短期冲刺间歇训练对普通健康人群最大摄氧量影响的Meta分析

郭成根，周爱国

近年来，心血管疾病与其他慢性疾病的发病率呈现出不断上升的趋势[1-2]，有研究表明，心血管疾病、Ⅱ型糖尿病、癌症等慢性疾病与较差的心肺适能有关[3-7]，世界卫生组织（WTO）给出了9项具体措施来减少心血管疾病的发病率，其中一项重要举措就是健康饮食以及增加普通人群的体力活动[8]，因此发展有效的运动干预措施对于减少心血管发病率的意义重大。

然而，对于普通人群，缺乏足够的时间是影响参与运动锻炼的重要因素[9-11]，相对于中等强度有氧耐力训练（Endurance Training，ET），高强度间歇训练（Highintensity Interival Training，HIIT）大幅度节省了运动锻炼的时间，并在改善普通健康人群心肺适能方面更为有效[12]。短期冲刺间歇训练（Short-term Sprint Interval Training，SIT）作为HIIT的一种训练模式，其干预周期更短，强度更大，近年来得到了广泛的关注，虽然SIT干预普通健康人群被证明是一种安全的锻炼手段[13]，但与控制组（Control Group，CON）比较，其干预效果是更佳[13-14]、相同[15-16]还是较差[17]，仍然存在争议，更有研究认为SIT的干预效果可能与干预周期长短无关[18]。因此，有必要采用Meta分析合并各项已发文献的研究成果，得到较为准确可靠的结果。 最大摄氧量（Maximal oxygen uptake，）被公认为是测量与评价心肺功能的黄金指标，本研究中利用作为结局指标，检索SIT与CON干预普通健康人群对影响的随机对照组实验（RCT），进行Meta分析，探究SIT对普通健康人群的干预效果、SIT不同周期的干预效果以及SIT与ET干预效果比较。

1 资料与方法

1.1 文献检索

计算机检索 PubMed、Web of Science、CNKI等数据库，检索的时间为建库至2018年6月30日。英文检索词为 interval training、sprint interval training、sprint、cardiorespiratory fitness等；中文检索词为间歇训练、冲刺间歇训练、最大摄氧量、心血管等。

1.2 文献纳入标准

（1）健康普通人群参与试验。（2）SIT实验组的强度控制必须为“全力以赴”“竭尽全力”或“≥100%训练间歇比为 30 s∶4 min。（3）对照组必须为空白对照或中等强度有氧训练干预组（ET）。（4）结局指标必须在实验室通过专业测试器械获取。

1.3 文献排除标准

（1）非健康普通人群参与试验。（2）SIT训练强度没有达到“全力以赴”“竭尽全力”或“≥（3）综述类文献、会议、报刊、数据无法提取的文献、重复发表的文献。

1.4 质量评价

采用经典的Jadad质量评分表对纳入的文献进行评分，主要包括以下3个方面：随机序列的产生是否恰当，若文献对随机化方法有具体的描述且方法恰当，加1分，否则扣1分；是否采用盲法，若详细描述了盲法且方法恰当，加1分，否则扣1分；若对退出和失访进行描述加1分，否则扣1分；总评分为 5 分，其中，1～2 分为低质量，3～5 分为高质量。Cochrane手册5.1.0标准对纳入文献质量进行综合评价[20]。 主要包括：（1）随机序列的产生；（2）盲法分配；（3）对参与者与研究人员采用盲法；（4）对结果的评估采用盲法；（5）结局数据的完整性；（6）研究结果的选择性报道；（7）其他。最后以文字、图示方法显示对所有纳入文献的评价结果。

1.5 数据提取

阅读全文后，由两位研究者进行单独资料提取，如果有分歧则通过第3位研究者进行评估，通过协商达成一致结果。研究内容包括：第一作者、文献发表年限、人群、年龄、性别、样本量、干预强度、干预周期、干预频率、结局指标等。对缺乏数据信息或者信息不明确的资料通过邮件形式与作者进行联系获取。

1.6 数据分析

采用Revman5.3软件对纳入文献的结局指标进行合并效应分析，由于本研究所纳入的文献结局指标为均数加标准差形式，属于连续性变量，且结局指标单位统一，因此，效应尺度指标选择均数差（MD）进行统计。各研究间异质性检验采用x2检验，P＞0.1为无统计学异质性，同时用I2的值判断研究间的异质性大小，当I2＜40%为低异质性，40%≤I2≤70%为中度异质性，I2＞70%为高度异质性。当研究间无异质性或为低异质性时，采用固定效应模型进行Meta分析；当研究间异质性较明显时，采用随机效应模型进行效应分析，并通过亚组分析探究异质性可能来源。Revman5.3软件绘制漏斗图，判断发表是否存在偏倚。

