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摘要

目的：在这项试验研究中，在健康的成年男性中确定了呼吸抗性和持续的物理劳动中呼吸肌活动，包括呼吸肌活动的心肺响应，以评估这部小型培训的可行性和安全性。

方法: 8名健康青年男性(平均年龄为25.4岁)，随机进行呼吸阻力与持续体力消耗联合训练和仅进行持续体力消耗训练。

心率、血压、动脉血氧饱和度、呼吸参数和肌电图均在两种训练中得到。

结果：在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，呼吸频率和分钟通气量显著低于仅持续体力消耗训练，而潮气量和总呼吸时间显著高于仅持续体力消耗训练。在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，与仅持续体力消耗训练相比，股内侧肌的综合肌电图记录显著降低，胸骨乳突肌的综合肌电图记录显著升高。

结论结果显示:(1)与仅进行持续体力活动训练的健康青年男性相比，在结合呼吸阻力和持续体力活动的联合训练中，呼吸肌肉活动程度更高。呼吸阻力与持续体力消耗联合训练的这些特点可能会影响长期联合训练对心肺耐力和呼吸肌肉功能的改善。

关键字

呼吸肌肉，呼吸运动，无氧阈

介绍

一些研究报告了心肺耐力与心血管疾病发病率和死亡率之间的关联[1，2，这意味着增加心肺耐力可能对促进健康也有好处。因此，人们推荐了许多不同的培训方法，并对这些方法的有效性进行了检验。有节奏的体育锻炼，如跑步或骑自行车，可以提高最大摄氧量(VO)_2max）和通气阈值（VT）[3.］.的签证官_2maxVT除了依赖于循环和肌肉功能外，还依赖于呼吸功能[4］.然而，尽管跑步和骑车等训练可以改善循环和肌肉功能，但呼吸负荷可能不足以改善VO_2max因此，呼吸肌肉训练(RMT)方法已被开发用于健康[5，6]和患者群体[7，8通过改善呼吸肌肉功能来提高心肺耐力。然而，由于每一种训练方法都是由坐着或站着的呼吸负荷组成的，所以不可能同时进行体能训练和呼吸负荷。因此，除了在运动和康复过程中进行RMT外，体育锻炼需要单独进行。此外，大多数传统的RMT方法包括对吸入或呼出施加电阻负荷。然而，在吸气和呼气过程中施加电阻负载的设备是罕见的。研究小组假设，如果体能训练和呼吸负荷同时进行，训练可以获得有效的好处。也就是说，在吸气和呼气都有阻力负荷的情况下，通过增加吸气和呼气肌肉的活动，可以改善呼吸功能和心肺耐力。基于这一假设，一项为期6周的结合呼吸阻力和持续体力锻炼的训练使用了一个面罩式装置，该装置产生吸气和呼气阻力，而只允许通过鼻子吸气和通过嘴巴呼气。6周结合呼吸阻力和持续体力活动的联合训练与类似强度无呼吸负荷的体能训练的结果比较显示，最大自主通气和室速有显著改善[9].与上述呼吸训练方法相比，呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练有以下区别。首先，由于该培训使用面罩式设备，因此可以结合体育锻炼进行。这会减少训练时间，这是一个优势。此外，与单纯体育锻炼相比，训练期间的呼吸机反应可能会增加潮气量（Tv）和降低呼吸频率（RR）。其次，呼吸负荷运动导致的通气受限可能导致血压升高和动脉氧分压下降。第三，这种联合训练可以对吸气和呼气肌肉施加负荷。这反过来增加了吸气和呼气肌的肌肉活动，可能有利于呼吸功能和提高心肺耐力。然而，目前对呼吸肌的活动和心肺反应在联合训练中的呼吸阻力和持续体力劳动的研究还不多见。

