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主題:關於測量能量消耗的一些問題
發言 : bjack 時間 : 08/05/11(15:32:26) From : 61.223.9.36
我最近想更了解,測量能量消耗 ( measurement of energy expenditure ) 的方法有哪些?

於是翻了一下生理學課本及營養學課本,發現書中有介紹類似的東西,不過我有幾個問題無法獲得解答,想利用這個討論區跟運動生理學的同好一起討論,若是我的觀念有錯,也歡迎大家指正。

<1>身體活動 ( physical activity ) 與能量消耗 ( energy exoenditure ) 之間的關係?

我知道運動強度越與能量消耗成正比,但有時候覺得這兩個名詞很容易讓我誤導。

例如: 當我使用很精準的儀器、方法 ( 最大攝氧量 or 雙標準水法 ) 測得我運動時所消耗的卡路里,我可以說這是我運動期間的能量消耗。如果是較不精準的儀器、方法 ( 記步器 or NIKE+ 所紀錄的卡路里數) 測得的結果,也能代表運動期間的能量消耗嗎?

我也知道心跳可以作為判斷運動強度的依據,當運動強度高,代表身體活動量大,又可推論能量消耗大,這樣可以下定論 : 心跳可以判斷能量消耗嗎?

<2>直接熱量測量法 VS 間接熱量測量法

課本介紹到直接熱量測量法是將動物放置在一個密閉式的空間 ( 熱量計 ),此空間被水環繞,透過水溫的升高去測量動物消耗的能量;間接熱量測量法是測量開放式呼吸 ( 用跑步機或是固定式自行車來測受試者的最大攝氧量)。

那雙標準水法 ( Doubly Labeled Water ) 算是直接熱量測量法 or 間接熱量測量法?

我看課本以及英文的文獻,都提到雙標準水法是安全又準確的,適合用於測量日常生活中所消耗的能量 ( 缺點則是費用較高 ) ,這是以什麼測量方式為效標所下的定論呢? 另外有沒有準確、又方便的測量能量消耗的方式呢?

<3>加速規
看到課本介紹這個儀器後,我就去查了一下相關的文獻,發現這是運動生物力學中常使用的儀器,目的是要側物體的加速度值。已經有一些公司作成能量檢測產品在販售,儀器裡面就含有單軸或三軸加速規。

不過單軸加速規的儀器都只測垂直軸的方向,加上我在課本上讀到的一段話,更讓我產生了疑問

如下: to measure work we need to know the weight of an object and the vertical distance through which it is moved

人體的身體活動不都幾乎是在同個平面 (慢跑、打籃球等等) ? 如果真的有垂直方向位移的改變,其改變量應該不大,除非是爬樓梯、上上下下,那為什麼我們要去知道垂直方向的位移量?

<4>最後一個問題也是跟加速規有關的,加速度的單位是G值,若是含有加速規的儀器要轉換成能量消耗,應該是以 MET 為單位,但我讀到的英文文獻都以 counts per minutes為單位,我的猜測可能是廠商有內建迴歸公式,可以將加速度轉換成此單位。那這樣不就代表不同廠牌之間的儀器因為單位不同,而不能進行比較?

頭一次在這個討論區發問,就批哩啪啦問了那麼多,也不曉得會不會讓看得人有點頭昏眼花,希望有同好願意與我討論,解決我心裡小小的疑惑,謝謝!


回應 : 2 bjack時間 : 2008/5/14 上午 10:12:19 From : 140.122.238.42

感謝林老師的回應,這幾天我又去看了一些資料、也有問問我的老師

基本上老師回答,使用最大攝氧量、雙標準水法是最準確的方式,但是儀器價格昂貴,而使用記步器、NIKE+ 相較之下便宜許多,能測得的數據比較粗估,目前加速規也是一種測量身體活動量的方式 ( 利用活動時產生的加速度 )

三軸加速規可以測所有方向的加速度,但是價格高;單軸加速規只能測一個軸向,但是價格便宜。考量儀器準確性的話,文獻上都建議使用三軸加速規。

目前加速規有10G、25G、50G、100G,人體的活動 ( 如:步行、跑步 )下肢的加速度都在 20G 以下,所以加速度值在 20G以下,與電子訊號呈線性關係,表示加速規是可以運用在身體活動量的檢測。

重新解釋我的問題 : 心跳可以作為判斷運動強度的依據,當心跳在運動過程中升高,可代表運動強度高,身體活動量大,又可推論能量消耗大。那我可以這樣可以下定論 : 心跳升高就能判斷能量消耗嗎?

會這樣問是因為我知道使用心跳去預估身體活動量是有些限制的 :
<1>並非所有的心跳數提高都能代表能量消耗,心跳可能受到交感神經、副交感神經的影響,例如︰跑步時旁邊突然有一隻狗對著你狂吠,你可能感到緊張而使心跳上升,但這個心跳上升在運動過程中並非運動強度提高所引起的,就沒辦法完全使用心跳來預估能量消耗。

<2>心跳數在不同運動型態時維持相等,不能代表兩種運動型態所消耗的能量是一樣的,例如︰一位安靜心跳率72下/每分鐘的二十歲成年男性,在運動強度達到百分之七十時的心跳率是161.2下/每分鐘,若他從事跑步及游泳時的心跳都達到161.2下/每分鐘,就代表游泳與跑步時的能量消耗完全相同?

<3>由於心跳的改變很快,即使在相同的運動模式下,相同的心跳數所代表的能量消耗也不同。例如:一位成年男性的安靜心跳率72下/每分鐘,他在跑步的過程中最高心跳達到190下/每分鐘,從他運動開始到運動結束的過程,心跳可能多次出現過150下/每分鐘,這些時間點都出現相同的心跳數,能代表他的能量消耗都相同嗎?

<心跳率可以看出能量消耗的多少,但它是強度之指標,還要加上持續時間,才能代表能量消耗的高低> 老師這句話解釋了我很多疑惑,先謝謝老師播空看完我的問題並給予指教,謝謝!


回應 : 3 scwang時間 : 2008/5/14 下午 08:04:31 From : 140.123.226.99

不知道你有沒有機會做一下實驗看看
心跳率與攝氧量的對應狀況通常是相當穩定的

最大的問題在於心跳率的最大值,相同年齡的人都一樣
攝氧量則會有相當大幅度的差異

以攝氧量間接推算能量消耗的準確性較高,以心跳率推算能量消耗,必須建立在每個人的心跳率與攝氧量的對應關係上


回應 : 4 bjack時間 : 2008/5/19 下午 06:48:09 From : 140.122.238.42

謝謝王老師的回答

這解決了我很多的疑惑,若我日後進行相關的研究

在實驗設計時會去考量以什麼方式作為校標較準確!

目前看來使用耗氧量是方便又準確的方式

若要使用心跳,就必須考量到受試者的心跳與耗氧量之間的關係!



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