近红外线光谱诊断技术在运动医学中的应用——无损伤测定无氧阈的新途径探讨
作者：缪素 尚文元 傅 颖 罗 勇 王莱芮 封文平 方 兴 Shoko Nioka, Briton Chance，University Pennsylvania, Philadelphia， 谢则平
单位：缪素 尚文元 傅 颖 罗 勇 王莱芮 封文平 方 兴 国家体育总局体育科学研究所(北京100061)； Shoko Nioka, Briton Chance，University Pennsylvania, Philadelphia， USA；华中理工大学 谢则平
关键词：近红外线光谱诊断；血红蛋白/肌红蛋白；氧合作用；无氧阈
近红外线光谱诊断技术在运动医学中的应用 提要 应用近红外线光谱技术NIRS对20名男女优秀自行车运动员在功率车逐级递增负荷过程中，同步测定气体代谢，HR， BLA，功率和股四头肌组织中Hb/Mb的光密度变化(△OD)和肌肉毛细血管床的血流量变化(BV)。结果发现：(1)当运动负荷递增到一定强度，相当于70～75%VO2max时，光密度变化(△OD)显示明显的“转折点”。其功率与通气无氧阈(VT)呈显著正相关，无明显差异；(2)在递增运动中△OD与Bla变化呈显著负相关，△OD“转折点”与Bla开始上升点基本同步；(3)△OD“转折点”时工作肌血流量(BV)达到最大。结果表明，采用近红外线光谱技术无损伤测定局部工作肌群的代谢水平，评定运动员在次极限运动时有氧工作能力是可行的，它为无损伤测定无氧阈提供了一种新的途径
, 百拇医药
The Possibility of Determining Anaerobic Threshold by Nearinfrared
Spectroscopy in Elite Cyclists
Miao Sukun, Shang Wenyan, Luo Yong, et al
National Research Institute of Sports Science Beijing, China (100061)
The purpose of this study was to investigate the possibility of determining anaerobic threshold and to evaluate maximal aerobic capacity during incremental exercise by means of NIRS. Twenty male and female elite cyclists and ten female juniors were tested with workload increased by 20 watts every 1 min. or 40 watts every 2 min. on bicycle ergometer until exhaustion. The optical density for Hb/Mb in quadriceps femoris (△OD), blood volume (BV), gas exchange, HR, power output and BLa were also measured simultaneously before, during and after exercise by NIRS, EOS-Sprint Spiroergometer and YSI 23L Analyser, respectively.
, 百拇医药
Results showed that: 1.During incremental exercise with increased work intensity muscle tissue began to deoxygenate. The transition from muscle oxygenation to deoxygenation showed a “break point” on optical density curve (△OD). The VO2 at the “point” was 73.7±2.9% of VO2 max and the workload at the “point” was significantly correlated to ventilatory threshold(VT). 2. There was negative correlation between changes of BLa concertration and the optical density curve (△OD) during incremental exercise workload. 3. Blood volume (BV) during aerobic test increased, showing that the blood supply was improved during aerobic exercise, especially at the AT, while decreased significantly during anaerobic test. It, therefore, suggested that using NIRS, energy metabolic level in local working muscles and anaerobic threshold could be determined, as well as athlete's aerobic capacity during submaximal exercise could be evaluated. It would provide a new non-invasive possibility to determine anaerobic threshold.
