HIIT与持续运动对成年人心肺功能影响的meta分析

陈 进，王 斌

规律的体育活动是经过临床验证的、能有效的预防和延缓某些慢性疾病的发生或发展[1]。但是由于社会的发展，人们的生活方式发生了很大的变化，朝着解放人力的方向发展，人们的体力活动量显著减少，以至于造成很多成年人对于最低的运动要求无法付诸实践[2]。导致机体的心肺功能显著下降。最大摄氧量(VO2max)是心肺功能的权威评价指标，有研究证明VO2max被认为是全因死亡率的最高预测，维持或改善心肺功能处于较高水平能够减少患心血管疾病和死亡的风险。高强度间歇运动(HIIT)通常是重复几组短时间(几秒钟到几分钟不等)高强度(90%VO2max左右)的运动，以安静休息或者以低强度的运动作为间歇的一种运动形式[1、2]。有研究表明HIIT相比较中等强度持续运动(CMT)对心肺功能的改善是种经济有效的方式，如有学者对16位男性进行12天的运动干预，结果显示HIIT和CMT组VO2max分别提高4.5±8.98mL·Kg-1·min-1、1.8±7.93mL·Kg-1·min-1，p<0.001。不过有学者进行类似实验却产生不同的结果，结果显示HIIT、CMT组VO2max分别提高2.83%、11.1%。存在差异的结果可能会影响人们在运动实践中的选择，同时考虑到造成试验结果差异性的原因是多方面的，大部分的研究是基于小样本量而进行的，运动方案设计差别很大，这势必会对实验结果产生较大的误差。鉴于此，本研究通过搜集前人相关研究，建立研究纳入和剔除标准进行meta分析，通过meta分析能够从宏观上把握HIIT与CMT的差异，相对的减少误差。整合前人研究成果利用统计学方法从宏观上比较一定条件下的HIIT对成年人心肺功能的影响，希望能对人们的运动实践提供参考。

1 研究方法

1.1 文献检索

通过搜集相关数据库，知网、万方、百链、PubMed、Ebsco、Springer Link、Science Direct进行检索(截止到2018.9月)。通过主题词(关键词)检索，中文用“HIIT”和“高强度间歇运动/训练”等进行检索。

1.2 研究纳入和剔除标准

1.2.1 研究纳入标准

(1)研究的文献均来自期刊，实验前后的数据VO2max用x±s表示；(2)受试对象年龄≥18岁；(3)受试对象未受过系统训练或未曾规律参与运动的普通人(包括健康、久坐、超重和肥胖人群)，但是不具有其他慢性疾病(如：冠心病、2型糖尿病、代谢综合症等)；(4)文献有多组数据按照多项研究进行分析。

1.2.2 研究剔除标准

(1)没有必要可靠的实验数据、缺CMT控制组、CMT运动的强度>80%VO2max；(2)所筛选的文献不完整或为会议记录；(3)文献中重复的数据；(4)一组受试对象除运动干预外还有其它干预，如：饮食等干预措施。

1.3 所选文献质量评估

运用Jadad评分量表对所有研究文献的质量进行评价，总分5分，规定：得分1-2分为低质量，3-5分为高质量。

1.4 文献数据的有效提取

对所选文件进行研究，提取有效数据，包括受试对象的特征、干预的具体参数等。

1.5 数据的统计处理

研究使用Rev Man 5.3进行meta分析，并设置计算的置信区间为95% (CL)。文献的异质性检验，用卡方检验(p值)和一致性系数I2进行比较分析，其中以卡方检验(p值)为主要方法。

2 研究结果

2.1 研究方法及数据提取

在搜索的1045篇文献中筛选(图1)，最终28篇文献(1979-2015年)符合本次研究标准。研究数据提取见表1，共984位受试对象，其中HIIT 335人、CMT 324人。HIIT与CMT的对照试验共计35项。以跑步和骑功率自行车为主要运动形式，各研究的运动干预特征、文献质量评估Jadad得分。

研究的发表偏歧分析如图1，可以看出各研究主要集中在漏斗图的上部，各研究大体上沿着对称轴分布，主要是沿着中间对称轴分布。同时发现略微偏向于右侧分布，存在一定的发表偏倚。造成发表偏歧的原因可能是文献搜索不全或者是能在各期刊发表的文献大多是有阳性结果的研究。

图1 评价各研究发表偏倚的漏斗图

2.2 HIIT与CMT对VO2max的影响分析

HIIT与CMT对VO2max的影响的meta分析结果(表1)，共35项研究，结果显示HIIT相较于CMT对VO2max的提高具有统计学意义(+1.45mL·Kg-1·min-1，95%CL：0.86-2.05，p<0.01)，各研究不具有异质性(I2=18%，p=0.18)。

表1 HIIT与CMT对VO2max整体合并效应检验

注：MD：表示均数差；I2：表示一致性系数；CL：表示置信区间；*：表示HIIT对VO2max的改善效果有显著性差异(p<0.05)；**：表示p<0.01；MD及95%CL的单位是mL·Kg-1·min-1。(下同)

考虑到影响HIIT效果的因素，以下对HIIT的work/rest比值、单次高强度运动时间、运动干预时间进行亚组分析，比较不同条件下的HIIT与CMT对VO2max的影响，分析结果。不同work/rest比值下的HIIT与CMT对VO2max的影响，结果显示当work/rest比值大于1时，HIIT与CMT的比较具有显著性差异(p<0.01)。对HIIT的单次高强度运动时间进行亚组分析，结果表明单次高强度运动时间小于30s、等于2min和等于3min时结果具有显著性差异。对HIIT的干预时间进行亚组分析，结果显示运动干预时间大于6w且小于等于8w和等于12w两个范围，HIIT与CMT的比较具有显著性差异。

