運動量測量的用途及嵌入Holter動態(tài)心電的意義

王振洲 朱 弋

1 運動量測量的用途

1.1 醫(yī)學監(jiān)護及研究

1.1.1 糖尿病患者的運動療法

治療糖尿病的基本方法有運動療法和食物療法。把握患者活動量的方法有自己記日記并定時向醫(yī)生報告的方法或用計步器來測定患者每天的步行量。但計步器的測定只是定性的測定，不能完全反映患者真實的運動量。除了步行的步數(shù)之外，無法知道運動量，也無法測定患者的能量消耗。因此，糖尿病患者的運動療法需要一種能客觀地、長時間測量人體能量消耗的便攜式、無拘束的測量儀器。

1.1.2 慢性關節(jié)炎患者的監(jiān)護

對慢性關節(jié)炎等慢性疾病患者來說，有必要對他們日常生活中病態(tài)的發(fā)展作客觀的判斷。如果病情惡化就必須臥床休息，如果病情好轉就可以適當增加活動量。到目前為止大多是采用日記方法，將關節(jié)疼痛的情況以及日常生活動作的情況記錄下來，以判定藥物的功率。這種日記的方法只能對患者的活動性作一些粗略的記錄，缺乏客觀性。如果利用水銀開關作為體位傳感器，用加速度傳感器來測量身體活動量，就能對藥物療效做出較為客觀的判定。針對慢性關節(jié)炎等慢性疾病患者，有必要在家中或醫(yī)院中對他們日常生活中病態(tài)的變化進行跟蹤觀察。基于以上觀點，他們采用四個鈕扣式按鍵開關和水銀開關作為運動傳感器，做成一個測量步行時身體的搖晃頻率的裝置，有了這一裝置，就能夠正確把握患者的活動量。

1.1.3 缺血性心臟病患者的監(jiān)護

很多心肌梗塞患者在治療過程中脫離危險后，需要按照醫(yī)生制定的計劃進行康復活動。在醫(yī)院中要在醫(yī)生監(jiān)督下進行。如果運動量過大，醫(yī)生及時發(fā)現(xiàn)病人癥狀后，可通過心電圖檢查出是無痛性的心肌缺血，這樣就需要改變康復計劃。但如果病人出院以后，在沒有醫(yī)生監(jiān)護的情況下，等到病人感覺到癥狀時可能已經運動過量了，有的病人還會出現(xiàn)勞作性的胸痛。如果通過運動量測試裝置來控制病人的運動量，就可以避免無痛性的心肌缺血狀態(tài)。

1.2 用于頻率響應型心臟起搏器

固定頻率的VOO型起搏器或固定頻率的按需式VVI型起搏器，不能隨患者運動量的增加而加快心率，限制了患者的活動，頻率響應型起搏器（VVIR或DDR）內裝有加速度傳感器以測量運動強度，起搏器就可根據(jù)運動量的大小來控制心率的快慢。如美國Medtronic公司的Legend型起搏器以及德國西門子公司的Sensolog 型起搏器就采用了這種技術。它們均屬于運動感知頻率響應型心臟起搏器，由于加裝了運動量測試裝置，使得病人在運動時心輸出量得以增加，同時較長時間的運動也成為可能，提高了起搏器植入患者的活動自由度。頻率響應型心臟起搏器中感知運動量的方法還有：測血溫、測呼吸、測血氧等方法，但目前都不如加速度計方法。

1.3 體育科學

在體育運動中，教練需要隨時掌握運動員的運動量，制定正確的訓練計劃，評價訓練效果，以挖掘運動員。過去對身體運動的記錄多數(shù)是在運動員活動受約束的情況下進行的，與現(xiàn)場條件有很大差別。現(xiàn)代記錄器可采用無線電遙測的方法，它可對運動員的各種運動參數(shù)進行測量，除了運動量以外，還能監(jiān)測心電、呼吸，是體育科學應用中的一個發(fā)展方向。而開發(fā)一種便攜式的長時間無拘束運動量記錄器是體育科學應用的另一途徑，它可以將運動員在一段時間內的運動量存儲起來，然后通過回放的方式定量分析運動負荷及體力變化的趨勢。

1.4 用于心理學及精神病學的研究

精神分裂癥患者行動樣式變化無常，經常表現(xiàn)為行動遲緩、動作笨拙、坐立不安、精神活動興奮等癥狀。日本的藤元登四郎等人為長時間了解精神病人的日常活動，對精神病人的行為作了定量研究。他們測出患者手腕及同側腳部的加速度、身體上下運動的速度以及心率，通過以上參數(shù)來定量地研究精神病人的行為，這是運動量測試用于精神病領域的一個開端。

1.5 用于軍事醫(yī)學研究

在野戰(zhàn)軍事訓練過程中，指揮官需要了解每一名士兵的訓練強度，從而根據(jù)各人不同的身體素質制定出不同強度的訓練計劃，特別是在一些氣候條件較為惡劣的地區(qū)，如高原、沙漠以及高寒地區(qū)。我國地域廣闊，地理及氣候條件較為復雜，不同地區(qū)的野戰(zhàn)訓練需要制定不同的方法和計劃。高原地區(qū)缺氧、沙漠地區(qū)酷熱干旱、高寒地區(qū)異常寒冷，對這些地區(qū)的士兵在野戰(zhàn)訓練過程中的運動量及能耗進行測量研究，分析熱量及氧氣的消耗并結合其他生理參數(shù)如心率、血壓的監(jiān)測，可以研究制定出一套適合中國國情的野戰(zhàn)單兵作訓方法和計劃。