, 百拇医药
Key words:near-infrared spectroscopy (NIRS),Hb/Mb, oxygenation, anaerobic threshold
近年来，由于近红外线光谱技术(NIRS)的迅速发展，人类肌肉组织的氧利用能够通过无损伤性NIRS技术进行测定。NIRS是用一种能穿透肌体组织的近红外线连续光谱，可用来测定细胞色素的氧化还原水平和血红蛋白/肌红蛋白(Hb/Mb)的氧合作用与脱氧合作用状态[5]。NIRS技术是利用(Hb/Mb)在氧合和脱氧合作用状态之间吸收光谱的差异，氧合血红蛋白/肌红蛋白(HbO2/MbO2))的吸收光谱(850mm)高于还原血红蛋白/肌红蛋白(Hb/Mb)(760mm),在760和850nm(D760～850)之间的光强度差能反应氧饱和度的相对测值。近年来B.CHANCE等学者的研究证明，该技术能用于反映运动时机体组织的有氧和无氧代谢状态，评定运动后的恢复速度和有氧能力[1-5]，它为无损伤性检测肌肉组织的供氧状态提供了新的途径。
, 百拇医药
无氧阈在评定有氧能力，指导有氧训练中起了重要的作用，已广泛应用于训练实践。无氧阈的常用测定方法为有损伤性的血乳酸法。无损伤性方法：如通气阈(VT)，心率拐点法等[6，7]，均受一定的条件限制。本文目的是探讨采用近红外线光谱技术在递增运动负荷时，判断无氧阈的评定人体有氧能力的可能性。
1 对象和方法：
1.1 受试者为20名男女优秀自行车运动员和10名女子青少年运动员。经一般体检，测身高、体重、安静脉搏、血压、心电图，血液生化检测：Hb, AST, ALT, GGT， CPK， LDH， BUN， T-CHO， TG， HDLH， BALB， GLB，血睾及免疫功能等，未见异常。他们的一般身体情况见表1。
表1 受试者一般身体特点
Tab. 1. The physical characteristics of subjects
, 百拇医药
组别 Group
性别 sex
N
年龄 Age(year)
身高 Height(cm)
体重 Weight(kg)
VO2max (L/min)
Adult
F
10
20.5±2.2
166.4±3.3
, 百拇医药
60.3±5.2
3.46±0.13
Adult
M
10
21.5±1.6
179.7±5.3
73.8±6.2
5.23±0.51
Junior
F
10
, 百拇医药 17.1±0.6
171.6±4.1
65.1±6.0
3.56±0.20
1.2 测试程序：
有氧试验：在功率车上以逐级递增负荷，每分递增20W或每2分递增40W，蹬频70圈/分，到达AT后加速(80～90圈/分)至力竭，测VT和VO2max。同步测定递增运动前、中、后3′的VE、VO2、PEO2%、PECO2%、EQO2、EQCO2、HR、BLa和功率变化。按Davis法确定通气无氧阈(VT)，运动后3′、4′采耳血测血气和BLa。
无氧试验：采用Monark 829E功率车作60′全力无氧试验，负荷阻力：女子为体重(Kg)×0.09，男子为体重×0.095-0.1。
, 百拇医药
测试仪器：采用国产RunMan LYJ-1和日产OMRON HEO100近红外线代谢仪，测定运动过程中，肌四头肌外侧头组织中Hb/Mb的光密度变化(△OD)和肌肉毛细血管的血流量变化(BV)，探头置于大腿右侧膝关节缝上约10cm，每次测试前仪器经定标校正。
用EOS-Sprint心肺功能仪收集运动前、中、后的呼出气，分析计算VE、VO2、PEO2%、PECO2%、EQO2、EQCO2、HR等。用23L血乳酸分析仪和AVL995全自动血气分析仪测BLa和血气。
结果数据均经统计学处理。
2 结果
2.1 在有氧运动时随负荷功率增加，光密度变化曲线(△OD)显示明显的转折点(“break point”)。这时的负荷 功率与通气阈(VT)值之间呈显著正相关，两者无显著差异。
, http://www.100md.com
表1 优秀自行车运动员△OD转折点时功率与通气阈值的相关
Tab.2. Correlation between power output at “break point” on △OD and the power at VT in elite cyclists
N
Sex
Power(watt)
r
p
Instrument
△OD VT
10
, 百拇医药
F
239.1±22.8
240.8±29.3
0.777
p<0.05
OMRON
△OD
VT
10
F
227.3±20.6
202.7±13.5
0.805
, 百拇医药
p<0.01
RunMan
△OD
VT
10
M
327.5±29.9
305.5±18.4
0.636
p<0.05
RunMan
表2说明在递增负荷时，由近红外线代谢仪显示光密度时相变化特点与气体交换各参数的时相变化特点相一致，无论用RunMan或OMRON光学仪测定均可发现上述规律。
, 百拇医药
表3 9名优秀自行车运动员
不同训练阶段VT，△OD和BLa测值
Tab.3. Comparison of VT, △OD and BLa at
different training phases in 9 elite cyclists
VT(watt)
△OD(watt)
BLa(mM)
Instrument
1.10.96.
