不同有氧運動方式對健康人心肺適能影響的研究

陳慶慶，曹勝，金榮疆

心肺適能是指在持續體力活動過程中，循環和呼吸系統供氧的能力。良好的心肺適能水平不僅能保證人們能夠維持長時間有效地工作，而且也是機體在工作后快速消除疲勞和有效恢復機能所必需的。研究證實，與其他危險因子發生風險相比，心肺適能低者心腦血管疾病發生風險更高[1]。心肺適能每提高一個水平，冠心病(Coronary Heart Disease,CHD)危險因子“叢集現象”下降更多，即心肺適能水平更能降低CHD單一或叢集危險因子[2]。故良好的心肺適能水平可降低心肺系統疾病的發生率，促進和/或維持健康[3]。而良好的心肺適能水平離不開規律、適量的有氧鍛煉，有氧鍛煉方式眾多，步行與登樓梯運動簡便、易行且操作技術簡單，在我國國民生活中易推廣。本研究通過觀察跑步平臺與樓梯機不同有氧鍛煉方式對心肺適能水平的影響，比較這兩種有氧鍛煉方式哪一種能在短時間鍛煉周期內對心肺適能水平影響更顯著，旨在為患者或健康人推薦一種能在短時間內較快提高心肺適能水平的有氧鍛煉方式，以促進健康效應最大化。

1 資料與方法

1.1 一般資料 受試者來源于四川大學華西醫院康復醫學科實習的醫學生，32名(男女各16名)符合納入標準的健康受試者，在簽署知情同意書后，隨機分到跑步平臺組和樓梯機組各16名。納入標準：非專業運動員，或過去2年無規律運動史；年齡在18～25歲之間的健康人；無吸煙史；已簽署知情同意書。排除患有心血管、呼吸系統、肌肉骨骼系統疾病、腫瘤以及其他慢性病等的非健康人群及精神病患者。研究過程中2組各脫落1例，實際各組各完成15例。樓梯機組：男7例，女8例；年齡(21.67±0.58)歲；體質量(57.80±2.04)kg；身高(165.73±2.52)cm。跑步平臺組：男8例，女7例；年齡(21.60±0.43)歲；體質量(58.67±2.20)kg；身高(165.00±2.39)cm。2組受試者年齡、身高、體質量、等一般資料比較均差異無統計學意義。

1.2 方法 樓梯機組：受試者在四川大學華西醫院康復醫學科提供的美國產Stairmaster-5540-32樓梯機上做登樓梯鍛煉，運動強度控制在運動心率為(55%-65%)×最大心率(最大心率=220-年齡)[4]，即受試者在鍛煉過程中，戴上指脈氧測試器監測心率，使心率在試驗設定的強度范圍內波動，整個試驗周期為5d，每天1次，每次30min，末次試驗結束后，休息30min。跑步平臺組：受試者在四川大學華西醫院提供的日本產L7跑步機上做步行鍛煉，運動強度，鍛煉周期、頻率、時間以及測試指標均同樓梯機組。采用美國運動醫學會(America School of Sports Medicine，ACSM)推薦的運動試驗終止標準[5]：①出現心絞痛或類似心絞痛的癥狀；②無論是否增加運動負荷，收縮壓較基線血壓下降>10mmHg；③血壓過度升高：收縮壓>250mmHg或舒張壓>115mmHg；④呼吸短促、哮鳴音、下肢痙攣或跛行；⑤低灌注體征：輕度頭痛、意識不清、共濟失調、臉色蒼白、發紺、惡心、皮膚濕冷；⑥心率不隨運動強度增加而增加；⑦心律顯著改變；⑧受試者口頭或身體出現極度疲勞，要求停止；⑨測試設備故障。

1.3 評定標準 采用日本Minato AS-407肺功能測試儀測定用力肺活量(forced vital capacity,FVC)、最大通氣量(maximal voluntary ventilation,MVV)，第1秒用力呼氣容積(forced expiratory volume in one second,FEV1)，FEV1/FVC(%)，呼氣峰流速(peak expiratory flow,PEF)。采用6min步行距離(six-minute walk distance，6MWD)評定步行能力：選取一段長度至少為30m的平直而安靜的走廊，測定患者6min內行走的距離。