2 研究结果

2.1 文献检索结果

文献检索流程如图1所示。初步检索数据库得到相关文献897篇，通过其他资源补充得到相关文献0篇，整理剔除重复发表文献429篇，获得文献468篇，阅读文献标题和摘要后筛除文献414篇，阅读全文后，排除不能提取数据、干预强度存在问题等文献共41篇，最终确定纳入文献13篇[13-15,18,21-29]包括15个研究。

图1 文献筛选流程图Figure 1 Literature Screening Flow Chart

表1 纳入文献的基本特征Table I Basic Characteristics of the Included Literature

2.2 纳入文献的基本特征

如表1所示，纳入的13篇包括15个研究，文献公开发表时间为2007—2018年，受试者均为普通健康人群，包括学校学生和没有专业运动经历的普通人群。总受试者合计343人（男214人、女129人），SIT组 174人，CON组 169人，年龄范围为 17～36岁。干预强度方面，SIT组均为“all out”（全力以赴），CON组包括无干预（6篇）、ET干预（7篇）；干预周期包括 2周（2篇）、4周（3篇）、6周（4篇）、8 周（2 篇）、10 周（2 篇）；干预·频率包括 3 次 /周（14篇）、5次 /周（1篇）；干预后变化方面，4篇对照组优于实验组，11篇实验组优于对照组；所有纳入文献结局指标均有单位均统一为mL/kg/min。

2.3 方法学质量评价

Jadad得分：13篇纳入文献中，5篇为高质量（≥3 分）[15,22,24,26,28]，8 篇为低质量 （＜3 分）[13,14,18,21,23,25,27,29]（表1）。纳入的13篇文献中5篇未随机分组[13,21,23,25]，1篇未提及是否随机[18]，所有文献中均未提及参与者或研究人员采用盲法，纳入文献结局指标均完整且研究结果有选择性报道。具体偏倚风险见图2和图3。

图2 偏倚风险比例图Figure 2 Bias Risk Scale

图3 偏倚风险评价示意图Figure 3 Sketch Map of Bias Risk Assessment

2.4 研究结果

2.4.1 SIT对健康普通人群最大摄氧量的影响

图4 SIT与CON对指标提升的情况森林图Figure 4 Forest Map of Via SIT and CON

图5 发表偏倚漏斗图Figure 5 Funnel Plots of Bias Risk

2.4.2亚组分析

表2 SIT与CON对指标提升的亚分组分析Table II Subgroup Analysis of Improvement via SIT and CON

表2 SIT与CON对指标提升的亚分组分析Table II Subgroup Analysis of Improvement via SIT and CON

干预强度 样本数 MD 95%CI I2 P（异质性）CON组 无干预 7 3.87 3.25 4.49 27% P=0.26 ET 干预 8 -0.23 -1.42 0.96 91% P＜0.00001 ET 2～4 周 2 1.43 -0.54 3.40 16% P=0.15 6～8 周 4 -0.54 -2.05 0.97 8% P=0.21 10周 2 1.91 0.23 3.59 0% P=0.34无干预2～4 周 4 3.06 0.73 5.39 0% P=0.46 6～8 周 2 1.86 0.21 3.49 0% P=0.54 10周13.101.464.74——男7性别2.34 1.11 3.56 9% P=0.34女1 4.103.394.81——混合 7 0.22 -1.16 1.60 0% P=0.42文献质量 高质量 6 2.43 1.24 3.61 0% P=0.34低质量 9 0.96 -0.60 2.52 17% P=0.29

如表2所示：CON组各研究之间存在低度异质性（I2=27%，P=0.26），合并效应量[MD=3.87，95%CI（3.25，4.49），P＜0.00001]，结 果 显 示 SIT 对的提高水平显著优于 CON组（P＜0.05）；ET干预组各研究之间存在高度异质性 （I2=91%，P＜0.00001），合并效应量[MD=-0.23，95%CI（-1.42,0.96），P＞0.05]；结果显示干预强度是异质性来源主要因素，SIT对的提高水平与ET干预组不存在统计学差异（P＞0.05）。

