以磁振造影(MRI)評估運動狀態下的左心室構造功能

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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 9

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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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

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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

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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

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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。

參考文獻

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