田磊 曹燦

摘? 要：分析在單手手搖車運(yùn)動(dòng)心肺實(shí)驗(yàn)中，以慣用手或非慣用手進(jìn)行測(cè)試對(duì)心肺功能指標(biāo)的影響。納入24名受試者，均無(wú)規(guī)律上肢運(yùn)動(dòng)習(xí)慣、無(wú)長(zhǎng)期固定有氧運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。分別用雙手、慣用手和非慣用手完成3次亞極量手搖車心肺運(yùn)動(dòng)測(cè)試。心率通過(guò)12導(dǎo)聯(lián)心電圖進(jìn)行檢測(cè)、氣體分析每5s進(jìn)行一次。慣用手與非慣用手在無(wú)氧閾值時(shí)刻、最大攝氧量時(shí)刻、實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻的心率、攝氧量（ml·min-1）以及攝氧量比體重ml·min-1·kg-1均無(wú)顯著性差異（P>0.05）;在無(wú)氧閾值時(shí)刻，雙手實(shí)驗(yàn)與右手實(shí)驗(yàn)在心率上有顯著性差異（P<0.05），與左手實(shí)驗(yàn)在攝氧量、攝氧量比體重均有顯著性差異（P<0.05）。在最大攝氧量時(shí)刻和實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻，雙手與左、右手在心率、攝氧量、攝氧量比體重上均有顯著性差異（P<0.05）。最后結(jié)果顯示，慣用手與非慣用手在亞極量單手功率自行車心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中對(duì)受測(cè)者心肺能力的表現(xiàn)無(wú)顯著性差異，均可用于預(yù)測(cè)個(gè)體最大攝氧量，以反映個(gè)體心肺能力。

關(guān)鍵詞：心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)? 上肢? 慣用手? 非慣用手? 上肢功率自行車

中圖分類號(hào)：R540.4? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2813（2019）10（c）-0010-04

在各種急性、慢性疾病及長(zhǎng)期臥床病人的長(zhǎng)期康復(fù)訓(xùn)練中，心肺功能訓(xùn)練開(kāi)始受到越來(lái)越多的重視。進(jìn)行心肺功能訓(xùn)練的個(gè)案首先需要個(gè)性化的運(yùn)動(dòng)處方，在制定運(yùn)動(dòng)處方之前，測(cè)量個(gè)案的心肺功能是必不可缺的，即心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（CPET）[1]。心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)不同于一般對(duì)心血管、心電圖、肺功能等指標(biāo)的觀察，而是先在動(dòng)態(tài)活動(dòng)開(kāi)始前，對(duì)靜息狀態(tài)下的心血管功能與肺功能進(jìn)行測(cè)試，并進(jìn)行無(wú)功率熱身，接下來(lái)再針對(duì)不同年齡、性別設(shè)定不同的功率之下連續(xù)、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)檢測(cè)氣流的交換、氧氣的消耗和二氧化碳的排出與心率、12導(dǎo)聯(lián)心電圖、氧飽和度的變化。了解病人現(xiàn)有的心肺功能，可以幫助在制定運(yùn)動(dòng)處方中確定合理的強(qiáng)度和時(shí)間，可以在運(yùn)動(dòng)前評(píng)估運(yùn)動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，在運(yùn)動(dòng)后評(píng)估治療的效果[2]。

本實(shí)驗(yàn)的目的在于比較正常人慣用手與非慣用手心肺能力測(cè)試結(jié)果間是否存在差異，盡管在日常的活動(dòng)中，慣用手和非慣用手之間存有一定的靈活度、力量、協(xié)調(diào)等因素的不同，兩者在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)，生理學(xué)上的表現(xiàn)應(yīng)該是無(wú)差異的。因此本實(shí)驗(yàn)推斷在進(jìn)行高強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)中，實(shí)驗(yàn)獲得的攝氧量和心率的數(shù)據(jù)，與慣用非慣用無(wú)關(guān)，無(wú)論是慣用手還是非慣用手的攝氧量數(shù)據(jù)均能作為一個(gè)預(yù)測(cè)最大攝氧量的一個(gè)變量。

1? 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

通過(guò)量表篩選出自愿參與實(shí)驗(yàn)研究的在校大學(xué)生（19～23歲），性別不限;右慣用手者（因本實(shí)驗(yàn)受測(cè)者全為選取慣用手為右手者，后文為表述簡(jiǎn)潔均用“右手”代替“慣用手”，“左手”代替“非慣用手”）。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）患有心臟病、高血壓等心血管系統(tǒng)疾病;（2）患有哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病者;（3）有長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)習(xí)慣者;（4）近期各種原因引起的上肢疼痛;（5）近期有運(yùn)動(dòng)計(jì)劃。中途撤出標(biāo)準(zhǔn)：（1）首次實(shí)驗(yàn)中無(wú)法達(dá)到無(wú)氧閾者;（2）受試者在整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中，經(jīng)核實(shí)有明顯的增加心肺功能情況的;（3）實(shí)驗(yàn)周期中體重明顯變化者（±3kg）;（4）或者有其他任何影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的行為者;（5）受試者主動(dòng)要求退出實(shí)驗(yàn);（6）研究者判斷依從性不好，不能嚴(yán)格執(zhí)行方案。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料法

