高强度间歇训练与中强度持续训练对超重/肥胖成人心肺适能的影响比较：Meta分析

赵广高 曹卫 苏利强 张琳 张金铭 朱政 杨钦 孙顺利 全明辉

摘 要：探讨高强度间歇训练（HIIT）相比中强度持续训练（MICT）对超重/肥胖成人心肺适能的改善是否更具优势。方法：通过检索PubMed、Embase、Web of Science与中国知网（核心期刊）数据库，搜集HIIT与MICT干预超重/肥胖成人O2max的随机对照试验（RCT）与临床对照试验（CCT），采用风险偏倚评价对纳入文献进行质量评估，STATA 13.1软件进行合并效应量分析和亚组分析。结果：共纳入文献10篇，其中低、中度与高风险文献分别为4篇、5篇与1篇。纳入文献中HIIT与MICT组总样本量分别为126个与113个。Meta分析结果发现，与MICT相比，HIIT对O2max指标水平的提升具有显著作用（WMD=0.97，95% CI：0.26～1.67，P=0.007），其中较高年龄的“>35岁”（WMD=1.52，95% CI：0.40～2.63，P=0.008）、长周期的“12周”（WMD=1.11，95% CI：0.32～1.91，P=0.006）与训练中能耗/做功“一致”（WMD=1.37，95% CI：0.09～2.65，P=0.036）的亚组分析结果均具有统计学意义。结论：HIIT对超重/肥胖成人心肺适能的改善作用显著优于MICT，在较高年龄群体、较长训练周期与同等训练能耗或做功量条件下，HIIT优势显著。

关键词：高强度间歇训练；中强度持续训练；超重；肥胖；心肺适能

中图分类号：G 808.1 学科代码：040303 文献标识码：A

Abstract：Objective： To determine the effectiveness of high-intensity interval training （HIIT） on cardiorespiratory fitness in overweight and obese adults， in comparison with moderate-intensity continuous training （MICT）. Methods： Four electronic databases （PubMed， Embase， Web of Science， and the China National Knowledge Infrastructure） were searched for randomized controlled trial （RCT） or clinical controlled trial （CCT） comparing the effect of HIIT and MICT on O2max in overweight and obese adults. The risk of bias assessment was performed for each of the included studies. The meta-analysis was performed by using STATA 13.1. Results： Ten studies， including 126 participants in HIIT and 113 participants in MICT， met the eligibility criteria and were included in the meta-analysis. The pooled results showed that HIIT produced greater increases in O2max （WMD = 0.97， 95% CI： 0.26～1.67， P=0.007） than MICT. Significant differences between HIIT and MICT were observed for VO2max in subgroups ">35 years" （WMD =1.52， 95% CI： 0.40～2.63， P=0.008）， "12 weeks" （WMD =1.11， 95% CI： 0.32～1.91， P=0.006） and "isocaloric training" （WMD=1.37， 95% CI： 0.09～2.65， P=0.036）. Conclusion： HIIT could be considered a more effective intervention for improving cardiorespiratory fitness in overweight and obese adults， in comparison with MICT.

Keywords： high-intensity interval training； moderate-intensity continuous training； overweight； obese； cardiorespiratory fitness

身体活动对肥胖者心肺适能的有益作用已被研究所证实[1]。为实现心肺健康效应，世界卫生组织（WHO）建议18～64岁成人每周的有氧身体活动至少累计一定时间（中强度150 min或高强度75 min）[2]26。若要获得更多的健康效益，每周有氧运动的累计时间还需加倍（中强度300 min或高强度150 min）[2]26。对于某些需要更多健康效益的成人（如超重/肥胖成人）而言，按WHO推薦的每周5次来计算，每次需累计60 min中强度或30 min高强度的有氧身体活动。

