田磊 曹燦

摘? 要：分析在單手手搖車運(yùn)動心肺實(shí)驗(yàn)中，以慣用手或非慣用手進(jìn)行測試對心肺功能指標(biāo)的影響。納入24名受試者，均無規(guī)律上肢運(yùn)動習(xí)慣、無長期固定有氧運(yùn)動計(jì)劃。分別用雙手、慣用手和非慣用手完成3次亞極量手搖車心肺運(yùn)動測試。心率通過12導(dǎo)聯(lián)心電圖進(jìn)行檢測、氣體分析每5s進(jìn)行一次。慣用手與非慣用手在無氧閾值時(shí)刻、最大攝氧量時(shí)刻、實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻的心率、攝氧量（ml·min-1）以及攝氧量比體重ml·min-1·kg-1均無顯著性差異（P>0.05）;在無氧閾值時(shí)刻，雙手實(shí)驗(yàn)與右手實(shí)驗(yàn)在心率上有顯著性差異（P<0.05），與左手實(shí)驗(yàn)在攝氧量、攝氧量比體重均有顯著性差異（P<0.05）。在最大攝氧量時(shí)刻和實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻，雙手與左、右手在心率、攝氧量、攝氧量比體重上均有顯著性差異（P<0.05）。最后結(jié)果顯示，慣用手與非慣用手在亞極量單手功率自行車心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中對受測者心肺能力的表現(xiàn)無顯著性差異，均可用于預(yù)測個(gè)體最大攝氧量，以反映個(gè)體心肺能力。

關(guān)鍵詞：心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)? 上肢? 慣用手? 非慣用手? 上肢功率自行車

中圖分類號：R540.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2019）10（c）-0010-04

在各種急性、慢性疾病及長期臥床病人的長期康復(fù)訓(xùn)練中，心肺功能訓(xùn)練開始受到越來越多的重視。進(jìn)行心肺功能訓(xùn)練的個(gè)案首先需要個(gè)性化的運(yùn)動處方，在制定運(yùn)動處方之前，測量個(gè)案的心肺功能是必不可缺的，即心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)（CPET）[1]。心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)不同于一般對心血管、心電圖、肺功能等指標(biāo)的觀察，而是先在動態(tài)活動開始前，對靜息狀態(tài)下的心血管功能與肺功能進(jìn)行測試，并進(jìn)行無功率熱身，接下來再針對不同年齡、性別設(shè)定不同的功率之下連續(xù)、動態(tài)、實(shí)時(shí)檢測氣流的交換、氧氣的消耗和二氧化碳的排出與心率、12導(dǎo)聯(lián)心電圖、氧飽和度的變化。了解病人現(xiàn)有的心肺功能，可以幫助在制定運(yùn)動處方中確定合理的強(qiáng)度和時(shí)間，可以在運(yùn)動前評估運(yùn)動風(fēng)險(xiǎn)，在運(yùn)動后評估治療的效果[2]。

本實(shí)驗(yàn)的目的在于比較正常人慣用手與非慣用手心肺能力測試結(jié)果間是否存在差異，盡管在日常的活動中，慣用手和非慣用手之間存有一定的靈活度、力量、協(xié)調(diào)等因素的不同，兩者在高強(qiáng)度運(yùn)動時(shí)，生理學(xué)上的表現(xiàn)應(yīng)該是無差異的。因此本實(shí)驗(yàn)推斷在進(jìn)行高強(qiáng)度的運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)獲得的攝氧量和心率的數(shù)據(jù)，與慣用非慣用無關(guān)，無論是慣用手還是非慣用手的攝氧量數(shù)據(jù)均能作為一個(gè)預(yù)測最大攝氧量的一個(gè)變量。

1? 研究對象與方法

1.1 研究對象

通過量表篩選出自愿參與實(shí)驗(yàn)研究的在校大學(xué)生（19～23歲），性別不限;右慣用手者（因本實(shí)驗(yàn)受測者全為選取慣用手為右手者，后文為表述簡潔均用“右手”代替“慣用手”，“左手”代替“非慣用手”）。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）患有心臟病、高血壓等心血管系統(tǒng)疾病;（2）患有哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病者;（3）有長期運(yùn)動習(xí)慣者;（4）近期各種原因引起的上肢疼痛;（5）近期有運(yùn)動計(jì)劃。中途撤出標(biāo)準(zhǔn)：（1）首次實(shí)驗(yàn)中無法達(dá)到無氧閾者;（2）受試者在整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，經(jīng)核實(shí)有明顯的增加心肺功能情況的;（3）實(shí)驗(yàn)周期中體重明顯變化者（±3kg）;（4）或者有其他任何影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的行為者;（5）受試者主動要求退出實(shí)驗(yàn);（6）研究者判斷依從性不好，不能嚴(yán)格執(zhí)行方案。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

