CN109350069A - 一种通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量和运动强度的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量和运动强度的方法，属于健康评估领域。摄氧量被认为与多种疾病风险相关，因此非常关键。摄氧量的直接测试需要非常精密的仪器，通常只能存在于实验研究，无法在大众健身领域应用。本方法采用气体代谢分析仪采集的摄氧量作为“金标准”，与其他变量如性别、年龄等建立多元回归方程；回代验证结果显示该推算方法具有很高的可靠性，可方便、有效推测出青少年日常体力活动中的摄氧量。此外，通过气体代谢的精确测量值作为效标，采用ROC曲线分析方法，得到不同强度范围所对应的负荷心率区间，采用负荷心率来判断运动强度的大小。

Description

一种通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量和运动强度的 方法

技术领域

一种通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量和运动强度的方法，属于健康评估的领域。无论在能量消耗和运动强度的评估中，摄氧量的评估都非常关键。摄氧量既可以通过氧热价与能量消耗进行换算，也可以通过与安静状态下的摄氧量(1梅脱，MET)比值来横向比较不同运动项目的强度关系，因此具有非常重要的意义。然而，对摄氧量的直接测试，需要非常精密的仪器，例如气体代谢房(室)，气体代谢分析仪等，设备昂贵，通常只能存在于实验研究，而无法在大众健身领域应用。而本方法中，采用气体代谢分析仪采集的摄氧量作为校标“金标准”，通过对年龄、性别、身高、体重、BMI、体脂肪率、瘦体重、负荷心率等指标做多元回归，建立回归方程；同时，采用验证组对所建立的推算方法进行验证，通过回归方程结果与实测结果的配对检验，表明推算方法具有很高的可靠性，可方便、有效的推测出青少年在日常体力活动中的摄氧量，具有很大的意义。此外，通过气体代谢的精确测量，可通过梅脱值精确判断运动强度，以此为校标，采用ROC曲线分析方法，得到不同强度范围所对应的负荷心率区间，从而可采用负荷心率来判断运动强度的大小。

背景技术

1摄氧量及最大摄氧量

摄氧量，是指在单位时间内，机体摄取和利用的氧气量。氧气的摄取依靠呼吸系统，氧气吸入到肺后，在肺泡与肺静脉血液进行气体交换，使得血液的氧含量增加，然后随着血液循环，流到需要摄氧供能的组织器官(主要是肌肉组织)，组织利用氧气对代谢底物进行有氧氧化，产生出生命活动所需的能量，同时氧气转为二氧化碳，又随血液经肺排出体外，具体流转过程见图1。因此，摄氧量与呼吸系统、循环系统以及肌肉组织等密切相关。呼吸系统的通气能力、心脏的泵血机能、血液的运氧能力以及血流的通畅、肌肉组织利用氧气的能力等，都会对摄氧量产生影响。

最大摄氧量，是指在呼吸系统、循环系统、肌肉组织等充分动员的情况下，单位时间内(1分钟)，身体所能摄取的最大氧气量。是在渐增负荷的运动中，当受试者已经尽了最大努力，但依然无法保持要求的运动强度时，所得到的摄氧量水平。最大摄氧量是有氧运动能力的关键指标之一，是耐力运动员选材的重要参考依据，是高水平有氧运动能力的基础。

2最大摄氧量的常见测试方法

最大摄氧量的测试方法，通常有直接测试法和间接推算法。直接测试法是指在选定的计功器(如跑台、功率自行车等)上，通过递增负荷的方案，采用气体代谢分析系统，直接测试受试者吸入呼出气体中的氧浓度差，来测试摄氧量的方法。该方法测试精准，是进行气体代谢分析的金标准。但该方法也有一定的不足，那就是设备昂贵，操作精确度要求很高，安全监控的专业性很强，不太适合大范围的推广。

间接测试法是指在次大强度范围内(85％最大心率以下)，通过一定的负荷方案测试，通过心率反应，来推算最大摄氧量的水平。常用的间接测试法有SMT方案法、YMCA方案法、台阶试验、12分钟跑、6分钟步行试验、20米往返跑等。通过不同条件下的心率反应，采用相对应的推算方法，可得到最大摄氧量。

