1、山西医科大学硕士学位论文长期大负荷运动与脑内特定功能区改变相关性的 MR 波谱研究摘要目的:利用 GEI.STMR 仪对长期大负荷运动的运动员双侧额 11 一卜背外 f 则白质和前部扣带回皮质进行波谱研究，对照正常志愿者，分组探讨其变化及规律。方法:选取 20 例山西省射箭队职业运动员，其中 10 例从事专业训练 1 年，10 例从事专业训练 3 年.20 例运动员每周训练计划及强度相同。10 例正常对照人群。要求:所有 30 例观察对象年龄 14 一 23 岁，体检正常，既往无精神疾病、颅脑外伤及脑器质性疾病。该项检查得到所有志愿者知晓并于知情书签字同意。(l)检查前准备(2)所有被检查者均
2、行常规头颅 M 刚检查以除外脑部未知病变。(3)H 一 MRS 数据采集: 使用 8 通道头部相控阵线圈。在fZ 加权图像上选择双侧额廿卜背外侧白质和前部扣带回皮质为检测的感兴趣区，用点解析序列(PRESS)多体素进行波谱采集。麒 S 数据传送到与扫描仪相连的美国 GE 公司的AW4.3 工作站，分别测取双侧额叶一背外侧白质和前部扣带回皮质的 N 一乙酞天门冬氨酸(NAA) 、胆碱复合物(Cho) 、肌醇(mI)和肌酸(Cr)等代谢物的浓度值，并计算 NAA、Cho、Ml 与 Cr 的比值。结果:(l)运动员一年组、三年组左侧前额叶扣带回皮质内 Cho、mI 绝对值，Cho/Cr、rnI/Cr
3、 比值均高于对照组，差异有统计学意义(只 0.05)，而运动员一年组与三年组间差异无统计学意义(乃 0.05)。三组的 NAA、Cr 的绝对值和 NAA/Cr 的比值差异无统计学意义(乃 0.05)。(2)运动员一年组、三年组左侧前额叶白质内 Cho 绝对值，Cho/Cr 比值均高于对照组，差异有统计学意义(只 0.()5)，而运动员一年组与三年组间差异无统计学意义(乃 0.05)。三组的 NAA、ml、Cr 的绝对值和 NAA/Cr、ml/Cr 的比值差异无统计学意义(乃 0.05)。(3)运动员一年组、三年组一，J 对照组右侧前额叶扣带回皮质与右侧前额叶白质内 NAA、意义(乃 0.Ch(
4、)、ml、Cr 绝对值、从/Cr 、Cho/Cr、ml/Cr 比值的差异均无统计学05)。结论山西医科大学硕士学位论文从影像学角度，利用磁共振波谱技术对长期大负荷运动的运动员脑内特定功能区进行检测，运动员前部扣带回皮质内胆碱和肌醇水平升高，前额叶白质内胆碱水平升一高，提示运动应激代谢水平增高。关键词:MR 波谱学长期大负荷运动应激中枢疲劳山西医科大学硕士学位论文Deteetionofrelevancebetweenlong termlargeloadexerciseandchangeofsPeeificdomaininbrainusingMRSPectroscoPyAbstaCtObjecti
5、ve:ToinvestigatesPectrumeharaeteristiesofthebilaterallydorsolaterolwhitematterandcingulategraymatterofthefrontallobeofathleteswithlong 一 termlargeloadExereiseusingGEI.STMRinstrument， comParetovolunteers，grouPinginvestigatethechangesandrules.Method:Choose20exeellentatllletesofareheryteamofshanxiProvi
6、nee，amollgthem， 10athletesengageProfessionaltrainingforoneyear， 10athletesfor3years.TrainingProgramandintensityeveryweekof20athletesaresame.Andehoose10volunteers.Request:theageofall30objeets15between14and23， HanPeoPle，mediealexaminationsarenormal， withnomentaldisorder、 eranioeerebraltrauma、organiedi
7、sease.Allthemknowtheexaminationandsignintheinformedeonsent.(1)PreParationbeforetheexamination.(2)TOexeludeunknownPathologiealchangesinbrain， allexamineesareenforcedroutineMRdetection.(3)IH 一 MRsdataaequisition:aPPlySNVHEADeoil.Seleetregionofinterestofthebilaterallydorsolateralwhitematterandeingulate
