吴迪1 2胡波
（成都体育学院 四川成都 610041）1
（深圳职业病防治院 广东深圳 518001）2
摘要：
随着近红外线光谱技术的发展，逐渐实现运动无创、监控实时化、检测设备便携化、数据采集精确化，依赖NIRS技术检测肌氧饱和度，可作为实时评估肌肉结构、功能以及状态的指标。本文主要从肌氧饱和度与组织利用氧的能力方面论述，浅析肌氧饱和度在全身耐力，局部耐力与线粒体方面广泛的研究与应用，以获得氧供给和氧消耗过程中实时无创的动力学生理信息。
关键词：肌氧饱和度；近红外光谱
1.前言
肌肉血氧饱和度，是局部骨骼肌内微动脉、毛细血管和微静脉工作中氧供与氧耗的动态变化。NIRS通过利用骨骼肌组织内HbO2和HHb吸收光谱波长的不同，动态监测骨骼肌组织中血红蛋白的光学参数的变化，进而了解骨骼肌组织内氧供和氧耗的动态平衡。随着近红外技术的发展，其无创监控实时化、检测设备便携化、数据采集精确化，其在运动机能评估中的应用也越来越多，本文主要从肌氧与组织利用氧的能力方面论述。
2近红外线光谱测定技术
近红外线光谱测定技术（NIRS）监测体内组织氧合变化的有效评价方法之一，其是利用近红外光波穿透皮下组织，以光谱吸收变化反应体内组织氧合以及氧化代谢的变化。体内血液红细胞内血红蛋白（Hb）的氧合和氧离作用来运输氧和二氧化碳，同时一小部分氧与肌肉内Mb结合而不易释放，NIRS以此监测血液动力学。NIRS测量常采用的波长通常在700–850nm范围内，这部分波长主要以检测血管内Hb、肌肉内Mb以及线粒体细胞色素C氧化酶等变化。NIRS目前已广泛应用于运动医学、临床医学、康复医学等领域。
3.肌氧在运动机能评估中的应用
在运动医学领域中，运动机能评估主要是对机体骨骼肌系统、心血管系统、呼吸系统以及能量代谢等各方面进行综合评价。长期运动使机体产生中枢和外周适应，这是有氧运动能力改善的主要机制。高强度运动中多达90%动脉血氧会被肌细胞利用[4]，已有研究证实运动强度达到最大摄氧量（VO2max）的80%即可诱导肌肉产生外周适应，而提高骨骼肌的转运、摄取和利用氧的能力，外周适应的主要表现为组织毛细血管量增加，肌细胞线粒体酶活性和氧化反应增加等[5]。
4.肌氧与心肺运输氧能力
VO2max是判定心肺整体功能的重要指标，肌氧相对下降值与VO2max存在一定的相关性[7]。王培勇等[8]研究通过检测肌肉氧耗、氧供以监控极量强度运动对心脏的冲击，显示肌氧与心率之间存在动力学特征。有研究指出高强度间歇训练（HIIT）中肌氧与HR、血乳酸、主观疲劳感觉程度（REP）存在显著负相关[9]；也有研究指出全身循环系统与微循环系统中的血流、氧合动力学线性变化存在一定的差异，系统的血液动力学可能无法阐明局部微循环的变化[10]。
有研究指出90%VO2max强度运动下，呼吸肌工作耐力可与局部组织氧饱和度、氧耗竭时间存在显著相关性，而且只在剧烈运动下呼吸肌的工作可对机体血流再分布产生影响。史明政[12]研究在运动前激活呼吸肌准备活动（40%PImax）可改善运动员吸气肌功能，提高运动时外周骨骼肌肌氧含量。
可以看出呼吸肌机能与外周氧合动力学密切相关，以此推测可实现监测局部组织氧变化来反映机体呼吸机能。
5.肌氧与肌肉耐力
肌肉耐力则主要决定于慢肌纤维比例、骨骼肌毛细血管密度、线粒体数量等因素，而这些因素均与肌肉内氧浓度有关，肌氧饱和度可以反映肌肉内的氧浓度。而肌肉耐力与肌氧饱和度相关，蔡前鑫等[13]发现膝关节做膝关节240°/s等速屈伸运动时肌氧饱和度下降幅度较大时，其做功下降率及疲劳指数较小，肌氧饱和度变化量与做功下降率呈负相关r=-0.685，说明耐力好的人能够最大限度地将肌肉内储存的氧气用于机体的大强度运动中，即耐力好的人其肌氧储量大。这些研究证明肌氧饱和度可以作为检测肌肉耐力素质的指标。
6.肌氧与线粒体功能
人体的有氧代谢的能力主要依赖于肌纤维中作为氧化反应场所的线粒体的能力。线粒体的氧化磷酸化能力通常被间接测量为线粒体耗氧量及线粒体的呼吸能力，与全身有氧代谢能力和运动能力有关。NIRS体内测量的肌肉耗氧量(mVO2)恢复的速率常数可以代表线粒体的氧化磷酸化能力，及可以代表线粒体的呼吸功能。比较了NIRS测量的人体内骨骼肌线粒体呼吸能力与高分辨率呼吸测量法原位测量的相同个体肌肉活检制备的透化骨骼肌纤维束的线粒体呼吸能力相关。NIRS体内测量的肌肉耗氧量(mVO2)的恢复动力学，与透化纤维束中ADP刺激的最大线粒体呼吸密切相关。这些研究表明NIRS可以有效地用于非侵入性地表明骨骼肌线粒体呼吸能力。这些发现证明NIRS测量的肌肉耗氧量恢复速率可以代表线粒体的能力，及可以代表人体的有氧运动能力。
7.小结
通过近红外光谱技术以获得氧供给和氧消耗过程中实时无创的动力学生理信息，肌氧变化值作为评定有氧代谢水平的指标，深入研究运动时肌肉氧化代谢的潜在机制，组织氧含量作为机能评定参数在运动实践中有很好的应用前景。而在对特订目标进行监测与评估过程中，应考虑更多的影响因素，如合理运用的局限性、恰当的样本量确定、与NIRS方法有关（评估的肌肉区域有限、局部位置的可变性、脂肪组织厚度等）等不控因素。
参考文献：
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