ET干预组内，2～4周干预各研究之间存在低度异质性（I2=16%，P=0.15），合并效应量[MD=1.43，95%CI（-0.54,3.40），P=0.16]；6～8 周干预各研究之间存在低度异质性（I2=8%，P=0.21），合并效应量[MD=-0.54，95%CI（-2.05,0.97），P=0.48]；10 周干预各研究之间不存异质性（I2=0%，P=0.34），合并效应量[MD=1.91，95%CI（0.23,3.59），P=0.02]。 结果显示短周期 2～4 周与6～8周，SIT对的提高水平与ET干预组不存在统计学差异（P＞0.05）；10周 SIT 对的提高水平优于 ET 干预组（P＜0.05）。

无干预组内比较显示：2～4周干预各研究之间不存在异质性（I2=0%，P=0.46），合并效应量[MD=3.06，95%CI（0.73,5.39），P=0.01]；6～8 周干预各研究之间不存在异质性（I2=0%，P=0.54），合并效应量[MD=1.86，95%CI （0.21,3.49），P=0.02]；10 周干预合并效应量[MD=1.91，95%CI（0.23,3.59），P=0.0002]。结果显示2～10周 SIT对的提高水平均优于无干预组（P＜0.05）。

性别因素各研究之间不存在异质性 （I2≤50%，P＞0.05）；文献质量因素方面，高质量文献不存在异质性（I2=0%，P=0.34），低质量文献各研究之间存在低度异质性（I2=17%，P=0.29），可忽略。结果显示SIT干预效果与性别、文献质量无关（P＞0.05）。

2.5 敏感性分析

为了验证本研究结果的可靠性，通过对研究中纳入的15个研究进行敏感性分析，改变研究质量差异、纳入标准、统计模型、效应量的选择以及逐个剔除纳入文献等，再次进行Meta分析，结果显示合并后结果改变不明显，说明本研究的Meta分析较为可信。

如表3所示，将纳入的15个研究，通过逐个剔除的方法，再进行Meta分析，结果显示剔除任何一篇文献，P（合并效应）均小于 0.05，SIT对的提升水平均优于CON组。

表3 剔除单个研究后的合并效应（SIT对CON组）Table III Combined Effects after Excluding a Single Study(SIT vs.CON)

3 讨论分析

近年来，由于缺乏足够的运动锻炼时间[9-11]，人们更热衷于短时高效的训练方法，SIT作为HIIT的一种新模式，得到了广泛的关注。相对于HIIT，SIT典型的特点是强度大，周期短。其训练强度为“all out”（全力冲刺），间歇时间较为充分，一般比例为 30 s∶4 min[25-29]，每次训练冲刺 4～6 次[25-29]，在15 min有限的时间内可以取得理想的效果[31-32]，有研究证明SIT对心肺适能与肌氧含量的潜在影响可能更为明显[33-34]。在周期上，SIT当前研究主要集中在2～4 周[13,15,22,26,28]与 6～8 周[14,18,23-25,29]，10 周[21,27]及以上相对较少，有研究认为短周期内SIT的锻炼效果可能与周期长短无关[18,35]。

Meta分析结果显示，与 CON 组相比，2～4周、6～8周SIT训练，的提升效果显著；10周SIT训练，的提升效果非常显著，但由于已发表的相关文献以及样本量较少，仍需今后进一步研究证明。干预周期方面，Bailey等让8名健身爱好者在Wingate功率自行车上以自身体重7.5%的阻力作为负荷，全力进行了4次30 s的冲刺训练，休息间歇为4 min，每周3次，2周SIT后结果显示实验前后受试者的平均提升7.14%[22]。Bayati等让8名健康男性本科大学生全力以赴进行了4周SIT训练，其中训练间歇比为30 s：4 min，每次课重复6次冲刺，结果显示实验前后受试者平均提升9.64%[13]。Songsorn等让15名当地健康男性和女性受试者在功率自行车上以自身体重7.5%的阻力负荷进行了4周，每周3次的冲刺训练，其训练间歇比为30 s:4 min，结果显示实验前后受试者平均提升8.70%[26]。Sousa等让26名健康大学生进行了2周SIT，其训练间歇比为30 s:4 min，结果显示实验前后受试者平均提升10.47%[28]。Rebecca等让10名健康男女大学生在跑步机上进行了6周冲刺训练，其训练间歇比为30 s:4 min，结果显示实验前后受试者平均提升11.54%[23]。Kirsten等让10名健康男性和女性受试者在Wingate功率自行车进行冲刺训练，其中1～2周冲刺4次，3～4周冲刺5次，5～6周冲刺 6次，共6周，每周3次，其训练间歇比为30 s:4 min，结果显示实验前后受试者平均提升7.32%[18]。Jordan等让10名健康男性大学生进行了6周冲刺训练，每周3次，其训练间歇比为30 s:4 min，结果显示实验前后受试者平均提升5.52%[29]。Sokmen等让20名健康男性和女性受试者进行跑台和50 m跑的冲刺训练，间歇3 min，每周3次，持续了10周，结果显示实验前后受试者平均提升 15.55%[27]。 综上所述，2～4 周与 6～8周SIT训练提升效果显著，平均提升率分别为8.08%与10.25%，但两者相比，干预周期长短对提升效果不存在显著差异，本研究结果与Burgomaster等研究基本一致，10周SIT训练，平均提升率12.33%，相关样本较少，结果仍需进一步证明[18,35]。