先前的一项研究，旨在证明呼吸阻力和持续体力活动联合训练的效果[9];然而，这种联合训练如何改善呼吸功能的潜在机制尚未被揭示。

研究这种呼吸阻力训练和持续体力消耗训练相结合的新训练方法的身体反应将:i)提供更多的深入了解训练的特点，有利于提高训练中的安全考虑;2)为确定提高心肺耐力和呼吸肌功能的机制提供基础数据;(三)为改进干预方法、选择合适的干预对象、优化干预程度、调查与其他方法结合的优缺点提供信息。因此，确定健康成年男性在呼吸阻力和持续体力活动联合训练时的心肺反应(包括呼吸肌肉活动)，以评价该训练的可行性和安全性。收集基本信息对于进一步了解呼吸阻力和持续体力消耗联合训练时的身体反应，确保安全和预期效果是很重要的。

方法

参与者和设置

为了这项初步研究，我们寻找了一个方便的样本。招募健康男性志愿者。入选标准包括受试者不是优先口腔呼吸者，或没有限制鼻腔吸气的鼻窦问题。既往有呼吸系统和心血管疾病病史、近期受伤或骨科/肌肉骨骼局限性的患者被排除在外。这项研究是在日本埼玉县大学进行的。参与者随机在呼吸阻力联合训练和持续体力活动训练之间进行切换，而只有持续体力活动训练采用简单随机化。在同一天进行呼吸阻力与持续体力活动相结合的训练和仅进行持续体力活动的训练，其间休息30分钟以上。当心率(HR)和RR恢复到静息基线水平后，受试者开始第二次训练。参加者没有因为参加而获得任何经济补偿。该研究得到了埼玉县立大学伦理委员会的批准。 23024), and the individuals consented to participate after receiving a written explanation of the details of the study.

锻炼协议

受试者遵循一种常见的运动负荷方案，既包括持续体力活动训练，也包括呼吸阻力和持续体力活动的联合训练，并使用循环功计(功计232C, Combi)进行。在休息几分钟后确认静息心率，并在50瓦踏板功率下启动3分钟的热身。在热身之后，进行增量负荷训练(20瓦特/分钟)，直到75%的最大负荷(HR)_马克斯)了。达到75% HR后_马克斯，参与者持续锻炼8分钟，每30秒调整一次负荷，以保持这个心率。在停止运动前，踏板功率维持在50瓦三分钟。踏板转速为60转/分。75% HR计算_马克斯运动期间按公式计算:

75%的人力资源_马克斯=(220 -年龄(岁))× 75%

仅在持续持续的体力锻炼训练和呼吸抵抗力和持续体力施加，血压，动脉氧饱和度（SPO）时₂)，每分钟测量一次主观运动强度。在5 ~ 8分钟内测量1分钟(任意)的通气参数和表面肌电(EMG)，测量达到75% HR后的间隔时间_马克斯．

在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，受试者佩戴了ReBNA (Patent Works Inc)(图1)，这是一种带阀门的面罩式装置，其设置使吸气仅通过鼻子，呼气仅通过嘴。通过两个吸气阀和两个呼气阀的通气产生呼吸负荷。

图1所示。ReBNA的外观。口罩内部有单独的空间供鼻子和嘴使用。

测量

血流动力学和感知劳累的速度

在负荷练习中测量了以下数据:HR (Multi-telemeter, Nihon Kohden);血压(Colin, STBP-780);热点;₂(脉冲血氧计SAT-2200, Nihon Kohden);呼吸和下肢的主观疲劳(Borg量表[10])。

呼吸参数

用于测量通风的面罩(Face mask series 7910, Hans Rudolph Inc.)的吸入端口打开，从吸入端口通过分体管连接到MEMS流量传感器D6F-50A6-000 (OMRON)。在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，佩戴口罩，使其覆盖整个ReBNA。吸气流量数据从模拟到数字接口(AO16CH, Applied Office)传输到计算机。1天进行运动，3天对不同受试者进行5次传感器校准(从注射器泵出3l的流速)。将测量电压置零后进行积分。确定电压-流量系数，使所得值为3 L，取15批次的平均值。测量精度(精密度)为±a = 1.75%。使用DASYLab-V9.00.02 (National Instruments)对流量处理器在吸入过程中测量到的电压数据进行转换，并计算各参数。参数为RR、Tv、分钟通气量(VE)、全呼吸周期总时间(T tot)、吸气时间(Ti)、Ti/T tot。利用ReBNA测试前三次测量的最大静息吸气量得到的校正系数计算呼吸阻力和持续体力消耗联合训练的Tv和VE。

