基于便携式连续波近红外光谱（NIRS）的跑步机跑步肌氧饱和度（SmO2）侧别差异：优势腿与非优势腿股外侧肌及脂肪组织厚度分层研究

《European Journal of Applied Physiology》：Side differences in NIRS-derived muscle oxygen saturation during treadmill running

　　

目的：近红外光谱（near-infrared spectroscopy，NIRS）为实时评估肌肉氧合提供了一种有前景的无创方法。尽管在自行车运动中已研究优势腿与非优势腿之间肌氧饱和度（muscle oxygen saturation，SmO₂）的不对称性，但跑步中的数据有限。此类差异可能影响NIRS在训练控制中的应用。本研究使用可穿戴连续波NIRS设备，在跑步机跑步的三种负荷下，调查优势腿（dominant，DOM）与非优势腿（non-dominant，NDOM）股外侧肌（vastus lateralis，VL）的SmO₂差异。
方法：48名参与者（20名女性，年龄=21.6±1.5岁）进行了两次间隔14天的分级跑步机运动试验。将Moxy Monitor双侧置于股外侧肌以测量SmO₂，并在三种个体化负荷（LOW、MID、HIGH）下进行分析。采用线性混合模型（linear mixed models），以参与者为随机效应，侧别和负荷为固定效应。为评估脂肪组织厚度（adipose tissue thickness，ATT）效应，以7 mm切点定义两个亚组（ATT<7mm、ATT>7mm）。使用Bland-Altman图检查平均偏差和一致性界限（limits of agreement，LoA）。
结果：两组均未发现显著侧别效应（全部 p = .759，ATT<7mm p = .713，ATT>7mm p = .890）。Bland-Altman分析显示，两腿之间平均偏差较小（全部：?0.34%，ATT<7mm：?0.48%，ATT>7mm：?0.22%），但一致性界限较宽。
结论：两腿之间SmO₂反应未发现系统性差异。然而，较宽的一致性界限提示可能存在个体侧别差异。单个NIRS设备在群体水平上可能足以反映双侧SmO₂反应，而个体水平的两侧比较应谨慎解释。

论文解读：

一、研究背景与问题
耐力运动需要训练与恢复之间的平衡，以优化适应并降低损伤风险；监测训练诱导的内部负荷对个体化训练至关重要。Bourdon等在其共识声明中强调监测劳累和个体负荷的重要性，并概述常用内部和外部方法。NIRS未列入该概述，但日益受到研究和实践认可，可无创、实时评估肌肉氧合，通过700–900 nm近红外光量化生物组织中生色团氧合。Moxy Monitor为便携NIRS设备，通过检测散射光信号估算局部氧饱和度和总血红蛋白（total hemoglobin，Hb），其SmO₂算法已与动静脉阻断衍生生理校准点进行科学评估，支持0–100%量程SmO₂值的效度和信度。准确应用需了解效度、信度及肢体间潜在侧别差异；尤其只有一个设备时，需决定置于哪条腿。既往DOM与NDOM研究多集中在生物力学或表现参数；自行车中SmO₂不对称已有研究，但跑步证据稀缺。跑步在触地时间、力等变量常表现4–8%不对称。因此，研究人员在跑步机跑步中，以双侧便携NIRS置于VL，检查DOM与NDOM在LOW、MID、HIGH三个个体化运动强度域中的SmO₂差异，中心假设为两腿SmO₂存在显著差异，预期中等效应量。

二、研究开展与总体结论
研究人员纳入48名运动科学学生（20名女性，年龄21.6±1.5岁），完成两次间隔14天的分级跑步机试验。结果未发现系统性DOM–NDOM SmO₂差异，Bland-Altman平均偏差小但LoA宽。结论提示群体水平单侧NIRS可能反映双侧SmO₂反应，个体侧别比较需谨慎。其意义在于据研究人员所知为首项跑步中DOM–NDOM SmO₂差异研究，支持NIRS用于跑步监测，并提示未来考察单侧/双侧动作需求对腿优势、SmO₂不对称或损伤结局的影响。

