医学影像及运动.docx
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医学影像及运动
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（）、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·termlargeloadexercise
andchangeofsPeeificdomaininbrainusingMR
SPectroscoPy
AbstaCt
Objective:
ToinvestigatesPectrumeharaeteristiesofthebilaterallydorsolaterol
whitematterandcingulategraymatterofthefrontallobeofathleteswithlong一term
largeloadExereiseusingGEI.STMRinstrument，comParetovolunteers，grouPing
investigatethechangesandrules.
Method:
Choose20exeellentatllletesofareheryteamofshanxiProvinee，amollg
them，10athletesengageProfessionaltrainingforoneyear，10athletesfor3
years.TrainingProgramandintensityeveryweekof20athletesaresame.Andehoose
10volunteers.Request:
theageofall30objeets15between14and23，HanPeoPle，
mediealexaminationsarenormal，withnomentaldisorder、eranioeerebraltrauma、
organiedisease.Allthemknowtheexaminationandsignintheinformedeonsent.
（1）
PreParationbeforetheexamination.
（2）TOexeludeunknownPathologiealchangesin
brain，allexamineesareenforcedroutineMRdetection.（3）IH一MRsdataaequisition:
aPPlySNVHEADeoil.Seleetregionofinterestofthebilaterallydorsolateralwhite
matterandeingulategraymatterofthefrontallobe，aequisitesPeetrumdatausing
Point一resolvedsPectroseoPy（pRESS）.MRSdata15transmittedadvantageworkstation
ofA刀lerieanGEcomPany，whiehareeonneetedwithseanner.ResPectivelymeasure
coneentrationofN一aeetylaminosueeinieaeid（NAA）、eholinecomPosite（Cho）、
myo一inositol（ml）andereatine（Cr），thenealeulateratiosofNAA、Cho、mltoCr.
Results:
（1）TheabsolutevaluesofChoandml，Cho/Crandm刀Crratiosinleftanterior
cingulategyrusgrayofathletestrainingforoneyear、threeyearswerehigherthan
controlgrouP，thereWasstatistiealsignifieanee（P<0.05），buttherewasnostatistieal
signifieaneebetweenathletesforoneyearandthreeyears（P>0.05）.Andtherewasno
statistiealsignifieanceoftheabsolutevaluesofNAAandCr，NAA/Crratiosinthree
grouPs（P>0.05）.
（2）TheabsolutevaluesofCho，Cho/Crratiosinleftwhitematterofathletestraining
111
山西医科大学硕士学位论交
foroneyear、threeyearswerehigherthancontrolgrouP，therewasstatistical
signifieanee（P<0.05），buttherewasnostatistiealsignifieaneebetweenathletesforone
yearandthreeyears（P>0.05）.Andtherewasnostatisticalsignifieanceoftheabsolute
valuesofNAA·ml、Cr，NAA/Cr·ml/CrratiosinthreegrouPs（P>0.05）.
（3）TherewasnostatistiealsignifieaneeoftheabsolutevaluesofNAA、Cho、ml、
Cr，NAA/Cr、Cho/Cr、ml/Crratiosinrightanterioreingulategyrusgrayandrightwhite
matterinthreegroups（P>0.05）.
Conelusion:
fromthePersPeetiveofimageolog丫deteetsPeeifiedomaininbrain
ofathleteswhiehengagelong一termlargeloadexereiseusingMRsPeetroseoPy，the
eoncentrationofeholineandmyoinositolwasraiseduPinanteriorcingulategyrusgray，
cholinewasraiseduPinwhitematter.ltPointsthatexereisestressleadstothehighlevel
ofmetabolism.
Keywords:
MRsPeetroseoPylong一termlargeloadexereise
stresseenterfatigue
IV
山西医科大学硕士学位论交
foroneyear、threeyearswerehigherthancontrolgrouP，therewasstatistical
signifieanee（P<0.05），buttherewasnostatistiealsignifieaneebetweenathletesforone
yearandthreeyears（P>0.05）.Andtherewasnostatisticalsignifieanceoftheabsolute
valuesofNAA·ml、Cr，NAA/Cr·ml/CrratiosinthreegrouPs（P>0.05）.
（3）TherewasnostatistiealsignifieaneeoftheabsolutevaluesofNAA、Cho、ml、
Cr，NAA/Cr、Cho/Cr、ml/Crratiosinrightanterioreingulategyrusgrayandrightwhite
matterinthreegroups（P>0.05）.
Conelusion:
fromthePersPeetiveofimageolog丫deteetsPeeifiedomaininbrain
ofathleteswhiehengagelong一termlargeloadexereiseusingMRsPeetroseoPy，the
eoncentrationofeholineandmyoinositolwasraiseduPinanteriorcingulategyrusgray，
cholinewasraiseduPinwhitematter.ltPointsthatexereisestressleadstothehighlevel
ofmetabolism.
