HIIT與持續運動對成年人心肺功能影響的meta分析

陳 進，王 斌

規律的體育活動是經過臨床驗證的、能有效的預防和延緩某些慢性疾病的發生或發展[1]。但是由于社會的發展，人們的生活方式發生了很大的變化，朝著解放人力的方向發展，人們的體力活動量顯著減少，以至于造成很多成年人對于最低的運動要求無法付諸實踐[2]。導致機體的心肺功能顯著下降。最大攝氧量(VO2max)是心肺功能的權威評價指標，有研究證明VO2max被認為是全因死亡率的最高預測，維持或改善心肺功能處于較高水平能夠減少患心血管疾病和死亡的風險。高強度間歇運動(HIIT)通常是重復幾組短時間(幾秒鐘到幾分鐘不等)高強度(90%VO2max左右)的運動，以安靜休息或者以低強度的運動作為間歇的一種運動形式[1、2]。有研究表明HIIT相比較中等強度持續運動(CMT)對心肺功能的改善是種經濟有效的方式，如有學者對16位男性進行12天的運動干預，結果顯示HIIT和CMT組VO2max分別提高4.5±8.98mL·Kg-1·min-1、1.8±7.93mL·Kg-1·min-1，p<0.001。不過有學者進行類似實驗卻產生不同的結果，結果顯示HIIT、CMT組VO2max分別提高2.83%、11.1%。存在差異的結果可能會影響人們在運動實踐中的選擇，同時考慮到造成試驗結果差異性的原因是多方面的，大部分的研究是基于小樣本量而進行的，運動方案設計差別很大，這勢必會對實驗結果產生較大的誤差。鑒于此，本研究通過搜集前人相關研究，建立研究納入和剔除標準進行meta分析，通過meta分析能夠從宏觀上把握HIIT與CMT的差異，相對的減少誤差。整合前人研究成果利用統計學方法從宏觀上比較一定條件下的HIIT對成年人心肺功能的影響，希望能對人們的運動實踐提供參考。

1 研究方法

1.1 文獻檢索

通過搜集相關數據庫，知網、萬方、百鏈、PubMed、Ebsco、Springer Link、Science Direct進行檢索(截止到2018.9月)。通過主題詞(關鍵詞)檢索，中文用“HIIT”和“高強度間歇運動/訓練”等進行檢索。

1.2 研究納入和剔除標準

1.2.1 研究納入標準

(1)研究的文獻均來自期刊，實驗前后的數據VO2max用x±s表示；(2)受試對象年齡≥18歲；(3)受試對象未受過系統訓練或未曾規律參與運動的普通人(包括健康、久坐、超重和肥胖人群)，但是不具有其他慢性疾病(如：冠心病、2型糖尿病、代謝綜合癥等)；(4)文獻有多組數據按照多項研究進行分析。

1.2.2 研究剔除標準

(1)沒有必要可靠的實驗數據、缺CMT控制組、CMT運動的強度>80%VO2max；(2)所篩選的文獻不完整或為會議記錄；(3)文獻中重復的數據；(4)一組受試對象除運動干預外還有其它干預，如：飲食等干預措施。

1.3 所選文獻質量評估

運用Jadad評分量表對所有研究文獻的質量進行評價，總分5分，規定：得分1-2分為低質量，3-5分為高質量。

1.4 文獻數據的有效提取

對所選文件進行研究，提取有效數據，包括受試對象的特征、干預的具體參數等。

1.5 數據的統計處理

研究使用Rev Man 5.3進行meta分析，并設置計算的置信區間為95% (CL)。文獻的異質性檢驗，用卡方檢驗(p值)和一致性系數I2進行比較分析，其中以卡方檢驗(p值)為主要方法。

2 研究結果

2.1 研究方法及數據提取

在搜索的1045篇文獻中篩選(圖1)，最終28篇文獻(1979-2015年)符合本次研究標準。研究數據提取見表1，共984位受試對象，其中HIIT 335人、CMT 324人。HIIT與CMT的對照試驗共計35項。以跑步和騎功率自行車為主要運動形式，各研究的運動干預特征、文獻質量評估Jadad得分。