通過CNKI（中國知網(wǎng)）中國學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫以關(guān)鍵詞“心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)”“上肢功率自行車”“慣用手與非慣用手”查閱相關(guān)資料。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

所有測試均通過上肢功率車MONARK-881E進(jìn)行。該功率自行車被固定在桌上，受試者坐于手搖功率車前、緊靠椅背，飛輪軸心對應(yīng)上臂屈曲90°、肘伸直時(shí)前臂中點(diǎn)處，保證每次測試受測者均處于該標(biāo)準(zhǔn)位。先后隨機(jī)順序進(jìn)行3次測試，包括雙手、慣用手、非慣用手亞極量手搖功率車測試，實(shí)驗(yàn)開始后，受測者在0W負(fù)荷下進(jìn)行3min的熱身，之后每3min增加5W負(fù)荷，直至出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)終止指征。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，受測者被要求保持40r/min的轉(zhuǎn)速，測試過程中測試者持續(xù)被言語鼓勵直至實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)。到達(dá)實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)后，受測者進(jìn)行3min的0W負(fù)荷下的放松，并繼續(xù)進(jìn)行呼吸、心率監(jiān)測。測試進(jìn)行中，提醒受試者正常用鼻呼吸，且實(shí)時(shí)監(jiān)測各項(xiàng)心肺功能參數(shù)。每次測試必須在飯后至少2h才能進(jìn)行[3]。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)終止指征

實(shí)驗(yàn)終止指征定義為：（1）心率達(dá)到預(yù)計(jì)亞極量心率（最大心率×80%）;（2）受測者自覺疲勞（經(jīng)言語鼓勵后，30s內(nèi)受測者轉(zhuǎn)速無法達(dá)到40r/min）;（3）受測者在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)胸痛、眩暈等不適癥狀或心電圖出現(xiàn)心肌缺血癥狀（ST段抬高或降低≥3mm）、心臟傳導(dǎo)阻滯癥狀、房顫等其他病理性異常變化。

1.2.4 注意事項(xiàng)

相鄰2次測試間隔時(shí)間至少2d[3]，但不超過1周。且整個(gè)測試過程中受試者被囑咐盡量維持正常飲食、正常活動，盡量不做鍛煉性運(yùn)動，每次實(shí)驗(yàn)前24h內(nèi)禁止攝入咖啡因、酒精。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法

運(yùn)用SPSS 17.0軟件以及Excel完成數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析工作。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 受測者信息

本次實(shí)驗(yàn)參與人數(shù)為24人，所有入選者中2人在第一次實(shí)驗(yàn)過程中未達(dá)到無氧閾值，1人在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中有明顯的體重變化，1人3次實(shí)驗(yàn)間時(shí)間間隔過長。因此最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)共納入20名受試者的數(shù)據(jù)，其中女生12人，男生8人，實(shí)驗(yàn)脫落率為16.7%。所有測試者年齡20～22歲，平均21.47;體重平均（60.50±11.31）kg，休息位血壓106.90/65.75mmHg。三次實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)長分別為：雙手手搖車實(shí)驗(yàn)17.51min，右手手搖車實(shí)驗(yàn)9.04min，左手手搖車實(shí)驗(yàn)8.33min（見表1）。

2.2 無氧閾時(shí)刻心率和攝氧量比較

表2所示為在受試者達(dá)到無氧閾值時(shí)刻的攝氧量以及心率。雙手實(shí)驗(yàn)時(shí)的心率（116.05±16.34）與左手實(shí)驗(yàn)的心率（110.70±15.30）之間無顯著性差異（P=0.058）。雙手與右手實(shí)驗(yàn)心率（108.70±14.93）間有顯著性差異（P=0.002），同時(shí)左右手心率比較無顯著性差異（P>0.05）。雙手實(shí)驗(yàn)組攝氧量（564.25±177.18）左手實(shí)驗(yàn)組攝氧量（487.35±145.32）間存在顯著性差異（P<0.001）。雙手與右手實(shí)驗(yàn)攝氧量（515.45±151.71）之間無顯著性差異（P=0.233）。與心率相同，左右手之間攝氧量無顯著性差異（P>0.05）。

