"有氧能力"被医学界正式列为"临床生命体征"
  • 来源:中国科普网
  • 作者:朱为模
  • 2020-08-06 12:46

生命体征(Vital Signs; 有时也被翻译为“生命特征”或“生命迹象”)是用以判断病人的病情轻重和危急程度的指征,主要有心率、脉搏、血压、呼吸、瞳孔和角膜反射的改变等。医学上最常用的四大生命体征的指标是:呼吸、体温、脉搏和血压。

 

测量体温、心率和血压相信大家都已经非常熟悉了,当你生病进医院看病时,医生在询问病情的同时,往往会先测量这三项。

 

美国心脏协会(American Heart Association)于2016年12月6日在著名的《循环》杂志(Circulation.2016;134:00-00.DOI:10.1161/CIR.0000000000000461)上发表了其专家团队在做了大量的文献综述以后对“有氧能力”所作出的科学声明(Importance of Assessing Cardiorespiratory Fitness in Clinical Practice: A Case for Fitness as a Clinical Vital Sign: A Scientific Statement from the American Heart Association),该声明的要点阐述如下:


大量的科学研究证明低下的有氧能力会导致人患心血管疾病,导致各种死亡的可能,以及导致各种疾病发病的风险增加;


大量流行病研究的结果表明,人的有氧能力不但要比抽烟、高血压、高血脂和二型糖尿病能更加准确地预测因疾病而导致的死亡,它还能帮助这些传统的健康风险指标对健康进行预测和评估;


有氧能力这一指标能够帮助医务人员对病人的健康风险作出更准确的划分,帮助病人通过生活方式的干预,对其疾病进行科学管理,以更大程度地降低他们患心血管以及其它慢性疾病的可能;


有氧能力因此应当划为临床生命体征(Clinical Vital Sign)!!!


(注:有氧能力的相对英文包括Cardiorespiratory Fitness、Overall Fitness、Endurance Fitness、Aerobic Fitness和Aerobic Capacity; 因为Aerobic Capacity一词最为常用,故翻译为“有氧能力”)。

 

随着近些年来国人健康意识和运动意识的不断提高,以游泳、跑步、快走、骑自行车、登山和滑雪等以及中国老百姓最熟悉的广场舞、太极拳等为代表的有氧运动已经被大众所熟知,但是“有氧能力”除了专业人员以外,普通老百姓却很少有人知道。那么,被美国医学界如此重视并正式列为“临床生命体征”的这个“有氧能力”,它到底指的是什么?究竟什么是有氧能力呢?

 

美国心脏协会的科学声明对“有氧能力”是这样定义的:“…… the integrated ability to transport oxygen from the atmosphere to the mitochondria to perform physical work. … it is thus considered a reflection of total body health.”(p. e2),翻译成中文就是:“……是人在做体力工作时把大气中的氧气输送到(细胞中的)线粒体的综合能力(因为整个过程涉及到肺和心血管调控中心)……,有氧能力因此代表着人的整体健康水平。”

线粒体是一种存在于大多数细胞中的由两层膜包裹的细胞器,它是细胞中制造能量的结构,是细胞进行有氧呼吸的主要场所,被称为“细胞的发电厂”。线粒体拥有自身的遗传物质和遗传体系。除了为细胞供能外,线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程,并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力

 

人可以没有食物3周,没有水3天,依然能生存;但如果没有氧气3分钟,就会生命垂危!把氧气从空气中输送到细胞内的线粒体,实际上是比送人到月球上去还要复杂的一个系统工程!


有氧能力最精确的测定方法是最大吸氧量(VO2max),也即:人在极限负荷运动情况下每公斤体重每分钟所能吸收的氧气量(毫升/公斤体重/分钟)。美国心脏协会的科学声明是用“有氧梅脱值”来表达一个人的有氧能力的。

 

梅脱的英文是MET(Metabolic Equivalent of Energy,能量代谢当量)代表一个人安静时的基础代谢率。成年人的平均梅脱值为3.5毫升/公斤体重/分钟。如果一个人的最大吸氧量为35毫升/公斤体重/分钟,那么他的有氧梅脱值就是10(35/3.5)。