研究的發表偏歧分析如圖1，可以看出各研究主要集中在漏斗圖的上部，各研究大體上沿著對稱軸分布，主要是沿著中間對稱軸分布。同時發現略微偏向于右側分布，存在一定的發表偏倚。造成發表偏歧的原因可能是文獻搜索不全或者是能在各期刊發表的文獻大多是有陽性結果的研究。

圖1 評價各研究發表偏倚的漏斗圖

2.2 HIIT與CMT對VO2max的影響分析

HIIT與CMT對VO2max的影響的meta分析結果(表1)，共35項研究，結果顯示HIIT相較于CMT對VO2max的提高具有統計學意義(+1.45mL·Kg-1·min-1，95%CL：0.86-2.05，p<0.01)，各研究不具有異質性(I2=18%，p=0.18)。

表1 HIIT與CMT對VO2max整體合并效應檢驗

注：MD：表示均數差；I2：表示一致性系數；CL：表示置信區間；*：表示HIIT對VO2max的改善效果有顯著性差異(p<0.05)；**：表示p<0.01；MD及95%CL的單位是mL·Kg-1·min-1。(下同)

考慮到影響HIIT效果的因素，以下對HIIT的work/rest比值、單次高強度運動時間、運動干預時間進行亞組分析，比較不同條件下的HIIT與CMT對VO2max的影響，分析結果。不同work/rest比值下的HIIT與CMT對VO2max的影響，結果顯示當work/rest比值大于1時，HIIT與CMT的比較具有顯著性差異(p<0.01)。對HIIT的單次高強度運動時間進行亞組分析，結果表明單次高強度運動時間小于30s、等于2min和等于3min時結果具有顯著性差異。對HIIT的干預時間進行亞組分析，結果顯示運動干預時間大于6w且小于等于8w和等于12w兩個范圍，HIIT與CMT的比較具有顯著性差異。

3 討論

本研究通過meta分析結果顯示，與CMT相比較，HIIT對VO2max的改善具有一定的優勢，高出1.45mL·Kg-1·min-1(95%CL：0.86-2.05，p<0.01)，且各研究不具有異質性(I2=18%)。進行不同類別的亞組分析，結果表明HIIT不是任何情況下較CMT對VO2max的改善效果好，如在本研究中當HIIT的work/rest比值大于1時，HIIT與CMT相比具有顯著性差異，p<0.01，而work/rest小于等于1時，結果不具有顯著性差異。

不同于對CMT提高VO2max機制的清楚認識，人們對HIIT促進VO2max提高的機制尚不清楚，不過VO2max增加通常伴隨著搏出量(SV)的增大，VO2max和SV之間有高度相關的關系。Trilk等通過4周HIIT明顯提高久坐超重/肥胖受試對象的VO2max和亞極量運動時的SV(+11.4%，p<0.05)。VO2max不僅反映心肺功能的健康狀態，同時也反映出血管結構和功能的健康程度，有研究表明VO2max與血管內皮功能有正相關的關系(r=0.54，P<0.001)[3]。前人很多研究表明血管功能與心肺功能關系十分密切，Ramos及其同事作了項HIIT和CMT對血管功能影響的meta分析，結果表明HIIT對于血管功能的改善效果比CMT更好，同時認為或許是因為這種原因HIIT對改善心肺功能、傳統的冠心病危險因素、胰島素敏感性、氧化應激等效果較CMT更明顯。血管內皮功能的好壞，表明血管的自我修復的功能強弱，說明血管能夠維持循環系統的正常功能。

