从亚极量运动使用呼吸交换率作为次要标准报告氧吸收效率斜率的有效性

抽象的

出身背景．氧吸收效率斜率（OUES）是心肺功能的可再现的，客观指标。OUES被报告为相对独立的运动强度。报告从接近最大测试OUES实际的指导和标准尚未建立。客观的.评估使用呼吸交换率（RER）作为报告OUE的次要标准。设计．100名健康志愿者（53名女性）完成了跑步机倾斜的协议，以详尽的锻炼。OUES从截断为水平RER从0.85至1.2，并且与从完整的测试数据生成的值数据来计算。结果。平均（SD）从截断为RER 1.0和0.9 RER充分测试数据和数据OUES为2814（718），2895（730），和2810（789）毫升/每增加10倍于VE，分别分钟。全测试OUES是高度与从OUES RER 1.0（相关)，与OUES的RER 0.9 ()．结论．当RER水平为1.0时，OUES值达到峰值。次最大OUES值与运动强度无关。当运动强度从低到中等时，OUES值显著增加。RER可以作为定义该过渡的次要标准。

1.介绍

运动测试可以量化心肺功能，提供有价值的诊断和预后数据。峰值和最大心肺运动测试是黄金标准模式[1］.然而，在临床实践和实地研究报告繁忙的工作参数可以通过合规性和可行性受到损害。有许多的外在因素，包括财务约束和风险规避的协议，可以限制运动试验以接近最大强度。在大规模人群研究运动试验必须保证较高的参与者营业额和经常非临床，潜在的资源耗尽的环境中保持安全。为了保持安全性和效率，终止条件是温和的，非最大锻炼强度的范围内。测试最大心脏速率或80-90％的范围内时停止呼吸交换率（RER）达到0.9-1.0 [2，3.］.内RER终止运动范围的气体交换数据的报告0.9-1.0地方显著的限制。

在临床实践中，最常报告的次最大参数是通气无氧阈（VAT）。然而，报告定义增值税值时，[不是没有限制，与观测误差或技术困难潜力4，5].当使用终止标准为RER 0.9-1.0的运动测试时，这些挑战更加明显。较短的测试持续时间限制了数据点的数量，并且强度可能不会超过VAT，无法使用公认的V-斜率方法自信地报告结果[6］.在这些情况下，调节呼吸模式的不规律也会更加困难。例如，随着运动的进展，过度通气可能会影响图形次最大数据点的报告。这些实际限制为建立具有功能和预后价值的客观、可重复的次最大气体交换参数提供了动力。

有许多潜在的参数，可以从次最大气体交换数据，从通风与二氧化碳呼气的回归来从氧气吸收衍生措施报道7，8］.氧吸收效率斜率(OUES)是由对数转换的分钟通气(VE)与氧吸收(VO)之间的关系回归得到的参数₂)，其系数为"从回归中被定义为OUES。系数“”表示改变在VO速率₂响应于VE [9].如果个人达到更高的VO₂只要VE有很小的增加，就会产生更高的OUES，这被认为是更有效的氧气吸收。OUES被认为是一个客观的、可重复的心肺功能指标，由顺序数据点计算。使用顺序数据点而不是时间或强度定义的值，可以得出这样的结论:OUES代表心肺功能的综合值，包括从低强度到强强度的生理转变[9，10］.

在最大检测的情况下，OUES提供了与峰值VO类似的功能和预后标志物₂［11- - - - - -13］.然而，ou勒斯在中等至高强的强度运动中仍然相对稳定的证据促进了ouses作为函数和疾病预后的有效潜水量衡的接受[10］.巴巴和他的同事是第一个报道了使用在心血管人群OUES，并确定在最大测试的最后四分OUES的相对稳定性9］.Hollenberg等。随后证实了这些结果;OUES从通过从所述完整的测试中计算出的OUES的小于2％的差异完成的测试的75％的人报告[12］.这些精美纸片提供了模板，以建立潜冲ous价值的报告标准，并促进扩展到临床实践。然而，尽管文献在峰值和最大试验期间，仍然持续增长的文献仍然是ouses作为功能性和预测参数的延续，但仍然缓慢。13，14］.大多数研究继续按百分比数据定义的报告OUES承认有次最大和完整的测试结果[之间存在很强的相关性15］.支持OUES相对独立于运动强度的说法，但没有定义报告标准。Pogliahgi等人探讨了如何根据预测心率储备的百分比定义次最大OUES [16]心率通常用于无创运动测试，以确定强度，但方差和潜在误差，特别是在临床坐姿中，已得到充分证实[17］.总的来说，在定义如何参考次最大测试实际使用OUES方面的文献进展甚微。这可能会限制OUES在临床和研究领域的扩展。