表面肌电图

表面肌电图电极放置方式如下:i)股内侧肌[中点放置于膝关节至骨盆髂前上棘线距膝关节1/5处作为自行车力计的主导运动肌;Ii)胸锁乳突肌(一种辅助肌)[中点位于乳突上至颈静脉切迹线1/3处]为吸气肌;iii)外斜肌(用力呼气肌)[10下缘中点^th肋肌和腹直肌[中点位于喙软骨白线外二指宽，下二指宽]作为呼气肌。电极之间的距离只有半个手指宽。心电图仪用F电极(Nihon Kohden)平行于肌纤维放置。导出的肌电图用EMG Master 4ch EMG Amp (Mediarea Support Business Union)放大，模数转换后以1khz采样频率传输到计算机。对1分钟内所有肌电信号进行全波整流，得到HICUT: 200 Hz和LOCUT:5 Hz后计算积分值。计算每一块肌肉的综合肌电图(iEMG)，得到受试者的平均值。

数据分析

使用SPSS Statistics Version 19 (IBM)进行统计分析。采用夏皮罗-威尔克试验(Shapiro-Wilk test)对仅进行持续体力消耗训练和结合呼吸阻力和持续体力消耗训练的测量数据进行正常度测试。当参数遵循正态分布时，使用学生t检验。在正态性无效的情况下使用Wilcoxon符号秩检验。统计学显著性水平为0.05。

结果

八个健康年轻男性志愿者（25.4±5.3岁，身高172.1±4.9厘米，重量为64.5±7.3千克）。所有参与者完成了这项研究。所有参与者的人类测量数据都呈现在表1中。

表1。所有参与者的人体计量数据

	身高(厘米)	体重(公斤)	年龄(年)	身体质量指数	锻炼频率(天/周)
所有科目的平均数	172.1	64.5	25.4	21.8	1．1
所有受试者SD	4.9	7．3	5.3	2．9	2．5

运动频率是指每周进行一小时或更多体育锻炼的日子。

呼吸阻力和持续体力消耗联合训练对血液动力学和感觉体力消耗速率的影响

表2为训练时心肺参数、主观运动强度、自行车力计负荷的比较。最大收缩压(SBPmax)、最大舒张压(DBPmax)、呼吸困难Borg评分[10，下肢疲劳博格得分，或工作率。

表2。在训练过程中心肺参数、主观运动强度和自行车力计负荷的比较

参数	只有持续的体力消耗训练	合并培训	P值
热点;2最小值,%	97.0±0.5（96.0-98.0）	95.6±0.6 (94.5-96.8)	0.008
SBPmax毫米汞柱,	179.0 (166.8 - -192.0)	194.0 (185.3 - -197.3)	0.540
dbmax，mmhg.	89.5±6.1 (77.6-101.4)	103.6 ± 9.3 (85.4-121.8)	0.259
呼吸困难Borg得分	15.0 (13.0 - -16.0)	15.5 (13.8 - -17.3)	0.064
下肢疲劳博格分数	15.0（12.3-17.0）	14.0 (11.5 - -15.5)	0.186
工作效率W	100 (100.0 - -107.5)	105 (98.5-117.5)	0.749

缩写:热点;₂最小，动脉氧饱和度最小;SBPMAX，最大收缩压;DBPMAX，最大舒张压血压。

正态分布的变量以均值±SE(95%置信区间)表示，并用学生的t检验。斜体显示的偏态变量表示为中位数(四分位范围)，并用Wilcoxon符号秩检验进行检验。

呼吸阻力联合训练和持续体力消耗对呼吸参数的影响

训练时呼吸参数如表3所示。

表3。培训期间的呼吸参数

参数	只有持续的体力消耗训练	合并培训	P值
RR, bpm	17.0 (15.0 - -21.5)	15.0 (13.5-15.3)	0.018
电视,我	2.2±0.1 (1.9-2.4)	2.7 ± 0.2 (2.3-3.0)	0.001
VE、L / min	40.3 ± 1.9 (36.6-44.0)	37.1±1.9 (33.5-40.8)	0.029
Ti,年代	1.8±0.1 (1.6-2.1)	1.9±0.1（1.8-2.1）	0.257
T合计,年代	3.3±0.3 (2.7-3.8)	4.1±0.4 (3.4-4.7)	0.018
Ti / T合计	0.6±0.0 (0.5-0.6)	0.5±0.0 (0.4-0.5)	0.006

