运动量测量的用途及嵌入Holter动态心电的意义

王振洲 朱 弋

1 运动量测量的用途

1.1 医学监护及研究

1.1.1 糖尿病患者的运动疗法

治疗糖尿病的基本方法有运动疗法和食物疗法。把握患者活动量的方法有自己记日记并定时向医生报告的方法或用计步器来测定患者每天的步行量。但计步器的测定只是定性的测定，不能完全反映患者真实的运动量。除了步行的步数之外，无法知道运动量，也无法测定患者的能量消耗。因此，糖尿病患者的运动疗法需要一种能客观地、长时间测量人体能量消耗的便携式、无拘束的测量仪器。

1.1.2 慢性关节炎患者的监护

对慢性关节炎等慢性疾病患者来说，有必要对他们日常生活中病态的发展作客观的判断。如果病情恶化就必须卧床休息，如果病情好转就可以适当增加活动量。到目前为止大多是采用日记方法，将关节疼痛的情况以及日常生活动作的情况记录下来，以判定药物的功率。这种日记的方法只能对患者的活动性作一些粗略的记录，缺乏客观性。如果利用水银开关作为体位传感器，用加速度传感器来测量身体活动量，就能对药物疗效做出较为客观的判定。针对慢性关节炎等慢性疾病患者，有必要在家中或医院中对他们日常生活中病态的变化进行跟踪观察。基于以上观点，他们采用四个钮扣式按键开关和水银开关作为运动传感器，做成一个测量步行时身体的摇晃频率的装置，有了这一装置，就能够正确把握患者的活动量。

1.1.3 缺血性心脏病患者的监护

很多心肌梗塞患者在治疗过程中脱离危险后，需要按照医生制定的计划进行康复活动。在医院中要在医生监督下进行。如果运动量过大，医生及时发现病人症状后，可通过心电图检查出是无痛性的心肌缺血，这样就需要改变康复计划。但如果病人出院以后，在没有医生监护的情况下，等到病人感觉到症状时可能已经运动过量了，有的病人还会出现劳作性的胸痛。如果通过运动量测试装置来控制病人的运动量，就可以避免无痛性的心肌缺血状态。

1.2 用于频率响应型心脏起搏器

固定频率的VOO型起搏器或固定频率的按需式VVI型起搏器，不能随患者运动量的增加而加快心率，限制了患者的活动，频率响应型起搏器（VVIR或DDR）内装有加速度传感器以测量运动强度，起搏器就可根据运动量的大小来控制心率的快慢。如美国Medtronic公司的Legend型起搏器以及德国西门子公司的Sensolog 型起搏器就采用了这种技术。它们均属于运动感知频率响应型心脏起搏器，由于加装了运动量测试装置，使得病人在运动时心输出量得以增加，同时较长时间的运动也成为可能，提高了起搏器植入患者的活动自由度。频率响应型心脏起搏器中感知运动量的方法还有：测血温、测呼吸、测血氧等方法，但目前都不如加速度计方法。

1.3 体育科学

在体育运动中，教练需要随时掌握运动员的运动量，制定正确的训练计划，评价训练效果，以挖掘运动员。过去对身体运动的记录多数是在运动员活动受约束的情况下进行的，与现场条件有很大差别。现代记录器可采用无线电遥测的方法，它可对运动员的各种运动参数进行测量，除了运动量以外，还能监测心电、呼吸，是体育科学应用中的一个发展方向。而开发一种便携式的长时间无拘束运动量记录器是体育科学应用的另一途径，它可以将运动员在一段时间内的运动量存储起来，然后通过回放的方式定量分析运动负荷及体力变化的趋势。

1.4 用于心理学及精神病学的研究

精神分裂症患者行动样式变化无常，经常表现为行动迟缓、动作笨拙、坐立不安、精神活动兴奋等症状。日本的藤元登四郎等人为长时间了解精神病人的日常活动，对精神病人的行为作了定量研究。他们测出患者手腕及同侧脚部的加速度、身体上下运动的速度以及心率，通过以上参数来定量地研究精神病人的行为，这是运动量测试用于精神病领域的一个开端。

