心肺機能の検査は坂を急にするか速く走るか？脚の限界と酸素量を分けて読む

心肺機能を測るランニングマシンで、坂を急にする検査と速度を上げる検査は同じなのか。酸素摂取量が近くても心拍数や終了時間が違う比較試験、訓練経験で変わる結果を読む。脚が先に疲れた感覚だけで体力を決めず、前回の記録と比べる条件や、検査の数字を普段の走り方へ持ち込む際の注意点を整理する。

ランニングマシンの坂を上げたら、息より先に脚が「もう上れない」と訴える。速く走る日とは、きつさの場所が違う。この感覚だけで心肺機能を比べてよいのだろうか。手掛かりになるのが、坂と速度を別々に増やした検査の比較だ。

答えは、坂と速度のどちらを増やすかだけで優劣は決まらない、である。速度を増す方式と傾斜を増す方式で、到達した酸素摂取量に有意差がなくても、最大心拍数には差が出た比較試験がある。一方、高度に訓練された男性走者では傾斜を使う方式で高い値が出た研究もある。競技者の結果を18〜39歳の女性の日常運動にそのまま当てはめることはできない。[4][17]

脚が先に疲れたという感想は、検査担当者に伝えたい情報だ。ただ、それだけで「心肺を測る前に終わった」とも「もっと急な坂なら正確」とも決められない。測定方式と訓練経験を一緒に見る必要がある。[4][6] 既存記事「心肺機能の六分間歩行は廊下で変わる？折り返しと距離の比較を研究で読む」には廊下での歩行評価を譲り、ここではマシン上で速度と傾斜をどう増やしたかに絞る。

坂を増す検査と速くする検査は何を比べているか

トレッドミルは、ベルトの上で歩いたり走ったりする運動機器である。検査では、その速度や傾斜を変えながら酸素摂取量を測る。最大酸素摂取量は有酸素性の体力を測る指標であり、研究では負荷を段階的に増す方法が使われている。[1][6] 普段のジムで見かける機器と似ていても、検査では運動の進め方そのものが測定条件になる。

まず分けたいのは「到達した酸素量」と「そこまで何分続いたか」である。継続時間は検査の結果の一部だが、酸素量と同じ指標ではない。運動習慣のある男女の結果であり、18〜39歳の女性全体への適用には訓練経験の違いを考える必要がある。男性と女性を対象に、実施順を無作為化して複数の方式を比べた試験では、最大酸素摂取量に有意差がない一方、終了までの時間や最大血中乳酸には差があった。[5] 長く粘れた時間と酸素量の高さは分けて読む。

速度を上げる検査と傾斜を上げる検査を比べる際も、「最後の速さ」と「最後の坂の急さ」を直接競わせない方がよい。ランナーとスカッシュ選手の結果を18〜39歳の女性一般に直接置き換えることはできない。この競技者の比較では、酸素量の頂点と、その時の脈や呼吸に関する値が同じ動きをしなかった。[4] 検査結果の用紙を読むなら、終了した設定だけでなく、何を測定した欄なのかに目を向けたい。

なお、検査の段階的な進め方はプロトコルと呼ばれる。[6] これは検査の道順に当たる。坂を使ったかどうかに加え、どの程度ずつ負荷を増やすか、どのくらいの時間で終えるかも含めて確認する言葉として覚えておくと、担当者への質問が具体的になる。

酸素量が近くても、脈の上がり方は同じではない

ランナーとスカッシュ選手を各10人調べた比較試験では、速度を段階的に増す方式と、傾斜を段階的に増す方式を実施した。ピーク酸素摂取量はそれぞれ64.4と66.5 mL/kg/minで、有意差はなかった。対して最大心拍数は速度方式で196、傾斜方式で189拍/分と、速度方式の方が有意に高かった。競技者を対象とした比較なので、18〜39歳の女性一般で同じ差が出るかは別に確かめる必要がある。[4]

ここでいうピーク酸素摂取量は、検査中に到達した最も高い酸素摂取量を指す。[4] 速く走る方で脈が高くなったからといって、酸素量に有意差はなかった。この試験では、吐いた二酸化炭素と取り込んだ酸素の比である呼吸交換比も速度方式の方が高く、最大付近に現れる生理的な指標が方式によって異なっていた。[4]

この違いは、脚が止まった瞬間をどう受け止めるかにも関わる。「前より脈が低いところで終わった。今回は努力が足りなかったのだろうか」と思っても、方式が変わっていれば判断を急げない。上の試験は、脈が低い方でも酸素量に有意な低下がなかった例である。[4] 脈だけに検査全体の採点を任せるのは難しい。