临床上，收集峰值运动数据的奢侈品很少，并且在潜艇测试的背景下，很难定义占额度的努力。对于使用大型群体的研究人员的实地测试受到潜水测试的可行性受限的相同限制。在这两个上下文中，OU可以是报告的理想参数。目前的研究的目的是报告使用RER作为OUE的报告标准的可靠性，探讨了下面的问题是否存在下颌阈值的问题，或者与真正的最大数据相比，ous在该问题上没有有效或发生重大错误。

2.方法

2．1．参与者

总共从英国剑桥地区招募了100名参与者。参与者没有心肺和代谢疾病。该研究获得了当地研究伦理委员会的伦理批准。所有参与者都提供了书面的知情同意。

2.2.研究程序

要求参与者在到达实验室前至少2小时内不要进食、饮水（水除外）、吸烟和剧烈运动。穿着轻薄衣服的参与者的身高和体重分别使用刚性视距仪和校准秤进行记录。

２．３．跑步机测试

甲积Oxycon Pro系统被配置为控制一个电动跑步机（HP科斯莫脉冲星4.0）。跑步机协议改编自原始流行病学研究协议的nonindividualised斜坡协议[18］.最初的协议被扩展到包括第四阶段，以确保参与者锻炼到筋疲力尽的强度。第一阶段(水平步行)是指以3.2 km/h的速度步行3分钟，然后以0.33 km·h的速度加速⁻¹在接下来的6分钟内每分钟)，第二阶段（分级步行）由渐变增加（5.2-5.8 km / h）组成，梯度增加（梯度增加1.7％/ min 6分钟），第三阶段（水平运行）涉及速度从9增加到12.5的水平运行 4.5公里/小时 最小（平均加速度为0.78 公里小时⁻¹per min), and phase 4 (uphill running) in which the gradient increased by 0.5% and the speed increased by 0.25 km·hr⁻¹每15秒，直至筋疲力尽。之间的转换阶段2和3.首先是梯度的变化−30秒内10.2%（现在水平），随后速度变化3.2 公里/小时，超过30秒。

在跑步机试验期间采取持续记录呼吸气体交换参数，在运动试验终止后恢复期间2分钟。要求参与者锻炼，直到最大的努力。终止跑步机试验的临床指标均发病，令人生意的症状或灌注不良的症状，包括光敏性，混乱，共济失调，苍白，紫绀，恶心或冷和粘性皮肤。此外，在严重疲劳的身体或言语表现后，试验已经停止了，志愿者尽管有口头鼓励，请志愿者停止。

２.４.呼吸气体分析

气体交换数据通过呼气采集和呼吸上平均20秒的时间间隔用于产生图形数据和回归分析用于OUES和VE / VCO₂［7］.vo.₂峰值呼吸交换比率表示为从完整的运动数据中获得的顺序30-秒期间的最高平均值[11，19］.计算RER截断OUES当气息通过呼吸平均被扩展到30秒，以试图减少瞬时波动的RER的效果。每个单独测试RER数据对时间作图，来审查趋势。增值税是由V-斜率方法测定[6］.

