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以磁振造影 (MRI) 評估運動狀態下的左心室構造功能
林 瑞 興 1 滕 文 豹 2 國 立 屏 東 教 育 大 學 體 育 學 系 1 屏 東 基 督 教 醫 院 放 射 線 科 2摘 要
應用磁振造影技術 (magnetic resonance imaging, MRI) 可準確的分析左心室質量 (left ventricular mass, LVM) 、 射 血 分 數 (ejection fraction, EF) 、 心 縮 末 期 容 積 (end-systolic volumes, ESV) 、心舒末期容積 (end-diastolic volumes, EDV) 、心輸出量 (cardiac output, CO)、心縮及心舒末期心肌厚度、主動脈血流量。目前研究可應用磁共振
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壹、前言
磁振造影技術 (magnetic resonance imaging, MRI) 是目前評估心肺病理學的最先進
儀器，透過心室內的3-D 造影、心質量測量，更可分析心臟的構造、大小，也可以分析
血流量、血流速率、心肌組織 (Fogel, 2000；Powell and Geva, 2000；Pedersen 等, 2002)。 Niezen, Doornbos, Wall, and Roos (1998) 以 MRI 分析健康受試者在安靜時、次最大負荷
時的主動脈血流量，配合相容性的腳踏車的使用，使用 MRI 可有效、安全的分析健康
受試者在安靜時及次最大運動負荷時的主動脈血流量，而也有數篇文獻以 MRI 相容性
腳踏車測試運動中的 MRI 心臟顯影 (Niezen 等, 1998；Pedersen 等, 2002；Taylor 等,
2002) 。自從 1973 年 Lauterbur 首次利用梯度磁場 (gradient) 取得一影像後，MRI 運用
於研究中日益常見，其非侵入性以及高解析度的特性，目前 MRI 已經被廣泛的運用在 臨床診斷及運動醫學中。
貳、運動訓練後心臟形態、構造及功能上的改變
綜觀耐力運動訓練對心臟的影響，不僅只是型態、結構，更有泵血功能、效率的提 昇，進而改善個體血液循環功能。王廣峰等 (2002) 的研究指出，優秀排球運動員的 LVM、左心室壁舒張末期厚度、間室隔舒張末期厚度與左心室舒張末期內徑皆顯著大於 對照組。Toraa, Pouillard, Merlet, and Friemel (1999) 以八名長期接受耐力運動訓練之運 動員為研究對象，亦發現長期訓練耐力型運動員的左心室有肥大的效應，並且在冠狀動脈功能上的增益也顯著高於控制組。Molinari 等（2000）的研究中也發現了相同的結果，
並且觀測到耐力運動訓練對冠狀動脈功能有促進的效益。Fleck, Henke, and Wilson (1989)
的研究指出，舉重訓練增加心肌厚度，和增加心臟舒張時左心室容積，減少心臟收縮時 左心室容積，但並沒有改變右心室的心肌厚度及容積。 耐力運動訓練導致心臟型態結構上的改變，連帶使心臟的功能產生轉變，經過運動 訓練後，心臟的泵血功能會提升效益，尤其是在SV、CO、EF、EDV 和 ESV 等，常被 用來做為心臟泵血功能的關鍵指標。Molinari (2000) 測量長期接受高強度耐力運動訓練 的運動員，其EDV、ESV、SV 和 CO 都顯著高於一般正常人。 Wernstedt 等 (2002) 針對 10 名男性與 10 名女性為研究對象，進行耐力運動訓練， 以 MRI 量測 LVM，結果發現耐力運動訓練組的 LVM 顯著高於控制組與重量訓練組。 在Zandrino 等 (2000) 的研究中以 MRI 為實驗器材，針對 12 名受過高度訓練的划槳手 做為觀察對象，並與12 名坐式生活型態之健康受試者比較 LVM、EDV、ESV、SV、CO 等測試結果，結果發現實驗組皆顯著高於控制組。
