最大耗氧量与安静时心输出量和肺呼吸功能相关性研究——以非运动专业的青年女大学生为例

程宙明，卢 健，牛俊茹，张 涛，陈贝贝，邱林利，陈彩珍,季 浏



最大耗氧量与安静时心输出量和肺呼吸功能相关性研究
——以非运动专业的青年女大学生为例

程宙明1,2，卢 健1,2，牛俊茹1,2，张 涛1,2，陈贝贝1,2，邱林利1,2，陈彩珍1,2,季 浏1,2

最大耗氧量；青年女性；心输出量；肺功能；无创心输出量监测；振动反应成像

1 引言

随着近代生理学研究的深入以及体适能与健康关系的揭示，心肺功能逐渐被证实为健康相关的重要身体适能[36,31]。Katzmarzyk[25]等(2004)、Kodama[27]等(2009)研究均证明心肺功能水平与心血管疾病和死亡率呈显著的负相关。一项关于中国成人死亡率的权威调查研究显示[23]，心血管疾病和癌症是导致成人死亡的首要因素。该研究指出，控制高血压、吸烟，加强身体锻炼以及改善营养是预防过早死亡的重要战略。此外，有研究证实缺乏身体活动将增加心血管疾病的风险[13,21]。近年来学生体质测试中不容乐观的有氧耐力水平以及频发的猝死事件更让社会各界认识到心肺功能健康的重要性。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

表1 本研究受试者基本信息一览表

表2 女性等级分类一览表[18,37]

2.2 方法

2.2.2 受试者心输出量测试

NICOM的检测指标包括：每分输出量(cardiac output，CO)、每搏输出量(stroke volume，SV)、安静HR等。受试者在测试前30min禁止剧烈运动并禁食，贴好4枚电极贴片(图1)，连接NICOM(Cheetah Medical，2009，美国)设备，按其操作进行。该设备是每30 s生成1次数据(报告表)，为了确保数据的准确性，至少记录10次(5 min)以上,最后数据统计时取前10次的平均值(咨询医师建议)。

图1 无创心输出量监测仪(NICOM)检查原理示意图

注：NICOM通过蓝色线条所指电极一侧输出75 KHz电流进入胸廓，然后通过红色线条所指电极一侧接受经过胸廓的电流并进行放大，通过计算电流相位的变化得出心输出量[4]。

2.2.3 受试者肺呼吸功能测试

肺呼吸成像的检测指标包括：呼吸振动强度、最大能量图(MEF)、肺部定量数值 (QLD)、声波信号包络(EVP) 和干湿啰音等。首先，测试时保持环境安静，受试者坐位，裸露上身，面向VRIxp设备(Deep Breeze 公司，以色列Or-Akiva)，双足分开略与肩同宽，双手自然下垂至两腿之间，口微张自然呼吸；按先右后左顺序将两列V列阵传感器贴于受试者背部，贴附时，两排列阵最上方高于肩胛冈1.5 cm，与脊柱平行且最靠内的传感器中心距脊柱约5 cm(操作人员必须在2.5 min内完成贴附)；按记录键，以手势指挥受试者于12 s内完成3～5个呼吸周期[5]。整个检测过程持续12 s，多个传感器不间断地传输声学信号，最后在主系统中处理生成一系列动态图像和量化数值(图2～4)。

图2 VRI成像原理：振动能量被传感器捕获成像

图3 一个肺呼吸周期动态图像示意图

图4 本研究振动能量标尺数值量化读取示意图

注：图2主要为VRI成像原理，即通过探测器采集来自人体内部的振动能量，再传输到硬件面板并经一系列的数据转换和处理形成图像；图3为一个肺呼吸周期的连续主要阶段动态图像，其中，蓝色曲线部分表示吸气过程(吸气相)，红色曲线部分表示呼气过程(呼气相)；图4 是本研究振动能量标尺数值量化读取的方法，机器自动生成的MEF振动能量只有区间且没有精确到十分位，为了更准确读出受试者MEF数值，新建了一个匹配的坐标轴，然后将MEF图像同比缩放至坐标轴中，进而读取数值(精确到0.1/十分位)。