Meta 分析结果显示，与 ET 组相比，2～4 周、6～8周SIT训练，的提升效果不存在显著差异；10周SIT训练，优于ET组。Kirsten等让10名健康男性和女性受试者在Wingate功率自行车进行冲刺训练，训练间歇比为30 s:4 min，10名受试者以65%进行ET训练，持续40 min，6周后受试者实验前后平均分别提升7.32%和9.76%，结果显示两者不存在显著性差异[18]。Rebecca等让10名健康男女大学生跑步机上进行了6周间歇比为30 s:4 min的冲刺训练，ET组在跑步机上进行65%的有氧耐力训练，1～2 周 30 min，3～4 周 45 min，5～6周60 min，6周后受试者实验前后平均分别提升11.54%和12.50%[23]。Rudarli等让8名健康男性大学生在Monark功率自行车上进行了8周SIT训练，其中训练间歇比为30 s:4 min，ET组Monark功率自行车上以60%进行了8周有氧耐力训练，8周后受试者实验前后平均分别提升7.0%和8.70%，结果显示两者不存在显著性差异[25]。Sokmen等让20名健康男性和女性受试者进行跑台和50 m跑的冲刺训练，间歇 3 min，共10周，ET组让 22名受试者以 75%在功率自行车上进行了10周有氧耐力训练，其中前4周时持续 30 min，5周时持续 35 min，8周时增加到40 min，10周时增加到60 min，10周后受试者实验前后平均分别提升15.55%和8.65%，结果显示SIT的提升效果优于ET组[27]。综上所述：与 ET 相比，2～4 周、6～8 周 SIT 训练的提升效果不存在显著差异（P＞0.05）；10周 SIT训练，优于ET组，但10周干预相关样本较少，结果仍需进一步证明。

SIT作为HIIT的一种训练模式，其训练强度较HIIT更大，这可能是其可以在短周期内提高的机制，为此研究者[14,18,22,24,36]从影响的因素出发，在中枢与外周适应上 （心输出量与线粒体酶活性）进行探索，认为对于普通人群，其有可能未达到个体的生理极限，当给予高强度刺激时（SIT），可以使肌纤维募集达到最高的水平[22]，在短期内引起了肌纤维内部适应性的变化，刺激到普通人群有氧供能系统，改善肺部利用氧的效率，提高肌肉的氧含量，同时增加氧扩散进入线粒体并与H+反应生成H2O的能力[37]，在短期内提高了普通人群的心肺机能。张晓英在研究中认为，对普通人群来说，最大摄氧量测试中参与运动的肌肉越多，值越大，例如他们在自行车上获得的值要低于在跑台上得到的值[38]。因此，本研究认为SIT可以在短时间内肌纤维募集达到最高的水平，进而提高ET虽然在相同的周期内（2～4周与6～8周）同样会产生相似的生理适应，但相对于SIT，其单次训练需要给予更长时间的刺激。因此在短周期内（2～4周与6～8周），SIT与ET并没有表现出显著性的差异。相对于10周及更长时间的干预，当前的参考文献相对有限，其机制需要进一步研究探明。

本研究不足之处：（1）在检索过程中没有纳入未发表的文献，相关文献数据不全。（2）本研究纳入SIT方案训练间歇比为30 s:4 min，对于其他形式的训练间歇方式未纳入，可能引起结果偏倚，但敏感性分析提示减小纳入的文献，并不会对合并效应结果产生显著的影响。（3）纳入受试者年龄较为集中，对于老年、中年纳入较少，未能检验年龄对SIT干预效果的影响。在未来研究中应该尝试探究SIT对于普通年轻人、中年人、老年的干预效果对比，不同训练间歇比对普通健康人群的影响，SIT对健康普通人群与非健康人群的干预效果对比。

4 结论