研究背景运动心肺功能测试(CPET)是指综合评价运动状态下(包括呼吸系统、心血管系统、血液系统、神经系统、骨骼肌肉系统等在内的)器官系统的整体功能,它是世界各国的体质研究和健康体能评价系统中重要内容之一。它是一种相对无创性、评价心肺储备功能和运动耐力的检测方法,综合应用呼吸气体监测技术、电子计算机和活动平板或踏车技术,实时检测在不同负荷条件下,机体氧耗量和二氧化碳排出量的动态变化,从而客观、定量地评价心肺储备功能、运动耐力,为医师诊断提供相应临床资料。CPET是目前普遍使用的衡量人体呼吸和循环机能水平的心肺功能检查方法之一[1]。CPET在临床上广泛开展已有数十年历史,目前运动心肺功能试验主要用于评价运动受限的病理生理、心脏和肺脏疾病的功能诊断、评定治疗方式的效果、区分不明原因的呼吸困难、预测手术的危险性与预后、评估器官移植生存潜能(心脏移植、肺移植等)、康复医学锻炼计划制定、以及运动医学和劳动力评估等方面[2]。目前,CPET在临床上主要应用平板运动和功率自行车这两种方式。平板与功率自行车各有优缺点,至于何种运动方式更好,是一个争论多年的问题。目前欧洲地区流行功率自行车,而北美地区则钟爱平板运动。平板运动则更为熟悉、也较易接受,实验方案的选择基于实验目的和患者强弱程度。平板运动试验比功率自行车更具有活动性,前者有更多的肌群参加运动,比后者要做更多的功率。然而,平板要考虑受试者的体重及行走方式的影响,同时,手抓扶手也会影响其代谢值。功率自行车通常安全性更高,更为便宜,需要空间更少,噪音更小,且易于测量血压,但需要受试者掌握好转速,久坐会有不适感。目前,针对这两种运动测试的比较研究很少,只有James [3]等对COPD(慢阻肺)患者进行了比较详细的研究,他们认为,在平板和功率自行车运动过程中,COPD患者具有不同感官及生理的反应。在VO2水平相近的COPD患者中,功率自行车运动出现气促起始时间早,且程度较高;而平板中气促的变化主要起生理性刺激(VO2和VE)的作用;此外,功率自行车运动中患者主要表现为腿部不适。气促和VO2之间,平板比自行车更具相关性;腿部不适与VO2之间,自行车比平板更具相关性。研究目的CPET常用运动负荷方式有功率自行车(踏车)与平板运动,各有优缺点。在健康年轻人中,比较两者参数指标的异同,为临床诊断手段提供思路。研究对象1.入选标准(1)身体健康、年龄在18-27岁之间、愿意配合的受试者62名。其中,男性36名,女性26名;(2)无慢性支气管炎、哮喘、肺结核、胸膜炎、心脏病、高血压、糖尿病、身体残缺、贫血等心肺和其他全身性重大疾病病史;(3)近四周内无呼吸道感染病史;(4)无职业性暴露于有害气体或粉尘工作史、工作或居住环境无严重污染;(5)无吸烟史,无酗酒史;(6)无运动禁忌症。2.排除标准(1)妊娠或哺乳期妇女。(2)各种原因正在使用β受体阻断剂(包括滴眼)。(3)静息心率〈60次/分或〉100次/分。(4)运动员或长期专业系统体育锻炼者。研究方法1.静息肺功能测定测试前精确记录受试者身高、体重、年龄、性别。参照ATS/ERS(美国胸科协会/欧洲呼吸协会)肺功能仪器质控标准。测试以下参数:(1)用力肺通气功能:用力肺活量(FVC)、1秒量(FEV1)、1秒率(FEV1/FVC)、最大呼气中期流量(FEF25~75%)、最大呼气流量(PEF)。(2)最大自主通气功能:MVV。2.运动心肺功能测定运动仪器采用功率自行车(踏车)、平板进行心肺运动试验测试。3.运动试验方法采用症状自限最大运动负荷递增试验,接好面罩、血压袖带(踏车)、EKG各导联。踏车中,男性以25W/分、女性以20W/分斜坡式递增方案;平板采用改良Bruce方案。患者达到最大运动负荷后,应终止运动,记录终止运动的原因及患者有无腿部不适、头晕、气促、乏力、胸闷、心悸及身体疲倦等症状。4.测试间隔分别编号(如1、2、3、4、5…),随机抽取,单号先测踏车,双号先测平板。每名受试者交替进行踏车及平板,但同一个受试者的两种测试间隔至少4天,不超过二个月。5.统计学方法所有数据均用SPSS 12.0统计软件处理。计量资料用均数±标准差( x±s)表示。