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儿童青少年体成分与肺通气功能的相关性研究

来源:《中国学校卫生》 作者:黄锟 陶芳标 赵以强 阙敏 赵君 王君 2008-5-29
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摘要: 【摘要】 目的 探讨体脂、瘦体重等体成分指标以及脂肪分布模式与肺通气功能的相关性,为儿童青少年生长发育研究提供依据。 方法 对525名6~18岁儿童青少年测定身高、体重、腰围、臀围,运用生物电阻抗(BIA)测定体脂百分含量、瘦体重含量等体成分指标,同时测试肺通气功能指标。采用协方差分析男女儿童不同的体脂......


【摘要】    目的 探讨体脂、瘦体重等体成分指标以及脂肪分布模式与肺通气功能的相关性,为儿童青少年生长发育研究提供依据。 方法 对525名6~18岁儿童青少年测定身高、体重、腰围、臀围,运用生物电阻抗(BIA)测定体脂百分含量、瘦体重含量等体成分指标,同时测试肺通气功能指标。采用协方差分析男女儿童不同的体脂、BMI和腰臀比水平时通气功能指标的变化情况,逐步回归分析年龄、身高、体成分及其分布指标等对肺通气功能的影响。 结果 控制年龄后,男女儿童青少年随体脂百分含量、BMI和腰臀比的上升,肺活量指数和单位面积最大通气量(MVV)均呈下降趋势。男生肺活量指数与BMI、腰围和体脂百分含量呈负相关,用力肺活量(FVC)、第1秒用力呼出量(FEV 1 )和最大通气量(MVV)与身高和瘦体重呈正相关,MVV与腹部皮脂厚度负相关,单位面积MVV与体脂百分含量和腹部皮脂厚度负相关;女生肺活量指数与BMI、上臂皮脂厚度负相关;FVC,FEV 1 ,MVV和单位面积MVV、年龄及身高正相关,单位面积MVV还与上臂皮脂厚度呈负相关。 结论 体脂含量增加会对通气功能产生负性作用,中心性体脂分布对通气功能会产生一定影响,尤其是男生。

【关键词】  身体成分 肺通气 肺活量 对比研究 青少年

  近年来研究发现,体脂含量的增加以及后期肥胖的发生会带来许多负性的健康效应,如糖尿病高血压、高脂血症、冠状动脉疾病、左心室肥大、睡眠呼吸暂停综合征以及社会心理问题等 [1] 。中心性体脂聚集模式、腹部肥胖(通常用腰围、腰臀比来衡量)与四肢肥胖相比,健康危害效应更大 [2] 。体脂含量增加与肺容量的下降有关,特别是用力肺活量(forced vital capaci-ty,FVC)、最大通气量(maximal voluntary ventilation,MVV)和第1秒用力呼出量(forced expiratory volume in1s,FEV 1 ) [3] 。这种肺活量下降的机制通常认为是肥胖对胸廓和腹部的机械作用 [4] 。一项来自肺健康研究的资料表明,戒烟后的轻微体重增长对FEV 1 和FVC有负性影响,这种效应在成年男性中非常明显 [5] 。在成年男性中,腹部肥胖比外周肥胖对FEV 1 和FVC产生的影响更大,而后一种体脂分布对女性产生的影响更为显著。笔者以儿童青少年为研究对象,分析不同BMI、体脂百分含量和体脂 分布模式对肺通气功能的影响。
    
  1 对象与方法
    
  1.1  对象  以2005年安徽省宿州地区全国学生体质与健康调研为契机,根据学生自愿参加的原则,在城乡男女各年龄组中分别对一定数量的个体进行测试。共获得有效样本525名,其中男生279名,女生246名。年龄为6~18岁,男生平均年龄(10.80±3.08)岁,女生平均年龄(12.52±3.59)岁,差异有统计学意义(P=0.000)。

  1.2  方法
    
  1.2.1  形态学测量  身高、体重、腰围、臀围按《2005年全国学生体质健康调研工作手册》 [6] 要求进行测量,男生只穿短裤,女生穿背心(短袖衫)和短裤。采用机械式身高坐高计测量身高,杠杆式体重计测量体重。采用皮脂厚度计分别测量上臂部(肱三头肌部)、肩胛下角和腹部皮脂厚度,每项指标均测量3次,取2次相近的数值或均值。肱三头肌和肩胛下角皮脂厚度及两者之和可以分别代表四肢、躯干及全身皮下脂肪发育状况。使用带mm刻度的软皮尺测量腰围和臀围,每项指标均测量2次,取其均值。
   
  1.2.2  体成分测定  采用美国Biodynamics公司身体成分分析仪测定体成分,要求受试者24h内不饮酒,测定前2~4h禁食,无剧烈运动。受试者仰卧,放松,两手、两脚离开身体两侧至少15cm,手掌朝下。移开尼龙针织品,暴露右腕和右踝,将2个感应电极分别接到右手、腕背侧皱褶处以及中指靠近掌指关节处,另外2个电极置于右脚踝背侧皱褶处和近中足趾处。输入受试者年龄、性别、身高、体重等数据。测试结果包括体脂含量、体脂百分含量、瘦体重含量、总体水含量等。
   