图为安静时的基础代谢率的直接测定。成年人基础代谢率为3.5毫升/公斤体重/分钟只是一个平均值,个体差异还是挺大的,减肥的人最好做直接测定

 

美国心脏协会的科学声明指出,增加有氧能力对人的健康作用很大,每增加一个有氧梅脱值,能增加人的生存概率(Survival Benefit)可能达8%到35%之高!(详见该科学声明文中表一) 因此有氧能力对健康的预测完全可以和抽烟、高血压、高血脂和糖尿病等传统的健康危险因素相媲美:

 

成年人有氧梅脱值低于5时,死亡率明显增加;相反,有氧梅脱值大于8时,生存率明显增加;


有氧能力高的人群,比有氧能力低的人群患肺癌、乳腺癌和消化系统癌症的可能性要低20%-30%;


有氧能力高的老人,比有氧能力低的老人患老年痴呆等老年疾病的可能性要低36%!


特别有意义的是从有氧能力提高中受益最大的人群(50%以上受益)不是有氧能力非常高的马拉松选手,反而是有氧能力低下(有氧梅脱值低于5)和较低(有氧梅脱值在5-7之间)的人群;


稍稍提高有氧能力(即:提高1-2个有氧梅脱值)就可以降低患心血管疾病的可能10%到30%!


可喜的是,不像抽烟、高血压和高血脂等等这些恶习或是顽疾那么难以改变,一个人的有氧梅脱值通过科学的运动2-3月就可以得到改观!

 

运动,尤其是有氧运动,因此是最好的良药!


说到有氧能力,熟悉它的人一定会马上联想到在上世纪六十年代的美国,创建“有氧运动”这一概念并把它引入全球健康领域的传奇人物—世界“有氧运动之父”肯尼斯•库珀博士。

 

青年时代的库珀曾经梦想成为一名杰出的美国宇航员,理想并未实现以后,他在美国国家航空航天局(NASA)担任军医,专门负责宇航员发射前的体能训练和测试。库珀博士本人也是美国最早创建和应用跑步机在实验室里测验美国空军和宇航员们的心血管机能金标准(最大吸氧量)(后来叫“平板测验”)的运动生理学家之一。

 

年轻的肯尼斯•库珀博士在上世纪六十年代为美国宇航员做平板测验


当时因为NASA人多仪器少,库珀博士就因地制宜发明了著名的“12分钟有氧跑”来预测空军和宇航员的最大吸氧量,然后按照每个人的最大吸氧量水平来制定相应的训练计划,这项发明在美国获得了巨大的成功。

 

注:我最近有专文介绍12分钟跑是如何助力巴西足球队在1970年的世界杯上夺冠的:

请点击链接:《12分钟跑和足球的缘分》查看全文

 

1968年,肯尼斯•库珀博士根据自己在NASA的研究出版了第一本畅销书《有氧运动》(Aerobics),出版当年就一跃成为美国最畅销的书籍之一,被美国《新闻周刊》誉为“保健圣经”,后来被翻译成41种文字,在全球发行量大约接近3000万册。库珀博士发明的“有氧运动”(Aerobics)一词也被正式载入《牛津英语词典》。从此,肯尼斯•库珀博士创立的“有氧运动法”及其运动处方席卷世界,掀起了全球范围内的有氧运动革命,有氧运动由此成为被全世界最多人认可和践行的运动健身方法。

 

有意思的是,库珀博士在《有氧运动》一书中对有氧能力以及它和健康关系的描述和2016年的科学声明有着惊人的相似:


有氧能力: “overall fitness, endurance fitness or working capacity, the ability to do prolonged work without undue fatigue.” (p. 9)

 

和健康的关系: “It has very much to do with the body’s overall health, the health of the heart, the lungs, the entire cardiovascular system, and the other organs, as well as the muscles.” (p. 9)

 

在六十年代一夜成名以后,为了实现自己“用运动治未病”的理想,肯尼斯•库珀博士于1970年从当时待遇和实验条件都非常优厚的美国休士顿宇航中心退役,在德克萨斯州的达拉斯创建了库珀有氧运动中心。除了对病人进行常规检查以外,库珀博士还对每一位病人做平板跑台测验,以评价他们的有氧能力。

