世居藏族健康青壮年的有氧运动检测指标及方案研究进展*

杨其昊 高春 白硕 曲尼旺姆 葛瑞东

（1.上海体育学院运动科学学院，上海 200000；2.中日友好医院消化内科；3.北京市朝阳区太阳宫社区卫生服务中心康复医学科，北京 100000；4.拉萨市城关区文化和旅游局，西藏 拉萨 850000；5.中日友好医院康复医学科，北京 100000）

据2015年统计年鉴显示，西藏自治区总人口约为323.97万，其中世居藏族居民占90.67%，世居藏族生活在平均海拔3650m的地区且3代内无其他民族通婚经历，世居藏族居民居住高原的时间至少有22000年［1-2］，由于自然选择的结果［3］，机体能够有效地完成氧的运输和利用［4］。

有氧运动是指人体在氧供充足的情况下进行的运动锻炼，即运动是由能源物质氧化分解提供能量所完成的工作［5］。简单来说,有氧运动可以包括的形式非常多,它们的共同点都是在较长时间（30分钟或以上）内以中等水平的强度（最大心率值的60%～80%）进行。研究表明：有氧运动能改善代谢性疾病、心血管疾病、癌症等疾病患者微血管反应性，促进患者康复［6］。近年来，随着建设体育强国目标的提出和北京冬奥会的日益临近，大量文献对有氧运动检测指标及方案进行了研究，但都局限在低海拔地区及汉族群众，很少涉及到高海拔地区的世居藏族。因此，对关于世居藏族健康青壮年的有氧运动检测指标及方案的研究进展进行综述总结很有必要。

1 资料和方法

1.1 资料来源

检索中国期刊网全文数据库(中国知网CNKI)和PUB MED 数据库,采用参考文献追溯法以保证查全。中文检索词:（1）定义研究对象的主题词:世居藏族;健康青壮年;（2）定义指标的主题词:有氧运动;检测指标;运动方案。

英文检索词：#1“High altitude native in Tibet OR Native Tibetan OR Himalayan high altitude population”；#2“Aerobic exercise OR Aerobic performance OR Aerobic capacity”；#3“Exercise prescription OR Prescribe exercise OR prescriptive exercise”；＃4＃1 A ND＃2 A ND＃3.

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：所有探讨世居藏族有氧运动能力的文献；所有探讨世居藏族有氧运动能力与其他人群对比研究的文献；所有探讨世居藏族有氧运动方案的文献；所有探讨世居藏族有氧运动能力生物机制的文献。

排除标准:内容过时陈旧及设计不科学严谨的文献;重复多次发表的文献；不相关研究。

1.3 数据提取

共通过检索采集到各类相关学科文献81篇,其中英文文献26篇、中文文献55篇,浏览题目和摘要排除与相关研究性题目的论文相关性差及重复多次论文发表的相关文献13篇，然后通过阅读题目摘要分别排除文章内容陈旧及结构设计不科学的相关文献7篇,对其中剩余的61篇相关文献分别进行阅读形成全文,最终将其纳入36篇的相关文献中并进行编辑综述，见图1。

2 结果

2.1.1 心功能（心率、心输出量、心音、心脏收缩时间间期）。心率（Heart Rate,HR）是一种反映人体心脏运动功能的时间相关性指标,其快慢直接反映了心脏收缩、舒张的运动状态。心率是心肌耗氧量的最主要决定因素，心率越快，心肌耗氧量越多，心率减慢可增加心肌缺血阈值，改善心肌做功［7］。心率对比较和评价人体心血管系统和心脏机能恢复情况具有重要临床意义,它广泛用于直接反映人体正常运动强度,用于针对社会个体的自我健康监督或医务员的管理监督。心输出量（Cardiac Output,CO）为每分钟全部流入左心室的血液射入到主动脉的平均输出血量,又被简称为每分输出量。心音（Heart Sound,HS）是在心脏内的瓣膜开放或闭合时，血液迅速流动冲撞血管壁发出的声音。Durand［8］等研究了犬的左心室压与第一心音强度的关系。结果表明：左心室心肌收缩能力和室内压力变化的水平对第一心音强度有着极其重要的影响。