平板和功率自行车之间各指标:最大摄氧量(VO2max)、最大公斤摄氧量(VO2 max /kg)、无氧阈(AT)、最大代谢当量(MET max)、最大氧脉(VO2/HR max)、心率储备(HRR)、最大呼吸商(RQmax)、呼吸储备(BR)、最大通气量(VEmax)、最大呼吸频率(Rfmax)、氧通气当量@AT(VE/VO2@AT)、二氧化碳通气当量@AT(VE/VCO2@AT)、生理死腔量/潮气量(VD/VT)等,采用相关分析并检验;指标的假设检验,采用配对t检验;显著性水准取α=0.05。其中,参数(VO2max、VO2max/kg、AT、METmax、VO2/HRmax等)呈正态分布时,95%CI采用双侧正态分布法统计。气促、腿部不适等与踏车或平板之间的关系,采用McNemar检验。研究结果功率自行车与平板运动的参数指标中,均数±标准差( x±s)结果如下:VO2max(ml/min)(踏车:男性2311.56±522.53,女性1446±373.87;平板:男性2597.95±627.63,女性1808.62±394.85);VO2max/kg(ml/min/kg)(踏车:男性37.61±9.29,女性28.02±6.90;平板:男性41.82±9.06,女性34.41±7.94);METmax(踏车:男性10.81±2.70,女性7.96±1.96;平板:男性11.93±2.60,女性9.78±2.27);AT(ml/min)(踏车:男性1239.16±305.75,女性864±240.65;平板:男性1450.14±339.01,女性1128.04±266.76);VEmax(L/min)(踏车:男性74.86±16.36,女性51.08±8.83;平板:男性79.69±18.93,女性63.35±13.33);BRmax(L/min)(踏车:男性54.36±10.31,女性56.81±6.54;平板:男性50.75±11.90,女性46.62±10.45);Rfmax(b/min)(踏车:男性36.02±6.74,女性35.95±6.85;平板:男性37.39±6.32,女性40.70±6.84);HRmax(bpm)(踏车:男性166.61±8.15,女性163.27±12.22;平板:男性176.33±8.75,女性172.46±13.50);HRRmax(踏车:男性15.53±3.64,女性17.50±6.12;平板:男性10.94±3.88,女性12.88±6.99);VO2/HRmax(ml/bpm)(踏车:男性14.23±3.03,女性9.06±2.47;平板:男性15.38±5.24,女性10.57±2.32);RQ(踏车:男性1.29±0.20,女性1.30±0.19;平板:男性1.30±0.27,女性1.24±0.21);VE/VO2@AT(踏车:男性23.05±3.05,女性25.55±3.37;平板:男性24.15±2.62,女性26.52±3.20);VE/VCO2@AT(踏车:男性25.18±2.72,女性28.58±3.70;平板:男性25.90±2.79,女性29.00±2.86)。在比较功率自行车与平板运动的参数指标中,配对t检验结果如下:VO2max的P值=0.000、VO2max/kg的P值=0.000、METmax的P值=0.000、AT的P值=0.000、VEmax的P值=0.001、BRmax的P值=0.001、Rfmax的P值=0.001、HRmax的P值=0.000、HRRmax的P值=0.000、VO2/HRmax的P值=0.013、VE/VO2@AT的P值=0.020,均<0.05,具有显著性差异。而RQ的P值=0.642、VD/VT的P值=0.301、VE/VCO2@AT的P值=0.200,P>0.05,无显著性差异。运动测试过程出现的症状,主要有腿部不适与气促,症状较轻微。腿部不适与踏车/平板的关系,P值=0.000<0.01,有显著性差异,踏车比平板更具相关性;气促与踏车/平板的关系,P值=0.003<0.01,有显著性差异,平板比踏车更具相关性。结论(1)平板运动与功率自行车在大部分指标上有显著性差异,平板较功率自行车测试值高;在正常人运动耐力的测试中,平板运动更能动员全身心肺功能潜能,利于运动指标的监测,平板运动优于功率自行车;但是,平板运动不便于同步监测血压。(2)运动过程出现的症状,主要有腿部不适与气促。腿部不适与平板/功率自行车之间,自行车比平板更具相关性;气促和平板/功率自行车之间,平板比自行车更具相关性。