240.9
, 百拇医药
±29.2
239.1
±22.8
2.4
±0.3
OMRON
4.10.96.
240.0
±20.0
244.4
±24.0
2.33
±0.4
, http://www.100md.com
表3示9名优秀女子自行车运动员的△OD“转折点”时的功率测值在冬训后略有提高，但无显著差异，与VT相似，具有较好的重复性。
表4 1名3km追逐赛运动员
不同时期△OD测值的变化
Tab.4. Changes of △OD at different training
phases in the Asian record holder in 3km
individual pursuit
VO2mzx
(L/min)(ml/kg)
, 百拇医药
VT
(watt)
△OD
(watt)
BLa
(mM)
Instrument
1.1996.
4.1996.
4.15
4.59
60.0
, 百拇医药 66.4
250
280
238
280
2.1
2.1
OMRON
OMRON
*——broke Asian record in 3km individual pursuit.
表4显示运动员王XX在破亚洲记录时，△OD“转折点”时的功率，VT及VO2max亦明显提高。
, http://www.100md.com
2.2 随运动负荷递增个体光密度变化(△OD)与BLa变化之间呈显著负相关。 表5 递增负荷时△OD与BLa变化的相关
Tab.5. Correlation between △OD and BLa during
increamental exercises in elite cyclists
NO
N
△OD
r
p
Y=a+bx
1
, 百拇医药
5
BLA
-0.912
<0.05
Y＝-0.0074-0.00404X
2
5
BLA
-0.976
<0.01
Y＝-0.0122-0.00264X
3
, 百拇医药 5
BLA
-0.920
<0.05
Y＝-0.0142-0.00660X
4
6
BLA
-0.973
<0.01
Y＝-0.0460-0.00430X
5
4
, 百拇医药
BLA
-0.995
<0.01
Y＝-0.0016-0.00804X
表5说明在递增负荷时血乳酸浓度与光密度变化(△OD)程度呈负相关，提示BLa浓度的陡然上升必然伴有光密度的大幅度下降，两者变化基本同步。
2.3 有氧运动中，光密度变化(△OD)显示转折点时肌肉毛细血管的血流量(BV)增长，而在无氧试验时呈下降趋势，两者的相对测值有显著性差异(10名运动员有氧和无氧试验时BV分别为0.0489±0.0152和-0.0553±0.0304，二者比较P<0.001)。
3 讨论
近年来近红外线光谱技术迅速发展，通过该技术能无损伤性测定局部肌肉组织的能量代谢水平，反映血红蛋白和肌红蛋白(Hb/Mb)的氧合状态，已得到一系列研究证明[1，2，3，5]。K.K.McCully等(1991)采用核磁共振法(MRS)和近红外线光谱法(NIRS)两种无伤性方法，比较了在次极限运动时与恢复期Pi/Pcr比值与Hb/Mb的氧饱和状态之间的关系[3]。B.Change (1992)，T.Hamaoka(1992)和K.Sahlin(1992)分别以赛艇运动员和铁人三项运动员为对象，研究了运动时肌肉代谢变化与NIRS的恢复特点，用半时反应来评定运动员的运动能力[1，2，5]。
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无氧阈是评定运动员和健康人的有氧运动能力，指导运动训练的有效方法，已普遍应用于训练实践[6，7]。无氧阈的基本原理是反映在逐级递增负荷时，代谢水平达到代谢性失代赏性酸中毒之前，或者说，乳酸的生成率与清除率达到动态平衡时，人体能够完成的有氧功率水平。根据我们以往的研究证明，通气无氧阈与乳酸阈是高度相关的[6]。
令人信服的是，本文研究所见与Shoko Nioka的观察结果完全一致，即在递增运动负荷开始的短时间内，由两种波长底物计算的光密度变化特点，反映出肌肉氧合作用状态，这种现象与运动初期BLA不明显上升特点相一致，而这时的气体交换各参数，如：VE、VCC2、VO2、HR与功率呈线性上升，因此，运动初期光密度、BLA、及气体交换指标的变化特点，均充分反映肌肉运动处于有氧供能状态。当负荷功率继续提高，VE、VCO2与VO2(功率)之间显示失线性特点，此时，出现光密度曲线的陡然变化，即“转折点”(“break point”)，血流量(BV)上升到最高幅度，BLa浓度开始上升。当负荷功率达到受试者不能坚持时，VO2维持或下降，△OD下降到最低值，各参数之间显示出良好的相关性。
