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運動生理週訊運動生理週訊電子報
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主題:攝氧成本(oxygen cost)與生理耗能指數(physiological cost index)
發言 : scwang 時間 : 17/12/06(10:43:14) From : 118.171.25.195 分類 : 運動常識
運動生理週訊(第359期)

攝氧成本(oxygen cost)與生理耗能指數(physiological cost index)(December.6.2017)

王順正、林玉瓊、林冠宇、王頌方、陳子儀

  攝氧成本 (oxygen cost) 是指透過特定速度下的攝氧量測量,進行跑步經濟性的推算,可以有效瞭解長跑選手的長距離跑步運動效率,配合相對於跑步速度的攝氧成本 (ml/kg/km) 資料,將可以更有效率的進行跑步運動效率評量與比較 (王順正、林玉瓊、李昭慶,2014)。

運動生理週訊第359期 攝氧成本與生理耗能指數  生理耗能指數 (physiological cost index,PCI) 則是由運動時心跳扣除休息時心跳,再除以行走速度得之。PCI值容易測量,不需貴重儀器且不受情緒、健康狀況、用藥、疾病及環境溫度影響,適用於一般臨床 (吳政勳,2007;Fredrickson等,2007;Delussu等,2014)。依照吳政勳 (2007) 的研究結果顯示,女性在不同行走速度下的PCI都高於男性 (右圖,PCI數字越高代表行走單位距離的心跳數越高,走路運動的經濟性越低),而且不同速度走路時的PCI值也有不同,男性出現最低PCI速度有高於女性的趨勢。由於PCI僅需要紀錄走路速度、安靜心跳率、走路運動心跳率,透過攜帶裝置的心跳率紀錄即可很容易取得檢測結果,可以說是實用性非常高的運動經濟性評量方法。

運動生理週訊第359期 攝氧成本與生理耗能指數  Fredrickson等 (2007) 針對中風病人進行攝氧成本 (oxygen cost) 與生理耗能指數 (physiological cost index) 的研究,攝氧成本 (ml/kg/m) 是採用走路時的攝氧量減去休息攝氧量,再除以走路的速度 (m/min) 來代表。生理耗能指數 (beats/m) 則是採用走路時心跳減去休息心跳,再除以走路的速度 (m/min) 來代表。研究結果發現中風病人的PCI為1.34±0.90 beats/m,正常控制組的PCI為0.69±0.36 beats/m,攝氧成本則分別為0.374±0.203 ml/kg/m與0.213±0.116 ml/kg/m;中風病人的攝氧成本與PCI的相關達0.831。對於中風病人來說,PCI提供了有效評量攝氧成本的簡單方法。

運動生理週訊第359期 攝氧成本與生理耗能指數  Delussu等 (2014) 也是針對中風病人 (patients group, PG; 年齡66±15歲) 與健康的控制組 (healthy control group, CG; 年齡76±7歲) 進行走路時的PCI與攝氧成本 (energy cost of walking, ECW) 分析,研究發現中風病人的PCI與ECW具備顯著關聯 (r=0.919, 線性迴歸的R2=0.837),沒有中風控制組的PCI與ECW也具備顯著相關 (r=0.852, 線性迴歸的R2=0.714)。對於中高齡的中風與健康成人來說,PCI是走路時有效的攝氧成本評量方法。

  相較於以中風病人、高齡者為研究對象的研究結果,Graham等 (2005) 以40位年齡34.5±12.6歲的健康自願參與受試者為對象,發現不管採用20公尺或12公尺走道,PCI測量的再測信度都達到顯著,但是PCI與攝氧成本 (oxygen cost) 則沒有顯著相關。由於一般健康者走路時的心跳率並不高 (這篇文獻的走路心跳率為20公尺走道93±11 bpm與12公尺走道94±12 bpm),可能造成相對強度低的問題,進而出現PCI與攝氧成本沒有顯著相關的狀況。Raj等 (2014) 則以61名 (46.0±12.5歲) 自願參與實驗的健康成人為對象,發現受試者步行速度、心跳率變化、PCI測量值皆具有顯著的再現性,可惜研究並沒有進行PCI與攝氧成本關聯性的分析。

  有關PCI與心肺功能的關聯程度方面。Sharma與Sarkar (2016) 針對24名印度女性,進行PCI與6分鐘走路測驗評量心肺功能的研究,發現PCI與6分鐘走路測驗 (444.04±53.04 m) 與最大攝氧量 (35.53±3.22 ml/kg/min) 的相關僅有0.408與-0.043,研究發現PCI與心肺功能似乎沒有顯著關聯。事實上,既然攝氧成本與PCI具備顯著相關,再加上攝氧成本與心肺功能具備顯著相關,理論上PCI與心肺功能應該具備顯著關聯。研究者有需要進一步釐清PCI指數是否可以用來評量運動參與者的心肺功能?

  有關PCI的研究都是採用走路為研究時的運動方式,因此透過攝氧成本與PCI顯著相關的研究,也都是基於走路運動時,而且大部分都是中風、高齡、女性等研究對象,一般健康的社會大眾在跑步、騎車、或者其他運動型態時,攝氧成本與PCI的關係是否也有顯著的相關?仍然有待進一步釐清。

引用文獻

王順正、林玉瓊、李昭慶 (2014)。跑步經濟性的測量。運動生理週訊第312期,http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=312

吳政勳 (2007)。正常成人行走的生理耗能指數。特殊教育與復健學報,17,1-19。

Delussu, A. S., Morone, G., Iosa, M., Bragoni, M., Paolucci, S., & Traballesi, M. (2014). Concurrent validity of physiological cost index in walking over ground and during robotic training in subacute stroke patients. BioMed Research International, Article ID 384896. http://dx.doi.org/10.1155/2014/384896

Fredrickson, E., Ruff, R. L., & Daly, J. J. (2007). Physiological cost index as a proxy measure for the oxygen cost of gait in stroke patients. Neurorehabilitation and Neural Repair, 21(5), 429-434.

Graham, R. C., Smith, N. M., & White, C. M. (2005). The reliability and validity of the physiological cost index in healthy subjects while walking on 2 different tracks. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 86(10), 2041-2046.

Raj, R., Amiri, H. M., Wang, H., & Nugent, K. M. (2014). The repeatability of gait speed and physiological cost index measurements in working adults. Journal of Primary Care & Community Health, 5(2), 128-133.

Sharma, H., & Sarkar, A. (2016). Correlation between six minute walk test and physiological cost index in healthy indian females. International Journal of Science and Research, 5(2), 1386-1391.

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