2．5．跨运动时间的氧吸收效率的测定

根据一系列标准，由完整和截断的气体交换数据计算。（1）定义为完整测试的百分位数。OUES是根据前25%、50%和75%的时间定义测试数据计算得出的。（2）根据通气厌氧阈值(VAT)定义。使用从测试开始到增值税时间的数据计算OUES。（3）根据增加的呼吸交换比(RER)定义。OUES值由试验数据计算，计算范围为RER≤0.85、RER≤0.90、RER≤0.95、RER≤1.00、RER≤1.10、RER≤1.20。

2.6。气体交换参考值

意味着签证官的高峰₂、OUES和VEVCO₂将结果与包括年龄、体重、身高和性别的预测参考区间进行比较[7，11，19］.

vo.₂预测方程:男人：vo.₂Max =[50.2−(0.394 (age (yrs))]，女性：VO₂Max =[42.83−(0.371 (age (yrs))]。

你预测方程:男人:ou (L / min /日志(L / min)] =[−0.61−0.032(年龄(岁))+ 0.023(身高(厘米))+ 0.008(体重(公斤))],女人:ou (L / min /日志(L / min)] =[−1.178−0.032(年龄(岁))+ 0.023(身高(厘米))+ 0.008(体重(公斤))]。

VE / VCO₂预测方程:男人:VE / VCO₂斜率= 34.5 + 0.1(年龄(年))- 0.05(身高)(厘米)，妇女：VE / VCO₂斜率= 35.5 + 0.1（年龄（岁）） - 0.05（高度）（厘米）。

2.7。统计数据

使用StataIC 11（德克萨斯州Stata公司LP）进行统计分析。

连续变量的汇总统计数据用标准偏差的平均值表示(+SD）。OUES的不同措施之间的相对和绝对一致通过了相关和奥特曼协议分析（包括均方根误差）报告。当图形的方式显示，平均值都带有标准误差棒。采用学生进行分组分析t- 最低和回归分析。

结果

100名参与者（53名女性）接受心肺运动试验（CPET），记录VO峰值₂，增值税，oue和vco₂斜率值。这些人都是健康的志愿者。平均年龄为41.4岁(22 - 65岁)。平均体重70.3 kg (44 - 109 kg)，平均身高170.5 cm (144 - 195 cm)。

平均试验持续时间为1228秒（sd 152 s） 。平均VAT时间为821秒，RER为0.92（标准差为0.07）。只有一人在600秒之前通过厌氧阈值。没有参与者受到临床症状的限制。平均峰值VO₂为39.8（标准差8.8） mL/kg/min；平均峰值RER为1.19（标准差0.11）。使用所有可用测试数据的平均OUE为2814（标准差718） （mL/min/logVE）；平均VE/VCO₂所有试验数据的斜率为30.2 (sd 4.15)。完整测试的运动特征如表所示1.结果与该样本的高心血管适应性一致；测量的峰值VO₂是预期值的131.5％。

3.1.心肺运动试验期间的OUES值

完整测试数据的OUES值与峰值VO有很强的相关性₂（，).OUES值与运动强度无关。在OUES值接近完整测试数据产生的OUES值之前，运动测试必须超过最大持续时间和通气无氧阈值的50%。与完整测试数据相比，随着RER的增加，OUES值的相关性增加，误差减小[图2（a）- - - - - -2（c）］.使用根均方误差作为精度的相对指示符报告次最大OUES时，存在与RER 1.0，与RER 0.85相比（图对应超过40％的改善报告从强度值1)．在本研究中，当RER值为1.0时，OUES值达到峰值(表1)2,图1)．

VAT呼吸无氧阈值，RER呼吸交换率。完成完整测试所需时间所定义的测试百分比。

4。讨论

通过峰值和最大运动试验，OUES已被证明是心肺功能和预后的有效、可重复的参数[10］.据信，OUES parameterises周需氧量和心输出量和肺泡通气相关联的增加之间的关系。在一种非侵入性的设置，它提供了用于心肺系统，以含氧的效率的复合值，并灌流外周组织和随后的氧利用率[10］.