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本研究结果表明，光密度变化曲线(△OD)的“转折点”与气体交换参数的非线性变化相同步。△OD“转折点”时的功率水平与通气阈(VT)显著相关(r=0.777～0.805)，两者无显著性差异；光密度变化(△OD)与BLa浓度变化高度负相关(r=0.91～0.99)。结果与其他研究报道基本一致，说明近红外线光谱技术能较敏感地反映局部肌肉组织中Hb/Mb氧合和脱氧合状态，与气体交换及酸性代谢产物堆积具有密切关系，能敏感反映机体运动时由有氧代谢向无氧代谢供能的转变过程。光密度变化曲线的“转折点”可能反映通气阈时气体交换呈非线性变化，BLa开始上升范围的代谢水平。其机制可能是，在中等强度运动时，La的生成与清除之间达到动态平衡，肌肉中H+浓度与pH值尚属中等水平。当运动强度提高时，肌细胞内外各种酸性代谢产物增多，La开始堆积，PCO2和H+浓度增高，促使O2与血红蛋白快速分离(Bohr效应)，通过透入肌肉的近红外线光谱反映脱氧合(还原)Hb/Mb的数量增多，使光密度明显下降，因此，采用NIRS技术原理的OMRON HEO100和/或RunMan,均可见到上述现象。
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4 结论
采用近红外线光谱技术无损伤测定局部工作肌群的代谢水平，评定运动员在次极限运动时最高有氧工作能力，是可行的，它为无损伤测定无氧阈提供了一种新途径。
5 参考文献
1.Briton Change, et al. Recovery from exercise-induced desaturation in the quadriceps muscles of elite competitive rowers. Am. J. Physiol. 1992，262(cell Physiol. 31)C766-775
2.Takafum Hamaoka, et al. A new method for the evaluation of muscle aerobic capacity in relation to physical activity measured by nearinfrared spectroscopy. intergration of Medical and Sports Science. Med Sports Sci. Basel, Karger. 1992，Vol 37.pp 421-429
, http://www.100md.com
3.Kevin K. McCully, et al. Noninvasive measurements of activity induced changes in muscle metabolism. J Biomechanics. 1991，Vol 24.Suppl l.pp. 153-161
4.K. Sahlin, et al. Non-invasive measurements of O2 availability in human skeletal muscle with near-infrared spectroscopy. Int J Sports Med. 1992，Vol 13，Suppl 1, pp S157-S160
5.Hampson N, B;et al: Near infrared monitoring of human skeletalmuscle oxygenation during forearm ischemia. J Appl Physiol. 64：2449-2457.1988
, 百拇医药
6.缪素
，等.不同无氧阈方法比较及其在中长跑训练中的应用.体育科学.1992，12(5)
7.Miao Sukun, et al. Investigation of ventilatory thresholdon Chinese elite athletes and trained juniors. Proceedings. 1990 Beijing Asian Games Scientific Congress.
