中年男性最大脂肪氧化速率測試中不同分析方法對(duì)測試結(jié)果的影響

尚文元 何子紅 張漓 封文平 李鵬飛 房國梁 顧壯壯 胡水清

1國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）

2北京體育大學(xué)（北京 100191）

肥胖已成為全球關(guān)注的問題，關(guān)于最適合的減脂運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間一直是國內(nèi)外學(xué)者爭論的話題之一，而運(yùn)動(dòng)中脂肪的最大氧化速率更是一個(gè)備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)[1-3]。

機(jī)體脂肪供能量占總能耗量的比例稱為脂肪供能比例[4]。在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，雖然脂肪的供能比例隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加逐漸下降[5]，但是機(jī)體脂肪的氧化速率隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加呈現(xiàn)先增加后下降的曲線變化[6，7]。因此，在實(shí)驗(yàn)室條件下，我們可以測試出機(jī)體的最大脂肪氧化速率（maximum fat oxidationrate，F(xiàn)atmax）[8]。傳統(tǒng)最大脂肪氧化速率測試通過連續(xù)多天完成3～5個(gè)不同強(qiáng)度的恒定負(fù)荷運(yùn)動(dòng)方案確定最大脂肪氧化速率及其所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度[9]，盡管這種恒定負(fù)荷運(yùn)動(dòng)測試方案容易出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)，但是操作相對(duì)費(fèi)時(shí)，受試者每天基礎(chǔ)代謝變化很難控制，實(shí)驗(yàn)條件控制要求高。一次遞增負(fù)荷測試方案能夠較為準(zhǔn)確地測試出個(gè)體的最大脂肪氧化速率及其所對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度[10]。通過遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)測試方案能夠連續(xù)測得各級(jí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的脂肪氧化速率，描繪出脂肪氧化速率與其對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度曲線圖，更為準(zhǔn)確地推算出個(gè)體最大脂肪氧化速率[11]。一次遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)測試方案比傳統(tǒng)的不同強(qiáng)度恒定負(fù)荷測試方案更為便捷，可控性高，可操作性強(qiáng)，更能準(zhǔn)確地推算出最大脂肪氧化速率。

但是在進(jìn)行一次遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)測試方案測試最大脂肪氧化速率的試驗(yàn)分析過程中會(huì)涉及到兩種不同的分析方式：短時(shí)（10～30秒）[12]和長時(shí)（2～3分鐘）[13，14]。本研究比較30秒值法和區(qū)域平均值法，30秒值分析方法是采用短時(shí)最高值的方式對(duì)最大脂肪氧化速率進(jìn)行計(jì)算，其結(jié)果能夠給出受試者所能達(dá)到的最大值，計(jì)算繁瑣。而區(qū)域平均值法是計(jì)算脂肪氧化最高區(qū)域的平均值（不局限于2～3分鐘），該方法求得的最大脂肪氧化速率可能不是受試者脂肪氧化速率的最大值，但是在不同測試條件下該值較為穩(wěn)定，并且計(jì)算簡便。因此兩種分析方法的選擇可能成為計(jì)算最大脂肪氧化速率結(jié)果誤差的重要來源之一。本研究探討30秒值以及區(qū)域平均值兩種方法分析最大脂肪氧化速率及其相關(guān)值的差異，以及影響最大脂肪氧化速率的主要因素[15]，為最大脂肪氧化速率分析方法標(biāo)準(zhǔn)化提供參考。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

21名中年男性受試者，年齡43±13歲，身高171.7±5.2 cm，體重72.1±11.6 kg。受試者無心血管疾病，血壓正常，可以進(jìn)行正常運(yùn)動(dòng)。受試者在餐后2小時(shí)狀態(tài)下，采用breath-by-breath（MetaMax 3B，Cortex，Biophysik，Germany）逐級(jí)遞增負(fù)荷進(jìn)行測試[16]。

1.2 研究方法

測試方案：25W起始每2分鐘遞增25W，測試停止依據(jù)[17]：1）受試者力竭，無法繼續(xù)運(yùn)動(dòng)；2）出現(xiàn)最大攝氧量平臺(tái)期，攝氧量值的差異在2ml/kg/min以內(nèi)；3）達(dá)到受試者最大心率（220-年齡）；4）呼吸商在1.1以上[18]。采用CORTEX MetaMax 3B遙測心肺功能儀進(jìn)行測定。

30秒值法：在測試結(jié)果導(dǎo)出時(shí)按照30秒時(shí)間間隔導(dǎo)出數(shù)據(jù)，然后根據(jù)stoichiometric公式計(jì)算出脂肪氧化速率，從中找出30秒最大脂肪氧化速率值以及相對(duì)應(yīng)的負(fù)荷、心率、脂肪供能占比和呼吸商值。區(qū)域值法：從低負(fù)荷開始脂肪氧化速率增加，到隨著負(fù)荷的遞增脂肪氧化速率達(dá)到最大并逐漸開始下降，這個(gè)時(shí)段的脂肪氧化速率的平均值為區(qū)域平均值。兩種分析方法求出的脂肪氧化速率均應(yīng)用stoichiometric公式計(jì)算，F(xiàn)at oxidation=1.695×VO2-1.701×VCO2[19]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

