氧代谢是怎么测试的?

  • 时间: 2023-06-13
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  为了理解这个问题,我们需要先看一下一个正常人在运动心肺功能测试下的数据变化趋势。我们需要分析受试者所有的吸入和呼出的气体(气体容积和气体成分),需要夹上鼻夹同时含上运动测试专用咬嘴,或带上运动呼吸面罩(见下图)。通过分析每一口吸入气体的容积以及其中的氧和二氧化碳浓度与呼出来的气体容积以及其中的氧和二氧化碳浓度,计算出这一口气所对应的通气量(VE)、摄入的氧数量(VO2)和排出的二氧化碳数量(VCO2)以及相对应的功率剂量(Load)。
   受试者骑功率自行车(最常见,一种专用的能提供准确功率负载的功率计)或在活动平板上运动(一种类似跑步机的功率计,速度和坡度受计算机控制,由于功率不够精确,所以不常用)。刚开始运动时功率很小,一般都从0 W开始,慢慢递增功率负载(Load),所以受试者刚开始骑得非常轻松,慢慢就感觉一点点变得费劲了,然后越来越沉,气越喘越粗,心跳越来越快,全身冒汗,最后腿部酸疼,再也蹬不动了(也就是冲刺到最高极限),这时功率负载马上卸除,受试者又可以轻松蹬车了,恢复几分钟后测试结束。

  为了确保安全,需要全程实时观察和记录12导运动心电图,记录心率(HR)变化,观察运动中ST的压低情况(心脏冠状动脉缺血的早期表现),实时监测血氧饱和度(SPO2),每隔2分钟测一次运动中的血压(收缩压BPsys和舒张压BPdia)。另外需配备心肺复苏抢救装备和药品(除颤仪等)。这些辅助安全设施,对健康人来说,有则更好,没有也不影响我们测试数据的准确性。但对病人来说,必不可少。

运动心肺测试数据

  下面我们看一下这个运动测试的摄氧量VO2(红色)、二氧化碳排出量VCO2(蓝色),通气量VE(灰色)和功率剂量Load(绿色)的关系,见下面右侧大图,途中黄色范围带为摄氧量的正常值范围带,偏离就是有病;浅绿色为该受试者在运动到达极限时摄氧量应该能到达的正常值范围带。如没到达,要么功率不够,要么真的有病,心肺功能差。如果超过了,恭喜你!越高越好,说明你身体很棒(本文的附表里有不同身体素质和运动强度所对应的最大摄氧量,60-80ml/min就是优秀运动的体能,可以拿奥运奖牌了)。左侧小图中黑色为心率HR,红色为氧脉搏O2Pulse,即心脏每跳动一次送出多少氧,这是反映心脏射血机能的一个重要指标。
  图中的黄色垂直线AT就是无氧阈(从有氧运动跨越到无氧运动的分界点),紫色垂直线RCP是呼吸代偿点(即运动剂量到达超高强度,出现血液代谢性酸中毒)。

  当我们运动刚开始的时候,功率剂量比较低,心脏不需要跳的很快,呼吸也不需要很急促,我们从呼吸摄入的氧足够体内的需要,所以这时红色的摄氧量曲线是在蓝色的二氧化碳排出量的上面,即VO2>VCO2,是有氧运动;当过了无氧阈AT后,蓝色的VCO2曲线就跑到红色的VO2曲线上面去了,即VCO2>VO2,这时排出的CO2比摄入的O2还多,也就是说,这时O2不够,有些CO2是通过无氧酵解产生的,乳酸开始堆积了,当血乳酸浓度上升到一定程度后,肌肉才感到酸疼。所以人在无氧阈时,自己是感觉不到的,还觉得精力充沛,运动进入最佳状态的时候,没想到几分钟后就会气喘吁吁、大汗淋漓、腿脚酸疼、无法再坚持运动下去了。所以无氧阈AT是非常关键的一个点,有效的适量运动功率剂量点就在这个附近。

  任何运动锻炼的功率剂量都不能超过呼吸代偿RCP点,超过RCP的运动剂量是严重伤害心肺功能的,因为这个点,意味着心肺功能已经无法清除血液的代谢性酸中毒,属于超高运动剂量,是非常有害的,不可持续。从左边的红色氧脉搏O2pulse曲线上也可以看到,过了无氧阈AT后,氧脉搏还能继续缓慢上升一点,但RCP之前,氧脉搏就出现平台了,也就是说心脏每博摄氧量已经到达极限了。冠心病的氧脉搏过了无氧阈后反而会下降,所以最佳的运动强度就在无氧阈AT附近,绝对不能超过呼吸代偿点RCP。