通過(guò)CNKI（中國(guó)知網(wǎng)）中國(guó)學(xué)術(shù)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)以關(guān)鍵詞“心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)”“上肢功率自行車”“慣用手與非慣用手”查閱相關(guān)資料。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

所有測(cè)試均通過(guò)上肢功率車MONARK-881E進(jìn)行。該功率自行車被固定在桌上，受試者坐于手搖功率車前、緊靠椅背，飛輪軸心對(duì)應(yīng)上臂屈曲90°、肘伸直時(shí)前臂中點(diǎn)處，保證每次測(cè)試受測(cè)者均處于該標(biāo)準(zhǔn)位。先后隨機(jī)順序進(jìn)行3次測(cè)試，包括雙手、慣用手、非慣用手亞極量手搖功率車測(cè)試，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后，受測(cè)者在0W負(fù)荷下進(jìn)行3min的熱身，之后每3min增加5W負(fù)荷，直至出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)終止指征。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，受測(cè)者被要求保持40r/min的轉(zhuǎn)速，測(cè)試過(guò)程中測(cè)試者持續(xù)被言語(yǔ)鼓勵(lì)直至實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)。到達(dá)實(shí)驗(yàn)終點(diǎn)后，受測(cè)者進(jìn)行3min的0W負(fù)荷下的放松，并繼續(xù)進(jìn)行呼吸、心率監(jiān)測(cè)。測(cè)試進(jìn)行中，提醒受試者正常用鼻呼吸，且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各項(xiàng)心肺功能參數(shù)。每次測(cè)試必須在飯后至少2h才能進(jìn)行[3]。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)終止指征

實(shí)驗(yàn)終止指征定義為：（1）心率達(dá)到預(yù)計(jì)亞極量心率（最大心率×80%）;（2）受測(cè)者自覺(jué)疲勞（經(jīng)言語(yǔ)鼓勵(lì)后，30s內(nèi)受測(cè)者轉(zhuǎn)速無(wú)法達(dá)到40r/min）;（3）受測(cè)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)胸痛、眩暈等不適癥狀或心電圖出現(xiàn)心肌缺血癥狀（ST段抬高或降低≥3mm）、心臟傳導(dǎo)阻滯癥狀、房顫等其他病理性異常變化。

1.2.4 注意事項(xiàng)

相鄰2次測(cè)試間隔時(shí)間至少2d[3]，但不超過(guò)1周。且整個(gè)測(cè)試過(guò)程中受試者被囑咐盡量維持正常飲食、正?；顒?dòng)，盡量不做鍛煉性運(yùn)動(dòng)，每次實(shí)驗(yàn)前24h內(nèi)禁止攝入咖啡因、酒精。

1.2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)法

運(yùn)用SPSS 17.0軟件以及Excel完成數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析工作。

2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 受測(cè)者信息

本次實(shí)驗(yàn)參與人數(shù)為24人，所有入選者中2人在第一次實(shí)驗(yàn)過(guò)程中未達(dá)到無(wú)氧閾值，1人在整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期中有明顯的體重變化，1人3次實(shí)驗(yàn)間時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)。因此最終實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析時(shí)共納入20名受試者的數(shù)據(jù)，其中女生12人，男生8人，實(shí)驗(yàn)脫落率為16.7%。所有測(cè)試者年齡20～22歲，平均21.47;體重平均（60.50±11.31）kg，休息位血壓106.90/65.75mmHg。三次實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)長(zhǎng)分別為：雙手手搖車實(shí)驗(yàn)17.51min，右手手搖車實(shí)驗(yàn)9.04min，左手手搖車實(shí)驗(yàn)8.33min（見(jiàn)表1）。

2.2 無(wú)氧閾時(shí)刻心率和攝氧量比較

表2所示為在受試者達(dá)到無(wú)氧閾值時(shí)刻的攝氧量以及心率。雙手實(shí)驗(yàn)時(shí)的心率（116.05±16.34）與左手實(shí)驗(yàn)的心率（110.70±15.30）之間無(wú)顯著性差異（P=0.058）。雙手與右手實(shí)驗(yàn)心率（108.70±14.93）間有顯著性差異（P=0.002），同時(shí)左右手心率比較無(wú)顯著性差異（P>0.05）。雙手實(shí)驗(yàn)組攝氧量（564.25±177.18）左手實(shí)驗(yàn)組攝氧量（487.35±145.32）間存在顯著性差異（P<0.001）。雙手與右手實(shí)驗(yàn)攝氧量（515.45±151.71）之間無(wú)顯著性差異（P=0.233）。與心率相同，左右手之間攝氧量無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