2.3 数据统计与分析

3 研究结果

表3 本研究受试者O2max与CO相关性一览表

注：* 表示显著相关，P<0.05， ** 表示非常显著相关，P<0.01，下同。

3.2.1 受试者身体形态相关指标比较

表4 本研究受试者O2max与肺功能相关性一览表

表5 本研究受试者身体形态相关指标比较一览表

表6 本研究受试者O2max相关指标一览表

3.2.3 受试者CO相关指标比较

3.2.4 受试者肺功能相关指标比较

表7 本研究受试者CO相关指标一览表

表8 本研究受试者肺功能相关指标一览表

4 分析与讨论

4.2.2 受试者CO相关指标比较

无创心输出量监测仪(noninvasive cardiac output monitoring，NICOM)已获美国FDA批准和欧洲认证，是一种无创的、可以连续测量CO并且便携的仪器、通过接受并分析自身发出的经过被监测者的胸部的高频电流的相位变化来推断出被监测者的心输出量(图1)[3]。与传统经肺动脉导管测得的CO相比，NICOM是一种便携式的方法来评估心室功能[22]，同时，相关研究证实其敏感性及特异性为93%，可接受程度为85%[34]。最初NICOM技术研发主要应用于中重度心脏病疾患等临床诊断和检测。近年来，由于这种技术用于评价心脏功能的便携、无创和精确性使其应用领域和范围不断扩大。Keren[26]等(2007),Dunham[20]等(2012)研究指出,相比传统的侵入式(插导管)检测，NICOM技术能全面评价心脏功能，其可以用于对健康个体、受伤病人以及死亡率风险等进行评估和研究。

4.2.3 受试者肺呼吸功能相关指标比较

振动反应成像技术是一种通过收集由人体内部自身振动产生的能量信号，利用特殊的算法将呼吸音转变为与时间相关的动态灰阶图像，具有无创伤、无辐射且可提供直观的肺部动态图像等优点[19]。该技术主要通过低真空传感器吸附在受检者背部，记录12 s呼吸周期产生的振动能量，滤除胸部运动和心音所产生的干扰带宽，将采集的模拟信号转换成灰阶方式的数字信号，以7l帧的动态图像的形式表现出来[9]。此外，Yigla[40](2008)等研究指出，VRIxp可以记录一个循环呼吸周期肺的呼吸强度和位置，这种特征和定量肺数据的描述也可以应用评估健康非症状的科目(healthy asymptomatic subjects)，例如，吸烟与不吸烟受试者的肺功能比较。Maher[29]等(2008)，研究了29名健康个体不同时间点的肺成像功能，提示，VRIxp技术能够很好检测膈肌、肋间肌等呼吸肌的收缩和调节的能力以及肺的整体呼吸功能。

图6 本研究偏低和正常受试者MEF、QLD、EVP对比示意图

图7 本研究偏低和正常受试者干湿啰音对比示意图

注：蓝点表示干啰音，红点表示湿罗音。其中，偏低组有3名出现啰音(2人干啰音，1人湿罗音)，占总人数的8.8%(3/34)；正常组有6名出现干啰音，占总人数的18.75(6/32)。

5 结论

6.单以安静时的心脏功能似乎难以评价或推断受试者的心肺功能水平，同时，外周肌肉组织的利用能力以及运动干预后的适应状况等方面有待进一步的研究。

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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

上海市教委科研创新项目(14ZS048)；“青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室”资助项目(44801400/023；11000-541235-90099)。

程宙明(1987-)，男，安徽安庆人，在读博士研究生，主要研究方向为运动与健康、运动适应与机能评定，E-mail：zhoumingsuper@163.com； 卢健(1962-)，男，四川绵阳人，教授，博士，博士研究生导师，主要研究方向为青少年心肺功能评价，E-mail：jlu@tyxx.ecnu.edu.cn。

1.华东师范大学 青少年健康评价与运动干预教育部重点实验室，上海 200241；2.华东师范大学 体育与健康学院，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