缩略语:RR，呼吸频率;电视,潮汐卷;VE:分钟通气量;Ti,灵感;T tot，总呼吸周期时间为整个呼吸周期的时间。

正态分布的变量以均值±SE(95%置信区间)表示，并用学生的t检验。斜体显示的偏态变量表示为中位数(四分位范围)，并用Wilcoxon符号秩检验进行检验。

呼吸阻力与持续体力消耗联合训练对体表肌电图的影响

训练时肌电图对比见表4。从典型受试者测量时的肌电图可以看出，吸气时，特别是吸气后段的胸锁乳突肌活动，与仅进行持续体力消耗训练相比，结合呼吸阻力和持续体力消耗进行联合训练时胸锁乳突肌活动增加(图2)。

表4。训练时肌电图的比较

肌肉	只有持续的体力消耗训练	合并培训	P值
股内侧肌肌肉，mV·年代	179.0 (163.7 - -204.4)	133.7 (122.9 - -193.9)	0.012
胸骨肌肉肌肉，mv·年代	26.4±4.4 (17.7-35.0)	65.8±11.5 (43.2-88.4)	0.014
腹直肌，mV·年代	25.5±6.7 (12.4-38.7)	33.8±8.3 (17.6-50.1)	0.484
外倾斜肌肉，mv·年代	29.5±8.8 (12.3-16.7)	36.5±9.5 (17.8-55.1)	0.380

正态分布的变量以均值±SE(95%置信区间)表示，并用学生的t检验。斜体显示的偏态变量表示为中位数(四分位范围)，并用Wilcoxon符号秩检验进行检验。

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图2。典型的被试肌电图

左:只有在持续的体力消耗训练中。右图:在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中。从上到下:股内侧肌、胸锁乳突肌、腹直肌、外斜肌肌电图。

讨论

健康青年志愿者呼吸阻力与持续体力活动联合训练与同等强度的持续体力活动联合训练的比较表现为:1)深、慢呼吸模式;ii)副吸气肌的活动增加。在健康青年志愿者中，呼吸阻力与持续体力活动联合训练与同等强度的持续体力活动联合训练的比较表明，呼吸阻力与持续体力活动联合训练与同等强度的持续体力活动联合训练的差异具有统计学意义₂在训练时更低，证实了假设。

在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，在体育锻炼中佩戴的面罩装置对呼吸系统施加阻力负荷。斯波的一滴₂可能是由于呼吸作用导致的摄氧量减少和/或呼吸肌耗氧量增加而引起的。然而，考虑到本研究中运动强度范围产生的平均SpO，低动脉血氧对身体的影响似乎是有限的₂在伴有呼吸阻力和持续体力活动的联合训练期间，最小值为95.6%，超过运动治疗期间呼吸障碍的稳定患者中断治疗的标准90% [11]。尽管如此，由于低氧血症可能在训练过程中发生，当对呼吸功能受损的参与者（如老年人和呼吸系统疾病患者）进行呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练时，应采取额外的预防措施。然而，这项建议直到对这些队列进行研究之后才提出。出于安全原因，训练期间的血压控制非常重要，因为运动治疗期间血压的过度升高可能会加重心血管系统的负担，可能引发中风或心血管事件。根据目前的研究结果，收缩压没有显著差异_马克斯或类似_马克斯只有持续体力消耗的训练和呼吸阻力与持续体力消耗相结合的训练之间。因此，与传统的训练方式相比，在75% HR的运动强度下，结合呼吸阻力和持续体力消耗进行训练，无需特别注意血压的升高_马克斯在健康的年轻人身上