最近的OUES文献探讨了新临床队列报告良好结果的复试效度和功能结果[20，21］.这支持了在术前和呼吸临床实践中优先使用OUES而不是通气无氧阈值的潜在转变。然而，OUES的使用在很大程度上仍局限于研究领域。如果在二级报告标准的背景下报告作为次最大测量的OUES的值和可靠性，这可能会改变。在无创运动测试中，临床医生和生理学家通常使用预先确定的标准，包括心率百分比、RER和视觉类比评分来验证测试。然而，目前还没有确定的标准来报告来自次最大测试的OUES。

自文献中首次引入OUES以来，人们注意到它在次极大值范围内的稳定性[9］.这种认识已扩大到认识到OUES从完成的测试的50％，相当于在健康和疾病noncyanotic组完整的测试OUES [22］.Davies等人率先报道了改良Bruce方案运动试验前50%的OUES可作为心力衰竭的预后指标[13］.这随后被Arena等人证实[14］.在这些研究中，最大测试的前50% OUES与完全测试OUES的差异分别为1%和2.6%。在本研究中，完全试验OUES与完全试验50% OUES之间的差异为7.5%。OUES和次最大测量值之间的差异随着数据截断的增加而增加，这并不奇怪。使用第一季度测试数据报告的OUES值可能比最高值低35%，与整个测试值的相关性很低(） （数字3.)．

目前的研究已提出有关RER值OUES的特点。使用RER标准，OUES已被确认峰次最大强度。发生在与1.0的RER关联的最高平均OUES值。

这与使用其他参数的氧吸收效率的报告模式一致。Sun等人发现，微小通气与吸氧的比率(VE/VO)最高₂)发生在次最大范围内[11］.

使用RER的标准，存在小于OUES值之间的3％的差异从全测试数据和数据从试验开始到RER 1.0报道（表2)．布兰德-Altman图有助于可视化从RER 0.9，0.95和1.1（图完整数据OUES和结果之间的关系4).完整数据和RER 0.9之前数据的OUE之间的平均差异小于0.2%（3.86），具有相关性值为0.79。然而，应该注意的是，与使用RER 0.9(限制- 961至969)相比，当报告OUES从1.1(限制- 505至407)时，签订协议的限制超过50%。当考虑次最大百分位数数据时，Van Laethem等人也报道了类似的结果。Van Laethem还发现，与次最大运动相比，当从高峰运动计算出OUES时，测试重测的可靠性增加了[15]因此，报告次最大OUES值存在可靠性和再现性阈值。在当前研究中，当RER增加到0.9以上时，报告OUES提供了更能反映完整测试值的值。

4.1。RER对报告OUES合法性为次要标准

在休息和低强度的运动，也有从饮食中摄取到以前的运动负荷的RER的多重外在因素。然而，RER的决定因素，成为内在运动诱发代谢为25％和峰工作率70％之间的强度增大[23］.

在目前的研究中，产生的相位1点的运动（水平步行）的0.85的平均RER在运动高峰的40％的相对强度（平均VO₂16．0 mL/kg/min sd 2.4), while phase 3 (level jogging/running) generated a mean RER of 0.94 reaching a relative intensity of 71% peak VO₂（卑鄙的vo.₂28.4 mL/kg/min sd 3.5)。这些结果与Goedecke报告的稳定状态下的RER值分别为0.86 (sd 0.037)和0.976 (sd 0.043)，峰值工作率分别为25%和70%(41%和80% VO)₂峰)[23］.这表明，提供运动强度超出进展VO的预测峰值的40％₂该RER可以用作有效判据用于识别中等强度的运动。

RER通常被用作满足VO峰的二级标准₂．这个最近被质疑有报道称，可能有多达山顶VO 27％的差异₂在RER为1.1和最大数据之间记录的值[24］.目前的研究将表明了同样的担忧不报告OUES存在。有小于3％的差异在从0.9到1.2横跨RER范围的平均值的比较（图2（a）)．