攝氧量比體重（VO2/kg）通過將各組數(shù)據(jù)中不同時(shí)刻攝氧量（ml/min）的數(shù)值除以體重，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化獲得，相關(guān)數(shù)據(jù)見表2。分析后可知雙手與左手間VO2/kg有顯著性差異（P=0.049）;雙手與右手間無顯著性差異（P=0.335）;左手和右手間無顯著性差異（P>0.05）。

2.3 最大攝氧量時(shí)刻心率和攝氧量比較

表3所示為在受試者達(dá)到最大攝氧量時(shí)刻的攝氧量以及心率。雙手實(shí)驗(yàn)時(shí)的心率、攝氧量、攝氧量比體重分別與左、右手實(shí)驗(yàn)的心率、攝氧量、攝氧量比體重之間有顯著性差異（P<0.05）。

2.4 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻心率和攝氧量比較

3次實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)長分別為：雙手手搖車實(shí)驗(yàn)17.51min，右手手搖車實(shí)驗(yàn)9.04min，左手手搖車實(shí)驗(yàn)8.33min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻，受測者雙手與左右手之間攝氧量與心率均存在顯著性差異（P<0.05），左手和右手之間差異不明顯。標(biāo)準(zhǔn)化攝氧量后，攝氧量在雙手和左、右手之間均有顯著性差異，左手和右手間無顯著性差異（見表4）。

3? 討論

隨著單手運(yùn)動心肺實(shí)驗(yàn)預(yù)測最大攝氧量的方法可行性不斷提高，很少有研究者關(guān)注到單手實(shí)驗(yàn)中慣用手和非慣用手對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。慣用手和非慣用手進(jìn)行測試是否可以獲得同樣的數(shù)據(jù)結(jié)果，仍缺少相關(guān)的研究證實(shí)有關(guān)的結(jié)果。尤其是對于偏癱患者來說，由于受損半球不同，患者參與測試的健側(cè)上肢可能為慣用手或非慣用手，而慣用手和非慣用手在生活的使用狀況不同，兩手的耐力、肌力存在差異。單臂手搖功率自行車已被證實(shí)與雙臂手搖功率自行車相同，其穩(wěn)定增加的負(fù)荷，引起人體血液動力學(xué)的變化，可用于心肺功能檢測。在意識到慣用手與非慣用手間存在的客觀差異如肌肉總量等后，本實(shí)驗(yàn)旨在研究慣用手與非慣用手的使用是否會對單手上肢手搖測試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此實(shí)驗(yàn)選取健康右利手成人為受測者，以排除的左手與右手間結(jié)構(gòu)性差異對實(shí)驗(yàn)的影響。且不同于以往研究單臂上肢功率自行車的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)將慣用手與非慣用手區(qū)別開來。

3.1 單手實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的比較

數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，在3個(gè)不同時(shí)刻，左手與右手測試獲得的心率和攝氧量均無顯著性差異。以往對于慣用手與非慣用手之間的研究集中在與競技體育或者日?；顒拥念I(lǐng)域。慣用手與非慣用手之間在協(xié)調(diào)能力，精細(xì)動作[4]以及簡單運(yùn)動模式[5]（手指運(yùn)動）上均有明顯的差異，且在腦功能核磁共振成像（fMRI）有明顯的同側(cè)激活情況。亦有文獻(xiàn)指出[6]在完成圓周運(yùn)動時(shí)，非慣用手在運(yùn)動角速度和平均功率上均與慣用手存在顯著性差異。然而對于慣用手和非慣用手在極量運(yùn)動表現(xiàn)上的研究，鮮少提及。在本實(shí)驗(yàn)中，對于單臂手搖車而言，其運(yùn)動模式單一，在達(dá)到運(yùn)動極限的狀態(tài)下受限于心肺功能和肌肉耐力而非單手運(yùn)動協(xié)調(diào)，精細(xì)運(yùn)動的能力。這與選擇慣用手或非慣用手進(jìn)行試驗(yàn)并無直接關(guān)聯(lián)。在單一動作的力竭型運(yùn)動中，慣用手存在的優(yōu)勢并不明顯。