測試數(shù)據(jù)結(jié)果主要采用SPSS19.0 for windows進(jìn)行分析，首先通過單樣本K-S檢驗(yàn)，計(jì)算兩種分析方法測得最大脂肪氧化速率是否符合正態(tài)分布；然后采用Pearson方法計(jì)算相關(guān)系數(shù)，配對(duì)t檢驗(yàn)對(duì)兩種分析方法所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。最后采用雙變量相關(guān)分析，對(duì)兩種測試方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值與最大攝氧量、身高、體重、BMI、年齡、最大心率、最大負(fù)荷進(jìn)行相關(guān)分析，求出可能影響最大脂肪氧化速率測試結(jié)果的相關(guān)因素。顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果

2.1 受試者最大攝氧量測試結(jié)果

本次測試中得到的受試者最大攝氧量（絕對(duì)值）結(jié)果為2.4±0.4 L/min，最大攝氧量（相對(duì)值）為35.0±8.3 ml/kg/min，最大心率為167±15 bpm，最大負(fù)荷為185±27 W。

2.2 受試者最大脂肪氧化速率及其相對(duì)應(yīng)指標(biāo)分析結(jié)果

經(jīng)過K-S檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，兩種分析方法得到的受試者的最大脂肪氧化速率及其對(duì)應(yīng)的攝氧量、負(fù)荷強(qiáng)度、心率、呼吸商以及脂肪供能占比均符合正態(tài)分布（P＞0.05）。兩種分析方法得到的最大脂肪氧化速率、攝氧量、負(fù)荷功率、心率、脂肪供能占比、呼吸商均顯著相關(guān)。但采用配對(duì)t檢驗(yàn)方式分析發(fā)現(xiàn)，兩種分析方法得到的最大脂肪氧化速率及其對(duì)應(yīng)的攝氧量、脂肪供能占比以及呼吸商均有顯著差異（P＜0.05）。30秒值法得到的脂肪氧化速率與脂肪供能占比較區(qū)域平均值方法分別高35.38%和21.61%。而兩種分析方法得到的最大脂肪氧化速率所對(duì)應(yīng)的心率以及負(fù)荷強(qiáng)度之間無差異（P＞0.05），呼吸商在30秒值的方法顯著低于區(qū)域值的方法。

表1 受試者最大脂肪氧化速率及其相對(duì)應(yīng)指標(biāo)分析結(jié)果

2.3 兩種測試方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值與最大攝氧量等的相關(guān)分析結(jié)果

相關(guān)分析結(jié)果顯示，通過30秒值和區(qū)域平均值算得的最大脂肪氧化速率以及兩者差值與受試者的身高、體重、體質(zhì)指數(shù)（BMI）、年齡、最大心率均沒有關(guān)聯(lián)（P＞0.05）；而與受試者的最大攝氧量、負(fù)荷存在顯著相關(guān)性（P＜0.05），并且與受試者的最大攝氧量、負(fù)荷呈現(xiàn)出正相關(guān)。

表2 兩種測試方法所得的最大脂肪氧化速率及其差值與最大攝氧量等的相關(guān)分析結(jié)果

3 討論

采用遞增負(fù)荷試驗(yàn)進(jìn)行的最大脂肪氧化速率測試實(shí)驗(yàn)中，兩種分析方法（30秒值和區(qū)域平均值）所得到的最大脂肪氧化速率顯著相關(guān)，但也存在顯著差異。因此，即使是同樣的測試方法，采用不同的數(shù)據(jù)分析方法可能是造成最大脂肪氧化速率差異的重要原因之一。但是兩種分析方式求得的最大脂肪氧化速率對(duì)應(yīng)的心率以及負(fù)荷強(qiáng)度沒有顯著差異，因此在實(shí)際操作中我們可以根據(jù)心率來指導(dǎo)健身人群如何正確選擇最大脂肪氧化速率對(duì)應(yīng)的負(fù)荷強(qiáng)度。

與最大脂肪氧化速率最為相關(guān)的指標(biāo)是最大攝氧量，因此要想提高脂肪氧化速率，首先應(yīng)該考慮提高最大攝氧量。Achten等[20，21]的研究發(fā)現(xiàn)，耐力運(yùn)動(dòng)員的最大脂肪氧化強(qiáng)度為59%～64%VO2max，而普通人為55%左右。在我們的實(shí)驗(yàn)中，最大脂肪氧化強(qiáng)度為46.1%±7.9%VO2max，低于Achten等的研究，但是我們發(fā)現(xiàn)最大脂肪氧化速率與最大攝氧量表現(xiàn)出顯著正相關(guān)，最大攝氧量高的受試者最大脂肪氧化速率也會(huì)更高。Achten等的研究中受試者為有訓(xùn)練經(jīng)歷的耐力運(yùn)動(dòng)員，他們有更高的最大攝氧量，因此他們的最大脂肪氧化速度要高于普通人[20]。我們所招募的受試者最大攝氧量偏低，可能是造成這一差異的主要原因。另外，有研究指出肥胖男性最大脂肪氧化速率更低[22]，因此肥胖人群容易出現(xiàn)越來越胖的情況，結(jié)合本研究結(jié)果，提示對(duì)于肥胖人群，測試出最大脂肪氧化速率及其對(duì)應(yīng)的最大攝氧量強(qiáng)度是制定合理的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的關(guān)鍵因素。

4 總結(jié)

通過遞增負(fù)荷試驗(yàn)進(jìn)行人體脂肪氧化速率測試結(jié)果分析過程中，采用兩種分析方法（30秒值和區(qū)域平均值法）會(huì)對(duì)最大脂肪氧化速率造成影響。最大攝氧量和最大負(fù)荷是最大脂肪氧化速率的重要決定因素。30秒值和區(qū)域平均值法所得結(jié)果顯著相關(guān)，但存在差異。30秒值分析方法更易精確找到受試者的最大脂肪消耗負(fù)荷。