8、graymatterofthefrontallobe， aequisitesPeetrumdatausingPoint 一 resolvedsPectroseoPy(pRESS).MRSdata15transmittedadvantageworkstationofA 刀 lerieanGEcomPany， whiehareeonneetedwithseanner.ResPectivelymeasureconeentrationofN 一 aeetylaminosueeinieaeid(NAA)、 eholinecomPosite(Cho)、myo 一 inositol(ml)andereati
9、ne(Cr)， thenealeulateratiosofNAA、Cho 、 mltoCr.Results:(1)TheabsolutevaluesofChoandml， Cho/Crandm 刀 Crratiosinleftanteriorcingulategyrusgrayofathletestrainingforoneyear、 threeyearswerehigherthancontrolgrouP， thereWasstatistiealsignifieanee(P0.05).Andtherewasnostatistiealsignifieanceoftheabsolutevalue
10、sofNAAandCr， NAA/CrratiosinthreegrouPs(P0.05).(2)TheabsolutevaluesofCho， Cho/Crratiosinleftwhitematterofathletestraining111山西医科大学硕士学位论交foroneyear、 threeyearswerehigherthancontrolgrouP， therewasstatisticalsignifieanee(P0.05).AndtherewasnostatisticalsignifieanceoftheabsolutevaluesofNAAml、Cr，NAA/Cr ml/
11、CrratiosinthreegrouPs(P0.05).(3)TherewasnostatistiealsignifieaneeoftheabsolutevaluesofNAA、Cho 、ml、Cr，NAA/Cr、Cho/Cr、 ml/Crratiosinrightanterioreingulategyrusgrayandrightwhitematterinthreegroups(P0.05).Conelusion:fromthePersPeetiveofimageolog 丫 deteetsPeeifiedomaininbrainofathleteswhiehengagelong 一 te
12、rmlargeloadexereiseusingMRsPeetroseoPy，theeoncentrationofeholineandmyoinositolwasraiseduPinanteriorcingulategyrusgray，cholinewasraiseduPinwhitematter.ltPointsthatexereisestressleadstothehighlevelofmetabolism.Keywords:MRsPeetroseoPylong 一 termlargeloadexereisestresseenterfatigueIV山西医科大学硕士学位论交foroneye
13、ar、 threeyearswerehigherthancontrolgrouP， therewasstatisticalsignifieanee(P0.05).AndtherewasnostatisticalsignifieanceoftheabsolutevaluesofNAAml、Cr，NAA/Cr ml/CrratiosinthreegrouPs(P0.05).(3)TherewasnostatistiealsignifieaneeoftheabsolutevaluesofNAA、Cho 、ml、Cr，NAA/Cr、Cho/Cr、 ml/Crratiosinrightanteriore