然而，影响成人参加并坚持运动锻炼的一大障碍就是缺乏时间[3-5]。相比之下，竞技训练中常用的高强度间歇训练（high-intensity interval training，HIIT）则具有省时的优势[6-7]。此外，相比长时间中强度持续训练（moderate-intensity continuous training，MICT），HIIT更受一般及肥胖成人所喜爱[8-9]。近年来，HIIT对于普通人群的健康促进作用也已得到研究者们的证实[10-14]。在近3年来美国运动医学协会发布的全球健身趋势前20位排名中，HIIT一直处于前3位[15-17]。

最大摄氧量（Maximal oxygen uptake，O2max）是评价心肺适能的经典指标[18]，是HIIT干预前后心肺适能变化的常用评价指标[19-22]，也是本研究所关注的心肺适能评价指标。现有的研究成果证实，HIIT能有效提升超重/肥胖成人的O2max[22-24]。近年来，许多学者通过随机对照试验（randomized controlled trial，RCT）或临床对照试验（clinical controlled trial，CCT），比较了HIIT与MICT对超重/肥胖成人心肺适能影响的差异，但当前的研究结论并不一致。部分研究结果显示，相比MICT，HIIT对超重/肥胖成人O2max[19-20，25-27]的改善作用更加明显，然而，也有研究报道HIIT与MICT在改善超重/肥胖成人O2max[21，28-30]方面的作用相似。更有研究显示，MICT对O2max[9，31]的干预作用更优。尽管以上各项研究均以对照试验为依据比较2种运动干预手段的优势，但由于研究结论尚存在争议，而且目前尚未有相关内容的Meta分析结果报道；因此，有必要采用Meta分析方法合并各项已发表的研究成果，从而得到就目前而言较为准确可靠的结果，为有迫切需求的肥胖成人提供理论依据，同时还可通过分析相关研究的现状与趋势，为后期的研究设计提供参考。

1 研究方法

本Meta分析严格按照系统综述和Meta分析优先报告的条目（PRISMA）[32]建议进行，文献检索和筛查方案为预先制定。

1.1 文献检索策略

检索的数据库包括PubMed、Embase、Web of Science与中国知网（CNKI）。通过高强度间歇训练（“High-intensity interval training”“High-intensity interval exercise”“High-intensity intermittent exercise”“Anaerobic interval exercise”“Sprint interval exercise”、HIIT、HIT、HIIE、SIT）、超重（overweight）与肥胖（obesity、obese）等关键词进行检索。中文检索条件设为核心期刊。检索年限为数据库建库至今，最后一次检索日期为2017年3月15日。

1.2 纳入排除标准

纳入标准：1）实验设计为 RCT或CCT；2）受试者为超重/肥胖成人（>18岁）；3）干预措施为HIIT；4）比较为MICT；5）结局指标为O2max（含VO2peak）；6）以英文或中文为撰写语言的全文文献。

排除标准：1）受试者患有糖尿病、高血压等慢性疾病或为特殊人群；2）组间结局指标基线值有显著差异；3）一次性急性运动研究；4）结合力量训练、饮食、药物或健康教育等其他手段共同进行干预；5）HIIT训练无监督。

1.3 数据提取

数据提取由2名研究者实施，若2人意见出现分歧则由第3人汇总交研究组讨论确定。提取内容包括文献的外部特征（题目、作者、发表年限等），受试对象特征（年龄、性别、样本量等），训练干预特征（训练方式、训练强度与时间、间歇次数与休息时间、训练频率与周期等），结局指标的测试方法与结果。

1.4 质量评估

参照Costigan等[33]在HIIT相关研究的Meta分析中采用的风险偏倚评价方法，对纳入文献进行质量评估。该方法根据PRISMA声明修订设计[33]，共包含8个评价项目：1）纳入标准；2）随机分组；3）基线相似性；4）评定者设盲；5）意向性分析；6）受试者退出比例少于20%；7）样本量满足要求；8）结果报告精确。2名研究者用“√”（有明确描述）、“×”（无）与“？”（未知或未充分描述）3个符号对每篇纳入文献进行评估，不一致结果由研究组讨论确定并对每篇文献得到的“√”进行计数。评价标准包括低风险（7～8个）、中度风险（4～6个）与高风险（0～3个）3个等级。

