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临床研究｜｜Clinical Articles              磁共振成像  2024年7月第15卷第7期  Chin J Magn Reson Imaging, Jul, 2024, Vol. 15, No. 7


           经过有氧运动后，大学生的反应速度、词语学习能力                             确保数据的高精度和可靠性。在测试前，研究团队
                   [5]
           显著增强 。有氧运动干预通常评估干预前后心肺                              对受试者进行了全面的身体评估，并记录了他们的
           功能的变化，以监测有氧运动干预对提高有氧能力                              基本信息。为了保证测试的顺利进行，受试者在进
           的有效性 ，而有氧能力水平又可依据最大摄氧量                              行充分的热身后，通过佩戴呼吸面罩、心率接收器，
          （maximal oxygen uptake, VO 2max ）测试法进行定量评            并安装涡轮传感器等措施，开始测试。测试开始时，
           估 [6-8] 。纵观多项国内外研究发现，有氧运动能够使                        受试者在跑步机上以 5千米/小时的速度慢走 1分钟，
           脑灰质结构产生可塑性改变，一些研究发现有氧运                              以适应测试设备。待心率回落至静息水平后，便开
           动可以增加灰质体积，但另一些研究却表明有氧运                              始了正式的 VO      2max 测试。本研究采用了经典的 Bruce
           动减小了灰质体积，分析其原因可能是由于有氧运                              跑步机方案，通过逐步增加运动的负荷——即每 3分
           动的干预方案、时间、频率以及受试者自身有氧水平                             钟提高坡度和速度，直到受试者达到极限 。VO                     2max 的
                                                                                                   [16]
           的差异造成研究结果的不统一              [9-12] 。基于体素的形态          评定基于一系列严格的标准，包括微小的吸氧量变化、
           学测量（voxel-based morphometry, VBM）方法是一种              心率、呼吸商的阈值，以及受试者的主观感受 。根据
                                                                                                       [16]
           定量分析方法，能自动计算大脑灰质、白质和脑脊液                             最大摄氧量标准等级（www.CooperInstitute.org）及其
           的体积，并可对大脑结构进行精确的体素水平形态                              对应的年龄标准，本研究将最大摄氧量为 36.1 mL/
           学研究   [13-14] 。这种分析方法的出现为研究有氧运动                    （kg∙min）作为区分高低有氧组的临界值。
           干预对脑灰质结构的可塑性变化提供了可能。鉴于                              1.2.2 运动干预方案
           先前研究显示男性和女性在认知功能和大脑结构方                                   本研究的中等强度有氧运动干预方案包括每周
           面存在显著差异，这些差异可能会影响他们对运动                              一次 90 分钟的形体课程及每周两次 90 分钟的课余
                     [15]
           干预的响应 。因此，本研究专注于女性群体，以减                             有氧健身锻炼（表1），于2019年9月至12月在北京师
           少性别差异带来的潜在混淆因素，通过以 VO                   2max 作为     范大学形体课教室进行。形体课程运动负荷为中等
           分组依据，并采用中等强度的有氧运动干预方案，旨                             强度，课余有氧运动干预则经过科学严谨的课程编
           在深入探讨中等强度有氧运动对不同有氧能力水平                              排，保证有氧运动的训练强度和负荷，使其达到有氧
           女大学生脑灰质结构变化的影响。
                                                               运动干预目的及效果。整个干预过程为每位受试者
                                                               佩戴 SunFitLink 心率带（https://www.sunfitlink.com），
           1 材料与方法                                             全程监控受试者的心率，并要求每位受试者保证心
           1.1 研究对象
                                                               率达到最大心率60%~69%以上。
               本试验采用 G-power 工具对试验所需样本进行
           计算，当效应量为 0.4，置信水平为 0.95，统计效力为                                  表1  中等强度有氧运动干预方案
                                                                Tab. 1  Moderate-intensity aerobic exercise intervention protocol
           0.9，重复测量相关系数为 0.5 时，2×2 重复测量方差
                                                                课程内容                课程设置           课程时间/min
           分析所需样本总量至少为 20 人，每组 10 人。因此，                         开始部分                课堂常规               3
           在北京师范大学随机招募健康女大学生为研究对                                准备部分               有氧热身操               15
           象，共 24 名。试验分组依据 VO          2max 水平进行划分，低                                拉伸练习               7
           有氧组 11 名，高有氧组 13 名。所有受试者均无精神                         基本部分               形体操学习               50
                                                                                  垫上力量练习               10
           病史和脑部创伤等影响脑结构和功能的疾病；体内                               结束部分                放松部分               5
           无金属植入物，无幽闭恐惧症，符合磁共振扫描条
           件，且所有受试者均为右利手。本研究遵守《赫尔辛                                  先前研究显示，16周的有氧运动干预显著改善了
           基宣言》，经北京师范大学试验伦理委员会批准                               女大学生的身体素质（VO            2max 、无氧阈和有氧输出功
                                                                  [17]
          （批准文号：ICBIRB0050002），全体受试者均签署了                       率） ，但其对大脑结构的影响尚未明确。因此，本研
           知情同意书。                                              究设定相同的 16周干预期，进行两次测试：试验开始
           1.2 研究方法                                            和结束时，每位受试者接受MRI扫描。干预频率定为
               本研究为 2（组别：低有氧组、高有氧组）×2（测试                       每周三次，总计48次，每次90分钟。根据美国运动医
           时间：前测、后测）混合试验设计。整个试验由 3部分                           学会的标准，确保受试者在每次训练中的平均心率达
           组成：前测、运动干预、后测。前测和后测场地、测量                            到最大心率的 60%~69%，即中等强度。试验中，干预
           工具、测试时间、测试人员和指导语保持一致。                               前后的地点、测量工具、测试时间、测试人员和运动方
           1.2.1 VO 2max 测定                                    案保持一致。
               在北京师范大学运动生理学实验室，采用渐进                            1.2.3 磁共振成像扫描
           性耐力测试来准确测定 VO            2max 值。此测试利用了来                  采用 Siemens MAGNETOM Trio 3.0 T 磁共振成
           自芬兰的 S725X Polar 心率监测器、Cortex Metalyzer             像系统（北京师范大学脑成像中心）进行图像采集，
           3B 心肺功能分析仪，以及 Lode Valiant 医用跑步机，                   使用 64通道头颅线圈。采用三维磁化准备快速梯度

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