Keywords:
MRsPeetroseoPylong一termlargeloadexereise
stresseenterfatigue
IV
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）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:
Hooper&Maekinnon，1995）。
还有许多研究结果提示，中枢疲
劳患者的工作一记忆、选择注意、信息加工能力等认知功能的下降或受损〔’‘卜’:
门
（I）aly，2001:
RoSS，2001:
Lawrie，2000:
Dobbs，2001）。
与此同时，许多研究预示中
枢疲劳患者的认知功能障碍存在着一定的中枢机制。
这些机制包括脑形态结构的
异常、脑能量代谢的异常和脑其他生化物质的代谢异常等方面〔”，一’6}
（Nate1Son，2001:
puri，2002:
Vassallo，2001）。
另有研究提出，过度训练与抑郁
症可能具有相似的病因，如脑结构与功能的变化、中枢神经递质的变化等，并可
以用抗抑郁药进行治疗〔’下}（Armstr。
ng，vanHeest，2002）。
在运动训练环境中，运动员被施加各种与运动训练过程有关联的持续性或短
促性的应激导致应激反应，继而产生内部压力感，这种运动性应激-一应激反应-一
内部压力感的连续体共同构成了运动负荷。
对射箭项目而一言，运动员所承受的训
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练负荷强度与心理压力并存，共同参与应激反应，运动员的中枢疲劳发生比例较
高。
发生中枢疲劳，必然存在着其生化机制基础，理论上我们可以找到较敏感的
生化指标来对其进行检测评价。
随着技术手段的日益发展和丰富，关于中枢疲劳问题的研究日益转向大脑内
部。
而从影像学角度出发检测运动员神经系统生化代谢的研究国内外鲜有报导。
磁共振波谱（magnetieresonaneeSpeetroseopy，MRS）技术利用核磁共振现象和
化学位移作用，进行化合物的定量分析，是目前在活体内评估局部组织代谢、生
理生化改变的一种无创性检查技术，这就为运动员中枢疲劳现象的研究提供了崭
新的手段。
因此，本研究应用磁共振波谱技术对射箭运动员脑内特定功能区生化物质代
谢进行检测，其结果将为各运动队解决运动性中枢疲劳问题提供必要的理论指导。
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材料与方法
一、研究对象
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。
二、检查方法
l常规MRI检查全部研究对象MRI检查均用GESigna一STTwinspee〔I/ExCite
超导型磁共振扫描仪进行检查，运用头部线圈，常规检查序列包括快速自旋回波
（F尺FSE）轴位TZ加权像，快速扫描序列轴位Tl及SPG尺序列矢状位TI加权像，以除外
脑部未知病变。
2’l一l一MRS检查全部研究对象均采用二维多体素化学位移成像
（po1nt一resolvedspeetroseopy，PRESS）进行测定，参数为TR/TE:
1000八44ms;
FOV:
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P<0.05为有统计学意义。
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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，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10911士
83
2.50士
0.3
611土
154.7士0.3144士180.28士0.15353士48
运动员
一年组
l0906士
86
2.45士763士
150
2.1士
0.50.4
189士
23
0.49士
0.13
365士
运动员
二年组10921士2.48士781士1612.2士8O0.30.3178士340.45土0.15:
;72士:
36
F值
P值
0.0231.848
0.9780.300
5.32
0.033
6.15
0.019
5.486.02（）.205
0.0320.0210.825
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892.60士0.4632士154.8土0.4144土230.35士0.19348士:
亏9
运动员
一年组
1O896土
102
2.51士
0.5
665士
150.9士0.3156士170.45士0.18359土48
运动员
几年组l0911士2.49士750.4
00351.831
670士
161.8士0.3140士290.40士0.10367士39
1;值
P值0，8770.320
1.941
0.231
1.879
0.273
2.013
0.184
1.998
0.223
0.235
0.816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/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
114
2.8土
0.2
531士
128.7士0.3119士300.4士0.11:
318士65
运动员
一年织
lO873士
108
2.7土
0.3
628士
89
2.0士
0.4
128士
26
0.4士
0.18
:
考22士
54
运动员
二年组l0868士1242.8士674士1172.1士0.30.4121士280.4士0.12299士69
F值
P值
0.09
0.773
1.818
0.317
5.36
0.031
5.19
0.045
2.32
0.143
1.656
0.413
（）.518
0.606
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
对照全民10893士
101
运动员
一年织
10886士
114
运动员
二年织1O879士98
F值
P值
0.07
0.892
2.9士531土
0.4112
2.8士538士
0.496
2.8士541士
0.4121
1.7691.796
0.3610.355
.7士
0.2
128土
25
312士
52
.6士
0.3
138士
20
318士
4O
.7士
0.3
131士
28
309士
45
l、665
0.371
2.02
0.175
0.4土
0.15
0.4士
0.12
0.5士
0.18
1.575
0.470
0.439
0.698
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
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