本研究主要探討阻、耐力型運動員心臟在心肌結構型態、泵血功能、心肌組 織結構與心肌本質間的差異程度。經確立研究方向、蒐集相關文獻並與相關學者 討論後，擬訂研究題目和研究計畫。在研究計畫審核通過後進行實驗，並將實驗 所得資料進行分析處理，進而提出結果與討論，最後提出結論與建議。以此，擬 研究步驟如圖3-2-1 所示
蒐集並閱讀相關文獻資料
↓ 與專家研討
↓ 確定研究題目
↓ 擬定研究架構
↓ 撰寫研究計畫
↓
徵詢自願之受試者
↓
進行MRI 測驗取得實驗數據
↓ 資料分析處理
↓ 結果與討論
↓ 結論與建議 圖3-2-1 研究步驟
第三節 研究對象
本研究共有18 名受試者，皆排除健康狀態調查表(附錄三)所羅列之疾病，
並於瞭解實驗流程及詳讀受試者須知後，簽訂受試者同意書，同意自願接受磁振 造影測驗。研究者以D’Andrea 等人 (2002)的分組依據，將受試者依運動訓練型 態將之分為阻力型、耐力型及坐式生活型態等三組，每組各六個人，其取樣標準 分述如下：
(一)
阻力型：6 名舉重選手，選自左營國家訓練中心之重點培訓選手為受試對象，
其平均年齡為21.5±0.84 歲；平均身高為 164.5±6.02 公分；平均體重 為68.5±11.22 公斤；平均體表面積為 1.75±0.16 平方公尺。
(二)
耐力型：6 名長跑選手，選自國立體育學院長跑隊、高雄師範大學體育學系、
台灣師範大學體育研究所以及台北體育學院，皆獲過全國運動會、大 學運動會或國際性大型賽會之前五名成績，並有持續接受訓練者為受 試對象。其平均年齡為21.83 ±2.04 歲；平均身高為 174.67±4.18 公分；
平均體重為60.33±5.82 公斤；平均體表面積為 1.73±0.09 平方公尺。
(三)
坐式生活型態：6 名無規律運動之健康個體，選自屏東師範學院非體育相關科系，篩 選條件需符合年齡與體表面積。其平均年齡為22.75±1.83 歲；平均身 高為172.625±5.80 公分；平均體重為 69.87±11.03 公斤；平均體表面 積為1.82±0.14 平方公尺。
第四節 研究工具
一、 受試者須知暨實驗流程圖
「受試者須知暨實驗流程圖」(附錄一)是以完整呈現本研究主要目的、實驗 安全性、注意事項以及對人體可能之利弊影響。
二、 受試者同意書與家長同意書
「受試者同意書」與「家長同意書」(附錄二)，代表瞭解本研究主要目的、
實驗安全性、注意事項以及對人體可能之利弊影響，是為自願擔任本研究的受試 對象。
三、 健康狀態調查表
「健康狀況調查表」(附錄三)包含受試者生活作息、就醫記錄、心臟疾患等 部分，用以排除不適合參予本研究之受試者。
四、 MRI 磁振造影儀
本研究以高雄榮民總醫院放射線部儀器，進行核磁振造影測量(MRI)，儀器 採用1.5 Tesla MRI (Signa Cvi, GE Medical system, Milwaukee, WI)，取得心臟影 像。(附錄四)
五、 影像分析軟體
本實驗所得心臟影像，分別採用以下軟體及分析模式進行影像處理：
(一)
MASS, GE Medical System, Milwaukee, WI 分析左心室腔短軸影像。(二)
採用Tseng 等(2000)所設計之分析模式處理 diffusion tensor imaging。六、 心臟門控
以心電圖中的R 波觸發 MRI 進行影像擷取，並於下一個 R 波出現時停止擷 取，此RR 波間隔視為一次心跳週期，如此可確保每次心跳週期所取得的資料都 是相同之心相位。
七、 呼吸腹帶
個體於平躺姿時，繫於肚臍上方約二至三公分處，可用以監測每次閉氣時，
胸廓位置都是一致的。
八、 體表面積換算公式
根據Scharhag 等(2002)所做標準化程序，將心臟結構型態與泵血功能所得數 據進行標準化處理，處理過程為所得數值除以體表面積即為標準化指標。
本研究採行DuBois 與 DuBois(1916)所發展出之體表面積(body surface area, BSA)換算公式(引自陳坤檸，2002)，該公式以身高(公分)和體重(公斤)為換算單 位，其公式如下：
體表面積 = 體重0.425 x 身高0.725 x 71.84 x 10-4
第五節 實驗步驟與流程
取得 cardiac diffusion tensor imaging
實驗結束
三、 測驗目的與方法
