[发明专利]一种心肺功能的运动测试方案和计算方法

说明书

技术领域

一种心肺功能的运动测试方案和计算方法，属于健康评估的领域。最大摄氧量是运动心肺功能的典型指标，而心肺功能差是全因死亡率中的首要归因因素，因此测试和评价最大摄氧量具有非常重要的意义。

目前，中国人群的最大摄氧量标准并没有大样本直接测试的结果作为依据，而间接推算的方法，也没有能够统一推行且大范围应用的。国民体质中的台阶试验，虽有大范围的测试，但也有以下问题：(1)年龄限制，最高年龄到59岁；(2)有一定风险，尤其对于心肺功能较差的人；(3)测试后期，由于疲劳，无法保持既定的登台阶频率。美国运动医学会(ACSM)推行的经典YMCA方案，引入中国后，由于负荷较大，不适合中国人群，很多人无法完成至少3级测试，导致测试结果不准确，有些女性，甚至连2级负荷都无法完成。《运动处方》教材中推荐的针对中国人群的二次负荷方案，通过较大范围的测试验证，其推测值明显偏高，测试结果的评价与正态分布偏离很大。其他一些间接推算的方法，如12分钟跑，1.6公里步行等，应用范围更小。

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。

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，最常用的推算公式为220-年龄，但最近的研究表明，该公式所得的最大心率，对年轻人来说，高估最大心率，而对老年人来说，低估最大心率：因此最新的最大心率推测，采用207-0.7×年龄来计算。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梅脱(MET)与最大摄氧量

梅脱(MET)，代谢当量，是表达运动强度的一个单位，当人体处于安静状态时，每千克体重消耗的氧气量为3.5ml/min，此时的强度为1梅脱。当运动强度增加时，耗氧量也相应增加，与安静状态的耗氧量相除，即可得到对应的梅脱值，即对应的强度相当于安静状态的N倍。