代謝當量與無氧閾、氧通氣當量的關系探討及臨床意義

蔣 歡，魏方志，鄧美倩，吳云峰，曹慧玲 （博鰲一齡生命品質改善中心，海南 瓊海 571437）

無氧閾是指人體在遞增的負荷運動中，有氧代謝開始向無氧代謝轉變的臨界點，其精準的測量方法是血乳酸的突然上升時所對應的運動強度，常用瓦特（W）表示。但血乳酸的即時檢測困難較大，對檢測設備要求高，采血次數較多，較少采用。目前采用較多的方法是通氣無氧閾（ventilatory anaerobic threshold，VAT），即無氧閾水平時檢測其潮氣容積，其原理是隨著運動量增大達到無氧閾時，潮氣容積亦隨之增大，表達式為：VAT（mL·kg-1·min-1）。正常人靜息狀態下每分鐘每公斤體重消耗氧3.5 mL 被定義為1 個代謝當量（metabolic equivalent，MET），消耗幾個3.5 mL 的氧，就是幾個代謝當量，是活動或運動中氧消耗能力的表示，也是心肺功能強弱的衡量標準。氧通氣當量（ventilatory equivalent for oxygen，VE/VO2）是每分鐘肺泡通氣量與攝氧量之比，該數據說明的是兩者之間的關系。隨著VE 的增加，攝氧量也應隨之增加，其數值波動大小在呼吸系統疾病中功能診斷的意義較大。本研究建立以MET數據推導其與VAT、VE/VO2回歸方程，為一般要求者提供合理鍛煉強度的臨床依據。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧性分析博鰲一齡生命品質改善中心2023年1 月至2023 年4 月64 名無心肺及代謝疾病史的、初步診斷為健康體檢人群的心肺功能檢測報告。其中男30 名，女34 名。年齡34~68 歲，平均55 歲。排除標準：吸室內空氣時血氣分析仍為呼吸衰竭、用力肺活量<70%預計值、近期（3個月內）患心肌梗死、不穩定型心絞痛、急性肺栓塞及肺梗死、Ⅱ-Ⅲ°房室傳導阻滯、快速心律失常、嚴重身體畸形、嚴重主動脈瓣狹窄、充血性心衰、血壓>160/100 mmHg（1 mmHg=133 Pa）、下肢靜脈血栓、神經疾病系統所致運動受限、室壁瘤、嚴重肺動脈高壓[1]及病人不能竭力配合者（如精神障礙、肢體活動不便等）。

1.2 檢測前準備

為減小實驗誤差，由專人常規問診及一般體格檢查，排除研究標準。檢查前給予統一導語：說明檢測意義和方法，講明如出現雙下肢酸軟無力、呼吸困難、心悸、頭暈等不適及時示意。測量靜息血壓（要求：收縮壓≤140 mmHg，≥100 mmHg；舒張壓≤90 mmHg，≥55 mmHg）和靜息心律（要求50~80 次/min），再次剔除不適宜檢測人員。在心前區及背部依據設備操作要求粘10導聯電極貼并連接無線心電傳感器，打開電源并試測正常，監測運動過程中血壓、心電、心率及心律的變化。依據被檢者面型選擇合適號碼的佩戴硅膠面罩并檢查其嚴密程度。檢測室溫調為27 ℃，控制相對濕度為（70±10）%，室內大氣壓（1000±50）mba。

1.3 測試方法

統一設置為負荷階梯遞增模式，初始負荷量依據被檢者年齡、性別、身高、體重等輸入的常數，由檢測儀自帶公式計算出最大負荷量的20%給予。0 負荷熱身2 min，20%的最大負荷適應性運動2 min，以后每1 min 增加1 個負荷梯度（10~15 W）；功率自行車蹬車速度保持70~80 轉/min；整體負荷運動時間為8~12 min。檢測儀器為法國產Ergoline ErgoEelect 200 負荷設備（功率自行車）。Metalyzer 3B-R3 心肺功能測試系統實時監測心電圖，特別關注心率、心律及ST 段變化。每1~2 min 由護士用立式水銀血壓計測量1次血壓并記錄至檢測設備。

1.4 終止研究標準

被檢者自覺雙下肢酸軟、氣短、心悸、頭暈或心前區不適；心電監測出現ST 段下移≥0.1 mV；運動量達到靶心率或靶負荷；出現心律不齊；收縮壓達到210 mmHg；或心率及血壓不升等。

1.5 數據處理

數據收集后用SPSS 27統計軟件（IBM SPSS tatistics 27）做相關性統計，計算相關系數。計算方法：打開軟件，分組錄入原始數據，點擊分析工具欄，點擊相關選擇雙變量，相關系數選擇皮爾遜，雙尾顯著性檢驗?；貧w方程式計算從分析工具欄中選擇線性回歸，得出回歸方程式。

2 結果

64 例健康體檢者MET 為6.32±1.24，VAT 為（13.87±3.03）mL·kg-1·min-1，VE/VO2為25.47±4.71。MET 與VAT 相關系數r=0.51，回歸方程為VAT=1.106 MET+6.885；MET 與VE/VO2相關系數r=0.95，回歸方程為MET=3.176 VE/VO2+4.712。MET 與VAT 有及VE/VO2有相關性。