14、ingulategyrusgrayandrightwhitematterinthreegroups(P0.05).Conelusion:fromthePersPeetiveofimageolog 丫 deteetsPeeifiedomaininbrainofathleteswhiehengagelong 一 termlargeloadexereiseusingMRsPeetroseoPy，theeoncentrationofeholineandmyoinositolwasraiseduPinanteriorcingulategyrusgray，cholinewasraiseduPinwhite
15、matter.ltPointsthatexereisestressleadstothehighlevelofmetabolism.Keywords:MRsPeetroseoPylong 一 termlargeloadexereisestresseenterfatigueIV山西医科大学硕士学位论文月 lJ 青运动是一种典型的应激” 。现代竞技体育近乎极端性的特殊环境使运动员承受长期的大负荷运动训练和高应激压力，不可避免地产生中枢疲劳现象。如何检测和预防运动性中枢疲劳就成了国内外有关学者普遍关注的焦点问题之一，但由于中枢疲劳内在机制和外在表现的复杂性，使得焦点问题成了焦点难题。在 2008 年奥
16、运会期间，系统开展运动性中枢疲劳问题的研究，特别是具备可操作性的检测方法的研究具有十分重要的理论意义和现实意义。20 世纪 90 年代以来，不同学科的研究者从不同角度应用先进技术探索了各种与中枢疲劳有关现象或症状的神经生物学机制，其结果大都为中枢神经系统自我调控能力的下降，从而导致外在行为表现的各种异常。Puffer， Mcshane(1991;1992)的研究提示竺一月，竞技运动员对成功的刻意追求易于导致过度训练，并呈现出慢性疲劳和情绪消沉。 Pelus。 ，Andrade(2005)研究揭示， ，过度训练不利于心理健康，突出表现在情绪的负性变化方面。Morgan，Brown 等(1987)
17、 对 400 名男女游泳运动员进行了为期 10 年的情绪研究和，结果显示，训练量的增加导致情绪扰乱程度的增加。Pierce(2002)的研究结果也与之相符闭。Berglund 和 safstrom(1994)在巴塞罗那奥运会前对瑞典皮划艇运动员进行了为期 3 个月的情绪监控月.研究表明长时期高强度训练可导致情绪干扰民 9，(Berger，Mott，1999:HooperFOV:24CmX24em:NEX:l:phase:18:Freq:18:VOI:Fov/矩阵。定位像为横轴位 TZ加权像。兴趣区为双侧前额叶背外侧白质及前部扣带回皮质，尽量避开脑沟，防止脑脊液的干扰影响测量结果。3 数据评价方
18、法和标准所有 MRS 数据均在 SUNAW4.3 工作站上进行相位校准、基线校正及 ppm 转换后，分别在 2.oppm，3.02ppm，3，56ppm，3.23ppm 处选择一定范围内的峰值计算曲线下面积，得到 NAA，Cho，mI ，Cr 等代谢物的浓度，并在此基础上计算NAA/Cr、Cho/Cr、ml/Cr 等比值。三、统计学分析所有计量资料均以所有统计学分析均用从又士 S 表示，SPSS13.0 进行，进行方差分析，LSD 一 t 检验进行两两比较。取 P0.05 为有统计学意义。山西医科大学硕士学位论文结果一、运动员组与对照组的左侧前额叶扣带回皮质H 一 MRS 检查结果由表一可见，
19、运动员一年组、三年组与对照组左侧前额叶扣带回皮质的 Ch。 、I。绝对值，Cho/Cr、m1/Cr 比值的差异有统计学意义( 只 0.05)，而 NAA、Cr 的绝对值和 NAA/Cr 的比值差异无统计学意义(乃 0.05)。两两比较采用 LSD 一检验，显示运动员一年组、三年组 Cho、mI 绝对值，Cho/Cr 、mI/CrL 匕值均高于对照组，差异有统计学意义(只 0.05)，而运动员一年组与三年组间差异无统计学意义 (乃 0.()5)。表一左侧前额叶扣带回皮质H 一 MRS 检杳结果比较(mmol/L，x 士 s)组别例数 NAANAA/CrChoCho/Crmlml/CrCr对照组
20、10 911 士832.50 士0.3611 土154.7 士 0.3144 士 18 0.28 士 0.15353 士 48运动员一年组l0906 士862.45 士 763 士1502.1 士0.5 0.4189 士230.49 士0.13365 士运动员二年组 10921 士 2.48 士 781 士 161 2.2 士 8O0.3 0.3178 士 34 0.45 土 0.15:;72 士:36F 值P 值0.0231.8480.9780.3005.320.0336.150.0195.486.02().2050.0320.0210.825二、运动员组与对照组的右侧前额叶扣带回皮质H 一
