運動生理週訊(第359期)
攝氧成本(oxygen cost)與生理耗能指數(physiological cost index)(December 6, 2017)
王順正、林玉瓊、林冠宇、王頌方、陳子儀
攝氧成本 (oxygen cost) 是指透過特定速度下的攝氧量測量，進行跑步經濟性的推算，可以有效瞭解長跑選手的長距離跑步運動效率，配合相對於跑步速度的攝氧成本 (ml/kg/km) 資料，將可以更有效率的進行跑步運動效率評量與比較 (王順正、林玉瓊、李昭慶，2014)。
生理耗能指數 (physiological cost index，PCI) 則是由運動時心跳扣除休息時心跳，再除以行走速度得之。PCI值容易測量，不需貴重儀器且不受情緒、健康狀況、用藥、疾病及環境溫度影響，適用於一般臨床 (吳政勳，2007；Fredrickson等，2007；Delussu等，2014)。依照吳政勳 (2007) 的研究結果顯示，女性在不同行走速度下的PCI都高於男性 (右圖，PCI數字越高代表行走單位距離的心跳數越高，走路運動的經濟性越低)，而且不同速度走路時的PCI值也有不同，男性出現最低PCI速度有高於女性的趨勢。由於PCI僅需要紀錄走路速度、安靜心跳率、走路運動心跳率，透過攜帶裝置的心跳率紀錄即可很容易取得檢測結果，可以說是實用性非常高的運動經濟性評量方法。
Fredrickson等 (2007) 針對中風病人進行攝氧成本 (oxygen cost) 與生理耗能指數 (physiological cost index) 的研究，攝氧成本 (ml/kg/m) 是採用走路時的攝氧量減去休息攝氧量，再除以走路的速度 (m/min) 來代表。生理耗能指數 (beats/m) 則是採用走路時心跳減去休息心跳，再除以走路的速度 (m/min) 來代表。研究結果發現中風病人的PCI為1.34±0.90 beats/m，正常控制組的PCI為0.69±0.36 beats/m，攝氧成本則分別為0.374±0.203 ml/kg/m與0.213±0.116 ml/kg/m；中風病人的攝氧成本與PCI的相關達0.831。對於中風病人來說，PCI提供了有效評量攝氧成本的簡單方法。
Delussu等 (2014) 也是針對中風病人 (patients group, PG; 年齡66±15歲) 與健康的控制組 (healthy control group, CG; 年齡76±7歲) 進行走路時的PCI與攝氧成本 (energy cost of walking, ECW) 分析，研究發現中風病人的PCI與ECW具備顯著關聯 (r=0.919, 線性迴歸的R
2=0.837)，沒有中風控制組的PCI與ECW也具備顯著相關 (r=0.852, 線性迴歸的R
2=0.714)。對於中高齡的中風與健康成人來說，PCI是走路時有效的攝氧成本評量方法。
相較於以中風病人、高齡者為研究對象的研究結果，Graham等 (2005) 以40位年齡34.5±12.6歲的健康自願參與受試者為對象，發現不管採用20公尺或12公尺走道，PCI測量的再測信度都達到顯著，但是PCI與攝氧成本 (oxygen cost) 則沒有顯著相關。由於一般健康者走路時的心跳率並不高 (這篇文獻的走路心跳率為20公尺走道93±11 bpm與12公尺走道94±12 bpm)，可能造成相對強度低的問題，進而出現PCI與攝氧成本沒有顯著相關的狀況。Raj等 (2014) 則以61名 (46.0±12.5歲) 自願參與實驗的健康成人為對象，發現受試者步行速度、心跳率變化、PCI測量值皆具有顯著的再現性，可惜研究並沒有進行PCI與攝氧成本關聯性的分析。
有關PCI與心肺功能的關聯程度方面。Sharma與Sarkar (2016) 針對24名印度女性，進行PCI與6分鐘走路測驗評量心肺功能的研究，發現PCI與6分鐘走路測驗 (444.04±53.04 m) 與最大攝氧量 (35.53±3.22 ml/kg/min) 的相關僅有0.408與-0.043，研究發現PCI與心肺功能似乎沒有顯著關聯。事實上，既然攝氧成本與PCI具備顯著相關，再加上攝氧成本與心肺功能具備顯著相關，理論上PCI與心肺功能應該具備顯著關聯。研究者有需要進一步釐清PCI指數是否可以用來評量運動參與者的心肺功能？
有關PCI的研究都是採用走路為研究時的運動方式，因此透過攝氧成本與PCI顯著相關的研究，也都是基於走路運動時，而且大部分都是中風、高齡、女性等研究對象，一般健康的社會大眾在跑步、騎車、或者其他運動型態時，攝氧成本與PCI的關係是否也有顯著的相關？仍然有待進一步釐清。
引用文獻
王順正、林玉瓊、李昭慶 (2014)。跑步經濟性的測量。運動生理週訊第312期，http://www.epsport.net/epsport/week/show.asp?repno=312
吳政勳 (2007)。正常成人行走的生理耗能指數。特殊教育與復健學報，17，1-19。
Delussu, A. S., Morone, G., Iosa, M., Bragoni, M., Paolucci, S., & Traballesi, M. (2014). Concurrent validity of physiological cost index in walking over ground and during robotic training in subacute stroke patients. BioMed Research International, Article ID 384896. http://dx.doi.org/10.1155/2014/384896
Fredrickson, E., Ruff, R. L., & Daly, J. J. (2007). Physiological cost index as a proxy measure for the oxygen cost of gait in stroke patients. Neurorehabilitation and Neural Repair, 21(5), 429-434.
Graham, R. C., Smith, N. M., & White, C. M. (2005). The reliability and validity of the physiological cost index in healthy subjects while walking on 2 different tracks. Archives of Physical Medicine and Rehabilitation, 86(10), 2041-2046.
Raj, R., Amiri, H. M., Wang, H., & Nugent, K. M. (2014). The repeatability of gait speed and physiological cost index measurements in working adults. Journal of Primary Care & Community Health, 5(2), 128-133.
Sharma, H., & Sarkar, A. (2016). Correlation between six minute walk test and physiological cost index in healthy indian females. International Journal of Science and Research, 5(2), 1386-1391.
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