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1、屏東教大體育第十三期身體的姿勢變化與運動對心搏出量改變的影響身體的姿勢變化與運動對心搏出量改變的影響高紹源國立澎湖科技大學海洋運動與遊憩系摘要潛水是本系運動技能項目之一，學生若能藉由實驗室的實驗，瞭解其在水中的生理變化，如心跳、心輸出量以及血壓的變化，則有助於其在水中維持生理機能的恆定，如體溫。本實驗藉由心電圖的計算，測出受試者在不同的身體姿勢；平躺、坐立、站立、坐立於腳踏車上以及在腳踏車上運動。由實驗數據顯示，受試者在平躺時，其心輸出量最少心跳最小；坐立姿勢，心輸出量逐漸增加，心跳也相對地升高；在站立的姿勢，心輸出量也比坐立姿勢時要來的高，而其心跳也是如此；坐在腳踏車上的情形與站立的結果相似
2、；當受試者在腳踏車上運動時 ，心輸出量及心跳達到最高值 。當受試者在水中時，無論是做浮潛或者是水肺潛水時，最好採取俯臥的姿勢，因為在俯臥時其心輸出量最少，心跳也相對最小，則流到四肢的血液也相對減少，所以身體內的熱量散失也減少，身體內的溫度也因此得以保持恆定。關鍵字 : 心電圖、心輸出量、心搏出量、心跳通訊作者：高紹源 ，澎湖縣馬公市六合路 300 號電話： 0922633695E-mail ： shaonpu.edu.tw26屏東教大體育第十三期身體的姿勢變化與運動對心搏出量改變的影響壹、緒論一、理論背景有些研究者指出：雖然運動所引發在心電圖R波振幅的改變，這樣的改變是由於左心室大小、 QRS
3、軸、心跳的改變以及缺血等因素所引起的 (Feldman, Borow, Neumann, Lang & Childers., 1985)，然而，其生理學的機制還不是很清楚。為了能區別 R波的振幅，以及與左心室大小改變之間的關係，受試者 12導程的心電圖都要記錄，以比較 R振幅與12導程的心電圖的關係。結果發現 R波的振幅與 V5 和V6 的關係系數是 0.81 (p 0.01)，除了在向量上可得知 V5和 V6與左心室的空間改變有所關聯之外，在統計數字上也獲得證明。相反地， R波的振幅與 I、 II 、 III 、 aVR 、 aVL 、 avF或 V1 的心電圖（導程）中，則沒有顯著的改變。
4、從胸腔到左心室後壁間，與R波振幅的改變係數為0.79 ( p0.001)。 從仰臥的位置到左後側位置，如此，把左心室移近到後側胸腔的位置，其 R波振幅在 V5 及V6 相關的改變係數為 41 (p0.001)。從這些數據上的改變，證明 R波振幅的改變與左心室胸腔的改變，有直接及動力相關(Feldman et al., 1985)。心臟的功用就是規律性的收縮 ，同時把缺氧的血液運輸到肺部與氧結合 （肺循環），並把這帶有氧氣的血液運輸到全身各處（體循環） (Froelicher & Myers, 2000)。心臟收縮的信號就是把電流擴散到心臟的肌肉。這電流的產生是由心臟節律細胞、在心臟周圍的特殊引
5、導組織、以及心肌本身所引導產生的。心電圖就是由心肌所產生的電流的記錄(Froelicher & Myers, 2000) 。人體的訊息是靠神經元來傳遞(Guyton & Hall, 2000) ，當神經元停止發送信號時，神經細胞內的電位與神經細胞外的電位差稱為靜止電位或稱為極化，其值約為 -70mV。當神經元將訊息從神經細胞本體傳送到軸突時，靜止電位則開始改變，由負電荷改變到趨近於零稱為動作電位或去極化（ depolarization），神經元以全或無的定律產生動作電位。當神經元內膜電位到達+30 mV （亳伏特）時，由於鉀離子的通道開啓較久，神經元內的鉀離子往神經細胞膜外流出（此時鈉離子通道
6、則關閉），造成細胞膜內的電位慢慢又變為 -70mV( 亳伏特 )，此過程稱為再極化（ repolarization）。因此人體內的訊息經由極化、去極化和再極化的過程傳遞出去(Guyton & Hall, 2000) 。當心臟的脈衝穿越心臟時，電流也從心臟擴散到圍繞心臟周邊的組織(Guyton &Hall, 2000) 。一小部分的電流則一路擴散到身體的表面。為什麼電流也會穿越心臟呢？因為在心肌細胞內存在動作電位，這動作電位是由於細胞膜內外離子濃度的不平衡所引起的。這動作電位可以增加鈣離子對細胞膜的穿透力。在細胞膜內增加鈣離子的濃度，可以增加心肌細胞的收縮力以及產生電流。如果電極放在身體的表皮上
7、，且與心臟的方向相反，則穿越心臟的電流可以被記錄下來(Guyton & Hall, 2000) 。T波是心室的再極化所產生的(Froelicher & Myers, 2000)。一般而言，再極化是往後延伸到心室，因為第一個心室肌細胞的再極化（at the beginning of the T wave）是最後一個去極化的肌細胞 (at the end of the QRS complex)。通常它的方向與 QRS的方向是一樣的，雖它代表相反的電子方向（去極化和再極化），這可以解釋為再極化是往相反的方向 (兩個負極 )以及一個有電的事實(Froelicher & Myers, 2000) 。T波