(一) 受試者須知暨實驗流程圖
「受試者須知暨實驗流程圖」完整呈現本研究主要目的、實驗安全性、注意 事項及對人體可能產生之利弊影響，並由研究者答覆受試者對本研究的疑問，使 滿足受試者知的權利，以維護研究倫理與受試者權益。
(二) 受試者同意書與家長同意書
受試者同意書」與「家長同意書」，代表受試者於瞭解實驗之主要目的、安 全性、注意事項以及對人體可能之利弊影響後，為自願並獲家長支持，進而擔任 本研究之受試對象。
(三) 健康狀態調查表
「健康狀態調查表」，以利研究者排除不適合之受試對象，除增加整體實驗 過程中的安全性預防，並可降低實驗數據產生誤差的現象。
(四) 擷取左心室腔短軸影像
1. 以定位影像(localizers)擷取心臟四腔室(four-chamber view)與短軸 (short-axis view)影像。
2. 以四腔室與短軸兩影像平面做連續造影(cine imaging)，所得連續影像經分 析後可得心臟結構型態與泵血功能之相關變項的數據。
3. 參數設定
(1) TR/TE/α=9.1ms/4.9ms/30°
(2) slice thickness = 10 mm, a stack of 8 – 10 slice to cover left ventricle from base to apex
(3) retrospective ECG gating, 20 frame / R-R interval (4) Matrix=256x128, and one average
(五) 擷取心臟擴散張量影像(Cardiac DTI)
1. 目的：得心肌周圍環狀本質與非周圍環狀本質的資料。
2. 為避免心臟跳動導致訊號損失與減少擴散測量時的應變速率效應(strain effect)，因此研究者將擴散感應梯度磁場分別加在相同延遲時間(trigger delay)的兩個連續心跳週期上。
3. 延遲時間設定於心縮中期(mid systole)，可減少應變速率效應的影響。
4. 影像擷取
(1) 於受試者閉氣情況下擷取。
(2) 單次閉氣約有 14 回心跳週期，可獲得 6 張擴散加權影響
(diffusion-weighted images)，和一張未加擴散感應梯度磁場的參考影 像(A reference image with null gradient)。
(3) 每一切層面重複進行 12 次，取其訊號之平均值。
(4) 所得影像切層面分別在左心室基底(basal)、中層(mid)以及心尖(apical) 的短軸切面，總共252 張影像。
(5) 所擷取影像之空間解析度為 1.88mm/cm2，厚度為1cm。
(六) 分析軟體
實驗所得影像採用以下軟體進行分析：
1. MASS, GE Medical System, Milwaukee, WI － 分析左心室腔短軸影像，
取得舒張期心肌質量、心舒末期容積(EDV)、心縮末期容積(ESV)、射血 分率(EF)、最高射血率(PER)與最高填充率(PFR)。
2. 以 Tseng 等人(2000)所發展的 Cardiac DTI 分析模式，取得心肌組織排列 與心肌本質。
第六節 資料處理
實驗所獲得之數據資料，以SPSS10.0 中文版統計套裝軟體進行各項數據分 析處理。本研究所使用之統計考驗方法，計有描述性統計和推論性統計，使用單 因子變異數分析檢定所有假設，事後分析採用Tukey 法，顯著統計水準定為α
=.05。
第肆章 結果與討論
本章分為研究結果與討論等二節。在研究結果中，將呈現所得影像分析資料 於彙整並進行統計處理後的結果。而討論此節，將進一步探討統計結果中所代表 的生理意義。
第一節 研究結果
一、 受試者基本身體條件
符合受試條件之受試者共24 名，分別為阻力組 8 名、耐力組 8 名以及控制 組8 名，並經磁振造影檢測過程與影像分析等排除無效受試者後，最終有效受試 人數為阻力組6 名、耐力組 6 名以及對照組 6 名。根據表 4-1-1 所示，三組受試 者在身高(High)變項中，除了阻力組顯著低於耐力組(p< .05)以及控制組(p< .05)，
其餘在年齡(age)、體重(weight)與體表面積(BSA)等皆無顯著差異(p> .05)。
表 4-1-1 受試者基本資料
變 項 阻力組
n = 6
耐力組 n = 6
控制組 n = 6