另外在臨床醫(yī)學中，對有些疾病的治療如甲亢就無原則要監(jiān)測病人的能耗；在體育訓練中，為使運動員訓練效果最好也無原則要測定運動量；在營養(yǎng)學、勞動生理學等領域中，運動量及能耗的研究都具有很重要的意義。

2 Holter動態(tài)心電嵌入運動量測量功能的意義

Holter心電主要用于心臟病的診斷，它屬于全信息記錄，能捕捉平時很難記錄下來的偶發(fā)異常心電圖，也能反映日常活動、精神緊張、或者進食所引起的心電圖變化，如果再增加體位和運動量的信息，將對臨床診斷產生更有利的影響。

最近Holter新開辟了分析ST段心電圖變化的功能，而用踏板臺試驗的運動心電圖記錄尚缺乏定量性、客觀性和程序性。這意味著傳統(tǒng)的“運動負荷心電圖法”分析運動量是一種不全面的檢查方法。因此，對于Holter檢出的ST段波形變化的意義必須十分慎重地進行判斷。如果能在記錄心電圖的同時記錄下日常生活中的體位和運動量，就能夠較為正確地分析ST段波形及變化的意義。

在Holter心電記錄中，被測者會處于各種不同的姿勢，這樣，電極與心臟的相對位置可能發(fā)生變化，記錄下的波形也會隨之而變化。例如：Holter心電記錄器采用CM5導聯(lián)（胸骨柄和V5的雙極導聯(lián)），被測者處于仰臥位時，觀察到的是相當于12導聯(lián)心電圖的V5的波形，當處于左側臥位時，觀察到的是相當于12導聯(lián)心電圖的V4的波形。有報導說，在Holter心電記錄中，由于體位變換會引起ST段波形異常。如果恢復原來的體位，ST段波形又恢復正常。根據(jù)日本的矢永尚士和田邊晃久等人的論述，體位變動引起的心電圖ST段波形變化與心肌缺血引起的ST段波形變化情況不同，前者從發(fā)生到結束只經歷幾個心動周期（5～6 s），過幾個心動周期以后，ST段波形又恢復以前的狀態(tài)。另一方面，如果是心肌缺血造成的ST段波形異常，則波形是緩慢地，經歷十秒到數(shù)十秒地變化，然后又經歷十秒到數(shù)十秒才能恢復原來的狀態(tài)。因此，在Holter中分析ST段波形異常時，非常有必要參照體位的記錄。

對于運動量也是同樣。人在平地或坡道上行走、跑步，或上下樓梯等時，心率就會增加，心肌的耗氧量也會同時加大。對于心臟冠狀動脈狹窄的患者來說，就會導致心肌缺血，從而引起心電圖ST段波形異常。正常人在心率較快的情況下，可觀察到“ST段傾斜壓低”（upsloping ST depression），在心率高時出現(xiàn)“ST段傾斜壓低”后，有時能夠觀察到其轉化為伴隨著心率下降的缺血性ST段壓低。因此，對心率高時的ST段異常的分析必須慎重，需要建立一個區(qū)別生理的ST段壓低及病理的缺血性ST段壓低的標準。用運動量與心臟負荷量相比較的方法來區(qū)別ST段壓低的性質，診斷準確率較高，同時，在康復醫(yī)學中還便于開出合理，適度的運動處方。

由于Holter的小型化和輕量化，使得以前攜帶記錄器造成的運動限制大為改善，但由于24 h的數(shù)據(jù)量相當大，故目前流行的技術多采用壓縮后記錄，回放時再恢復的方法。大多數(shù)的Holter心電記錄器有四個數(shù)據(jù)通道口，其中兩個或三個用于心電圖的記錄，剩下的一個或兩個通道口就可用于記錄心電圖以外的生理信號。當然，要使運動量或體位測量裝置與Holter合為一體，對Holter本身的硬件和軟件都提出了更高的要求。

[1]H.J.Montoye, H.L.Taylor,Measur-mentof physical activity in population studies:a review[J].Human Biol.1984,56(2):195-216.

[2]Gerwin A.L.Meijer et al,Methods to access physical activity with special reference to motion sensors and accelerometers.[J].IEEE Trans.Biomed.Eng.,1991,38(3):221-228.

[3]朱弋,阮興云,徐志榮,等.身體運動加速度與運動量測量的關系研究[J].醫(yī)療裝備,2003(8):9-10.

[4]朱弋,阮興云,徐志榮,等.人體運動量測量與心率變化的重要關系研究[J].醫(yī)療裝備,2003(6):5-7.

[5]朱弋.高原野戰(zhàn)作訓體能消耗測試儀:中國.03252815.9[P].2004-09-29.

[6]吳亮.遠程心電監(jiān)護系統(tǒng)[J].中國醫(yī)學裝備.2009,6(5):5.

[7]柯遵渝,代毅,王嵐.城市中老年人的步行活動量與心理健康[J].中國行為醫(yī)學科學，2004(1).