8.Wasserman, K., et al. Anaerobic threshold and respiratory gas exchange during exercise. J appl Physiol. 1973，35，236-243
9.Kindermann, W.G., et al. The signicance of aerobic - anaerobic trasition for determination of work load intensities during endurance training. Eur J of Appl Physiol. 1979，42，25-34
(1996.09.26收稿), http://www.100md.com
单位：缪素 尚文元 傅 颖 罗 勇 王莱芮 封文平 方 兴 国家体育总局体育科学研究所(北京100061)； Shoko Nioka, Briton Chance，University Pennsylvania, Philadelphia， USA；华中理工大学 谢则平
关键词：近红外线光谱诊断；血红蛋白/肌红蛋白；氧合作用；无氧阈
近红外线光谱诊断技术在运动医学中的应用 提要 应用近红外线光谱技术NIRS对20名男女优秀自行车运动员在功率车逐级递增负荷过程中，同步测定气体代谢，HR， BLA，功率和股四头肌组织中Hb/Mb的光密度变化(△OD)和肌肉毛细血管床的血流量变化(BV)。结果发现：(1)当运动负荷递增到一定强度，相当于70～75%VO2max时，光密度变化(△OD)显示明显的“转折点”。其功率与通气无氧阈(VT)呈显著正相关，无明显差异；(2)在递增运动中△OD与Bla变化呈显著负相关，△OD“转折点”与Bla开始上升点基本同步；(3)△OD“转折点”时工作肌血流量(BV)达到最大。结果表明，采用近红外线光谱技术无损伤测定局部工作肌群的代谢水平，评定运动员在次极限运动时有氧工作能力是可行的，它为无损伤测定无氧阈提供了一种新的途径
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The Possibility of Determining Anaerobic Threshold by Nearinfrared
Spectroscopy in Elite Cyclists
Miao Sukun, Shang Wenyan, Luo Yong, et al
National Research Institute of Sports Science Beijing, China (100061)
The purpose of this study was to investigate the possibility of determining anaerobic threshold and to evaluate maximal aerobic capacity during incremental exercise by means of NIRS. Twenty male and female elite cyclists and ten female juniors were tested with workload increased by 20 watts every 1 min. or 40 watts every 2 min. on bicycle ergometer until exhaustion. The optical density for Hb/Mb in quadriceps femoris (△OD), blood volume (BV), gas exchange, HR, power output and BLa were also measured simultaneously before, during and after exercise by NIRS, EOS-Sprint Spiroergometer and YSI 23L Analyser, respectively.
, 百拇医药
Results showed that: 1.During incremental exercise with increased work intensity muscle tissue began to deoxygenate. The transition from muscle oxygenation to deoxygenation showed a “break point” on optical density curve (△OD). The VO2 at the “point” was 73.7±2.9% of VO2 max and the workload at the “point” was significantly correlated to ventilatory threshold(VT). 2. There was negative correlation between changes of BLa concertration and the optical density curve (△OD) during incremental exercise workload. 3. Blood volume (BV) during aerobic test increased, showing that the blood supply was improved during aerobic exercise, especially at the AT, while decreased significantly during anaerobic test. It, therefore, suggested that using NIRS, energy metabolic level in local working muscles and anaerobic threshold could be determined, as well as athlete's aerobic capacity during submaximal exercise could be evaluated. It would provide a new non-invasive possibility to determine anaerobic threshold.