3心率、最大心率、负荷心率

心率，是指单位时间内(1分钟)心脏跳动的频率。最精准的心率可采用心电图记录仪来判别，判断1分钟内，有多少个心动周期，那么心率就是多少。而在日常应用中，也通常采用脉搏数来替代心率数值。因此心率采集的设备，也分为基于心电原理和基于脉搏原理2大类型。

最大心率，是指心率的最大值。虽然不同的人最大心率有个体差异，但对绝大多数的人来说，最大心率与年龄存在线性关系，最大心率＝220-年龄。通常采用最大心率的百分比(如85％最大心率)来度量运动强度的大小。此外，最大心率与安静心率的差值等于心率储备。也常用心率储备的百分比来度量运动强度。

负荷心率，是指身体在做某项运动时，运动量相对与身体来说，就是身体需要承受的负荷，在此强度负荷下，心率会随着强度的不同而不同，因此不同的负荷强度，会对应身体不同水平的心率。此外，由于心率的变化较快，因此此处的负荷心率，是指在一段运动时间内，心率的平均水平。用心率平均水平，可避免由于心率上下波动而造成的误差。

4关于“日常活动”的定义

本方法的适用范围，就是指日常活动摄氧量的推算，是一种强度范围的约束，是指运动强度在85％最大心率以下的运动。日常的活动中，心率很少出现在85％最大心率水平以上，而且，就算偶尔出现，持续的时间也不会太长。因此，特殊情况对本方法的影响很小。

发明内容

1通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量的方法

(1)摄氧量预测方程的建立

试验组以气体代谢分析仪(COSMED)实测能耗值为因变量，以周岁年龄、性别、身高、体重、BMI、体脂率、瘦体重、负荷心率为自变量，通过逐步回归的方法获得方程Y(mL/min)＝15.404×负荷心率+23.514×体重(kg)-194.592×性别-1735.307；男性＝1，女性＝2。方程R2＝0.601，SEE＝398.15，F检验P＜0.001，说明自变量与因变量存在线性关系，方程的拟合程度较高；自变量回归系数和常数项t检验，P＜0.001，说明自变量回归系数和常数项有意义。

(2)摄氧量预测方程的验证

通过验证组检验显示，预测方法所得值与实测值之间无显著性差异，存在较强的相关性(男R＝0.728，P＜0.001；女R＝0.603，P＜0.001)。

通过Bland-Altman法对实测值与方程预测值的一致性分析显示(详见图2，图3)，自建回归方程预测值与实测值残差均在95％的一致性界限(男性-782.507～548.3031ml/min；女性-513.472～439.6213ml/min)。

2通过负荷心率判断运动强度的标准

气体代谢分析可实时、精确的测量运动中的氧耗量，通过转换为梅脱值(METs)可精确判断运动强度，根据ACSM的标准，小强度体力活动为1.5≤METs＜3，中等强度体力活动为3≤METs＜6，大强度体力活动为6≤METs＜9，≥9METs为剧烈运动。基于此，以气体代谢所测METs值为校标，采用ROC曲线分析方法，得到不同强度范围所对应的负荷心率区间，结果如下：

不同运动强度对应ROC曲线下面积和心率切点

不同强度的心率ROC曲线图分别如图4、图5、图6所示。

附图说明

图1氧气和二氧化碳在体内的代谢过程

图2青少年男性摄氧量预计值与实测值的一致性分析

图3青少年女性摄氧量预计值与实测值的一致性分析

图4小强度运动心率的ROC曲线图

图5中等强度运动心率的ROC曲线图

图6大强度运动心率的ROC曲线图

具体实施方式

1.受试者佩戴上可连续监测心率的心率表或心率带；

2.记录受试者运动过程中的心率并计算平均值；

3.通过预测方法计算运动过程中的摄氧量；

4.通过查看第2步中的平均心率，得到整体运动所处的强度范围；也可在运动过程中观察实时心率，将运动强度控制在预定的强度范围内。

Claims (3)

1.一种通过负荷心率推算青少年日常活动摄氧量的方法，包括：

(1)基于负荷心率的青少年日常活动摄氧量回归方程的建立；

(2)摄氧量回归方程的有效性验证；

(3)通过负荷心率区别运动强度的标准。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构建了针对青少年的、基于负荷心率的日常活动摄氧量推算方法。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以气体代谢精确测量为校标，采用ROC曲线分析法，区分了不同运动强度所对应的负荷心率范围，从而可通过负荷心率来进行运动强度的判断。