年 齡(year) 21.50±0.84 21.83±2.04 22.75±1.83 身 高(cm) 164.50±6.02* 174.67±4.18# 172.625±5.80 體 重(kg) 68.50±11.22 60.33±5.82 69.87±11.03 體表面積(m2) 1.75±0.16 1.73±0.09 1.82±0.14
數值為平均數±標準差；# 顯著差異來自阻力組相對於耐力组，# p <0.05;* 顯著差異相對於控制 組，* p<0.05
二、 心臟結構型態
左心室腔短軸影像經MASS 處理後，所得心舒末期質量(ED mass)、心舒末 期自由壁厚度(EDPWT)、心舒末期中隔壁厚度(EDSWT)、心縮末期自由壁厚度 (ESPWT)、心縮末期中隔壁厚度(ESSWT)，統稱為心臟結構型態。各變項所收集 之數據經統計分析後，得知以下結果(表 4-1-2)：
(一) 在舒張末期質量方面，控制組皆顯著低於阻力組(p< .05)與耐力組 (p< .01) ；阻力組與耐力組間並未有顯著差異(p> .05)。
(二) 在心舒末期自由壁與中隔壁厚度方面，控制組不論在左心室尖端、中 層與基底部分皆顯著薄於阻力組(p< .01)與耐力組(p< .01)；而阻力組與 耐力組間則沒有顯著差異(p> .05)。
(三) 在心縮末期自由壁厚度(ESPWT)方面，控制組於左心室中層與基底部 分皆顯著薄於阻力組(p< .05)與耐力組(p< .05)；而阻力組與耐力組間沒 有顯著差異(p> .05)。在左心室心尖部份為耐力組顯著厚於阻力組 (p< .05)，而控制組與阻力組與耐力組間並無顯著差異存在(p> .05)。
(四) 在心縮末期中隔壁厚度(ESSWT)方面，控制組在左心室中層皆顯著低 於阻力組(p< .05)與耐力組(p< .01)，阻、耐力兩組間無顯著差異 (p> .05)。在基底部位僅有耐力組顯著厚於控制組(p< .01)，且於左心室 尖端部位則是阻力組顯著厚於控制組(p< .05)，其餘各組間則是無顯著 差異(p> .05)。
表 4-1-2 心臟結構型態之統計分析
舒張末期質量(g) 104.62±13.25* 121.80±25.84* 79.73±21.43
心尖 10.56±1.79* 9.07±1.51* 7.41±0.68 心中 21.05±0.98* 21.49±1.91* 18.56±1.92 收縮末期
自由壁厚度 (mm)
心基 19.45±0.99* 19.97±3.49* 15.95±1.48 心尖 15.05±0.88* 15.47±2.81 12.63±1.81 心中 16.49±1.19* 17.96±1.82* 14.92±1.03 收縮末期
中隔壁厚度 (mm)
心基 14.23±2.61 16.66±1.64* 12.43±2.19
數值為平均數±標準差；* 顯著差異相對於控制組，* p<0.05
此外，本研究更將以上變項所得數據除以體表面積進行標準化(normalize)，
而所得統計結果如下(表 4-1-3)：
(一) 舒張末期質量指數部分，控制組皆顯著低於阻力組(p< .05)與耐力組 (p< .01)。
(二) 在心舒末期自由壁厚度指標方面，不論是左心室尖端、中層或基底部 位，阻力組與耐力組都是顯著厚於控制組(p< .05)，且該兩組間無顯著 差異(p> .05)。
(三) 在心舒末期中隔厚度指標(EDPWT index)部分，控制組在左心室尖端、
中層或基底部位皆呈現顯著薄於阻力組(p< .05)與耐力組(p< .01)，而阻 力組與耐力組間並無顯著差異(p> .05)。
(四) 在心縮末期自由壁厚度指標(ESPWT index)方面，耐力組在左心室中層 與基底層顯著厚於控制組(p< .01)，而阻力組僅在左心室基底層顯著厚 於控制組(p< .05)；而阻、耐力兩組間則無顯著差異(p> .05)。
(五) 在心縮末期中隔壁厚度指標(ESSWT index)部分，耐力組在左心室心 尖、中層與基底層皆顯著厚於控制組(p< .05)；阻力組於左心室心尖與 中層顯著厚於控制組(p< .05)，於基底層則是沒有顯著差異(p> .05)；兩 組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
三、 心臟泵血功能