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Key words:near-infrared spectroscopy (NIRS),Hb/Mb, oxygenation, anaerobic threshold
近年来，由于近红外线光谱技术(NIRS)的迅速发展，人类肌肉组织的氧利用能够通过无损伤性NIRS技术进行测定。NIRS是用一种能穿透肌体组织的近红外线连续光谱，可用来测定细胞色素的氧化还原水平和血红蛋白/肌红蛋白(Hb/Mb)的氧合作用与脱氧合作用状态[5]。NIRS技术是利用(Hb/Mb)在氧合和脱氧合作用状态之间吸收光谱的差异，氧合血红蛋白/肌红蛋白(HbO2/MbO2))的吸收光谱(850mm)高于还原血红蛋白/肌红蛋白(Hb/Mb)(760mm),在760和850nm(D760～850)之间的光强度差能反应氧饱和度的相对测值。近年来B.CHANCE等学者的研究证明，该技术能用于反映运动时机体组织的有氧和无氧代谢状态，评定运动后的恢复速度和有氧能力[1-5]，它为无损伤性检测肌肉组织的供氧状态提供了新的途径。
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无氧阈在评定有氧能力，指导有氧训练中起了重要的作用，已广泛应用于训练实践。无氧阈的常用测定方法为有损伤性的血乳酸法。无损伤性方法：如通气阈(VT)，心率拐点法等[6，7]，均受一定的条件限制。本文目的是探讨采用近红外线光谱技术在递增运动负荷时，判断无氧阈的评定人体有氧能力的可能性。
1 对象和方法：
1.1 受试者为20名男女优秀自行车运动员和10名女子青少年运动员。经一般体检，测身高、体重、安静脉搏、血压、心电图，血液生化检测：Hb, AST, ALT, GGT， CPK， LDH， BUN， T-CHO， TG， HDLH， BALB， GLB，血睾及免疫功能等，未见异常。他们的一般身体情况见表1。
表1 受试者一般身体特点
Tab. 1. The physical characteristics of subjects
, 百拇医药
组别 Group
性别 sex
N
年龄 Age(year)
身高 Height(cm)
体重 Weight(kg)
VO2max (L/min)
Adult
F
10
20.5±2.2
166.4±3.3
, 百拇医药
60.3±5.2
3.46±0.13
Adult
M
10
21.5±1.6
179.7±5.3
73.8±6.2
5.23±0.51
Junior
F
10
, 百拇医药 17.1±0.6
171.6±4.1
65.1±6.0
3.56±0.20
1.2 测试程序：
有氧试验：在功率车上以逐级递增负荷，每分递增20W或每2分递增40W，蹬频70圈/分，到达AT后加速(80～90圈/分)至力竭，测VT和VO2max。同步测定递增运动前、中、后3′的VE、VO2、PEO2%、PECO2%、EQO2、EQCO2、HR、BLa和功率变化。按Davis法确定通气无氧阈(VT)，运动后3′、4′采耳血测血气和BLa。
无氧试验：采用Monark 829E功率车作60′全力无氧试验，负荷阻力：女子为体重(Kg)×0.09，男子为体重×0.095-0.1。
, 百拇医药
测试仪器：采用国产RunMan LYJ-1和日产OMRON HEO100近红外线代谢仪，测定运动过程中，肌四头肌外侧头组织中Hb/Mb的光密度变化(△OD)和肌肉毛细血管的血流量变化(BV)，探头置于大腿右侧膝关节缝上约10cm，每次测试前仪器经定标校正。
用EOS-Sprint心肺功能仪收集运动前、中、后的呼出气，分析计算VE、VO2、PEO2%、PECO2%、EQO2、EQCO2、HR等。用23L血乳酸分析仪和AVL995全自动血气分析仪测BLa和血气。
结果数据均经统计学处理。
2 结果
2.1 在有氧运动时随负荷功率增加，光密度变化曲线(△OD)显示明显的转折点(“break point”)。这时的负荷 功率与通气阈(VT)值之间呈显著正相关，两者无显著差异。
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表1 优秀自行车运动员△OD转折点时功率与通气阈值的相关
Tab.2. Correlation between power output at “break point” on △OD and the power at VT in elite cyclists
N
Sex
Power(watt)
r
p
Instrument
△OD VT
10
, 百拇医药
F
239.1±22.8
240.8±29.3
0.777
p<0.05
OMRON
△OD
VT
10
F
227.3±20.6
202.7±13.5
0.805
, 百拇医药
p<0.01
RunMan
△OD
VT
10
M
327.5±29.9
305.5±18.4
0.636
p<0.05
RunMan
表2说明在递增负荷时，由近红外线代谢仪显示光密度时相变化特点与气体交换各参数的时相变化特点相一致，无论用RunMan或OMRON光学仪测定均可发现上述规律。
, 百拇医药
表3 9名优秀自行车运动员
不同训练阶段VT，△OD和BLa测值
Tab.3. Comparison of VT, △OD and BLa at
different training phases in 9 elite cyclists
VT(watt)
△OD(watt)
BLa(mM)
Instrument
1.10.96.
