程宙明，盧 健，?？∪悖瑥?濤，陳貝貝，邱林利，陳彩珍,季 瀏

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最大耗氧量與安靜時心輸出量和肺呼吸功能相關(guān)性研究
——以非運動專業(yè)的青年女大學(xué)生為例

程宙明1,2，盧 健1,2，?？∪?,2，張 濤1,2，陳貝貝1,2，邱林利1,2，陳彩珍1,2,季 瀏1,2

最大耗氧量；青年女性；心輸出量；肺功能；無創(chuàng)心輸出量監(jiān)測；振動反應(yīng)成像

1 引言

隨著近代生理學(xué)研究的深入以及體適能與健康關(guān)系的揭示，心肺功能逐漸被證實為健康相關(guān)的重要身體適能[36,31]。Katzmarzyk[25]等(2004)、Kodama[27]等(2009)研究均證明心肺功能水平與心血管疾病和死亡率呈顯著的負相關(guān)。一項關(guān)于中國成人死亡率的權(quán)威調(diào)查研究顯示[23]，心血管疾病和癌癥是導(dǎo)致成人死亡的首要因素。該研究指出，控制高血壓、吸煙，加強身體鍛煉以及改善營養(yǎng)是預(yù)防過早死亡的重要戰(zhàn)略。此外，有研究證實缺乏身體活動將增加心血管疾病的風險[13,21]。近年來學(xué)生體質(zhì)測試中不容樂觀的有氧耐力水平以及頻發(fā)的猝死事件更讓社會各界認識到心肺功能健康的重要性。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

表1 本研究受試者基本信息一覽表

表2 女性等級分類一覽表[18,37]

2.2 方法

2.2.2 受試者心輸出量測試

NICOM的檢測指標包括：每分輸出量(cardiac output，CO)、每搏輸出量(stroke volume，SV)、安靜HR等。受試者在測試前30min禁止劇烈運動并禁食，貼好4枚電極貼片(圖1)，連接NICOM(Cheetah Medical，2009，美國)設(shè)備，按其操作進行。該設(shè)備是每30 s生成1次數(shù)據(jù)(報告表)，為了確保數(shù)據(jù)的準確性，至少記錄10次(5 min)以上,最后數(shù)據(jù)統(tǒng)計時取前10次的平均值(咨詢醫(yī)師建議)。

圖1 無創(chuàng)心輸出量監(jiān)測儀(NICOM)檢查原理示意圖

注：NICOM通過藍色線條所指電極一側(cè)輸出75 KHz電流進入胸廓，然后通過紅色線條所指電極一側(cè)接受經(jīng)過胸廓的電流并進行放大，通過計算電流相位的變化得出心輸出量[4]。

2.2.3 受試者肺呼吸功能測試

肺呼吸成像的檢測指標包括：呼吸振動強度、最大能量圖(MEF)、肺部定量數(shù)值 (QLD)、聲波信號包絡(luò)(EVP) 和干濕啰音等。首先，測試時保持環(huán)境安靜，受試者坐位，裸露上身，面向VRIxp設(shè)備(Deep Breeze 公司，以色列Or-Akiva)，雙足分開略與肩同寬，雙手自然下垂至兩腿之間，口微張自然呼吸；按先右后左順序?qū)闪蠽列陣傳感器貼于受試者背部，貼附時，兩排列陣最上方高于肩胛岡1.5 cm，與脊柱平行且最靠內(nèi)的傳感器中心距脊柱約5 cm(操作人員必須在2.5 min內(nèi)完成貼附)；按記錄鍵，以手勢指揮受試者于12 s內(nèi)完成3～5個呼吸周期[5]。整個檢測過程持續(xù)12 s，多個傳感器不間斷地傳輸聲學(xué)信號，最后在主系統(tǒng)中處理生成一系列動態(tài)圖像和量化數(shù)值(圖2～4)。

圖2 VRI成像原理：振動能量被傳感器捕獲成像

圖3 一個肺呼吸周期動態(tài)圖像示意圖

圖4 本研究振動能量標尺數(shù)值量化讀取示意圖

注：圖2主要為VRI成像原理，即通過探測器采集來自人體內(nèi)部的振動能量，再傳輸?shù)接布姘宀⒔?jīng)一系列的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理形成圖像；圖3為一個肺呼吸周期的連續(xù)主要階段動態(tài)圖像，其中，藍色曲線部分表示吸氣過程(吸氣相)，紅色曲線部分表示呼氣過程(呼氣相)；圖4 是本研究振動能量標尺數(shù)值量化讀取的方法，機器自動生成的MEF振動能量只有區(qū)間且沒有精確到十分位，為了更準確讀出受試者MEF數(shù)值，新建了一個匹配的坐標軸，然后將MEF圖像同比縮放至坐標軸中，進而讀取數(shù)值(精確到0.1/十分位)。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