心臟泵血功能包含心舒末期容積(EDV)、心縮末期容積(ESV)、每跳輸出量 (SV)、心輸出量(cardiac output)、射血分率(Ejection fraction)、最高射血率(PER) 與最高填充率(PFR)等七變項，除心舒末期容積(EDV)與心縮末期容積(ESV)進一 步執行標準化處理外(表 4-1-5)，其餘變項所得數據經統計分析結果如下(表 4-1-4)：
(一) 在心舒末期容積(EDV)方面，控制組顯著低於阻力組(p< .05)與耐力組
(二) 在心縮末期容積(ESV)方面，控制組顯著少於阻力組(p< .01)與耐力組 (p< .01)；阻力組與耐力組間並未有顯著差異(p> .05)。
(三) 在每跳輸出量(SV)方面，耐力組顯著高於阻力組(p< .05)與控制組 (p< .05)，阻力組與控制組間則無顯著差異存在(p> .05)。
(四) 在射血分率方面，三組間並未有顯著差異存在(p> .05)。
(五) 在最高射血率(PER)方面，控制組皆顯著低於阻力組(p< .01)與耐力組 (p< .05)；而阻力組與耐力組間則無顯著差異(p> .05)。
(六) 在最高填充率(PFR)方面，控制組皆顯著低於阻力組(p< .01)與耐力組 (p< .01)；而阻力組與耐力組間則無顯著差異(p> .05)。
(七) 在心舒末期容積(EDV)指標，阻力組與耐力組皆顯著高於控制組 (p< .05)，兩組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
(八) 在心縮末期容積(ESV)指標，阻力組與耐力組皆顯著高於控制組 (p< .01) ， 兩組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
表 4-1-3 標準化心臟結構型態之統計分析 心尖 9.91±1.94 11.74±1.24 10.28±2.39 心中 11.81±1.25 12.58±1.59* 10.17±1.2
心基 8.03±1.85 9.73±1.18* 6.86±1.49
數值為平均數±標準差；* 顯著差異相對於控制組，* p<0.05
表 4-1-4 心臟泵血功能之統計分析 心舒末期容積(EDV) (ml) 101.33±5.7*# 121±19.04* 79.59±18.38 心縮末期容積(ESV) (ml) 35.65±6.13* 41.94±12.84* 22.90±5.82 每跳輸出量(SV) (ml) 65.68±4.36# 79.06±11.01* 56.68±15.38
射血分率 (%) 64.95±4.69 65.72±6.71 70.78±0.06 最高射血率(PER) (ml/s) 306.51±52.56* 303.6±122.64* 152.44±62.96 最高填充率(PFR) (ml/s) 375.38±61.12* 378.88±77.37* 148.83±30.21
數值為平均數±標準差；# 顯著差異來自阻力組相對於耐力组，# p <0.05;* 顯著差異相對於控制
四、 心臟擴散張量影像分析
圖4-1 為阻力組、耐力組與控制組的心旋角度之影像，從中可以發現到阻力 組與耐力組的非周圍環狀的心肌纖維數目比一般正常組多。而所有數據經由統計 分析後，獲得以下結果(表 4-1-6)：
(一) 在非周圍環狀纖維比例上，阻力組與耐力組皆顯著高於控制組 (p< .05)，兩組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
(二) 在周圍環狀纖維比例中，阻力組與耐力組則是顯著低於控制組 (p< .05)，兩組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
(三) 在心尖部位，阻力組與耐力組於非周圍環狀纖維比例上，顯著高於 控制組(p< .05)；而在周圍環狀纖維比例中則是顯著低於控制組 (p< .05)，兩組運動組間則沒有顯著差異(p> .05)。
(四) 在左心室中層部位，阻力組與耐力組於非周圍環狀纖維比例上，顯 著高於控制組(p< .05)；而在周圍環狀纖維比例中則是顯著低於控制 組(p< .05)。
(五) 在左心室基底層部位，阻力組與耐力組於非周圍環狀纖維比例上，
(五) 在左心室基底層部位，阻力組與耐力組於非周圍環狀纖維比例上，