240.9
, 百拇医药
±29.2
239.1
±22.8
2.4
±0.3
OMRON
4.10.96.
240.0
±20.0
244.4
±24.0
2.33
±0.4
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表3示9名优秀女子自行车运动员的△OD“转折点”时的功率测值在冬训后略有提高，但无显著差异，与VT相似，具有较好的重复性。
表4 1名3km追逐赛运动员
不同时期△OD测值的变化
Tab.4. Changes of △OD at different training
phases in the Asian record holder in 3km
individual pursuit
VO2mzx
(L/min)(ml/kg)
, 百拇医药
VT
(watt)
△OD
(watt)
BLa
(mM)
Instrument
1.1996.
4.1996.
4.15
4.59
60.0
, 百拇医药 66.4
250
280
238
280
2.1
2.1
OMRON
OMRON
*——broke Asian record in 3km individual pursuit.
表4显示运动员王XX在破亚洲记录时，△OD“转折点”时的功率，VT及VO2max亦明显提高。
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2.2 随运动负荷递增个体光密度变化(△OD)与BLa变化之间呈显著负相关。 表5 递增负荷时△OD与BLa变化的相关
Tab.5. Correlation between △OD and BLa during
increamental exercises in elite cyclists
NO
N
△OD
r
p
Y=a+bx
1
, 百拇医药
5
BLA
-0.912
<0.05
Y＝-0.0074-0.00404X
2
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-0.976
<0.01
Y＝-0.0122-0.00264X
3
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BLA
-0.920
<0.05
Y＝-0.0142-0.00660X
4
6
BLA
-0.973
<0.01
Y＝-0.0460-0.00430X
5
4
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BLA
-0.995
<0.01
Y＝-0.0016-0.00804X
表5说明在递增负荷时血乳酸浓度与光密度变化(△OD)程度呈负相关，提示BLa浓度的陡然上升必然伴有光密度的大幅度下降，两者变化基本同步。
2.3 有氧运动中，光密度变化(△OD)显示转折点时肌肉毛细血管的血流量(BV)增长，而在无氧试验时呈下降趋势，两者的相对测值有显著性差异(10名运动员有氧和无氧试验时BV分别为0.0489±0.0152和-0.0553±0.0304，二者比较P<0.001)。
3 讨论
近年来近红外线光谱技术迅速发展，通过该技术能无损伤性测定局部肌肉组织的能量代谢水平，反映血红蛋白和肌红蛋白(Hb/Mb)的氧合状态，已得到一系列研究证明[1，2，3，5]。K.K.McCully等(1991)采用核磁共振法(MRS)和近红外线光谱法(NIRS)两种无伤性方法，比较了在次极限运动时与恢复期Pi/Pcr比值与Hb/Mb的氧饱和状态之间的关系[3]。B.Change (1992)，T.Hamaoka(1992)和K.Sahlin(1992)分别以赛艇运动员和铁人三项运动员为对象，研究了运动时肌肉代谢变化与NIRS的恢复特点，用半时反应来评定运动员的运动能力[1，2，5]。
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无氧阈是评定运动员和健康人的有氧运动能力，指导运动训练的有效方法，已普遍应用于训练实践[6，7]。无氧阈的基本原理是反映在逐级递增负荷时，代谢水平达到代谢性失代赏性酸中毒之前，或者说，乳酸的生成率与清除率达到动态平衡时，人体能够完成的有氧功率水平。根据我们以往的研究证明，通气无氧阈与乳酸阈是高度相关的[6]。
