第一节
运动员心脏大体形态特征

自1899年瑞典医生Henschen发现运动员心脏肥大并称之为运动员心脏（athlete's heart）以来，诸学者通过X线影像技术，超声心动图及核磁共振图像分析证实运动员确有心脏肥大。通常，运动性心脏肥大可发生在左右心室或／和心房，但以左心室肥大为主。其肥大程度与运动强度和运动持续时间呈正相关，多为中等程度肥大，心脏重量一般不超过500g。德国运动心脏专家Rost研究表明，运动员心脏系数为7.5g/kg.wt。不同项目运动员心脏肥大类型各异，一般耐力项目运动员心脏为离心性肥大（Eccentric hypertrophy），以心腔扩大为主，也伴有心壁增厚；力量项目运动员心脏为向心性肥大（Concentric hypertrophy），以心壁增厚为主。下面从X线影像、超声心动图及核磁共振图像等方面介绍运动员大体心脏形态结构特征。

一、X线影像特征

X线图像是由从黑到白不同灰度的影像所组成，这些不同灰度的影像反映了人体组织结构的解剖及病理状态。心、大血管的X线诊断的重要价值在于：①心脏X线平片以发现UCG难以发现的异常，如主动脉瘤，主动脉缩窄，主动脉夹层和心、大血管旁肿块；②肺血管纹理的异常、增多和减少，有助于分析肺内血液动力学的异常——肺循环高压；③在肺原性心脏病，可观察、分析肺内病变的情况；④还能发现胸部其他部位的异常，如心包问题、血管壁及瓣膜的钙化以及胸部骨骼异常等。因此，目前仍为常用的运动心脏检查方法。

运动员心脏X线影像检查主要是通过心胸比例、心脏横径和纵径等指标，求得心脏面积以判断心脏大小，通常在后前位可见运动员心脏向两侧扩大，心横径明显加大，主动脉增粗，心胸比例增大。而左心室增大表现尤为明显，主要表现为左心缘延长，心尖向左下延伸，相反搏动点上移。在左前斜位可见左心室段向后下突出，与脊柱重叠，心后三角消失。

关于运动员心脏的X线影像研究，早年王树云、岑浩望等就观察了运动员在高原训练前、训练后以及回平原半个月后心脏的X线形态，探讨高原训练对心脏X线径线的影响，研究发现运动员心脏的X线径线在高原训练后都较训练前增大，回平原半月后运动员心脏的X线径线均有所恢复。（表4-1）

在运动医学监督中，对运动员的身体状况和健康水平进行评定时，利用心脏X线检查不仅可以了解心脏的形态变化，而且可以作为机能诊断的重要指标。有关运动员心脏X测量分析已有报道，浦均宗等为了进一步研究运动员心脏形态方面的特点，收集了我国300名运动员的心脏X线片做了分析报道，其中108名（36.0％）心脏面积增大，173名（57.6％）横径增大，15名（5％）面积减少，3名（1％）横径减少，其余在正常变异范围内，心脏增大的运动员以自行车、马拉松运动项目较多，见表4-2、表4-3。

二、超声心动图

自1967年Feignbeum首先应用超声测定心搏量以来，超声心动图被广泛用于临床实践和基础研究。作为一种无创性的检查方法，超声心动图也越来越多地用于运动员心脏检查。人们从安静到运动负荷状态，从普通训练到高原训练等不同方面对运动员心脏结构与功能特点做了分析研究。Richek（1981）用M型超声心动图观察到耐力运动员的左室舒张末期内径增大，而室壁厚度正常，与离心性肥厚相似。Dickhuth（1983）应用二维超声心动图进一步确认运动员心脏扩大，其中力量型运动员主要为室间膈及左室后壁增厚而左室舒张末期内径未见明显变化，与向心性肥厚相似。Dickhuth（1985）认为运动心脏是耐力运动员心脏的慢性生理性适应，其心脏扩大为全心扩大与病理性类似，同时有右室扩大，且左室肌肉重量可超过正常人的75％。RhFagard（1995）也认为耐力运动员的心脏扩大是四个腔室都扩大。Roy（1998）将耐力运动员和力量运动员进行横向比较发现，耐力运动员除左室腔扩大外同时有左室壁增厚和左室肌肉重量增加。Karpman（1986）认为心脏扩大与运动项目有关，耐力运动员虽有室壁增厚，但经体重校正后则属正常范围，而力量型运动员还可伴有血压升高。

