| 摘要：肌氧含量是利用近红外光谱技术（NIRS）进行检测，用来评估骨骼肌组织中血容量的变化以及氧传递与氧消耗之间的平衡，并用于反应运动时机体组织的有氧和无氧代谢状态的生理学指标。本文通过综述肌氧含量作为一项无损测定的、敏感的指标在运动领域中的应用情况，分析其测定的实际意义，为评定运动员的生理机能状况、掌握训练强度和评价训练效果引入新的生物学监测指标提供理论依据。
论文关键词：肌氧含量,NIRS,最大摄氧量,乳酸阈
随着研究的发展，证实了乳酸的生成与氧的供给和利用之间有着密切的关系，而氧的运输又是由血红蛋白完成的，因此，如果能够监测到运动时骨骼肌组织中氧合血红蛋白(HbO2)的变化，对了解运动时人体的身体机能状况、对不同强度负荷的适应、掌握训练强度和评价训练效果以及判断运动性疲劳等有着重要的参考价值。随着NIRS的发展，实时监测组织中氧的供应状况成为可能[1-4]。这一技术能够无损伤的监测体内HbO2和还原血红蛋白的变化，由于是在体监测，实时性和动态性较好[5-7]。这种技术可用来评估骨骼肌组织中血容量的变化和氧传递与氧消耗之间的平衡，并用于反应运动时机体组织的有氧和无氧代谢状态[8-11]。
1 近红外线光谱技术监测肌氧含量的原理
NIRS是以氧合血红蛋白、还原血红蛋白、细胞色素氧化酶等的吸收光谱为基础，结合光在组织中的传播规律，利用近红外光对组织的良好穿透能力，研究光在组织中历经一系列吸收、散射后反射光携带的与吸收谱相关的组织生化信息。
机体在不同状态下血红蛋白携氧量会发生变化，从而对近红外光(600～1000nm)呈现出不同的吸收谱来确定氧代谢状态。光在组织中传播，部分被血红蛋白吸收，部分被散射，吸收的信号在接收器可以获得，经过解算处理便可得到氧合血红蛋白、还原血红蛋白百分比浓度的变化以及血容量的变化，从而了解肌肉组织氧供和氧需之间的平衡情况。
2 肌氧含量监测方法的应用
1977年，Jobsis首次将近红外光谱测量技术(NIRS)应用于研究人脑组织氧代谢[12]。20世纪90年代美国科学院院士，宾夕法尼亚大学医学院的Britton Chance 教授率先推出了肌肉组织氧饱和度无损检测的技术，并于1992年已提出NIRS能反映运动时机体组织的有氧与无氧代谢状态，评定运动后的恢复速度和有氧能力[13]。我国学者苏畅[14]等人在1998年将其用于肌肉组织的测量。目前，国际上已有研究者把近红外光谱测量用于胸部组织和肝脏、肾脏等器官组织的研究。我国已有众多学者将肌氧含量的近红外无损检测技术应用于赛艇、中长跑等运动项目来评定机体的运动能力[15,16]。另外有研究证实，在不同运动负荷下测定的肌氧含量与肌电图、最大摄氧量、血乳酸、心率等指标有高度相关性[17,18,19,20,21]，使得肌氧含量的监测技术愈加成熟，从而将科研技术与运动实践紧密结合，为运动员竞技能力的提高提供了新思路。
2.1肌氧含量的监测与肌肉疲劳
以往判断肌肉疲劳的方法主要是通过肌电图。有学者将肌肉氧含量与肌电信号结合起来，发现随着运动负荷的增加其肌氧含量下降，同时积分肌电（IEMG）升高，肌氧含量与 IEMG 的变化呈线性负相关，该研究证明了肌氧含量与肌电信号一样，可以反映运动状态下的肌肉活动。我国李秀荣[22]等人通过实验研究发现，在递增负荷运动中，肌氧含量随负荷增加而下降，且与 IEMG 显著负相关关( r=-0.852～-0.986 )，进一步提示了肌肉活动对氧的依赖，说明缺氧可能是导致肌肉疲劳的主要因素，同时也说明了肌氧含量可能是肌肉疲劳的又一检测指标。
2.2肌氧含量的监测与无氧阈
无氧阈(Anaerobic Threshold,AT)是指人体在逐级递增负荷运动中，开始大量动用无氧代谢供能的临界点，常以血乳酸水平达到4mmol/L时所对应的强度或功率来表示[23]。
Belardinelli等通过试验发现在负荷低于乳酸无氧阈时肌氧含量下降缓慢，达到乳酸无氧阈时肌氧含量下降加速，即出现明显的拐点。同时也发现肌氧含量下降与乳酸的升高相关[24]。曹建民等研究也发现，递增负荷运动时肌氧含量的下降与乳酸的升高二者高度相关[25]。上述均说明肌氧含量出现拐点可以用乳酸的变化解释，肌氧含量可以用来推测无氧阈。另外，徐国栋[19]等利用NIRS监测气体交换率的实验中也发现，运动过程中骨骼肌组织内氧含量随着运动强度的增加呈现出规律性的变化，ΔHbO2与VO2max和无氧阈间具有高度的相关性。
2.3肌氧含量的监测与最大摄氧量
最大摄氧量(VO2max)是指人体进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中，当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时，单位时间内所能摄取的氧量。它反映了机体吸入氧、运输氧合利用氧的能力，是评定人体有氧工作能力的重要指标之一。
我国学者沈友清等通过实验研究，认为肌氧含量的相对有效下降值(Deff)和最大摄氧量(VO2max)存在相关性，两者均与机体有氧代谢能力密切相关[20]。肌氧含量的相对有效下降值(Deff)是肌氧含量从安静状态到浓度达到最低的差值。运动时，由于需要更多能量维持运动，氧气的消耗增加，导致局部肌肉组织脱氧，使肌氧含量下降，与安静状态时相比形成一个相对有效下降值。它反映运动过程中组织动员和利用氧气的情况，可用来评定运动肌肉的氧化代谢能力[26]。相同负荷时，肌氧下降深度越深，表明局部肌肉对氧的需求和消耗量愈大。运动至力竭时组织动员和利用氧气的能力已经达到最高水平，Deff反映组织消耗氧气的相对变化量。
由此推测，运动过程中肌氧含量的相对有效下降值越大，肌肉对氧的代谢能力越强，局部氧的动员和利用越充分，有利于VO2max的提高。反过来，局部肌肉对氧的利用率愈低，在进行递增负荷运动时糖酵解供能出现的越早，不利于运动的持续进行。
3 结论
肌氧含量作为反映运动能力差异的一项无损测定的、敏感的指标，直观、形象地揭示了运动时肌氧输送与消耗利用的关系。同时，众多研究表明，肌氧含量与血乳酸、无氧阈、最大摄氧量等指标之间存在着高度相关关系，证明了采用肌氧含量测定能作为监测和评定人体最大有氧能力的有效方法，为运动员的生理机能评定和运动训练效果的生理评价引入了新的测试技术和评价指标。
参考文献：
[1] De Blasi RA,Cope M,Elwell C,et al.Noninvasive measurement of human forearm oxygen consumption by near infrared spectroscopy[J].Eur J Appl Physiol Occup Physiol,1993,67(1):20-25.
[2] De Blasi RA,Fantini S, Franceschini MA,et al.Cerebral and muscle oxygen saturation measurement by frequency–domain near–infrared spectrometer[J].Med Biol Eng Comput,1995,33(2):
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