在目前的研究中，四个人（4%）RER峰值小于1.0，总共有16名受试者的RER峰值小于1.1。可以说，这16名受试者没有达到真正的运动峰值。这促使对该组的运动特征进行审查。该组完成的平均试验持续时间为1087秒（sd 149）.尽管该试验持续时间低于整个研究组，但所有这些低峰值RER个体在第3阶段开始后继续运动，5名个体进入方案的最后阶段。该组的平均VAT为1516 mL/min（sd 509）；这与RER峰值>1.1的组没有显著差异。从图形数据来看，该低峰值RER组的16名个体中有7名在VO中达到平台₂曲线包括RER峰值最低的个体。该亚组的运动特征不会立即引起对这些测试结果有效性的关注。它们代表了Goedece等人确定的RER峰值的正态分布[23]强调在非侵入性条件下定义最大试验的困难。

作为亚分析，研究小组根据峰值RER分为三组:第一组峰值RER小于1.1 ()第2组的RER峰值为1.1至1.2()和第3组的峰值RER>1.2()．组的统计分析鉴定了组手段之间没有显着差异。第1组平均uES 2711（SD 970），第2组平均值2742（SD 688）和第3组平均EUE 2926（SD 636）。组合组2和3表示最大组（峰值RER> 1.1），进行了进一步的敏感性分析，识别与图相同的图案2（a）和2（b）关于平均OUES与RER的变化。OUES峰与RER 1.0相关(均值2939 sd 682)，与相关与完整测试结果相比，值为0.89，反映了整个组的模式（图5(一个)和5 (b))．

这些亚分析表明，最大OUES值在健康队列中不随峰值RER的正态分布而发生显著变化。使用RER标准报告公开市场份额并不像报告公开市场份额峰值那样令人担忧₂．RER的正态分布可能会引起人们的担忧，如果采用阈值排除标准，低峰值的RER个体可能会被排除在外。然而，在本研究中，只有一个个体的峰值RER小于0.97。在次最大强度下，峰OUES的特征和决定因素有待进一步研究;本研究的最高值出现在RER 1.0，而不是最大数据。使用OUES最高值的临床意义尚未探讨。使用OUES的一个理由是，它提供了各个运动强度范围内心肺健康的综合值。因此，假设从完整的试验数据中报告的OUES作为预后指标仍然是更好的。这些考虑需要进一步的正式调查，使用有创的生理措施。

4．2．限制

本研究探讨了在健康成人OUES报告接近最大值的有效性。它提供了接近最大报告的变化的指示，但它是由不被包容疾病人群的限制。相对较高的峰值VO₂表明样本偏向于包含更适合的个体。可以认为，使用RER作为亚最大数据的报告标准需要在疾病人群中进行前瞻性验证。

定义次最大标准的RER水平是任意选择的。试验前25%的平均RER不低于0.85。为了准确定义与OUE相关的生理事件级联，需要进行侵入性监测和取样。

当结合休息测试时，跑步机测试方案被设计成代表日常生活中遇到的体力活动的强度谱。强度(斜坡坡度)的上升速度比其他已建立的协议要慢。这可能会影响结果的有效性;然而，Wasserman区块的气体交换模式与较短测试持续时间的协议一致[8］.

5.结论

心肺运动试验是一种有价值的研究和临床工具。次最大运动测试产生了一组可可靠报告的参数的离散限制。通气厌氧阈值通常是首选的次最大参数。然而，使用增值税会引入潜在的观测误差，验证起来也很耗时。氧吸收效率斜率被证实为心肺疾病的预后指标，具有客观推导的优势。

既往研究报道，OUES可被认为与运动强度无关。这项研究表明，这种说法有一些值得注意的地方。从低强度到中等强度的转变过程中，OUES值变化显著。有可定义的可靠性阈值，超过40%的峰值运动强度，超过50%的时间规定的测试，接近增值税。在使用RER作为报告标准的斜坡练习协议中，当前的结果预测，当报告的OUES值高于RER阈值1.0时，具有更高的置信度和可靠性

致谢

作者感谢所有与会者放弃自己的时间和MRC流行病学单位收集数据，也特别感谢斯蒂芬妮·梅尔的所有她的帮助和支持，野队。本文由医学研究理事会资助。

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