三、关键技术方法
研究纳入48名运动科学学生（20名女性，年龄21.6±1.5岁），样本来自一项大型研究项目中符合预设纳入标准的完整有效数据集。用球踢试验判定DOM；Moxy Monitor双侧置于VL。两次GXT（graded exercise test，分级运动试验）间隔14天，1%坡度，6 km/h起始，每3 min增加2 km/h；每阶段后45 s被动恢复并采耳垂血乳酸，Borg 6–20评估主观疲劳，至自愿力竭。按Dickhuth等法确定LT1（lactate threshold 1，第一乳酸阈值）和LT2，划分LOW、MID、HIGH。以7 mm ATT切点分层。采用线性混合模型、Bonferroni事后检验和Bland-Altman分析。

四、研究结果
1. DOM与NDOM比较：配对t检验显示，全部参与者ATT在DOM（M=7.90 mm，SD=3.01）与NDOM（M=7.80，SD=3.15）间差0.10 mm，95% CI [?0.20, 0.40]，不显著 t(47)=0.66，p_two-sided=0.51；两个亚组亦无差异。结论：两腿ATT可比。
2. ALL：线性混合模型显示，总样本无显著负荷主效应 F(2,515)=1.87，p=.155；无侧别主效应 F(1,515)=0.09，p=.759；无负荷×侧别交互 F(2,515)=0.04，p=.962。估计边际均值DOM为52.4%、53.9%、54.3%，NDOM为52.5%、54.6%、54.4%。事后各负荷内侧别无差异（p_adj=1.000）。Bland-Altman平均偏差?0.34%，LoA?19.61%至18.94%。结论：群体水平无系统侧别差异，但个体一致性范围宽。
3. ATT<7mm：负荷主效应显著 F(2,233)=6.76，p=.001；侧别主效应 F(1,233)=0.14，p=.713；交互 F(2,233)=0.01，p=.992。估计边际均值从LOW/MID至HIGH下降：DOM 55.7%、54.7%、50.4%，NDOM 56.1%、55.4%、50.7%。侧别事后均无差异；NDOM内LOW–HIGH显著（p_adj=.042）。Bland-Altman平均偏差?0.48%，LoA?22.45%至21.49%。结论：薄ATT组呈向HIGH下降趋势，但侧别无系统差异。
4. ATT>7mm：负荷主效应显著 F(2,277)=13.35，p<.001；侧别主效应 F(1,277)=0.02，p=.890；交互 F(2,277)=0.03，p=.971。估计边际均值LOW至HIGH升高：DOM 49.5%、53.3%、57.6%，NDOM 49.4%、54.0%、57.6%。两腿LOW–HIGH均显著（p_adj<.003）。Bland-Altman平均偏差?0.22%，LoA?16.95%至16.52%。结论：厚ATT组SmO₂随负荷升高，与递增运动通常预期不符。
5. 估计边际均值比较：总样本DOM与NDOM在各负荷高度一致；按ATT分层后，低于和高于7 mm切点的负荷相关SmO₂模式不同。

五、讨论总结与结论翻译
讨论指出，未发现DOM与NDOM间系统性差异，群体水平单肢测量可能合理估计双侧反应；平均偏差小，无系统高估或低估。但LoA宽，提示个体侧别差异可达约17–22%，侧侧比较应谨慎；变异可能来自传感器放置、ATT、皮肤/皮下组织及低采样频率，且不能仅由腿优势解释。与Sendra-Pérez等和Skotzke等自行车结果一致，但Reinp?ld和Rannama报道左右VL去饱和动力学存在侧别差异，且双侧平均更接近肺VO₂动力学；因运动模式差异不能直接推广。ATT影响数据质量：ATT>7mm时SmO₂随强度升高，可能与NIRS信号受皮肤和皮下组织影响有关；ATT<7mm更符合向HIGH下降趋势。实践中，耐力运动员多在低强度训练，单设备单肢监测因无系统侧别差异可接受，但个体侧别解释需谨慎；未来应研究特定负荷域、运动特异性需求及单肢监测充分性。局限包括ATT<7mm者仅22例且多为男性、性别不平衡、Moxy脱落、未控制测试间运动和饮食、仅测VL且股四头肌内存在空间异质性。结论翻译：本研究表明，在个体化负荷类别下，跑步机跑步过程中DOM与NDOM之间的SmO₂无显著差异。未发现显著侧别效应或负荷×侧别交互作用，提示在群体水平上腿优势不会系统性影响SmO₂反应。侧别差异的大LoA不能仅由腿优势解释。这些侧别差异反映真实生理差异还是源于方法学变异和测量误差，仍有待研究。因此，尽管不存在一致性的侧别差异，但观察到明显的个体间变异。