1987年我国林福美、杜宏凯等应用超声心动图技术对我国耐力、力量、速度三类项目男子优秀运动员及无训练男青年之左心形态和功能进行了对比研究，研究发现，在左心结构方面，耐力运动员受训练影响最大，不仅有左室腔、主动脉内径增大，同时也有左室壁明显增厚和左室心肌重量增加，而力量组训练的效应只表现为室壁厚度轻度增厚和左室肌重量的轻度增加。

在我国有关不同项目运动员超声心动图诊断方面目前尚无统一标准，1990 年我国运动员心脏专家林福美等人观察了我国部分项目优秀运动员心脏超声心动图结构特点，一般以来作为我国不同项目运动员超声心动图诊断的参考标准见表4-4、表4-5。

近年，常芸等通过心脏彩色多普勒超声波诊断仪对我国21 个项目464名优秀运动员心脏结构情况进行观察分析，其中男运动员260人，女运动员204人，主要检测指标包括：主动脉根部内径（AOD）、左室舒张末期前后径（LVEDD）、左室收缩末期前后径（LVESD）、室间隔厚度（IVST）、室间隔运动幅度（IVSE）、左室后壁厚度（LVPWT）、左室后壁运动幅度（LVPWE）、左房前后径（LAD）。此次有关优秀运动员心脏形态结构和功能的调查分析为我国不同项目运动员心脏形态结构和功能的超声心动图诊断提供了新的参考标准。

如表4-6 所示，在心脏形态结构指标中，体能主导类男子运动员的IVST和IVSE显著高于技能主导类运动员（P＜0.05），体能主导类男子运动员的LVPWT和LVPWE显著高于技能主导类运动员（P＜0.01），说明体能类男子运动员左心室壁肥大比技能类运动员更为明显。

如表4-7 所示，在心脏形态结构指标中，体能主导类女子运动员的AOD、LVEDD、LVESD、IVST、LVPWT、LAD显著高于技能主导类运动员（P＜0.01），结果提示体能类女子运动员左心室壁肥大、心腔扩大都比技能类运动员更为明显。

如表4-8 所示，在体能主导类不同项群优秀男子运动员心脏形态结构指标中，耐力型项群的AOD、主肺动脉、LVEDD、LVESD、IVST、IVSE、LVPWE、LAD指标均显著高于快速力量项群，速度型项群的主肺动脉、LVEDD、LAD指标也显著高于快速力量项群，结果提示耐力型项群运动员具有相对较厚左心室壁和较大的左心室腔，具有良好的心功能解剖学基础，速度型项群运动员心脏结构情况居中，最后是快速力量型项群。

如表4-9 所示，在体能主导类不同项群优秀女子运动员心脏形态结构指标中，快速力量项群的主肺动脉显著高于耐力项群和速度项群（P＜0.05）；快速力量项群的IVST、LVPWT显著高于速度项群（P＜0.01）；耐力型项群的IVST、IVSE、LVPWT、LVPWE显著高于速度型项群（P＜0.05，P＜0.01），结果提示快速力量项群和耐力型项群运动员具有相对较厚左心室壁，左心腔未见明显差异。

如表4-10～4-18所示，在技能主导类不同项群优秀男子运动员心脏形态结构指标中，在反映左室心腔大小的指标LVEDD中由大到小依次为：同场对抗型、格斗对抗型、隔网对抗型、表现准确型、表现难美型。在反映心室壁厚度的指标中，IVST由大到小依次为：表现准确型、格斗对抗型、同场对抗型、隔网对抗型、表现难美型；LVPWT由大到小依次为：表现准确型和格斗对抗型、同场对抗型、隔网对抗型、表现难美型。表现难美型项群各项心脏形态超声指标均显著小于其他项群运动员，尤其在LVEDD、LVESD、IVST、IVSE、LVPWT和LVPWE指标上显著性差异达到P＜0.01，提示表现难美型运动员的心室壁厚度和心腔均偏小，究其原因与表现难美型运动员项目特点及年龄偏小，心脏尚未完全发育有关。