结果显示，与仅进行持续体力消耗训练相比，在伴有呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，RR降低，Tv增加，呼吸模式深而慢。耐力训练时的深、慢呼吸可降低死区与电视的比率，从而提高通气效率。与仅进行持续体力消耗训练相比，呼吸阻力与持续体力消耗联合训练时VE降低，这可能与呼吸阻力与持续体力消耗联合训练提高肺泡通气比有关。结果表明，单纯体力活动训练与呼吸阻力与体力活动联合训练对Ti的影响无显著性差异;然而，T tot的显著延长表明在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中呼气时间增加。

最近对赫勒的研究等等。［12[报道了同时静止循环和吸气肌训练期间的呼吸肌活动。在他们的研究中，同时静止循环，只有吸气载荷没有显着提高胸骨肌肉电位而不是吸气载荷。然而，本研究表明，吸气和骨骼肌的活性量不同于呼吸抗性和持续的物理劳累和无呼吸载荷训练之间的组合培训。与螺旋相比，呼吸抗性和持续的物理开发方法的呼吸抗性和持续的物理耗尽方法的组合训练具有差异。等等。［12］.综上所述，认为在呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练中，除吸气负荷外，呼气负荷的增加也可提高胸锁乳突肌的活动。与单纯持续体力活动训练相比，股内侧肌呼吸阻力和持续体力活动联合训练的iEMGs较小，胸锁乳突肌较大。换句话说，股内侧肌的活动减少了，这是踏板运动中的激动肌，同时胸锁乳突肌的活动增加了，这涉及到吸气。训练过程中不同肌肉的不同负荷分布为生理学描述训练效果提供了基础数据。这一信息有助于确定如何有效地增加训练的益处，并安全地进行训练，以便适应和调整结合呼吸阻力和持续体力消耗的呼吸负荷和运动强度，以适应和调整老年人的使用。呼吸阻力和持续体力消耗联合训练产生的主动吸气表明，呼吸阻力和持续体力消耗联合训练作为一种类似训练方法的训练方法，也可以有效地改善吸气肌功能[6使用机械装载的。未来，建立并评估一种不仅可以测量胸锁乳突肌作为辅助吸气肌的活动，还可以测量对吸气肌起重要作用的膈肌和肋间肌的活动的程序[13，将有助更全面地评估结合呼吸阻力及持续体力消耗的联合训练对呼吸肌活动的影响。另一方面，在结合呼吸阻力和持续体力消耗的联合训练下，呼气肌如腹直肌和永恒斜肌无明显变化。在这项研究中，呼气时的负荷强度可能不足以增加测量到的呼气肌活动。在运动时戴口罩会影响呼吸节奏，比如延长呼气时间。本研究未测量的肌肉活动水平，如腹内斜肌和横肌，可能已经增加。

研究的局限性

本研究是在没有呼吸功能损害的健康年轻个体中进行的。因此，本研究的研究结果和观察到的身体反应可能不适用于呼吸或身体功能受损的个体，如老年人和呼吸障碍患者。

然而，研究结果对于改进干预方法、选择合适的参与者、优化干预程度以及调查与其他方法相结合的优缺点具有重要意义。

结论

这项研究结果表明I）改变更深层次且呼吸道较慢的模式;II）与呼吸抗训练组合训练期间的吸气肌活动更高，而持续的身体劳动，而健康年轻成年人的持续体力锻炼相比。在呼吸抗性和持续的体力施加过程中呼吸模式和通风ve的变化，以及肌肉活动的变化是新的发现，这对于增加对具有呼吸抵抗和持续体力的持续体力的培训特性的生理理解是有价值的为了将这种组合培训建立为安全有效的运动疗法。

承认

作者感谢Patent Works公司提供的面罩式装置。

这项研究是在埼玉县大学进行的。

资金

这项工作得到了埼玉县立大学财政研究经费的部分支持，以及日本sps KAKENHI资助编号JP26750192。

披露感兴趣

作者没有就这篇文章声明任何利益冲突。

参考文献

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