21、 MRS 检查结果由表二可见，运动员一年组、三年组与对照组右侧前额叶扣带回皮质内 NAA、Cho、ml 、Cr 绝对值、 NAA/Cr、Cho/Cr 、ml/Cr 比值的差异均无统计学意义(乃 0.05)。表二右侧前额叶扣带回皮质H 一 MRS 检杏结果比较(mmol/L，x 士 s)组别例数 NAANAA/CrChoCho/Crmlml/CrCr对照组 10907 士 89 2.60 士 0.4632 士 154.8 土 0.4144 土 23 0.35 士 0.19348 士:亏 9运动员一年组1O896 土1022.51 士0.5665 士150.9 士 0.3156 士 17 0.45
22、 士 0.18359 土 48运动员几年组 l0 911 士 2.49 士 750.400351.831670 士161.8 士 0.3140 士 29 0.40 士 0.10367 士 391;值P 值 0， 8770.3201.9410.2311.8790.2732.0130.1841.9980.2230.2350.816 山西医科大学硕士学位论文三、运动员组与对照组的左侧前额叶白质H 一 MRS 检查结果由表三可见，运动员一年组、三年组与对照组左侧前额叶白质的 Cho 绝对值，Cho/Cr 比值的差异有统计学意义(只 0.05)，而 NAA、m1、Cr 的绝对值和 NAA/Cr、nl/C
23、r 的比值差异无统计学意义(乃 0.05)。两两比较采用 LSD 一检验，显示运动员一年组、三年组 Cho 绝对值， Cho/Cr 比值均高于对照组，差异有统计学意义(只 0.05)，而运动员一年组与三年组间差异无统计学意义(乃 0.05)。表二左侧前额叶白质H 一 MRS 检查结果比较(mmol/L ， 、士 s)组别例数 NAANAA/CrChoCho/Crmlml/CrCr对照织.10888 士1142.8 土0.2531 士128.7 士 0.3 119 士 30 0.4 士 0.11 :318 士 65运动员一年织lO873 士1082.7 土0.3628 士892.0 士0.412
24、8 士260.4 士0.18:考 22 士54运动员二年组 l0868 士 124 2.8 士 674 士 117 2.1 士 0.3 0.4121 士 28 0.4 士 0.12299 士 69F 值P 值0.090.7731.8180.3175.360.0315.190.0452.320.1431.6560.413().5180.606四、运动员组与对照组的右侧前额叶白质H 一 MRS 检查结果由表四可见，运动员一年组、三年组与对照组右侧前额叶白质内 NAA、Cho 、l。I、Cr 绝对值、NAA/Cr、Cho/Cr、m1/Cr 比值的差异均无统计学意义 (乃 0.05)。表四右侧前额叶白
25、质H 一 MRS 检杳结果比较 (mmol/L，x 士 s)组别例数 NAANAA/CrChoCho/Crml ml/CrCr对照全民 10893 士101运动员一年织10886 士114运动员二年织 1O879 士 98F 值P 值0.070.8922.9 士 531 土0.41122.8 士 538 士0.4962.8 士 541 士0.41211.7691.7960.3610.355.7 士0.2128 土25312 士52.6 士0.3138 士20318 士4O.7 士0.3131 士28309 士45l、6650.3712.020.1750.4 土0.150.4 士0.120.5
26、士0.181.5750.4700.4390.698山西医科大学硕士学位论文讨论一长期大负荷运动导致脑内特定功能区改变的生理过程运动是一种典型的应激 ，长期大负荷运动可以引发应激与应激耐受性之间的失衡状态，从而引起运动性中枢疲劳。中国运动员的中枢疲劳主要来自外部因素，特别是训练、管理因素，外部因素是客观存在的，而且运动员无法回避，再加上缺乏有效和及时的调整，大负荷的运动即构成了持续的高应激压力，如果这种失衡状态不能及时有效的改善，程度进一步加重，将会产生较稳定的或呈现一定外显特征的中枢结构与功能状态的改变，其对运动员的训练、比赛实践的行为过程将带来巨大的负面作用，严重时还可出现记忆障碍、应激性精
27、神紊乱、免疫力低下等多系统疾患。国内外体育界对运动性中枢疲劳的认识主要局限在经验和运动员的主观体验层面上，而且缺乏系统、有效的检测和调控方法。运动性中枢疲劳是运动生理学和运动医学的核心问题，对其进行研究不但具有重大的理论意义，而且对于指导运动训练，都有着实际应用价值。二利用磁共振波谱技术检测评价随着研究方法和技术的不断改进和提高，对运动性中枢疲劳的研究越来越深入，诊断手段也日益丰富。但是，从影像学角度对其进行阐述的研究鲜有报导。本研究运用氢质子磁共振波谱技术对长期处于大负荷运动及应激压力下的运动员脑内特定功能区进行检测，观察其内生物化学物质的代谢特征。考虑到训练计划的实际情况、研究测试时间的局