3 研究結(jié)果

表3 本研究受試者O2max與CO相關(guān)性一覽表

注：* 表示顯著相關(guān)，P<0.05， ** 表示非常顯著相關(guān)，P<0.01，下同。

3.2.1 受試者身體形態(tài)相關(guān)指標比較

表4 本研究受試者O2max與肺功能相關(guān)性一覽表

表5 本研究受試者身體形態(tài)相關(guān)指標比較一覽表

表6 本研究受試者O2max相關(guān)指標一覽表

3.2.3 受試者CO相關(guān)指標比較

3.2.4 受試者肺功能相關(guān)指標比較

表7 本研究受試者CO相關(guān)指標一覽表

表8 本研究受試者肺功能相關(guān)指標一覽表

4 分析與討論

4.2.2 受試者CO相關(guān)指標比較

無創(chuàng)心輸出量監(jiān)測儀(noninvasive cardiac output monitoring，NICOM)已獲美國FDA批準和歐洲認證，是一種無創(chuàng)的、可以連續(xù)測量CO并且便攜的儀器、通過接受并分析自身發(fā)出的經(jīng)過被監(jiān)測者的胸部的高頻電流的相位變化來推斷出被監(jiān)測者的心輸出量(圖1)[3]。與傳統(tǒng)經(jīng)肺動脈導(dǎo)管測得的CO相比，NICOM是一種便攜式的方法來評估心室功能[22]，同時，相關(guān)研究證實其敏感性及特異性為93%，可接受程度為85%[34]。最初NICOM技術(shù)研發(fā)主要應(yīng)用于中重度心臟病疾患等臨床診斷和檢測。近年來，由于這種技術(shù)用于評價心臟功能的便攜、無創(chuàng)和精確性使其應(yīng)用領(lǐng)域和范圍不斷擴大。Keren[26]等(2007),Dunham[20]等(2012)研究指出,相比傳統(tǒng)的侵入式(插導(dǎo)管)檢測，NICOM技術(shù)能全面評價心臟功能，其可以用于對健康個體、受傷病人以及死亡率風險等進行評估和研究。

4.2.3 受試者肺呼吸功能相關(guān)指標比較

振動反應(yīng)成像技術(shù)是一種通過收集由人體內(nèi)部自身振動產(chǎn)生的能量信號，利用特殊的算法將呼吸音轉(zhuǎn)變?yōu)榕c時間相關(guān)的動態(tài)灰階圖像，具有無創(chuàng)傷、無輻射且可提供直觀的肺部動態(tài)圖像等優(yōu)點[19]。該技術(shù)主要通過低真空傳感器吸附在受檢者背部，記錄12 s呼吸周期產(chǎn)生的振動能量，濾除胸部運動和心音所產(chǎn)生的干擾帶寬，將采集的模擬信號轉(zhuǎn)換成灰階方式的數(shù)字信號，以7l幀的動態(tài)圖像的形式表現(xiàn)出來[9]。此外，Yigla[40](2008)等研究指出，VRIxp可以記錄一個循環(huán)呼吸周期肺的呼吸強度和位置，這種特征和定量肺數(shù)據(jù)的描述也可以應(yīng)用評估健康非癥狀的科目(healthy asymptomatic subjects)，例如，吸煙與不吸煙受試者的肺功能比較。Maher[29]等(2008)，研究了29名健康個體不同時間點的肺成像功能，提示，VRIxp技術(shù)能夠很好檢測膈肌、肋間肌等呼吸肌的收縮和調(diào)節(jié)的能力以及肺的整體呼吸功能。

圖6 本研究偏低和正常受試者MEF、QLD、EVP對比示意圖

圖7 本研究偏低和正常受試者干濕啰音對比示意圖

注：藍點表示干啰音，紅點表示濕羅音。其中，偏低組有3名出現(xiàn)啰音(2人干啰音，1人濕羅音)，占總?cè)藬?shù)的8.8%(3/34)；正常組有6名出現(xiàn)干啰音，占總?cè)藬?shù)的18.75(6/32)。

5 結(jié)論

6.單以安靜時的心臟功能似乎難以評價或推斷受試者的心肺功能水平，同時，外周肌肉組織的利用能力以及運動干預(yù)后的適應(yīng)狀況等方面有待進一步的研究。

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CHENG Zhou-ming1,2,LU Jian1,2, NIU Jun-ru1,2,ZHANG Tao1,2,CHEN Bei-bei1,2,QIU Lin-li1,2,CHEN Cai-zhen1,2,JI Liu1,2

maximumoxygenuptake;youngfemale;cardiacoutput;lungfunction;noninvasivecardiacoutputmonitoring;vibrationresponseimaging

2015-06-04；

2015-07-29

上海市教委科研創(chuàng)新項目(14ZS048)；“青少年健康評價與運動干預(yù)教育部重點實驗室”資助項目(44801400/023；11000-541235-90099)。

程宙明(1987-)，男，安徽安慶人，在讀博士研究生，主要研究方向為運動與健康、運動適應(yīng)與機能評定，E-mail：zhoumingsuper@163.com； 盧健(1962-)，男，四川綿陽人，教授，博士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向為青少年心肺功能評價，E-mail：jlu@tyxx.ecnu.edu.cn。

1.華東師范大學(xué) 青少年健康評價與運動干預(yù)教育部重點實驗室，上海 200241；2.華東師范大學(xué) 體育與健康學(xué)院，上海 200241 1.Key Laboratory of Adolescent Health Assessment and Exercise Intervention Ministry of Education，Shanghai 200241，China；2.College of Physical Education and Health，East China Normal University，Shanghai 200241，China.

1000-677X(2015)08-0030-10

10.16469/j.css.201508005

G804.2

A