2 結果

鍛煉后，樓梯機組FEV1、FEV1/FVC、MVV、6MWD、PEF均較鍛煉前明顯提高(P<0.05)，FVC差異無統計學意義；跑步平臺組鍛煉后FVC、FEV1、FEV1/FVC、6MWD、PEF較鍛煉前明顯提高(P<0.05)，MVV變化差異無統計學意義。鍛煉后，樓梯機組FEV1/FVC、MVV、6MWD、PEF提高幅度明顯優于跑步平臺組(P<0.05)，但FVC、FEV1的提高幅度差異無統計學意義，見表1。

項目樓梯機組(n=15)鍛煉前鍛煉后跑步平臺組(n=15)鍛煉前鍛煉后FVC(L) 3．62±0．223．65±0．203．71±0．203．80±0．22aFEV1(L) 3．26±0．193．35±0．19a3．34±0．173．44±0．19aFEV1/FVC(%)89．80±0．7392．73±0．75ab90．27±0．5790．87±0．67aMVV(L) 132．27±7．14144．53±6．49ab134．53±8．05140．27±8．26PEF(L) 476．00±24．43527．33±25．88ab449．33±26．73470．0±28．37a6MWD(m) 599．40±15．12634．20±16．67ab591．13±14．92604．9±15．35a

與鍛煉前比較,aP<0.05; 與跑步平臺組比較，bP<0.05

3 討論

有氧鍛煉對人體心肺體適能各方面的益處已經被越來越多的循證數據支持和推薦。但是如何為健康人或患者制定安全、有效的有氧運動處方，仍然存在很多爭議。有氧運動處方的制定包括運動強度、運動頻率、運動時間和運動方式。國內外已對運動的強度、時間和頻率做了大量的研究，而對于運動方式的比較，目前還沒有太多的研究。

本研究結果顯示，跑步平臺與樓梯機鍛煉在短時間內都能提高健康人心肺適能水平，這是由于有氧鍛煉過程中，呼吸加深加快，增加每次氣體交換量，減少呼氣末肺容量和肺泡生理無效腔，改善肺部所有區域的灌注情況[6-9]，從而改善肺的彈性回縮力和小氣道的通暢，增加肺泡通氣量。有學者研究證實，有氧鍛煉能使肺泡生理死腔與潮氣量的比率下降靜息時0.25～0.35的5%～20%[10]，可見有氧鍛煉能減少肺泡生理死腔[11]；有氧鍛煉可引起肌肉線粒體數量和體積增加、肌漿中的能量釋放酶和電子傳遞能力增加，并增加了肌肉的血液循環和氧化代謝，從而提高呼吸肌的肌力和耐力[12]，改善呼吸功能和呼吸系統的功能儲備能力。有氧鍛煉提高物質代謝能力，改善機體各器官和組織血液和氧的供給，促進機體血液回流，循環血量增加，使容量負荷加大，從而提高了心肌的舒縮幅度，增加心輸出流量和血管的收縮、舒張功能，增強了心肌的舒縮功能，有效提高心臟的功能儲備能力，故2組鍛煉前后6MWD都提高且有統計學意義。

但樓梯機鍛煉在短時間內對健康人的MVV、FEV1/FVC、PEF及6MWD的影響更顯著。這是由于機體在樓梯機上做登樓梯運動相對跑步平臺上的步行運動，既要克服動能又要克服重力勢能而做功，故機體耗能相對步行較大，所以心血管以及呼吸系統做出協同的生理反應，以滿足機體代謝率增加的需要，呼吸加深伴隨胸膜腔內壓降低引起靜脈受壓所形成的壓差使靜脈回流增多[13]，從而增加了心臟的每搏輸出量 。其次，在樓梯機上做登樓梯運動時，相對步行來講，整個下肢肌群需要克服較大負荷，收縮以完成下肢的屈髖屈膝運動，故肌肉收縮，耗氧增大，同時，運動時，分布至肌肉的血流明顯增多，而灌注內臟器官，如腎、肝、胃腸道的血流則相對減少[13]，使呼吸系統和心血管系統在單位時間內的做功增加。

綜上所述，樓梯機鍛煉和跑步平臺鍛煉對健康人的心肺適能水平都有顯著影響，但樓梯機鍛煉較跑步平臺鍛煉在短時間鍛煉周期內對健康人的心肺適能水平影響更顯著。

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