令人信服的是，本文研究所见与Shoko Nioka的观察结果完全一致，即在递增运动负荷开始的短时间内，由两种波长底物计算的光密度变化特点，反映出肌肉氧合作用状态，这种现象与运动初期BLA不明显上升特点相一致，而这时的气体交换各参数，如：VE、VCC2、VO2、HR与功率呈线性上升，因此，运动初期光密度、BLA、及气体交换指标的变化特点，均充分反映肌肉运动处于有氧供能状态。当负荷功率继续提高，VE、VCO2与VO2(功率)之间显示失线性特点，此时，出现光密度曲线的陡然变化，即“转折点”(“break point”)，血流量(BV)上升到最高幅度，BLa浓度开始上升。当负荷功率达到受试者不能坚持时，VO2维持或下降，△OD下降到最低值，各参数之间显示出良好的相关性。
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本研究结果表明，光密度变化曲线(△OD)的“转折点”与气体交换参数的非线性变化相同步。△OD“转折点”时的功率水平与通气阈(VT)显著相关(r=0.777～0.805)，两者无显著性差异；光密度变化(△OD)与BLa浓度变化高度负相关(r=0.91～0.99)。结果与其他研究报道基本一致，说明近红外线光谱技术能较敏感地反映局部肌肉组织中Hb/Mb氧合和脱氧合状态，与气体交换及酸性代谢产物堆积具有密切关系，能敏感反映机体运动时由有氧代谢向无氧代谢供能的转变过程。光密度变化曲线的“转折点”可能反映通气阈时气体交换呈非线性变化，BLa开始上升范围的代谢水平。其机制可能是，在中等强度运动时，La的生成与清除之间达到动态平衡，肌肉中H+浓度与pH值尚属中等水平。当运动强度提高时，肌细胞内外各种酸性代谢产物增多，La开始堆积，PCO2和H+浓度增高，促使O2与血红蛋白快速分离(Bohr效应)，通过透入肌肉的近红外线光谱反映脱氧合(还原)Hb/Mb的数量增多，使光密度明显下降，因此，采用NIRS技术原理的OMRON HEO100和/或RunMan,均可见到上述现象。
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4 结论
采用近红外线光谱技术无损伤测定局部工作肌群的代谢水平，评定运动员在次极限运动时最高有氧工作能力，是可行的，它为无损伤测定无氧阈提供了一种新途径。
5 参考文献
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2.Takafum Hamaoka, et al. A new method for the evaluation of muscle aerobic capacity in relation to physical activity measured by nearinfrared spectroscopy. intergration of Medical and Sports Science. Med Sports Sci. Basel, Karger. 1992，Vol 37.pp 421-429
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3.Kevin K. McCully, et al. Noninvasive measurements of activity induced changes in muscle metabolism. J Biomechanics. 1991，Vol 24.Suppl l.pp. 153-161
4.K. Sahlin, et al. Non-invasive measurements of O2 availability in human skeletal muscle with near-infrared spectroscopy. Int J Sports Med. 1992，Vol 13，Suppl 1, pp S157-S160
5.Hampson N, B;et al: Near infrared monitoring of human skeletalmuscle oxygenation during forearm ischemia. J Appl Physiol. 64：2449-2457.1988
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6.缪素
，等.不同无氧阈方法比较及其在中长跑训练中的应用.体育科学.1992，12(5)7.Miao Sukun, et al. Investigation of ventilatory thresholdon Chinese elite athletes and trained juniors. Proceedings. 1990 Beijing Asian Games Scientific Congress.
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(1996.09.26收稿), http://www.100md.com