心脏收缩间期检查是用来评价左心室收缩间期功能的一种重要无创性医学检查诊断方法。该检测方法主要是用多种导体的生理搏动记录仪进行同步实时描绘标记心音心电图、心尖弹性搏动及颈部动脉搏动心电图，从而直接测定左心室收缩期的多种不同时相，达到间接准确评价左心室心脏收缩功能的主要目的。测定包括：（1）总电-机械收缩期（Q—S2）：从一次心电图上的Q 波振动开始至第二次心音和主动脉瓣收缩成分的高频振幅之间的时间差距，正常值范围为340ms～440ms。（2）左心室射血持续时间（Left Ventricular Ejection Time,LVET）：表示主动脉瓣膜的开放时间到动脉关闭的时间间距,即从颈动脉搏动图的切迹升支起点至重搏波切迹处［9］，正常值为260ms～340ms。（3）射血前期（Pre-ejection Period,PEP):为Q S2减去LVET。正常值为80ms～100ms。（4）射血前期/左室射血持续时间(PEP/LVET)：此系数是评价左心室功能敏感度最高的指标。研究表明世居青藏高原的藏族人群的HR、CO 值处于我国低海拔平原正常成人静息状态值的下限，收缩时间间期的变化结果分别显示为PEP 延长、LVET 缩短、PEP/LVET 比值明显增大［10］。PEP/LVET 比值增大，主要是由于PEP 周期延长，且世居藏族人群心率较慢，提示长期慢性低氧环境引起心肌迷走神经兴奋增强，心肌负变力性效应变强，使心肌的收缩性相对下降［10］。在运动强度提高的情况下，CO 增高，PEP/LVET 比值减小，且幅度较平原地区居民明显，说明世居藏族的心肌有较高的收缩潜力，以确保急性低氧应激或重体力活动时的心脏泵血功能。从另一个角度观察，这种潜力也是机体对慢性低氧的一种适应性机理。

2.1.2 血氧饱和度。血氧饱和度（Blood Oxygen Saturation,SaO2）的一般定义是指个体血液中被氧直接结合的氧合血红蛋白（Oxygenated Hemoglobin）的结合容量占全部可结合的血红蛋白(Hemoglobin,HB)容量的百分比，即血液中的氧合血红蛋白的实际饱和浓度［8］。它指示了人体呼吸及血液循环生理状态良好与否的重要生理化学参数。因此，监测动脉血氧饱和度(SaO2)可以帮助评估心肺的总血氧合以及动脉血红蛋白的携氧能力。研究表明世居藏族的H B 浓度、红细胞压积和低氧性肺血管反应均低于其它高原民族［11-12］。氧在血液中的运输很大程度上取决于血流量、HB 和动脉SaO2。HB 是提高机体内氧含量的重要途经之一，与有氧工作能力密切相关［13］。当机体处于低压缺氧条件下时，为了维持机体氧的供应，HB 浓度会相应增加来代偿外界环境中氧浓度的减少［14-15］。藏族作为高原世居群体被认为是世界上高原适应能力最佳民族，与相同海拔高度的移居汉族居民相比则表现出相对较低的HB 浓度［15］。因此,随着人体运动负荷不断递增，SaO2下降速率和程度低于移居汉族［16］。