1.5 统计学处理

本研究采用随机效应模型对纳入的研究进行Meta分析。鉴于纳入研究的连续型变量中同一结局指标研究间的变量单位均一致，本研究使用加权均数差（weighted mean difference，WMD）及其95%可信区间（95% Confidence Interval，95% CI）进行合并统计分析。根据纳入文献的特点，分别以性别、年龄、训练周期、训练中能耗/做功的一致性、文献质量等因素进行亚组分析，检验不同亚组间的效应是否存在差异。

采用I2统计量和Cochrans Q检验来检验纳入研究间的统计学异质性，当I2分别为<25%、25%～50%、50%～75%和≥75%时，分别被定义为不存在、低、中和高度异质性。采用Egger检验来检测纳入研究是否存在发表偏倚。此外，为了检验本研究结果的可靠性，采用2种方法进行敏感性分析：1）固定效应模型代替随机效应模型，对所有结果再次进行统计；2）每次去除1篇文章，检验每1篇文章对于合并效应是否存在显著性影响。

所有统计计算采用STATA（Version 13.1）统计软件完成，P≤0.05被定义为具有显著性统计学差异。

2 研究结果

2.1 文献检索与筛选

各数据库共检索相关文献141篇，根据纳入与排除标准，通过阅读题目、摘要与全文，共排除文献131篇，最终纳入文献10篇[9，19-21，25-26，28-30，34]。文献筛选过程如图1所示。

2.2 纳入文献特征

本研究所納入的10篇文献均发表于2012年以后，其中7篇为2015年后；全部为RCT研究；HIIT组样本量共计126人，每组样本量6～17人，MICT组样本量共计113人，每组样本量6～16人；其中5篇文献在研究设计中考虑了HIIT组与MICT组训练中能量消耗[19，25，29-30]与做功量[28]的一致性；所有纳入文献中各组训练频率与周期均相同，训练频率均为3次/周及以上，周期为5～12周；在结局指标的测量方法上，80%的研究采用逐级递增负荷试验结合气体代谢分析的方法直接测定[9，19-21，25-26，29-30]，另20%则采用递增负荷功率自行车试验来间接测定[28，34]，见表1。所有纳入文献中O2max（mL/min/kg）指标的计量单位均一致。

2.3 风险偏倚评价

10篇纳入文献中4篇等级为低风险（7～8），5篇为中度风险（4～6），1篇为高风险（0～3），平均得分为5.80分。10篇文献中，仅3篇明确对主要指標的评价者实施盲法；3篇对样本量进行估计，且受试者人数满足样本量要求。纳入文章风险偏倚评价详见表2。

2.4 Meta分析结果

2.4.1 合并效应结果分析

通过对10篇纳入文献（12项研究）中包含O2max指标数据的对照实验研究进行Meta分析发现：HIIT对超重/肥胖成人O2max指标水平的提升显著高于MICT（WMD=0.97，95% CI：0.26～1.67，P =0.007，随机效应模型），如图2所示。异质性检验结果显示：各研究间不存在异质性（I2=0.0%，P=0.631）。Egger检验结果显示：纳入研究无明显的发表偏倚（P=0.885）。

2.4.2 亚组分析

HIIT与MICT对超重/肥胖成人结局指标影响的差异可能受性别、年龄、训练周期、训练频率、训练中2组能耗/做功的一致性、纳入文献质量等因素的制约。本研究纳入的对照实验所采用的训练频率较为接近，其中某一频率（3次/周）所占比例较大（60%）；因此，本研究仅对除训练频率之外的其他潜在影响因素进行亚组分析，见表3。