3 讨论

本研究通过meta分析结果显示，与CMT相比较，HIIT对VO2max的改善具有一定的优势，高出1.45mL·Kg-1·min-1(95%CL：0.86-2.05，p<0.01)，且各研究不具有异质性(I2=18%)。进行不同类别的亚组分析，结果表明HIIT不是任何情况下较CMT对VO2max的改善效果好，如在本研究中当HIIT的work/rest比值大于1时，HIIT与CMT相比具有显著性差异，p<0.01，而work/rest小于等于1时，结果不具有显著性差异。

不同于对CMT提高VO2max机制的清楚认识，人们对HIIT促进VO2max提高的机制尚不清楚，不过VO2max增加通常伴随着搏出量(SV)的增大，VO2max和SV之间有高度相关的关系。Trilk等通过4周HIIT明显提高久坐超重/肥胖受试对象的VO2max和亚极量运动时的SV(+11.4%，p<0.05)。VO2max不仅反映心肺功能的健康状态，同时也反映出血管结构和功能的健康程度，有研究表明VO2max与血管内皮功能有正相关的关系(r=0.54，P<0.001)[3]。前人很多研究表明血管功能与心肺功能关系十分密切，Ramos及其同事作了项HIIT和CMT对血管功能影响的meta分析，结果表明HIIT对于血管功能的改善效果比CMT更好，同时认为或许是因为这种原因HIIT对改善心肺功能、传统的冠心病危险因素、胰岛素敏感性、氧化应激等效果较CMT更明显。血管内皮功能的好坏，表明血管的自我修复的功能强弱，说明血管能够维持循环系统的正常功能。

近年有研究表明即便在未达到体力活动推荐量的受试人群中，高水平的心肺功能或许能够减轻静坐少动相关的心血管疾病的风险[4]。通过研究， HIIT是能够有效改善其心肺功能，相较于CMT，HIIT通常需要花费较少的时间就能较好的改善效果。来自挪威HUNT研究机构的流行病学的证据表明，仅仅进行一周一次的HIIT就能减少患心血管疾病的风险(男、女相关系数分别是0.61和0.49)[5]。有学者对健康男性进行8周的干预，HIIT1重复7组30s 120% VO2max骑车，间歇15s；HIIT2重复3组3min 85%-90% VO2max骑车，间歇2min；CMT进行40min60%-65%VO2max运动，每周都是进行5天。结果显示HIIT1组VO2max提高6.8±4.4mL·Kg-1·min-1，HIIT2提高了9.2±5mL·Kg-1·min-1，CMT提高了3.8±2.9mL·Kg-1·min-1。HIIT1每周需要花费26.25min，HIIT2每周花费75min，而CMT每周花费200min，且HIIT的改善效果更好。HIIT1和HIIT2的work/rest比值都大于1，符合本研究work/rest比值亚组分析结果。HIIT是替代CMT的一种省时有效的运动方式，尤其是对于缺乏时间运动的人们。

本研究work/rest亚组分析结果显示当work/rest>1时，HIIT对VO2max的改善效果优于CMT，结果具有统计学意义(p<0.01)。HIIT的单次高强度运动时间的亚组分析结果未发现比较清晰的规律。不过结果显示即使是HIIT的单次高强度运动时间小于30s，也能取得优于CMT的显著性效果(+2.08mL·Kg-1·min-1，p=0.01)。提示，为了在HIIT运动时取得较好的效果，建议对单次高强度运动时间和间歇时间进行有效控制。对运动时间进行亚组分析，结果未发现HIIT较CMT提高VO2max的程度具有显著性差异，运动时间小于等于2w亚组分析结果为95%CL：-2.17-2.56，p=0.87。对于影响HIIT改善心肺功能的因素还是不清楚的，需要在以后的研究继续探索。

有学者进行HIIT和CMT对冠心病人生理指标影响的meta分析，结果显示HIIT对于VO2max的改善效果要优于CMT，且具有显著性差异(+1.78 mL·Kg-1·min-1，p<0.01)，研究说明HIIT能够用于心血管病人且有不错的治疗效果。在这过程中必须有很好的安全监督措施，这样能够在实际运用时提供更多的保障，还可使得HIIT能够更广泛的应用。

进行HIIT研究试验，一般采用跑步、骑车的传统方式，在实际研究中需要更多的运动方式，使得运动形式的多样化，使得不同的研究对象都能接受。通过试验对比HIIT和CMT对有氧能力和骨骼肌耐力的影响时，HIIT采用burpees、跳跃、登山、深蹲的动作组合。结果显示HIIT和CMT对VO2max分别提高了8%和7%；同时HIIT组上下肢和躯干力量都得到不同程度的提高。有研究表明在运动的过程中HIIT相对于CMT能产生更多的愉悦感，使得人们在运动的过程中不会感到太枯燥，同时花费较少的时间就能取得良好的效果，从而有利于人们坚持下去，逐渐养成积极的生活方式。

研究的局限性：1)文献资料收集得不完整，一些最新的数字刊物没有及时上传；2)还有一些没能够解决的问题，需要继续研究；3)采用的评分量表可能不能够反映出体育类文献的质量。

4 结论

meta分析宏观上表明了HIIT对于成年人心肺功能的改善是种有效的方式，整体来说其对心肺功能的改善效果比CMT更好。在文献资料的研究中还发现HIIT的运动/休息的比值和每次大强度运动时间的长短可能是影响高强度间歇运动效果的主要因素。如果运动想取得较好的效果，可以把高强度间歇运动的运动/休息的比值控制在1或者大于1，也就是说休息时间更短。研究表明，HIIT是种省时有效的运动方式，从改善心肺功能的方面讲可以作为CMT有效的替换方式。