攝氧量比體重（VO2/kg）通過(guò)將各組數(shù)據(jù)中不同時(shí)刻攝氧量（ml/min）的數(shù)值除以體重，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化獲得，相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。分析后可知雙手與左手間VO2/kg有顯著性差異（P=0.049）;雙手與右手間無(wú)顯著性差異（P=0.335）;左手和右手間無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

2.3 最大攝氧量時(shí)刻心率和攝氧量比較

表3所示為在受試者達(dá)到最大攝氧量時(shí)刻的攝氧量以及心率。雙手實(shí)驗(yàn)時(shí)的心率、攝氧量、攝氧量比體重分別與左、右手實(shí)驗(yàn)的心率、攝氧量、攝氧量比體重之間有顯著性差異（P<0.05）。

2.4 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻心率和攝氧量比較

3次實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)長(zhǎng)分別為：雙手手搖車實(shí)驗(yàn)17.51min，右手手搖車實(shí)驗(yàn)9.04min，左手手搖車實(shí)驗(yàn)8.33min。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)刻，受測(cè)者雙手與左右手之間攝氧量與心率均存在顯著性差異（P<0.05），左手和右手之間差異不明顯。標(biāo)準(zhǔn)化攝氧量后，攝氧量在雙手和左、右手之間均有顯著性差異，左手和右手間無(wú)顯著性差異（見(jiàn)表4）。

3? 討論

隨著單手運(yùn)動(dòng)心肺實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)最大攝氧量的方法可行性不斷提高，很少有研究者關(guān)注到單手實(shí)驗(yàn)中慣用手和非慣用手對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。慣用手和非慣用手進(jìn)行測(cè)試是否可以獲得同樣的數(shù)據(jù)結(jié)果，仍缺少相關(guān)的研究證實(shí)有關(guān)的結(jié)果。尤其是對(duì)于偏癱患者來(lái)說(shuō)，由于受損半球不同，患者參與測(cè)試的健側(cè)上肢可能為慣用手或非慣用手，而慣用手和非慣用手在生活的使用狀況不同，兩手的耐力、肌力存在差異。單臂手搖功率自行車已被證實(shí)與雙臂手搖功率自行車相同，其穩(wěn)定增加的負(fù)荷，引起人體血液動(dòng)力學(xué)的變化，可用于心肺功能檢測(cè)。在意識(shí)到慣用手與非慣用手間存在的客觀差異如肌肉總量等后，本實(shí)驗(yàn)旨在研究慣用手與非慣用手的使用是否會(huì)對(duì)單手上肢手搖測(cè)試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。因此實(shí)驗(yàn)選取健康右利手成人為受測(cè)者，以排除的左手與右手間結(jié)構(gòu)性差異對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。且不同于以往研究單臂上肢功率自行車的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)將慣用手與非慣用手區(qū)別開(kāi)來(lái)。

3.1 單手實(shí)驗(yàn)結(jié)果間的比較

數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，在3個(gè)不同時(shí)刻，左手與右手測(cè)試獲得的心率和攝氧量均無(wú)顯著性差異。以往對(duì)于慣用手與非慣用手之間的研究集中在與競(jìng)技體育或者日?；顒?dòng)的領(lǐng)域。慣用手與非慣用手之間在協(xié)調(diào)能力，精細(xì)動(dòng)作[4]以及簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)模式[5]（手指運(yùn)動(dòng)）上均有明顯的差異，且在腦功能核磁共振成像（fMRI）有明顯的同側(cè)激活情況。亦有文獻(xiàn)指出[6]在完成圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，非慣用手在運(yùn)動(dòng)角速度和平均功率上均與慣用手存在顯著性差異。然而對(duì)于慣用手和非慣用手在極量運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)上的研究，鮮少提及。在本實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于單臂手搖車而言，其運(yùn)動(dòng)模式單一，在達(dá)到運(yùn)動(dòng)極限的狀態(tài)下受限于心肺功能和肌肉耐力而非單手運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)，精細(xì)運(yùn)動(dòng)的能力。這與選擇慣用手或非慣用手進(jìn)行試驗(yàn)并無(wú)直接關(guān)聯(lián)。在單一動(dòng)作的力竭型運(yùn)動(dòng)中，慣用手存在的優(yōu)勢(shì)并不明顯。