在10篇纳入文献中，有3篇文献仅涉及女性，1篇仅涉及男性，其余6篇将男、女合并进行研究；年龄与训练周期因素方面，根据纳入文献特征，分别分为“<35岁”（5篇）、“>35岁”（5篇）与“≤8周”（3篇）、“12周”（7篇）各2个亚组；训练中能耗/做功的一致性方面，因10篇文献中有2篇[19，30]设立的2个HIIT对照实验分属不同亚组，故亚组文献数量增加至12篇，分别为“一致”亚组5篇、“HIIT

亚组分析结果显示：与MICT相比，HIIT对高年龄的“>35岁”（WMD =1.52，95% CI：0.40～2.63，P=0.008）与长周期的“12周”（WMD =1.11，95% CI：0.32～1.91，P=0.006）亚组指标水平的提升程度显著较高。与MICT相比，HIIT对训练中能耗/做功的一致性中“一致”（WMD = 1.37，95%CI：0.09～2.65，P=0.036）与文献质量中“中度风险”（WMD = 0.99，95% CI：0.11～1.88，P=0.028）亚组指标水平的提升程度显著较高，而其他亚组结果无统计学意义，见表3。

2.4.3 敏感性分析

为了验证本研究结果的可靠性，首先利用固定效应模型取代随机效应模型再一次对所有结果进行统计（包括合并效应及所有亚组分析），结果显示2种模型间的统计结果保持一致。

进一步的敏感性分析中，通过每次减少一篇纳入研究的方法，来检验每一篇研究是否对O2max的合并效应结果存在显著性影响。研究结果显示：任何一篇研究对合并效应结果不存在显著性影响，即排除任一研究后的合并分析结果仍具有统计学意义。

3 分析与讨论

近年来，已有Meta分析就HIIT与MICT对不同人群O2max的作用进行了比较研究。如2014年，《Sports Medicine》上发表的一篇Meta分析纳入了包括运动员与普通人群、青少年与成人、肥胖与非超重等人群在内的RCT研究[18]，结果发现HIIT与MICT对人体O2max的影响无显著性差异。由于该研究纳入受试人群较为广泛，HIIT与MICT对人体O2max影响的差异是否存在于其中某类人群中仍值得进一步探讨。2015年，该期刊发表了一篇仅以普通健康成人研究（包括RCT与CCT）为纳入标准的Meta分析，结果表明：HIIT对O2max的提升作用明显优于MICT[35]。2016年，有Meta分析针对超重/肥胖青少年儿童（6～17岁）人群进行研究，结果同样发现HIIT对O2max的提升作用明显优于MICT及其他运动形式[36]；然而，目前尚未见针对超重/肥胖成人O2max及其他心肺适能指标的Meta分析发表，本研究是目前所知的首个比较HIIT与MICT对超重/肥胖成人心肺适能影响的Meta分析。

HIIT对超重/肥胖成人心肺适能的改善作用已得到证实[22-24]。与MICT相比，HIIT对超重/肥胖成人心肺适能的改善是更优[19，26]、相似[29-30]还是较差[9，31]，目前的实验研究结果并不一致。本研究通过合并效应结果分析发现，HIIT对超重/肥胖成人O2max指标水平的提升显著高于MICT（WMD=0.97，95%CI：0.26～1.67，P=0.007），如图2所示。亚组分析结果表明，受试者年龄越大、训练周期越长，HIIT的作用越突出，见表3。这种较长训练周期中所体现的HIIT作用优势同样出现在以超重/肥胖青少年儿童群体为视角的Meta分析中[36]。与同等训练能耗或做功量的MICT相比，HIIT的作用也更为显著（WMD=1.37，95%CI：0.09～2.65，P=0.036），见表3。此外，中度风险文献的亚组分析结果与合并效应结果一致。高风险纳入文献仅1篇，亚组分析结果未出现合并结果的显著效应。低风险文献也未达到显著差异水平，原因可能与文献间的异质性较高（I2=53.5%，P=0.09）有关，见表3。