28、限，在山西省射箭队选取 20 名职业运动员进行检测。MR 波谱技术可无损伤获得活体器官组织中 NAA、Cho、mI 及 Cr 等不同代谢产物浓度，反映其生理及病理变化特点，可定量分析，又被称为“无创活检” 。前额叶区域富含与其他大脑皮质、边缘系统和皮质下区的传入和传出纤维，它在调节情感和情绪方面起着非常重要的作用。长期大负荷运动及持续应激会引起该功能区内生物化学物质的代谢改变，故选取双侧前额叶扣带回皮质及背外侧白质作为研究的感兴趣区。1.肌酸 (Cr)峰:位于波谱 3.oppm 处。包括肌酸(ereatine)和磷酸肌酸(phosphocreatine)，为高能磷酸盐的储备形式及 ATP 和
29、ADP 的缓冲剂，是能量代谢的标志，该峰在生理及病理状态下比较稳定，常用来作参考比较其他代谢产物的变化!升， 。本研究结果中，运动员一年组、三年组和正常志愿者各部位 Cr 浓度的差异无统计学意义。2.N 一乙酞天门冬氨酸(NAA):位于波谱 2.oppm 处。NAA 在人脑中含量丰富，普遍山西医科大学硕士学位论文存在于神经元 jJfu 体及神经轴突中，成熟的神经胶质细胞中不含 NAA。NAA 在大脑皮吸主要位于神经元胞体中，在白质中主要位于轴突中。NAA 峰在正常人脑的波谱中峰值最高，NAI的降低提示神经元及轴突的缺失或功能不全，在神经细胞或轴索损伤时，NAA 分解加速以满足髓鞘修复时脂质合成
30、及细胞或轴索损伤部位局部细胞供能的临时需要，在神经元细胞或轴突死亡后 NAA 降低然后消失。NAA 的丢失已经被作为神经元损伤或死亡的标 4 记物。它的含量变化反映了神经元的数量和功能状态，故认为 NAA 峰值是神经结构完整性的标志。本研究结果中，运动员一年组、三年组和正常志愿者双侧前额叶白质及前部扣带回皮质的 NAA 浓度及 NAA/Cr 的比值差异无统计学意义，提示运动员脑内此功能区神经细胞功能正常。3.胆碱(C飞():位于波谱 3.Zppm 处。反映总胆碱含量，包括磷酸胆碱( 膜磷脂的前体)、磷酷酞月川减和磷酸甘油胆碱( 膜磷脂崩解的产物 )等细胞膜的组成成分。与细胞膜磷脂代谢有关，参与
31、细胞膜的合成与降解9 一， ， ，反映细胞膜的转运状况。磷)旨酞胆碱也是参与细胞内信号转导的第 2 信使( 二酷酞甘油 )的重要来源。部分 Cho峰信号也来自 J 几乙酞胆碱，该物质富含于神经胶质细胞中，当神经胶质细胞增生时可见其增高。同时乙酞胆碱是与一记忆、情绪密切相关的神经递质，是情绪紊乱的病理生理基础。本研究结果中，运动员一年组与三年组左侧前部扣带回皮质及左侧前额叶白质的 Ch。浓度及 Cho/Cr 的比值均高于对照组，提示运动员一该部位存在神经细胞膜磷脂代谢的改变。4.肌醇(m 工) 峰 :位于波谱 3.56pPm 处。肌醇参与磷酸肌醇循环，它也是二磷酸肌醇的储存方式，联结着受体和细胞
32、内活动，充当着中枢神经系统激素和神经递质的第 2 或第 3 信使公竺 。肌醇还是心境稳定剂铿盐的底物，铿盐可以通过抑制肌醇磷酸酶的活性从而抑制三磷酸肌醇转化为肌醇。本研究结果中，运动员一年组与三年组左侧前部扣带回皮质的 mI 浓度及 ml/Cr 的比值均高于对照组，提示运动员该部位信号转导和代谢发生改变。另研究表明!2 勺:耐和乙酞胆碱及其他神经递质一起，可能在维护神经胶质细胞功能和调节突触活动中起重要作用。MIS 测得的体内 Cho、mI 水平也可能反映了非神经元组织的生物活动变化。本研究结果为运动员左侧前额叶扣带回皮质及左侧前额叶白质内代谢水平升高，可能是由于视觉、听觉等感觉的刺激主要作用
33、于大脑左侧，而右侧大脑相应功能区无改变。运动员左右大脑特定功能区的代谢水平有无差别有待进一步研究。本研究通过氢质一子磁共振波谱技术的检测评价方法，为国内运动队在超限性山西医科大学硕士学位论文的运动训练过程中及时发现并有效处理长期大负荷运动导致的脑内特定功能区改变等问题提供了较为系统的有关理论与方法指导。对国内教练员、运动员、训练管理人员提高对发生于运动训练过程中的中枢疲劳等问题的认知水平将具有积极的促进作用。不可避免，本研究也有一定的局限性。首先，样本量较小，影响了数据分析，对有些问题的解释力度不足，结果的稳定性也受到一定影响。其次，木研究的运动项目较局限(射箭队 )，对结果的外推会产生一定影响。再次，关于长期大负荷运动、应激及中枢疲劳等问题，国内外系统化的实验研究资料匾乏，所以，本研究作为探索性研究，存在一定的理论和方法方面的限制。结论l 从影像学角度，利用磁共振波谱技术对长期大负荷运动的运动员脑内特定功能区进行检测，为运动领域内的相关问题提供了理论指导。2 长期大负荷运动的运动员前部扣带回皮质内胆碱和肌醇水平升高，前额叶白质内胆碱水平升高，提示运动应激代谢水平增高。