1.5 用于军事医学研究

在野战军事训练过程中，指挥官需要了解每一名士兵的训练强度，从而根据各人不同的身体素质制定出不同强度的训练计划，特别是在一些气候条件较为恶劣的地区，如高原、沙漠以及高寒地区。我国地域广阔，地理及气候条件较为复杂，不同地区的野战训练需要制定不同的方法和计划。高原地区缺氧、沙漠地区酷热干旱、高寒地区异常寒冷，对这些地区的士兵在野战训练过程中的运动量及能耗进行测量研究，分析热量及氧气的消耗并结合其他生理参数如心率、血压的监测，可以研究制定出一套适合中国国情的野战单兵作训方法和计划。

另外在临床医学中，对有些疾病的治疗如甲亢就无原则要监测病人的能耗；在体育训练中，为使运动员训练效果最好也无原则要测定运动量；在营养学、劳动生理学等领域中，运动量及能耗的研究都具有很重要的意义。

2 Holter动态心电嵌入运动量测量功能的意义

Holter心电主要用于心脏病的诊断，它属于全信息记录，能捕捉平时很难记录下来的偶发异常心电图，也能反映日常活动、精神紧张、或者进食所引起的心电图变化，如果再增加体位和运动量的信息，将对临床诊断产生更有利的影响。

最近Holter新开辟了分析ST段心电图变化的功能，而用踏板台试验的运动心电图记录尚缺乏定量性、客观性和程序性。这意味着传统的“运动负荷心电图法”分析运动量是一种不全面的检查方法。因此，对于Holter检出的ST段波形变化的意义必须十分慎重地进行判断。如果能在记录心电图的同时记录下日常生活中的体位和运动量，就能够较为正确地分析ST段波形及变化的意义。

在Holter心电记录中，被测者会处于各种不同的姿势，这样，电极与心脏的相对位置可能发生变化，记录下的波形也会随之而变化。例如：Holter心电记录器采用CM5导联（胸骨柄和V5的双极导联），被测者处于仰卧位时，观察到的是相当于12导联心电图的V5的波形，当处于左侧卧位时，观察到的是相当于12导联心电图的V4的波形。有报导说，在Holter心电记录中，由于体位变换会引起ST段波形异常。如果恢复原来的体位，ST段波形又恢复正常。根据日本的矢永尚士和田边晃久等人的论述，体位变动引起的心电图ST段波形变化与心肌缺血引起的ST段波形变化情况不同，前者从发生到结束只经历几个心动周期（5～6 s），过几个心动周期以后，ST段波形又恢复以前的状态。另一方面，如果是心肌缺血造成的ST段波形异常，则波形是缓慢地，经历十秒到数十秒地变化，然后又经历十秒到数十秒才能恢复原来的状态。因此，在Holter中分析ST段波形异常时，非常有必要参照体位的记录。

对于运动量也是同样。人在平地或坡道上行走、跑步，或上下楼梯等时，心率就会增加，心肌的耗氧量也会同时加大。对于心脏冠状动脉狭窄的患者来说，就会导致心肌缺血，从而引起心电图ST段波形异常。正常人在心率较快的情况下，可观察到“ST段倾斜压低”（upsloping ST depression），在心率高时出现“ST段倾斜压低”后，有时能够观察到其转化为伴随着心率下降的缺血性ST段压低。因此，对心率高时的ST段异常的分析必须慎重，需要建立一个区别生理的ST段压低及病理的缺血性ST段压低的标准。用运动量与心脏负荷量相比较的方法来区别ST段压低的性质，诊断准确率较高，同时，在康复医学中还便于开出合理，适度的运动处方。

由于Holter的小型化和轻量化，使得以前携带记录器造成的运动限制大为改善，但由于24 h的数据量相当大，故目前流行的技术多采用压缩后记录，回放时再恢复的方法。大多数的Holter心电记录器有四个数据通道口，其中两个或三个用于心电图的记录，剩下的一个或两个通道口就可用于记录心电图以外的生理信号。当然，要使运动量或体位测量装置与Holter合为一体，对Holter本身的硬件和软件都提出了更高的要求。

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