近年有研究表明即便在未達到體力活動推薦量的受試人群中，高水平的心肺功能或許能夠減輕靜坐少動相關的心血管疾病的風險[4]。通過研究， HIIT是能夠有效改善其心肺功能，相較于CMT，HIIT通常需要花費較少的時間就能較好的改善效果。來自挪威HUNT研究機構的流行病學的證據表明，僅僅進行一周一次的HIIT就能減少患心血管疾病的風險(男、女相關系數分別是0.61和0.49)[5]。有學者對健康男性進行8周的干預，HIIT1重復7組30s 120% VO2max騎車，間歇15s；HIIT2重復3組3min 85%-90% VO2max騎車，間歇2min；CMT進行40min60%-65%VO2max運動，每周都是進行5天。結果顯示HIIT1組VO2max提高6.8±4.4mL·Kg-1·min-1，HIIT2提高了9.2±5mL·Kg-1·min-1，CMT提高了3.8±2.9mL·Kg-1·min-1。HIIT1每周需要花費26.25min，HIIT2每周花費75min，而CMT每周花費200min，且HIIT的改善效果更好。HIIT1和HIIT2的work/rest比值都大于1，符合本研究work/rest比值亞組分析結果。HIIT是替代CMT的一種省時有效的運動方式，尤其是對于缺乏時間運動的人們。

本研究work/rest亞組分析結果顯示當work/rest>1時，HIIT對VO2max的改善效果優于CMT，結果具有統計學意義(p<0.01)。HIIT的單次高強度運動時間的亞組分析結果未發現比較清晰的規律。不過結果顯示即使是HIIT的單次高強度運動時間小于30s，也能取得優于CMT的顯著性效果(+2.08mL·Kg-1·min-1，p=0.01)。提示，為了在HIIT運動時取得較好的效果，建議對單次高強度運動時間和間歇時間進行有效控制。對運動時間進行亞組分析，結果未發現HIIT較CMT提高VO2max的程度具有顯著性差異，運動時間小于等于2w亞組分析結果為95%CL：-2.17-2.56，p=0.87。對于影響HIIT改善心肺功能的因素還是不清楚的，需要在以后的研究繼續探索。

有學者進行HIIT和CMT對冠心病人生理指標影響的meta分析，結果顯示HIIT對于VO2max的改善效果要優于CMT，且具有顯著性差異(+1.78 mL·Kg-1·min-1，p<0.01)，研究說明HIIT能夠用于心血管病人且有不錯的治療效果。在這過程中必須有很好的安全監督措施，這樣能夠在實際運用時提供更多的保障，還可使得HIIT能夠更廣泛的應用。

進行HIIT研究試驗，一般采用跑步、騎車的傳統方式，在實際研究中需要更多的運動方式，使得運動形式的多樣化，使得不同的研究對象都能接受。通過試驗對比HIIT和CMT對有氧能力和骨骼肌耐力的影響時，HIIT采用burpees、跳躍、登山、深蹲的動作組合。結果顯示HIIT和CMT對VO2max分別提高了8%和7%；同時HIIT組上下肢和軀干力量都得到不同程度的提高。有研究表明在運動的過程中HIIT相對于CMT能產生更多的愉悅感，使得人們在運動的過程中不會感到太枯燥，同時花費較少的時間就能取得良好的效果，從而有利于人們堅持下去，逐漸養成積極的生活方式。

研究的局限性：1)文獻資料收集得不完整，一些最新的數字刊物沒有及時上傳；2)還有一些沒能夠解決的問題，需要繼續研究；3)采用的評分量表可能不能夠反映出體育類文獻的質量。

4 結論

meta分析宏觀上表明了HIIT對于成年人心肺功能的改善是種有效的方式，整體來說其對心肺功能的改善效果比CMT更好。在文獻資料的研究中還發現HIIT的運動/休息的比值和每次大強度運動時間的長短可能是影響高強度間歇運動效果的主要因素。如果運動想取得較好的效果，可以把高強度間歇運動的運動/休息的比值控制在1或者大于1，也就是說休息時間更短。研究表明，HIIT是種省時有效的運動方式，從改善心肺功能的方面講可以作為CMT有效的替換方式。