程15 min左右。測試前1 d不飲用咖啡、酒及不進行運動干預。測試時讓受試者平躺進行適當的休息，待受試者身體機能相對穩定時進行測試，避免身體功能對微血管反應性的影響。

1.3統計學方法 采用SPSS21.0軟件和Microsoft Excel2003軟件進行重復測量方差分析及t檢驗。

2 結 果

2.1太極拳運動對膝關節皮膚微血管反應性的影響 第16周時，運動組MBP、AVBC的差值、增加率均顯著高于運動組干預前及對照組(均P<0.05)，而運動組CMBC的差值及增加率與運動組干預前及對照組差異無統計學意義(P>0.05)。見表2～4。

表2 兩組不同周次MBP水平比較

表3 兩組不同周次CMBC水平比較

表4 兩組不同周次AVBC水平比較

2.2太極拳運動對膝關節皮膚TcpO2的影響 第16周，運動組TcpO2水平顯著高于運動組基線值及對照組(均P<0.05)。見表5。

表5 兩組不同周次TcpO2水平比較

3 討 論

微血管障礙不僅在心腦血管疾病、代謝性疾病、癌癥等疾病的發生與發展中有重要作用，可作為心腦血管疾病早期診斷的指標〔9～13〕。隨著衰老的發生，血管內皮細胞一氧化氮(NO)合成異常、代謝因子紊亂等誘發微循環障礙，增大慢性疾病的發生率，因此改善中老年人微循環功能有助于減少慢性疾病的發生。本研究結果表明長期太極拳運動有助于微循環功能的改善，這與Hurley等〔14〕、Hodges等〔15〕學者的研究結論一致。Hurley等〔14〕研究指出12 w有氧運動可顯著改善老年人腿部的微血管功能〔14〕；Hodges等〔15〕研究指出24～36 w有氧運動可將絕經后婦女微血管反應性提到年輕女性水平〔15〕。研究指出，有氧運動能提高皮膚微血管的反應性，但不具有顯著的統計學效應〔16〕，本研究認為有氧運動能否提高微血管反應性與微血管反應性的評價方法有關。局部組織加熱、血流阻斷(反應性充血)、乙酰膽堿和硝普鈉等藥物注射等是目前評價微血管反應性的常用方法，但不同刺激下微血管反應性的變化機制不同〔17〕。在加熱刺激的初期和血流峰值維持過程中，內源性NO都起到了重要作用，但在反應性充血過程中NO的作用可能較小，而其他內皮舒張因子(如前列腺素)、代謝性血管擴張劑起主要作用〔18,19〕。內源性NO生成增加是有氧運動提高微血管反應性的主要生物學機制，但在反應性充血過程中內源性NO的作用較小，所以有氧運動對血流阻斷法下微血管反應的影響小于局部組織加熱法，導致有氧運動對微血管反應性(血流阻斷法)的干預效應可能并不顯著。練習太極拳時，局部負荷過重引起反復膝關節微細結構損傷的積累導致慢性損傷，所以膝關節損傷是太極拳練習者普遍存在的問題。由于關節表面血管較少，不能向關節內部提供充足的營養物質及氧氣，導致損傷后不易康復。本研究結果表明微血管舒張功能增強，能為練習者膝關節提供更多的血流量，滿足膝關節營養物質的供應及代謝廢物的及時轉運，減少了膝關節炎癥等不良反應的發生。TcpO2是毛細血管透過皮膚彌散出來的氧氣含量，能夠準確反映出微血管的供氧狀態。TcpO2升高表明受試者微血管的氧氣運輸和交換功能得到改善，這對于提高受試者有氧能力和心肺耐力有著重要作用。TcpO2的升高對預防心腦血管疾病、糖尿病等慢性疾病的發生有著重要作用〔20〕。本研究結果表明運動干預效應不足，可能是由于運動周期和運動頻率較少有關，導致運動量尚未達到顯著提高微循環功能的閾值。提示引起微血管功能顯著改善的24式簡化太極拳運動量閾值應在6 w以上，且運動頻率在3次/w以上。對于有氧運動改善微血管功能的生物學機制尚不明確，多數研究認為微血管內皮依賴式舒張能力的提高是主要的機制〔21,22〕，但也有研究發現血脂代謝因子改善、抗氧化防御系統能力提高、血漿體積增加、心輸出量提高及體溫調節機制改善等也具有重要的作用，因此仍需進一步深入的研究〔23〕。綜上，6 w規范性24式太極拳運動干預不能顯著改善中老年人群膝關節微血管功能，而16 w干預能顯著改善中老年人膝關節微循環功能，其中微血管血流速度和TcpO2的提高是微循環功能改善的主要特征，建議改善微循環功能的24式簡化太極拳干預至少在6 w以上。