HIIT提升O2max的机制目前还不清楚。研究者从O2max的影响因素出发，分中枢适应（如每搏输出量[19，37-39]与外周适应（如线粒体酶活性[40-43]）2个方面进行了探索。由于这其中包含的指标同样会对MICT产生相似的适应性变化[40]；因此，现有的证据还远不足以说明HIIT优势产生的机制，还需要大量的对照实验研究进行深入探讨。

本研究發现：HIIT相比MICT在提升超重/肥胖成人O2max方面存在明显优势。产生该优势的原因，可能是由于HIIT相比MICT对于超重/肥胖成人SV水平的改善作用更为显著，进而导致心输出量、血液运输氧的能力发生了更好的适应性变化。Baekkerud等[19]在前人研究[38]的基础上，以肥胖成人为受试者，将其随机分组后进行为期8周的HIIT或MICT（训练能量消耗一致）。结果发现：HIIT组O2max与SV水平均显著提升，而MICT组均未发生明显变化。由此研究者认为HIIT相比MICT提升O2max的优势可能得益于其对SV水平的提升[19]。此外，本研究结果亚组结果还显示：受试者年龄越大，HIIT的作用越突出，该结果的产生同样可以从SV的特异性变化来解释。有研究[44]发现：经过9周MICT后，青年（25±5岁）与中老年（69±7岁）受试者O2max水平均显著提升。不同的是，青年受试者最大SV水平显著升高，而中老年受试者最大SV水平却未发生明显变化，可见MICT对中老年人群SV的提升并无显著作用。然而，如上所述，HIIT却能发挥这一优势，使该人群的中枢适应进一步加强，从而更大程度地提升该人群的O2max水平。由此可见，HIIT对于中老年肥胖人群的健康发展可能更为重要。遗憾的是，目前仍未见不同年龄阶段肥胖成人HIIT与MICT干预的实验研究报道。

本研究虽严格按照PRISMA指南进行，但仍存在一定的局限性：1）在本研究纳入文献所涉及的HIIT方案不尽相同，可能导致结果偏倚，但我们的敏感性分析显示减少任何一篇纳入文献并不显著影响本研究的合并结果；2）在质量评估中，部分文献对于“评定者设盲”“样本量满足要求”问题未提及或进行充分描述，导致方法学质量不高（平均为中度风险等级）；此外，亚组分析中个别亚组的纳入文献过少，使得结果有待于进一步验证。但本研究已尽可能纳入关于此命题最新、最全面的研究。

4 总结与展望

4.1 总结

作为MICT的替代手段，耗时更短的HIIT对超重/肥胖成人心肺适能的改善作用明显优于MICT；受试者年龄越大、训练周期越长，该优势越显著；与同等训练能耗或做功量的MICT相比，该优势也具有显著意义。

4.2 展望

鉴于心肺适能与全因死亡及心血管疾病死亡的密切关系[45] ，以及本文所纳入相关研究成果的出现，HIIT与MICT对心肺适能影响的比较研究未来必将引起学者们的持续关注。在2016年Arboleda等[46]发表的RCT研究方案（protocol）中，也以受试者的O2max为主要结局指标进行8周短时间HIIT（7.5 min）与MICT（40 min）干预效果的比较，其研究成果值得期待。

许多研究者为本研究的开展提供了重要的实验信息，本研究的Meta分析结果也可为超重/肥胖成人尤其是中老年人的长期HIIT提供可靠依据；然而，由于HIIT方案的设计较为复杂，包括训练方式、训练强度与持续时间、间歇休息的强度与持续时间、重复次数、训练组数、组间运动强度与持续时间等多种要素[47]，而本研究成果并不能为超重/肥胖成人提供HIIT方案设计方面的相关建议。在本研究的纳入文献中，仅有2篇比较了不同HIIT训练方案与MICT对超重/肥胖成人O2max的影响[19，30]。因此，未来的研究还应加强对不同要素组合的健康促进作用及其与MICT关系的深入探讨，从而为超重/肥胖成人提供更确切的指导意见。

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