在反映心室壁厚度的指标中，IVST和LVPWT由大到小顺序相同，依次为：同场对抗型、格斗对抗型、隔网对抗型、表现准确型、表现难美型。反映左室心腔大小的指标LVEDD中由大到小依次为同场对抗型、格斗对抗型、隔网对抗型、表现准确型、表现难美型。同场对抗型、格斗对抗型、隔网对抗型在LVESD指标上没有显著差异。结果提示同场对抗型、格斗对抗型、隔网对抗型项群女子运动员具有相对较厚左心室壁和较大的左心室腔，具有良好的心功能解剖学基础，表现准确型项目对心功能要求较低，所以其女子运动员的心脏形态指标也低于其他项群。

如表4-19～21所示，我国不同项目优秀男子运动员心脏形态结构各指标由小到大分别依次如下。

·AOD：跳水、乒乓球、篮球、体操、举重、跳高、羽毛球、跳远、拳击、短跑、速滑、中长跑、曲棍球、射箭、飞碟、击剑、棒球、沙滩排球、游泳、柔道。

·主肺动脉：举重、跳水、体操、跳高、乒乓球、跳远、棒球、拳击、曲棍球、飞碟、速滑、射箭、沙滩排球、短跑、篮球、击剑、中长跑、柔道、羽毛球、游泳。

·LVEDD：跳水、体操、乒乓球、射箭、举重、飞碟、拳击、短跑、速滑、曲棍球、跳远、跳高、棒球、击剑、羽毛球、沙滩排球、游泳、篮球、柔道、中长跑。

·LVESD：跳水、射箭、乒乓球、体操、飞碟、举重、短跑、跳高、曲棍球、跳远、击剑、拳击、速滑、棒球、中长跑、沙滩排球、羽毛球、游泳、篮球、柔道。

·IVST：跳水、乒乓球、体操、击剑、跳高、篮球、举重、速滑、沙滩排球、曲棍球、短跑、跳远、拳击、羽毛球、中长跑、飞碟、射箭、棒球、游泳、柔道。

·IVSE：篮球、羽毛球、体操、跳水、跳高、乒乓球、速滑、举重、跳远、短跑、拳击、射箭、棒球、曲棍球、飞碟、沙滩排球、击剑、柔道、中长跑、游泳。

·LVPWT：跳水、体操、乒乓球、击剑、跳高、沙滩排球、速滑、曲棍球、跳远、篮球、羽毛球、短跑、拳击、飞碟、棒球、举重、中长跑、射箭、游泳、柔道。

·LVPWE：篮球、跳水、羽毛球、体操、举重、跳远、跳高、乒乓球、射箭、短跑、飞碟、曲棍球、中长跑、击剑、棒球、速滑、拳击、沙滩排球、柔道、游泳。

·LAD：跳水、体操、举重、篮球、乒乓球、跳高、羽毛球、跳远、拳击、速滑、射箭、棒球、击剑、短跑、曲棍球、沙滩排球、飞碟、游泳、中长跑、柔道。

如表4-22～24所示，我国不同项目优秀女子运动员心脏形态结构各指标由小到大分别依次为：

·AOD：体操、跳水、羽毛球、乒乓球、短跑、跳高、击剑、中长跑、速滑、飞碟、游泳、沙滩排球、柔道、射箭、投掷、跳远、篮球。

·主肺动脉：乒乓球、体操、跳水、射箭、速滑、飞碟、中长跑、短跑、跳高、篮球、沙滩排球、游泳、击剑、柔道、羽毛球、投掷、跳远。

·LVEDD：飞碟、体操、跳远、跳水、乒乓球、速滑、射箭、羽毛球、击剑、短跑、沙滩排球、中长跑、跳高、游泳、篮球、投掷、柔道。

·LVESD：体操、跳水、飞碟、跳远、乒乓球、速滑、短跑、羽毛球、击剑、游泳、射箭、中长跑、跳高、沙滩排球、篮球、投掷、柔道。

·IVST：体操、短跑、跳远、乒乓球、射箭、速滑、跳高、跳水、中长跑、飞碟、击剑、游泳、沙滩排球、羽毛球、投掷、柔道、篮球。

·IVSE：体操、羽毛球、跳高、跳远、跳水、速滑、短跑、射箭、乒乓球、飞碟、沙滩排球、击剑、中长跑、柔道、游泳、投掷、篮球。

·LVPWT：体操、跳远、短跑、乒乓球、速滑、射箭、击剑、跳水、跳高、飞碟、中长跑、羽毛球、沙滩排球、游泳、投掷、柔道、篮球。

·LVPWE：羽毛球、跳水、体操、跳高、短跑、跳远、射箭、飞碟、速滑、击剑、乒乓球、中长跑、投掷、游泳、篮球、沙滩排球、柔道。