  1.2.3  肺通气功能测定  采用FGC-A + 肺功能测试仪(安徽电子科学研究所研制)测定通气功能,包括用力肺活量(FVC)和最大通气量(MVV)。测试时,受试者取立位,加鼻夹,含吹筒。FVC测试要求受试者先平静呼吸数次适应后,深吸气到肺总量位,然后以最大的力气、最快的速度呼气至残气位。MVV测试要求受试者平静地呼吸4~5次后,以最大呼吸幅度、最大呼吸速度持续呼吸12s,其间呼吸次数在10~15次。
   
  测试结果选用用力肺活量(FVC)、肺活量指数(FVC/体重)、第1秒用力呼出量(FEV 1 )、1秒率(FEV 1 %)、最大通气量(MVV)、单位体表面积最大通气量(MVV/BSA)等指标进行分析。
   
  1.3  统计方法  运用SPSS10.0进行资料的录入与分析。男女不同体脂测定水平下的通气功能差异采用协方差分析(控制年龄),各项通气功能指标的影响因素采用多元逐步回归分析。
    
  2 结果
    
  2.1  不同BMI、腰臀比以及体脂水平儿童青少年的肺活量指数与单位面积MVV  分别以肺活量指数以及单位面积MVV为因变量,以分段后的BMI、腰臀比和体脂百分含量为固定变量,将年龄作为协变量,分别进行协方差分析,结果见表1~3。
   
  由表1可见,控制年龄后,随着BMI水平的上升,男生肺活量指数与单位面积MVV均呈下降趋势,差异均有统计学意义。两两比较显示,肺活量指数除BMI最高组与第3,4,5组之间差异无统计学意义外,其余各组差异均有统计学意义(P值均<0.05);单位面积MVV在BMI最低组与后5组之间以及第2组与后4组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05)。随着BMI水平的上升,女生的肺活量指数与单位面积MVV均呈下降趋势,差异均有统计学意义。两两比较显示,肺活量指数除BMI最高组与第3,4组之间差异无统计学意义外,其余各组差异均有统计学意义(P值均<0.05);单位面积MVV除了BMI最高组与第2,3,4组之间差异无统计学意义外,其余各组差异均有统计学意义(P值均<0.05)。
    
  表1 不同BMI男女儿童青少年肺活量指数与单位面积MVV比较(略)

  由表2可见,控制年龄后,随着体脂百分含量的上升,男生和女生的肺活量指数与单位面积MVV均呈下降趋势,差异均有统计学意义。两两比较显示,男生肺活量指数各组之间差异均有统计学意义(P值均<0.01),单位面积MVV各组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05)。女生肺活量指数各组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05),单位面积MVV除体脂百分含量最低组与第2,3组之间差异无统计学意义外,其余各组差异均有统计学意义(P值均<0.05)。
    
  表2 不同体脂百分含量男女儿童青少年肺活量指数与单位面积MVV比较(略)

  由表3可见,控制年龄后,随着腰臀比水平的上升,男生和女生的肺活量指数与单位面积MVV均呈下降趋势,差异均有统计学意义。两两比较显示,男生肺活量指数和单位面积MVV在腰臀比最高组与第1,2,3组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05)。女生肺活量指数除腰臀比最高组与第3组之间差异无统计学意义外,其余各组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05);单位面积MVV在腰臀比最低组与第2,3,4组之间差异均有统计学意义(P值均<0.05)。
    
  表3 不同腰臀比男女儿童青少年肺活量指数与单位面积MVV比较(略)

  2.3  体成分测量指标对通气功能的影响  分别以FVC、肺活量指数、FEV 1 、FEV 1 %、MVV和单位体表面积MVV为因变量,以年龄、身高、腰围、腰臀比、BMI、上臂部皮脂厚度、肩胛下角皮脂厚度、腹部皮脂、上臂部与肩胛下角皮脂厚度之和、腹部皮脂厚度/上臂皮脂厚度、肩胛下角皮脂厚度/上臂皮脂厚度、体脂百分含量、体脂含量、瘦体重含量为自变量,进行逐步回归分析,见表4。

  表4 525名儿童青少年体成分测量指标对通气功能的影响(略)

  说明: 表中NS代表差异无统计学意义。
      
  表4结果显示,BMI与男女儿童青少年的肺活量指数均呈显著负相关。体脂百分含量和腰围与男生肺活量指数呈显著负相关,对女生的影响作用无显著意义。上臂皮脂厚度与女生肺活量指数呈负相关。身高与男女儿青少年的FVC均呈正相关,年龄与女生FVC正相关。男生瘦体重与FVC呈正相关,腰围与FVC呈负相关。身高与男女儿童青少年的FEV 1 正相关,年龄与女生FEV 1 正相关。男生瘦体重与FEV 1 呈正相关,腹部皮脂厚度与FEV 1 呈负相关。对以FEV 1 %为因变量的逐步回归显示,男女生均无相应变量进入回归方程。身高与男女儿童青少年的MVV呈正相关,年龄与女生MVV呈正相关。男生瘦体重与MVV呈正相关,腹部皮脂厚度与MVV呈负相关。年龄与男女儿童青少年的单位面积MVV均呈正相关。BMI与女生单位面积MVV负相关,体脂百分含量与男生单位面积MVV负相关;上臂皮脂厚度与女生单位面积MVV呈负相关,腹部皮脂厚度与男生单位面积MVV呈负相关。
    