參、以
MRI 影像顯影運動狀態下的左心室變化
Taylor 等 (2002) 以 MRI 及與 MRI 相容的運動腳踏車為器材，11 名年輕健康的受
試者，被要求在拍攝 MRI 的過程中同時踩腳踏車，以收集運動中腹部大動脈的血流變
化，心跳率從 73±6.2 增加至 110±8.8 次/分，運動過程中腹部血流量從 2.9±0.6 增加至
7.2±1.4 升/分，胃部及腎臟的血流量從 2.1±0.5 降至 1.6±0.7 升/分，腎下血流量從 0.9±0.4
增加至 5.6±1.1 升/分，上腹部主動脈 (supraceliac aorta) 的血流量從 3.5±0.8 增加至
6.5±0.5dyn/cm2，及腎下血流量從1.3±0.8 增加至 5.2±1.3 升/分，皆達顯著水準(p<0.05)。 Pedersen 等 (2002) 以 MRI 及與 MRI 相容的運動腳踏車為器材，11 名受試者被要
屏東教大體育第十三期 以磁振造影(MRI)評估運動狀態下的左心室構造功能 11 脈血回流速率從2.5±0.1 增加至 4.4±0.4 升/分/米2，左、右肺動脈也有相似的增加情形， 血流量的增加主要是心跳率的增加，下靜脈血流量與上靜脈血流量比從 1.4±0.1 增加至 1.8±0.1(0.5 瓦/每公斤)、增加至 2.2±0.2(1.0 瓦/每公斤)，分別達到顯著水準。研究結果顯 示，MRI 的顯影技術可以立即的收集到運動時血流量的變化。 Tulevski 等 (2000) 的研究指出，接受外科手術的病人及健康受試者的右心室血流 量之比較，分析二組的右心室和左心室 EF 之差異，結果發現，健康組的右心室 EF 顯 著高於病患組 (71±9 與 57±10%) ，但右心室的 CO (86±21 與 72±27ml) 、右心室 LVM (123±37 與 123±33ml) 及安靜心跳率 (61±10 與 69±14 次/分) 等並無顯著差異，在運動 測驗時，二組右心室 EF 都顯著增加 (20±16 與 17±18%) ，但健康組的右心室 EF 顯著 高於病患組 (85±3 與 66±7%，p<0.05)，健康組的右心室 CO 顯著增加 (22±19%，p<0.05)， 但病患組卻沒有顯著差異 (-10±28%，p>0.05)。健康組的右心室舒張末期容積並沒有顯 著改變 (2±17%) ，但病患組的右心室舒張末期容積卻顯著下降 (-24±15%)。 Myers 等 (2000) 指出，運動訓練目前普遍用來做為心肌梗塞病患的介入復健，大 部份的研究期程趨向短期性研究，Myers 等並以 25 位心肌梗塞病患為研究對象，在發 病後復原期增加運動訓練介入的方式，訓練前、後以 MRI 測量心肌梗塞部位及非梗塞 部位左心室的大小、功能及心肌厚度，測量時間的訓練前、二個月訓練後及一年後追蹤， 結果發現運動訓練介入組的最大攝氧量顯著增加 (前測 19.7±3 與二個月後 25.1±5 及一 年後 24.2±5ml/kg/min，p<0.05)，但控制組並沒有顯著改善。而二組在任何時段測得的
屏東教大體育第十三期 以磁振造影(MRI)評估運動狀態下的左心室構造功能 12 上是一日千里，藉由高科技醫學儀器 MRI 的輔助，可進一步探索人體內部組織，而整 理目前運動醫學與心臟功能及構造的相關文獻後發現，大部份的實驗設計採一次測驗為 主，亦即橫向的測試研究，而受試者也均以臨床上的病患為多，較少以運動訓練介入的 方式及以健康受試者為研究對象來探討縱貫性的介入效果。
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