3.2 實(shí)驗(yàn)終止時(shí)刻的心率及最大耗氧量的比較

對(duì)心率進(jìn)行分析時(shí)，勵(lì)建安等人的實(shí)驗(yàn)[7]均以實(shí)驗(yàn)中達(dá)到終止指征時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。在勵(lì)建安的實(shí)驗(yàn)中單手搖心率（141.3±15.4），比本實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)終止數(shù)據(jù)（131.0±10.27）高。首先，主要原因在于勵(lì)建安等人的實(shí)驗(yàn)中，入選者均為50歲以上老年人，運(yùn)動(dòng)耐力差、靶心率低。其次，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中手搖車策略選擇為每3min增加12.5W阻力，通過(guò)負(fù)荷增加來(lái)更快速達(dá)到目標(biāo)心率。因此在相同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷狀態(tài)下，勵(lì)建安實(shí)驗(yàn)受測(cè)者更易達(dá)到無(wú)氧閾值以及目標(biāo)心率。實(shí)驗(yàn)中患者的平均時(shí)間是6.37min，明顯低于本次實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)，這反映該實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷過(guò)大，不宜在心肺運(yùn)動(dòng)測(cè)試中使用，尤其是對(duì)有潛在心肺功能問(wèn)題的偏癱患者。

Davies和Sargent 的實(shí)驗(yàn)中[8]獲得的最大攝氧量數(shù)值為單手（1.16±0.31）L min-1，雙手（1.60±0.28）L min-1。這兩個(gè)數(shù)據(jù)較本實(shí)驗(yàn)結(jié)果高近100%。同樣的，在Alexandros Mitropoulos的手搖車實(shí)驗(yàn)中[9]也得到了較高的數(shù)值（1.43±0.54）L min-1，（16.4±4.1）ml·kg-1·min-1。造成這種差異的原因可能是實(shí)驗(yàn)中手搖車策略的選擇以及負(fù)荷增加模式不同。在Alexandros Mitropoulos的實(shí)驗(yàn)中手搖車起始的功率按性別不同設(shè)置在男性30W、女性20W，轉(zhuǎn)速保持在70r/min，阻力遞增的模式為10W/min，測(cè)試的負(fù)荷強(qiáng)度較高，該次實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)引用自Smith et al的實(shí)驗(yàn)。

本實(shí)驗(yàn)中運(yùn)動(dòng)策略首先要求受試者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中在固定的座位上盡量減少軀干代償;其次要求受測(cè)者保持在較低轉(zhuǎn)速（40r/min），Paul M.smith的文獻(xiàn)中[3]指出為獲得更高的心率和攝氧量數(shù)據(jù)，應(yīng)將手搖車心肺運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中轉(zhuǎn)速保持在70～80r/min之間。而Shephard & Bouhlel的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[10]，40r/min速度下受測(cè)者的運(yùn)動(dòng)機(jī)械效率最高且可維持穩(wěn)定、持續(xù)的功率輸出。負(fù)荷增加上選擇每3min增加5W阻力。因?yàn)樵谶M(jìn)行運(yùn)動(dòng)測(cè)試時(shí)，有運(yùn)動(dòng)習(xí)慣者可能無(wú)法通過(guò)上肢活動(dòng)達(dá)到無(wú)氧閾值，在上肢手搖功率自行車實(shí)驗(yàn)中，受測(cè)者所使用的上肢肌群較小，可通過(guò)有氧代謝進(jìn)行維持，因此其達(dá)到的實(shí)驗(yàn)終止指征更可能是因無(wú)法征召更大量的肌纖維導(dǎo)致的上肢肌肉疲勞以致無(wú)法繼續(xù)，而非因上肢肌群中氧氣的供給不足而達(dá)到無(wú)氧閾值。這使得通過(guò)上肢手搖車實(shí)驗(yàn)反應(yīng)其心肺運(yùn)動(dòng)能力的可行性低[11]?？傮w實(shí)驗(yàn)策略的目標(biāo)是降低受試者因過(guò)高阻力以及轉(zhuǎn)速引起的肌肉疲勞，從而保證受試者的運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)，提高實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。一般情況下的心肺運(yùn)動(dòng)測(cè)試中，測(cè)試時(shí)長(zhǎng)應(yīng)該盡量保持在6～12min[9]，該范圍內(nèi)受測(cè)者的心肺功能能夠被較穩(wěn)定的反應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上。此外，與以往實(shí)驗(yàn)相比本實(shí)驗(yàn)耗氧量數(shù)值較低，亦有入選受測(cè)者間人類學(xué)上性別、種族差異等原因。

4? 結(jié)語(yǔ)

在單手功率自行車運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，慣用手與非慣用手對(duì)個(gè)體心肺功能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無(wú)顯著性差異，即個(gè)體慣用手與非慣用手間解剖及功能上的差異未對(duì)其對(duì)心肺功能的表現(xiàn)產(chǎn)生影響。

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