2.1.3 最大摄氧量及无氧阈。最大摄氧量（Maximal Oxygen Uptake,VO2max)是指人体在进行长时间较高强度运动中，当心肺机能和肌细胞摄取利用氧的能力达到极限时，单位时间内所能摄取的氧量，也称最大耗氧量（Maximal Oxygen Consumption）［8］。它是肺通气、弥散、心脏泵血功能及组织摄取利用氧等氧传送系统的综合评价指标。年龄、体表面积和运动程度是影响VO2max的重要因素［17-19］。陈秋红等人的研究表明，在最大运动负荷时，西藏世居藏族的VO2max约高于已习服的移居汉族16%，说明世居藏族具有的氧转运系统对高原低氧已获得了良好的生理适应［16］。吴天一等［20］、格日力等［21］和Bianba［22］的研究均表明世居藏族居民的VO2max明显高于移居汉族居民。

2.1.4 小结。目前经典的有氧运动检测指标的研究多以低海拔人群为研究对象，相关的信、效度研究也以此类人群为受试对象，而针对世居高海拔地区的人群尤其是我国藏族居民的相关研究十分稀缺。因此，本文检测指标的选取首先立足于生理学中经典的有氧运动检测指标，其次以相关指标在评价藏族人群有氧运动能力中的研究水平和应用情况为标准来选择。在正确评价人体有氧运动能力水平方面，VO2max是目前公认最客观的检测指标，而由VO2max衍生出的无氧阈及心功能测量指标同样是评价有氧运动能力的重要指标［24］。但是由于青藏高原低氧环境下人体有氧运动状态和生理反应的特殊性，部分常规有氧运动综合能力指数评价和测量指标，如身体有氧做功能力、心功能适应指数可能不完全适合于高原环境。但是人体运动前后SaO2下降均值与海拔高度和运动负荷均呈现很好的线性关系，即海拔越高，体力负荷越大，SaO2下降得越显著［25］。总体上，运动前后血氧饱和度的差值不仅能够很好地充分吻合不同海拔高原人群有氧运动适应能力水平下降的变化趋势，而且其在评价准确性上总体要优于实际利用运动后心率数值估算的VO2max。因此,在针对青藏高原地区藏族居民实际有氧运动生活能力进行评价的各个相关测量指标中,运动负荷下的血氧饱和度对我国世居藏族居民有氧运动生活能力评价具有较显著的可指示性,是一个良好的针对青藏高原地区世居藏族体能能力评价潜在重要指标。

2.2 世居藏族的有氧运动方案

在负荷强度逐步增加的运动中，当血乳酸浓度达到4mmol/L 时，人体无氧代谢供能的比例急剧上升，该浓度所对应的负荷强度称为无氧代谢阈，简称无氧阈（Anaerobic Threshold,AT）。AT 值是反映外周组织细胞摄氧能力的重要指标［23］。世居藏族体内较高的AT 值与他们细胞内线粒体氧化磷酸化代谢过程的不断加强、氧的综合利用能力持续增加等因素有密切关系［16］。

2.2.1 高原环境对青壮年有氧运动能力影响的研究。魏燕玲等分析得出：肺活量和耐力方面高原学生要优于平原学生［26-27］。陈鹏飞研究得出：世居藏族大学生的其他身体形态、机能和素质方面均体现出明显弱势［28］。综上所述，高原地区青壮年在肺活量和耐力方面优于平原青壮年，但是在爆发力和柔韧性方面整体都不如平原青壮年。

2.2.2 运动方案制定的原则。

2.2.2.1 安全性。运动方案中采用的各种运动强度或体重负荷不得超过个人的适应能力，防止出现意外事故。

2.2.2.2 有效性。运动项目要以有效提高有氧运动能力为导向。

2.2.2.3 趣味性。长期做同一类型运动项目易引起疲劳，应该随着个体的心理状况而不断地变换运动的方式、内容。

2.2.2.4 可行性。对于体育项目设计方案的具体制订和内容要求相适宜，强度的增加需要循序渐进，从而促使体育项目设计能够按照规定的时间和程序顺利进行。

2.2.2.5 长期性。提高人体有氧运动能力的教育是一个漫长而紧张的过程，应该严格按照科学的规律循序渐进，培养和保证良好的运动锻炼习惯。

2.2.2.6 个体性。各类运动训练计划一般需要根据每一位运动个体的生理特点和运动等具体情况来进行个别制定，包括运动训练项目、运动强度、运动持续时间等各个环节上都可能需要与之匹配［29］。