 

NASA的工作经验让库珀博士对数据的科学价值极为敏感,从第一位病人开始,他就把数据保存了下来。库珀有氧运动中心建立初期,各种繁琐的事务思绪万千,那时库珀博士的档案库尚未建立,他就把家中空置的鞋盒子拿来作为早期存储数据的“文件夹”,久而久之,一个博物馆般庞大并极为丰富宝贵的有氧健康科学数据库逐渐建立起来了。著名的“CCLS”研究(即:库珀中心追踪研究)应运而生(CCLS是指Cooper Center Longitudinal Study,早期叫ACLS,是指Aerobics Center Longitudinal Study)。今天,著名的“CCLS”研究已经拥有了一个接近25万案例的数据库,它代表着对十几万人长期跟踪长达半个世纪的一个非常巨大而复杂的研究样本库,拥有3000多个指标,有氧能力当然包括在内。无论是样本量,还是信息量而言,CCLS研究已经远远超过了全世界同类的长期跟踪研究(包括著名的Framingham心脏研究)以及相关的数据库。

 

CCLS样本量与其它同类研究的对比(DHS = Dallas Heart Study; MESA = Muli-Ethnic Study of Atherosclerosis; FHS = Framingham Heart Study; ARIC = Atherosclerosis Risk in Communities)

 

上世纪八十年代末,美国著名的运动流行病专家Steven Blair 博士来到了库珀有氧运动中心专门对其数据库进行了研究与分析。美国对去世的人都有一个死亡记录(比如死亡的时间和原因),Blair博士把CCLS和美国死亡记录这两个数据库联系在一起,用流行病的方法对有氧能力和其它健康指标、生活习惯与死亡率,以及常见疾病的发生率做了相关研究,在美国权威的医学杂志(如Journal American Medical Association, 简称:JAMA)上发表了一系列文章,确定了有氧能力对降低人的死亡率以及对疾病所起到的预防作用,让有氧能力开始走上医学的殿堂。

Blair博士的研究表明,有氧能力越高,死亡率越低,但到了一定的水平就没有更多的降低作用。男性的最大吸氧量“及格”分是每公斤体重每分钟35毫升,45毫升是“奋斗目标”,45毫升以后对降低各种死亡风险就没有多大意义了

 

女性的最大吸氧量“及格”分是每公斤体重每分钟29毫升,37毫升是“奋斗目标”,37毫升以后对降低各种死亡风险就没有多大意义了

 

这是去年(2019)在美国运动医学学会年会上我和研究生以及国内的访问学者和Blair博士的合影;时间真快!一晃到去年他著名的1989 JAMA文章已发表了30周年了!我为此还专门采访了他,并在母校上海体育学院英文刊物Journal of Sport and Health Science (Impact Factor 今年已经上升到5.2了!)发表了采访专文。有兴趣的读者可通过下方链接进行下载和阅读:Zhu, W. (2019). If you are physically fit, you will live a longer and healthier life: An interview with Dr. Steven N. Blair. Journal of Sport and Health Science, 8(6), 524-526. https://doi.org/10.1016/j.jshs.2019.09.006

 

可以肯定的是,“有氧能力”被美国医学界正式纳入“临床生命体征”一定会对我们体育和医学界如何用运动促进大众健康、预防和治疗疾病产生跨时代巨大的影响和引领作用。

 

朱为模院士简介:

美国运动科学院院士

美国伊利诺伊大学终身教授,博士生导师


任职及主要学术背景:

美国体育测量与评价协会主席(1997-1999年);

美国总统体质与竞技体育委员会科学顾问(2003—2006年);

美国运动医学协会和美国健康教育体育休闲舞蹈学会Fellow (资深研究员)

美国科学院国家医学研究院“青少年健康测评”专家组成员;

美国Research Quarterly for Exercise and Sport前主编,美国Frontiers in Physiology杂志前副主编;

现任10余本英文体育和健康杂志编委,在SCI和SSCI杂志上发表科研论文100多篇;

其科学研究(包括郭林气功抗癌的机理)得到过许多基金会的资助,包括美国国家卫生研究院(NIH)和约翰逊基金会(RWJF)


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