  3 讨论
    
  体脂的过度积聚可引起肺活量和呼吸调节的改变。呼吸频率增加、呼吸短促、呼吸困难和潮气量的下降在肥胖人群中十分普遍,故其利用通气驱动来代偿顺应性的下降,当驱动增强到一定程度不能代偿顺应性下降时(即驱动相对减弱),便会出现通气功能不足。笔者以体型随机分布的儿童青少年为研究对象,分析不同体脂百分含量、BMI和腰臀比水平对肺通气功能的影响,结果显示,女性儿童青少年FVC,FEV 1 ,MVV和单位体表面积MVV与年龄正相关,男女儿童青少年FVC,FEV 1 和MVV与身高显著正相关,可能与研究对象系儿童青少年,与生长发育过程中肺功能的自然增强有关。对成人的横断面研究和队列研究均表明,体成分的变化与年龄显著相关,与年龄相关的体成分的变化与老年人群的肺功能损伤有关。老年人更易于发生肥胖,因为内脏脂肪更容易随着年龄的增长而增长,骨骼肌更易于下降,而这2种效应都与肺功能呈负相关 [7] 。成人这种与年龄增长有关的肺功能负性效应与儿童青少年群体的效应是相反的。
   
  肺功能起初随着体重的增加而增加,而当体重持续增加时,肺功能将会下降。初始时的肺功能增加可能反映了肌肉的力量,而随后的下降则可能是由于肥胖限制了胸廓的活动性。
    
  体重的下降可使FVC上升 [8] 。在年轻人群,BMI增加与肺功能的增加有关,主要是肌肉组织发挥作用;而在老年人群中,BMI增加与肺功能下降有关,主要是脂肪组织的作用。所以,在横断面研究中,BMI对肺功能的影响是很小的。Hankinson等 [9] 发现,男性BMI对FVC和FEV 1 的影响强于女性,本研究只发现女性儿童青少年肺活量指数和单位面积MVV与BMI呈负相关。
   
  BMI只有在脂肪组织和肌肉组织同步生长的情况下,在肺功能影响作用中的应用才是有效的,所以要充分考虑体成分的影响作用 [10] 。研究发现,脂肪含量和瘦体重含量对肺功能都有独立的影响。脂肪含量与肺功能呈负相关,特别是在严重肥胖的个体,而瘦体重与肺功能则呈正相关。单位体表面积MVV主要反映呼吸肌耐力,通气量大小除与年龄有关外,尚与体表面积有关,而后者又与体重有关。儿童青少年体脂百分含量增加会引起胸壁顺应性下降,呼吸肌力量减弱,在进行12s连续深快呼吸时呼吸功和耗氧量增加,易引起呼吸肌疲劳。
   
  体重特别是瘦体重是影响呼吸功能指标的重要因素之一。男生通气功能指标与瘦体重的正相关说明,在发育过程中男性的瘦体重含量都是通气功能的保护因素。肺的机械性能在男女本身是相似的,性别差异可能较小。然而在线性回归中,性别或性别与年龄的交互作用在各项肺功能指标中的差异均有统计学意义,这主要是由于男性肌肉含量高于女性,脂肪含量低于女性。脂肪含量少而肌肉成分比较多的个体运动量相对都较大,男女儿童青少年肺功能指标的差异可能暗示了与性别相关的运动量的差异 [11] 。
   
  男女不同的体脂分布模式导致了肥胖对肺功能影响的性别差异。女性外周脂肪的过度积聚对肺功能的影响比较明显,男性则是由于中心性脂肪的分布,即体脂分布对肺功能的影响在男性更为显著。Harik-Khan等 [1] 研究表明,腰臀比在男性肺功能中所起的作用要比女性显著,腰臀比只与男性FEV 1 显著相关,且与FVC的关系强于女性。女性腹部脂肪分布与肺功能没有明显的负相关性,而男性腹部肥胖则对通气功能产生损害作用。一项针对男性的研究显示,WHR在0.95以上者与WHR值较小者相比,FEV 1 和FVC都较低 [12] 。提示脂肪分布的性别差异是体重增长引起肺功能损伤性别差异的机制之一。腹部肥胖对肺功能的负性影响作用是脂肪组织对胸廓和胸壁顺应性的直接影响,血液的重新分配对内脏产生挤压作用,从而使肺活量下降,这也可以解释仰卧位时肺活量的下降。储存在腹腔的脂肪组织可能直接阻止横隔膜的下降,增加胸壁的压力,从而导致限制性通气功能损伤。

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作者单位:安徽医科大学公共卫生学院,合肥 230032;安徽省疾病预防控制中心


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