3.2 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻的心率及最大耗氧量的比較

對心率進(jìn)行分析時(shí)，勵建安等人的實(shí)驗(yàn)[7]均以實(shí)驗(yàn)中達(dá)到終止指征時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在勵建安的實(shí)驗(yàn)中單手搖心率（141.3±15.4），比本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)終止數(shù)據(jù)（131.0±10.27）高。首先，主要原因在于勵建安等人的實(shí)驗(yàn)中，入選者均為50歲以上老年人，運(yùn)動耐力差、靶心率低。其次，在實(shí)驗(yàn)過程中手搖車策略選擇為每3min增加12.5W阻力，通過負(fù)荷增加來更快速達(dá)到目標(biāo)心率。因此在相同運(yùn)動負(fù)荷狀態(tài)下，勵建安實(shí)驗(yàn)受測者更易達(dá)到無氧閾值以及目標(biāo)心率。實(shí)驗(yàn)中患者的平均時(shí)間是6.37min，明顯低于本次實(shí)驗(yàn)時(shí)長，這反映該實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動負(fù)荷過大，不宜在心肺運(yùn)動測試中使用，尤其是對有潛在心肺功能問題的偏癱患者。

Davies和Sargent 的實(shí)驗(yàn)中[8]獲得的最大攝氧量數(shù)值為單手（1.16±0.31）L min-1，雙手（1.60±0.28）L min-1。這兩個(gè)數(shù)據(jù)較本實(shí)驗(yàn)結(jié)果高近100%。同樣的，在Alexandros Mitropoulos的手搖車實(shí)驗(yàn)中[9]也得到了較高的數(shù)值（1.43±0.54）L min-1，（16.4±4.1）ml·kg-1·min-1。造成這種差異的原因可能是實(shí)驗(yàn)中手搖車策略的選擇以及負(fù)荷增加模式不同。在Alexandros Mitropoulos的實(shí)驗(yàn)中手搖車起始的功率按性別不同設(shè)置在男性30W、女性20W，轉(zhuǎn)速保持在70r/min，阻力遞增的模式為10W/min，測試的負(fù)荷強(qiáng)度較高，該次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引用自Smith et al的實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動策略首先要求受試者在實(shí)驗(yàn)過程中在固定的座位上盡量減少軀干代償;其次要求受測者保持在較低轉(zhuǎn)速（40r/min），Paul M.smith的文獻(xiàn)中[3]指出為獲得更高的心率和攝氧量數(shù)據(jù)，應(yīng)將手搖車心肺運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)速保持在70～80r/min之間。而Shephard & Bouhlel的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[10]，40r/min速度下受測者的運(yùn)動機(jī)械效率最高且可維持穩(wěn)定、持續(xù)的功率輸出。負(fù)荷增加上選擇每3min增加5W阻力。因?yàn)樵谶M(jìn)行運(yùn)動測試時(shí)，有運(yùn)動習(xí)慣者可能無法通過上肢活動達(dá)到無氧閾值，在上肢手搖功率自行車實(shí)驗(yàn)中，受測者所使用的上肢肌群較小，可通過有氧代謝進(jìn)行維持，因此其達(dá)到的實(shí)驗(yàn)終止指征更可能是因無法征召更大量的肌纖維導(dǎo)致的上肢肌肉疲勞以致無法繼續(xù)，而非因上肢肌群中氧氣的供給不足而達(dá)到無氧閾值。這使得通過上肢手搖車實(shí)驗(yàn)反應(yīng)其心肺運(yùn)動能力的可行性低[11]?？傮w實(shí)驗(yàn)策略的目標(biāo)是降低受試者因過高阻力以及轉(zhuǎn)速引起的肌肉疲勞，從而保證受試者的運(yùn)動時(shí)長，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。一般情況下的心肺運(yùn)動測試中，測試時(shí)長應(yīng)該盡量保持在6～12min[9]，該范圍內(nèi)受測者的心肺功能能夠被較穩(wěn)定的反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上。此外，與以往實(shí)驗(yàn)相比本實(shí)驗(yàn)耗氧量數(shù)值較低，亦有入選受測者間人類學(xué)上性別、種族差異等原因。

4? 結(jié)語

在單手功率自行車運(yùn)動實(shí)驗(yàn)中，慣用手與非慣用手對個(gè)體心肺功能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無顯著性差異，即個(gè)體慣用手與非慣用手間解剖及功能上的差異未對其對心肺功能的表現(xiàn)產(chǎn)生影響。

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