2.2.3 运动强度。心率是一种用于评价控制有氧运动强度的简便有效的生理测量指标，用心率来评价控制各种体育运动强度的可行性非常高。合理设定的运动强度一般以每位运动个体的“最适运动心率”为基础值。以平均运动心率测量方式为主要衡量标准，运动开始时宜尽量达到每个人最大运动心率的60%～70%，开始运动时平均心率应尽可能要略低些，如以110次左右/分钟的运动心率为准［30］。

2.2.4 运动时间和频率。运动的FITT 原理（运动频率，运动强度，运动时间和运动类型）是运动处方的框架。通常的建议是在一周的大部分时间至少积累30分钟的中等强度运动（每周总计150分钟）［31］。低强度的运动只有在超过20min时才能通过激活体内的脂肪水解酶从而促进体内脂肪的分解。对于青壮年来说，每次参加体育锻炼的时间一般不应小于30min，在锻炼前后也需要做好5～10min的适当准备与整理。一项纳入了8项前瞻性队列研究的荟萃分析表明运动可降低慢性病患病风险，该研究中每周进行168min的中等到高强度运动组风险最小［32］。另外,选择适合运动的时机也是非常重要的，晚饭前2h进行运动为最好［33］。一般来说，理想的运动频率是每天都要有一定的运动量。

2.2.5 运动项目。有氧运动能够调节新陈代谢和消化功能，有助于提升机体在运动中的摄氧和新陈代谢能力，增强运动表现，还能够改善人体心肺的各项功能。Johnson等［34］的系统评价和荟萃分析发现，儿童及青少年进行跑步训练、球类运动及水上运动等可以改善整体身体机能，对于其生长发育有益［35］。此外，还要考虑到大部分藏族青少年在中、小学由于条件极差，他们对现代体育的认识水平很低，许多运动项目无条件参与。［36］。此外，气候条件恶劣，太阳辐射强，风沙大自然因素也是限制活动项目多样性的重要因素。

2.2.6 小结。总体上，在研究以FITT 原则为框架的有氧运动方案的文献中，以世居藏族及高海拔地区居民为研究对象的文献数量较少且文献质量有待提高。同时相关文献在阐述FITT 原则的四个要素即运动频率、运动强度、运动时间和运动类型在世居藏族身上的应用时，其研究质量良莠不齐，尤其是针对世居藏族有氧运动的运动强度、频率的设计几乎是一片空白，亟待更多人研究。

3 结论

综上所述，世居藏族常用有氧运动检测指标包括心功能（心率、心输出量、心音、心脏收缩时间间期）、血氧饱和度和最大摄氧量及无氧阈，其中血氧饱和度具有较好指示性，可作为评价世居藏族有氧运动能力的较理想指标。推广应用该指标，有望对监测世居藏族有氧运动能力，指导科学有氧运动训练和探索世居藏族体力效能提升措施上发挥较大的作用。但是，针对与低海拔群体存在部分生理结构差异的世居藏族的有氧运动检测指标的相关研究数量很少，研究质量较低，关于信度和效度研究更是稀缺。

近年来高原运动方案和高原训练成为热门，但是它们的研究对象多为低海拔地区居民及运动员，研究内容包括高原低氧环境下提高上述人群有氧运动能力的措施。而研究世居藏族和高海拔地区居民有氧运动方案的文献数量较少，其中研究以FITT 原则为框架的有氧运动方案的文献数量更是少之又少。因此，关于如何科学地为世居藏族健康青壮年，甚至老年人制定有氧运动处方的问题亟待进一步研究，而且其迫切性日益加强。