3 討論

MET、無氧閾和VE/VO2是心肺運動試驗檢測中很常用的指標，但MET檢測相對簡單，不必佩戴面罩檢測，省時的同時還可減少被檢者的不適感，對于健康體檢者僅需要提供日常鍛煉運動強度處方，但還要參考無氧閾和耗氧情況數據者，是一非常合適的選擇。臨床相關報道多為針對冠心病患者的描述，有統計顯示代表心肺適能的每一個MET 改善，全因死亡率就會降低8%～17%[2]。更有作者將MET 的水平作為某些疾病的訓練考量，以其數值的提高作為療效評價[3]，MET 的重要性可見一斑。對于身體健康但有進一步增強體質欲念的人群來說，合適的鍛煉強度提示有著重要的指導意義，即依據不同的MET 判斷其運動耐力狀況，同理依據不同MET 可給予其運動強度的建議。MET 作為基礎的心肺功能評估指標，無論是針對健康人群還是患病者，對心肺功能動態觀察，都有著重大意義[4]。

作為反映有氧耐力的重要指標，無氧閾可通過系統性耐力訓練得以提高，即無氧閾越高運動耐力越強，此標準也是評價人體運動的重要指標。循序漸進的有氧運動，就是在無氧閾下的運動強度進行，目的是逐漸提高無氧閾，提高機體攝氧能力，增加運動耐力。有研究表明，經過科學合理訓練，無氧閾可提高45%左右。其原因是骨骼肌氧化能力的改善，肌力提高，說明VAT 水平受骨骼肌血流的分配、肌細胞代謝水平、骨骼肌纖維類型等外周因素的影響[5]。普通鍛煉者在日常運動中，要求每周運動3~5 d，每天運動30~60 min，運動形式依據個人偏好不拘。但運動強度是需要計算和有依據的，無氧閾是重要的強度設計之一。進行無氧閾檢測的方法很多，最精準是血乳酸無氧閾，除此之外還有常用心率無氧閾、VAT 等，由于前者檢測繁瑣，實施困難；心率無氧閾檢測由于各自心功能不同，對運動的心率反應性不同故誤差較大。目前常用的仍是VAT。

MET 和無氧閾的提升不僅可以提高機體的肌肉和骨骼強度，還能不同程度地提高體液免疫水平[6]，調節免疫球蛋白維持在合理濃度，增強機體抵抗外界侵襲的能力。因此合理運動，對人體是整體水平的提高，并非拘泥于某一特指部分。

VE/VO2是CPET中呼吸功能的檢測指標，其意義在于隨著肺泡通氣量的增加，耗氧量亦應隨之增加。但在某些疾病中，如間質性肺纖維化患者，肺泡通氣量增加而耗氧量并不隨之增加，該比值降低，說明機體未能隨著活動量增加而獲得更多的氧，因此該數值對于判斷呼吸系統疾病尤其是彌散障礙性疾病的嚴重程度有重要意義。本研究的目的是觀察是否能用容易獲得的MET 檢測結果，推論氧代謝當量的狀況，從而了解被檢者的攝氧或耗氧狀況，評估心肺功能水平。

Pearson 相關性分析顯示，年齡與無氧閾時的二氧化碳通氣當量（VE/CO2）均呈正相關，體質指數與靜息狀態、無氧閾時、最大運動狀態的VE/CO2均呈負相關[7]。CPET 是目前定量評估運動耐力的唯一手段，高強度運動狀態下（如CPET 檢測時）但未達到無氧閾時VE/CO2水平呈升高趨勢且與VE/VO2一致。因隨著運動中呼吸運動的增強，CO2的呼出與O2的攝入相一致，此比例用呼吸商或呼吸補償點來表示，即CO2/O2。當該數值超過1 時，即呼出氣CO2多于吸入氣O2時，便進入無氧運動狀態，該狀態已超出一般人群的運動強度。無氧閾時對應不同人群的MET值有較明顯差異，既往研究表明冠心病患者中MET 值約3.0~4.5[8]，因此對該類人群進行恰當的有氧訓練，有助于心功能的恢復。

一般健康人群的無氧閾較患者高[9]。無氧閾時MET在5~7（6.32±1.24）之間，對該類人群的日常鍛煉強度均設計在VAT 水平以下，以保障其有氧運動的實施。從所獲數據回顧性分析來看，用MET 推測VAT 和VE/VO2是有一定合理性的。有研究采用Pearson 分析進行相關分析，并計算類內相關系數（ICC）做一致性檢驗，結果簡單目標心率（靜息心率+20次/min）與VAT心率的ICC 值為0.523，具有良好的一致性和中等可靠性[10]，提示VAT 心率可由靜息心率推算而得。在臨床具體應用中這種方法雖然簡單方便，對冠心病等特殊人群有較好的針對性，但不宜通用于健康人群。

本研究表明：用MET 推測出通氣VAT 和氧通氣當量是有一定依據且實際可行的，用于一般健康體檢者，不僅能為其日常運動提供合理恰當的鍛煉強度建議，同時減輕了檢測負擔，為復查提供便利。但由于例數較少，方法為回顧性分析和單純的數據歸納，入組僅選擇了體檢健康人員，結果存在一定局限性。以后還需加大檢測例數，設計前瞻性隊列研究，以期獲得更加精準可靠的結果，為臨床提供參考。