8、及 P波的振幅在胸部第五點的雙極導程是增加的，在運動後的最初2分鐘就達到最大的值。所有量測的電解質在運動最後都增加 (Froelicher & Myers, 2000) 。鉀離子增加到 60%以及磷增加到 53%。鉀離子降的最快，到休息狀態的值以下，並伴隨著血漿重碳酸鹽的產生。心電圖的改變無法即時反應出影響因素的改變，比如說鉀離子濃度的改變，無法在心電圖上馬上反應出來，但是它可以反應出在礦物質濃度平衡的改變。QRS27屏東教大體育第十三期身體的姿勢變化與運動對心搏出量改變的影響區的正常右軸 (normal right-axis) 以及後軸 (posterior-axis deviation)
9、的偏離，和 R波振幅的降低可能是右心室負荷過量、呼吸所引起的橫膈膜降低 (respiratory-induced descent of the diaphragm)、胸部阻抗的改變 (thoracic impedance)、或者是心室血容量的改變所造成的。 T波振幅的降低可能與末收縮體積 (decreased end-systolic volume) 的減少、交感律(sympathetic tone) 的改變、電解質濃度的改變，或者是T波向量的改變有所關連。其他的因素可能是因運動心電圖的改變所致，如電極位置的改變動作電位(action potentials)的改變、血球容積 (hematocr
10、it) 或電解質的改變 、心內血液體積(intracardiac blood volume)的改變，以及心房再極化波的增大 (augmentation of the atrial repolarization wave ) (Froelicher & Myers, 2000) 。貳、研究方法本研究以數學方程式分別計算出心搏出量與心輸出量，其方程式與計算方法如下：一、計算公式的種類心搏出量與心輸出量的數據是來自以下三種不同的計算公式(Feldman et al., 1985):（一） Y= -69.9472(X)+ 37.3483(Z)+ 65.0422 (X= T wave amplitude
11、, Z= RS amplitude)；（二） Y= -0.0342193(X)+23.5145(Z)+52.6177 (X=T wave amplitude Z=RS amplitude)；（三） Y= -83.1231(X)+0.915089(Z)+52.6177(X=T wave area, Z=RS amplitude)；Y= -83.1231(X)+0.915089(Z)+37.622(W)+62.1143 (X= T amplitude, Z= T wave area W=RS amplitude)。二、計算公式的解說根據上表的數據， (Feldman et al. (1985)運用
12、以下的公式計算出心搏出量的值”Y=-69.9472(X)+ 37.3483(Z)+ 65.0422 (X= T wave amplitude, Z= RS amplitude) 。因為研究”者能更精確的算出 T波的振幅，以及 RS波的振幅，相對於 T波所圍成的面積。（一） T波的振幅 (T-wave amplitude): 振幅的距離是以毫伏特 (millivolts) 為單位，從 T波的最高點，垂直到等電位線上的一點，這一點與在 T波上的最高點所連成的值，垂直於等電位（ Isoelectric line）線。（二） T波所圍成的面積 (Area under the T-wave)：T波所圍成
13、的面積，以平方毫伏特秒為單位。這幾乎直線的邊界區域，是從 T波的開端開始算起到 T波的尾端，而垂直部分則是從 T波的全長，與相等電位線垂直邊界的區域。（三） QRS區域的面積(QRS complex voltage)這區域的計算是以毫伏特 秒為單位 ，從 R波的頂端到 S波的底端所圍成的區域。（四）等電位線 (Isoelectricline): 這一條等電位值是連接 T波的尾端到下一個 T波的尾端。三、研究步驟（一）本實驗在澎湖科技大學健身房實施，研究對象為海洋運動與遊憩系男同學共12位。（二）受試者在進行本實驗之前，研究者會給予受試者解說，說明本實驗的過程及應注意事項。首先，在受試者身上裝置
14、心電圖的導線，同時要求受試者以不同的姿勢(分別為仰臥、坐姿、站姿、立姿、坐在腳踏車上以及不同的運動負荷下測得不同狀態時的 ECG。（三）受試者在腳踏車上休息五分鐘後，在腳踏車上增加 1磅負荷 (stage I)，運動十分鐘後測其 V5 ECG，同樣地，在 stage II時負荷增加為 2磅，並測其 V5 ECG，stage III 也是一樣但負荷增加到 3磅。（四）本實驗儀器最主要為心電圖儀(12 lead cardimax FX-2111)。28屏東教大體育第十三期身體的姿勢變化與運動對心搏出量改變的影響四、資料處理所測得的數據以 SPSS套裝軟體for windows 12.0 的單因子變異數分析。參、結果表 1 是受試者在不同的姿勢及不同負荷的運動狀態下，心跳、心搏出量，以及心輸出量的值。SV、HR、QT-amp & RS-ampT-area & RS-ampT-amp, T-area, & RS-ampSVHRQSVHRQSVHRQSubject Supine RestSeated RestStandingRestSeated bikeRestStage IExercise(ml)(bmp)(L/min
