Vyntus CPX代谢气体分析仪与Douglas Bag法相比的效度与信度

《European Journal of Applied Physiology》：Validity and reliability of the Vyntus CPX metabolic gas analyzer compared with the Douglas Bag method

　　

目的：以Douglas Bag法为参照，验证Vyntus CPX系统的有效性。方法：12名自行车训练的男性和女性完成了递增骑行方案，从50 W开始，每5分钟增加50 W，直至350 W或接近力竭。休息5分钟后，进行了峰值摄氧量（V?O_2peak）测试。研究人员使用Vyntus CPX系统在混合室模式下连续测量气体交换参数，同时在每个阶段最后60秒用Douglas Bag收集呼出气。结果：观察到摄氧量（V?O₂）（+0.108 L/min，4.6%）和呼吸交换率（RER，–0.032，–3.2%）的平均系统性差异。Vyntus CPX测量的V?O₂随Douglas Bag测量的V?O₂每增加1 L/min而比例性增高（+0.032 L/min），二氧化碳排出量（V?CO₂）随Douglas Bag测量的V?CO₂每增加1 L/min而比例性降低（–0.032 L/min）。因此，Vyntus CPX每0.1单位RER增加比例性低估RER 0.017。来自两天的配对测量中，气体交换变量的变异系数（CV）为3.4%–5.7%。在校正生物学变异后，观察到V?CO₂（+0.066 L/min，2.0%）和RER（+0.021，2.3%）的系统性重测差异。所有气体交换变量均存在明显的比例性偏倚。结论：Vyntus CPX表现出与同类商用仪器其他研究相当的符合度，但在较高V?O₂和V?CO₂水平下准确性降低。技术误差的变异性略大于气体交换测量通常可接受的范围。Vyntus CPX在V?CO₂和RER上表现出系统性重测差异，所有测量的气体交换变量均存在明显的比例性偏倚。

本研究发表于《European Journal of Applied Physiology》，旨在以Douglas Bag法为金标准，系统评估Vyntus CPX代谢气体分析仪在不同运动强度下的效度与重测信度。

**研究背景**

最大摄氧量（V?O_2max）是评价个体心肺适能的重要指标，已被公认为普通人群和临床人群中发病率和死亡率的强且一致的预测因子。因此，V?O_2max常作为探讨耐力运动健康效应的实验研究的核心结局指标。开放式代谢系统（如Vyntus CPX）广泛用于临床和生理学环境，用于分析呼出气中的肺通气和气体浓度，并计算摄氧量（V?O₂）、二氧化碳排出量（V?CO₂）和肺每分钟通气量（V?E）等气体交换参数。这些参数对估计第一、第二通气阈及V?O_2max至关重要。然而，市售代谢气体分析仪测量和分析呼出气参数的原理与方法各异，可能导致效度差异。测量误差可能是系统性的（偏倚），也可能反映随机变异性；且各系统分析过程的具体细节、基本原理和计算公式往往不向终端用户公开，给研究者与临床医生解读结果带来挑战。

Vyntus CPX是市售自动化固定式代谢系统，配备混合室模式，是广泛使用且经过验证的Oxycon Pro系统的后继产品。此前Vyntus CPX已针对可模拟人体运动代谢状态的代谢模拟器进行验证，结果显示其在模拟运动中的气体交换变量平均系统误差为1.7±0.9%。然而，代谢模拟器使用干燥气体、温度较低且呼吸模式与人类不同，不能完全模拟人体通气。Douglas Bag法（Douglas 1911）被公认为测量呼出气气体交换参数的金标准，推荐用于评估新型自动化开放系统。Van Hooren等（2024）虽使用训练有素的运动员进行了人体验证，但仅纳入3名受试者。因此，在更大样本中以Douglas Bag法为参考评估Vyntus CPX，可为其气体交换参数测量的效度提供更多证据。既往建议认为，自动化系统测得的V?O₂和V?CO₂平均值应在标准方法的±3%以内，同一系统的重测值应在±2%以内。本研究旨在以Douglas Bag法为参考，评估Vyntus CPX系统在不同运动强度下的一致性及重测信度。

**研究方法**

研究人员招募了12名自行车训练的男性和女性（9男3女），包括特罗姆瑟当地体育俱乐部的业余自行车手和铁人三项运动员（n=6）、国家级耐力运动员（n=2）以及UiT挪威北极大学运动科学学院的训练有素学生和研究者（n=4）。受试者完成两次间隔48小时的递增骑行测试（50 W起始，每5分钟增50 W至350 W或接近力竭），随后进行V?O_2peak测试。Vyntus CPX（混合室模式）连续测量气体交换参数，同时每阶段最后60秒用Douglas Bag收集呼出气，两仪器串联分析同一呼出气。以Douglas Bag法为参考，采用改良Bland-Altman分析、配对t检验、线性回归及变异系数（CV）进行统计，并用Douglas Bag法日间差异校正生物学变异。

**研究结果**

*Vyntus CPX与Douglas Bag法的一致性*

研究人员将两台仪器串联连接，对相同呼出气进行同步分析。结果显示，Vyntus CPX测量的V?O₂系统性偏高，平均差值为+0.108 L/min（4.6%，CV 5.1%），且随Douglas Bag法测量的V?O₂升高呈比例性增高（每L/min增加0.032 L/min）。V?CO₂无显著平均差异（CV 5.7%），但随V?CO₂升高呈比例性降低（每L/min降低0.032 L/min）。因此，Vyntus CPX测量的呼吸交换率（RER）平均低0.032（CV 3.4%），在RER 0.8–0.9范围内差异可忽略，RER高于1.0时低估约0.05。V?E无系统性差异（CV 4.5%）。吸入气与呼出气O₂分数差的平均差异为0.07个百分点（Vyntus CPX偏高，P<0.001，CV 5.2%），CO₂分数差为0.05个百分点（偏高，P<0.001，CV 4.2%）。V?O₂、V?CO₂和V?E随功率增加（50–350 W）近似线性升高，V?O₂每瓦增加11.4 mL/min。

*重测信度*

研究人员以Douglas Bag法的日间差异作为生物学变异的估计值，从Vyntus CPX的重测差异中减去该值以校正生物学变异。校正后，V?O₂和V?E无系统性重测差异，但CV分别为5.8%和6.7%；V?CO₂系统性偏高0.066 L/min（2.0%，CV 6.9%），RER系统性偏高0.021（2.3%，CV 4.0%）。所有气体交换