·LAD：跳高、跳远、投掷、中长跑、速滑、游泳、短跑、飞碟、射箭、体操、跳水、篮球、乒乓球、沙滩排球、羽毛球、击剑、柔道。

从我国不同项目男女优秀运动员心脏形态结构指标排序可以看出：跳水、体操等表现难美类项目心脏各项指标均偏小，从侧面反映出本项目特点及参加该类项目的运动员年龄普遍偏小，心脏尚处于发育阶段，在该阶段的专项运动特点必然会对运动员以后的心脏结构形成造成一定影响，所以在运动训练中应充分考虑该类运动员年龄和身体发育阶段，科学安排运动量和运动强度，逐步促进运动员心血管功能的发展。

中长跑、游泳项目男女运动员具有较高的LVEDD、LAD和LVPWT，其中LVEDD、LAD在排序中相对较高，提示中长跑这类耐力项目运动员的心腔扩大比较明显，但也有心室壁的增厚。

在本次调查中发现柔道、篮球等需要综合素质项目男女运动员具有较高的LVPWT、IVST、LVEDD和LAD平均值，但以LVPWT、IVST较为明显，说明柔道运动员心脏结构以肥厚为主，同时兼有心腔的扩大，从侧面反映出格斗对抗和同场对抗类项目需要力量和耐力素质，以力量为主的项目特点。

举重、投掷、短跑这类快速力量项目，共同表现为具有较明显的心肌肥厚，心腔扩大较不明显，具有较高的LVPWT、IVST和较低的LVEDD和LAD平均值。心脏结构指标提示举重、投掷、短跑这类快速力量类项目运动员心脏具有明显的项目特点，这与其长期的力量训练有关。

三、核磁共振图像特征

磁共振成像技术（MRI）是20世纪80年代初应用于临床诊断的无创性影像诊断技术。MRI有较高的软组织分辨率，良好的对比度，且无放射损伤，不需要注射造影剂，便于心脏和血管腔显影，在心血管检查方面的精确度较高。在运动员心脏形态学检查上主要测定左室数量（LVM）、室壁厚度、心室容积等参数。但该项检查价格较昂贵，目前在运动队还没有作为常规检测手段，应用范围不甚广泛。

MRI能准确地评价心室形态与功能，尤其心室壁的每一个部分时间和空间分辨率较高，通过TrueFisp成像可见清晰的心肌轮廓。另外，在射血分数、每搏量及心输出量的测试方面与超声心动图相比，不受操作者技术的影响，可获得更准确的心功能指标。心脏多层短轴成像也排除了超声心动图测量的几何学假设带来的系统误差，更能客观反映心脏真实状态。有研究显示，由于MRI不依靠任何几何学假设就能获得心脏容积的定量分析结果，其准确性和重复性很好。此外，三维磁共振冠状动脉血管动态三维造影技术的应用，实现了对血管功能和心肌代谢功能的检测，使该技术更趋完善。

关于运动员心脏的MRI平扫及动态测量，国内外已有研究，并获得了一些数值和结论。近年，应用核磁共振技术对心脏质量、功能和代谢的评估，有利于运动员猝死预警性研究，对于老运动员左室不可逆性肥大及左室收缩性减弱和充盈减少为特征的情况也引起了人们广泛的重视。还有学者运用MRI和多巴酚负荷下的磁共振分光镜法评价了优秀自行车运动员心脏的功能和代谢，用以探索优秀自行车运动员心肌肥大特征和心功能异常情况。并运用ECG的同步记录多层面了解心动周期内自行车运动员的心脏特征，结果发现，自行车运动员左室质量显著增加了45％，左室质量指数、左室舒张末期容积、左室舒张末期容积指数、左室质量－体积百分比、每搏输出指数、射血分数也显著增高，见表4-25。

此外，自行车运动员除左室早期最大充盈速率和心房最大充盈速率之比明显缩短外，左室早期最大充盈速度、心房最大充盈速度、左室早期充盈容积、心房充盈容积及二者之比值、左室早期充盈平均加速度和减速度、心房充盈的平均加速度和心房充盈分数等流速参数均未见明显改变，见表4-26。