別の無作為化クロスオーバー試験でも、似たずれがあった。男性21人、女性8人の成人29人が、標準的な方式と参加者主導の方式を受け、最大酸素摂取量は46.8と47.0 mL/kg/minで大きな違いがなかった。一方、参加者主導の方式では最大心拍数が高かった。男性が多い集団の結果なので、18〜39歳の女性に同じ差を見込むことはできない。[16] 坂と速度だけの比較ではないが、「最大の脈」と「最大の酸素量」が別々に変わることを考える材料になる。

終了時間が延びても、心肺が伸びたとは限らない

運動習慣のある男性5人、女性5人を調べた試験では、5種類のトレッドミル方式を無作為な順序で実施した。最大酸素摂取量、最大換気量、最大心拍数には方式間の有意差がなかった。一方、3分ごとに傾斜を1.5%ずつ増やす方式では、ほかの方式と終了時間や最大血中乳酸が異なった。[5] 18〜39歳の女性全体に当てはめる際には、この集団が訓練中の男女だった点を考慮したい。酸素量の天井が近くても、そこへ着くまでの道の長さは変わり得る。

より幅広い訓練背景を比べた試験では、未訓練の男性15人、女性10人、訓練された男性12人が、異なる3方式を無作為な順序で受けた。未訓練男性の平均検査時間は方式によって9.8分、12.4分、4.9分だったが、最大酸素摂取量には差がなかった。未訓練女性でも最大酸素摂取量の差はなかった。18〜39歳の女性に当てはめる際は、男性と女性、訓練者と未訓練者を分けて読む必要がある。[6]

この結果を「短い検査なら誰でもよい」と読むのは早い。同じ試験の訓練者では、方式によって最大酸素摂取量に差があり、傾斜を小刻みに増やす走行方式が高い値を引き出すのに有効だった。[6] 時間が違っても酸素量が近い場合と、方式が酸素量にも関わる場合が、同じ研究の中にある。

立川駅北口で友人と検査の話になり、「私は長く走れた」と聞いても、それだけでは比べられない。検査時間は体力だけの数字ではなく、道順の影響も受けるからだ。[5][6] ベルト上で過ごした時間を、別の人との持久力ランキングに使わないことが、この研究からの実用的な読み方になる。

最大値だけでなく、途中の負荷に対応する境目にも方式の影響があった。同じ試験では、呼吸の測定値から判定する無酸素性作業閾値についても比較した。未訓練者では、最大酸素摂取量に差がなくても、Bruce方式の閾値はAstrand方式より低かった。訓練者でもBruce方式の閾値はほかの方式より低く、この境目の方式依存性は訓練の有無を問わず見られた。[6]

つまり、結果用紙にある最大値が似ているからといって、途中の指標までそろうとは判断できない。[6] 検査を運動の強さの相談に使う場面では、「最大値は前回と同じだった」で話を閉じず、途中の指標も同じ方式で判定されたかを聞きたい。これは自分で境目を計算して負荷を決めるためではなく、担当者の説明を正しく受け取るための確認だ。

比較研究の読み方にも線を引いておこう。「有意差なし」は、この試験で方式間の差が統計的に確認されなかったという意味で使う。全員の数値が一致した、という説明には置き換えない。小規模な競技者の試験と未訓練者を含む試験を、それぞれの対象を残して読むことで、手元の結果に近い条件を探せる。[4][5][6]

走り慣れた人では、傾斜方式が高く出る例もある

高度に訓練された男性長距離走者14人の比較研究では、通常の段階的検査、速度を使う自己調整方式、傾斜を使う自己調整方式を実施した。自己調整方式は、主観的なきつさの段階に合わせてペースを調整する検査だった。[17] 18〜39歳の女性に同じ差が出るとは判断できず、単にマシンの坂ボタンと速度ボタンを入れ替えた比較でもない。

最大酸素摂取量は、通常方式が68.6、速度による自己調整方式が67.6、傾斜による自己調整方式が70.6 mL/kg/minだった。傾斜方式はほかの方式より有意に高く、通常方式と速度方式の間には有意差がなかった。[17] 傾斜方式の平均値の95%信頼区間は68.1〜73.0 mL/kg/minであり、この集団の平均値を推定する際にも幅がある。[17]

これは「走者なら常に坂が正解」という保証ではない。別の競技者比較では、速度方式と傾斜方式のピーク酸素量に有意差がなかった。[4] 対象者も、負荷の増やし方も違う。結果の食い違いは消さず、「誰が、どの手順で測ったか」を答えの一部として残す必要がある。

数字で読む坂と速度の検査

20人の競技者比較：酸素量に有意差がなくても、最大心拍数は速度方式196、傾斜方式189拍/分だった。[4]

10人の方式比較：最大酸素摂取量に有意差がなくても、終了時間には方式差があった。[5]

未訓練男性の検査時間：方式ごとに9.8分、12.4分、4.9分で、最大酸素摂取量の差はなかった。[6]

訓練男性走者14人：傾斜自己調整方式70.6に対し、速度自己調整方式67.6 mL/kg/minだった。[17]