不同比例負能量平衡監控介入對年輕肥胖女性體適能及心臟血液動力學的影響

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(1)國立臺灣師範大學運動與休閒學院體育學系博士學位論文. 不同比例負能量平衡監控介入對年輕肥胖女性體適能及心臟血液動力學的影響. 研究生：詹美玲指導教授：方進隆. 中華民國 106 年 1 月中華民國臺北市.

(2) 口試委員與系主任簽字之論文通過簽名表. ii.

(3) 論文授權書. iii.

(4) 不同比例負能量平衡監控介入對年輕肥胖女性體適能及心臟血液動力學的影響 2016 年 1 月. 研究生：詹美玲指導教授：方進隆摘. 要. 肥胖者較易導致心血管疾病和體適能不佳，而增加身體活動量和減少能量攝取是控制體重之原則，過去研究中，罕見以不同運動及飲食比例之負能量平衡監控系統來控制體重。目的：本研究主要在探討十二週不同負能量平衡比例監控介入對年輕肥胖女性身體適能及心臟血液動力學的影響。方法：本研究招募 53 位健康年輕肥胖女性(平均年齡 21.74±1.8；BMI29.8±2.7)，隨機分派為：熱量限制監控組(CRM，100%飲食負平衡)、身體活動監控組(PAM，100%身體活動負平衡)、熱量限制及身體活動監控組(50% CRM + 50% PAM 負平衡, CPM)三組實驗組及控制組(CG，不予控制)等四組；其中 CRM, PAM, CPM 三組實驗組進行 12 週介入，每週減重 0.5 公斤，並在第 0(第 1 階段)、7(第 2 階段), 13(第 3 階段)週，進行體適能及心臟血液動力學評估；所收集資料統計方法以 Two-Way Mixed ANCOVA、Repeat t test、One-Way ANOVA 進行各項分析比較(α=.05)；結果：一、階段與群組差異：體重(W)、身體質量指數(BMI)、體脂肪%(FAT%)、腰圍(WC)、臀圍(HC)、 3 分鐘登階耐力指數(EI)等參數參數，明顯在第 3 階段優於 CG 組；二、前後差異：1. 身體組成參數：W, BMI、除脂肪量(FFM), W, HC 在 CRM, PAM, CPM 三組; FAT%在 PAM, CPM 兩組; WHR 在 CG, CPM 組介入後顯著改善； 2.體能參數：6 分鐘走路距離(WD_6min) 在 CRM, PAM, CPM 三組; 立定跳遠(LJ)、EI 在 CRM, CPM 組;CU60s 在 PAM, CPM 組介入後有明顯增加； 3.心臟血液動力學參數：第 1-3 階段在心搏出量(SV)、心搏指數(SVI)、收縮末期容積(ESV)、射血分數(EF%)僅在 PAM 組、第 2-3 階段 SV, SVI 僅在 PAM 組有明顯進步。三、前後變化量差異：1.身體組成變化量(Difference, _D)參數：W_D, BMI_D, FAT%_D, WC_D, HC_D 等參數變化量在 CRM, PAM, CPM 三實驗組；腰臀圍比例 (WHR_D)在 CPM 組皆明顯優於 CG 組；2. 體能變化量：CU60s_D 在 PAM 組；EI_D 在 iv.

(5) CRM, CPM 組；WD_6min_D 在 CRM, PAM, CPM 三組均明顯優於 CG 組。結論：十二週不同比例之身體活動及飲食負平衡監控介入皆能改善體適能，但只有 PAM 組顯著改善心臟血液動力學，於減重過程中，提高身體活動量較能改善心臟功能。. 關鍵詞：肥胖、心輸出量、心搏出量、心室射血分數、能量平衡. v.

(6) Effects of Different Proportions of Negative Energy Balance Monitoring Intervention on Physical Fitness and Cardiac Hemodynamic in Young Obese Women. January, 2017. Author: Chan, Mei-Ling Advisor: Fang, Chin-Lung Abstract. Obesity is likely to lead to cardiovascular disease and poor physical fitness (PF), and increase physical activity (PA) and reduce energy intake are the principles of weight control. However, few previous study designing negative energy balance monitoring system to control body weight and observe the cardiovascular performance.. OBJECTIVE: This study was to. investigate the effects of 12-week different proportion of negative energy balance monitoring interventions on PF and cardiac hemodynamic in young obese women.. METHODS: The 53. healthy young obese women (mean age 21.72 ± 1.78; BMI 29.61 ± 3.42) were recruited and randomly assigned to the Calories Restriction Monitor (CRM, 100% diet negative balance), the PA Monitor (PAM, 100% PA negative balance), the Calorie Restriction and PA Monitor (50% CRM + 50% PAM negative balance, CPM) and control group (CG). The CRM, PAM, CPM experimental groups were undergone 12-week intervention with 0.5 kg weight loss per week. The PF and cardiac hemodynamic variables of all the subjects were assessed at week 0 (stage 1), 7 (stage 2) and 13 (stage 3). All the collected data collected were analyzed with Two-Way Mixed ANCOVA, Repeat t test and One-Way ANOVA.. RESULTS: 1. Stage and. group differences: In stage 3, Weight(W), Body Mass Index(BMI), Fat%, Waist Circumference(WC), Hip Circumference (HC), Endurance Index (EI) of CPM group was significantly better than that of CG. 2. Before and after difference: (1) Body composition: The W, BMI, Fat Free Mass(FFM) and Waist Circumference(WC), HC of CRM, PAM, CPM groups; the Fat% of PAM and CPM groups; and the Waist-Hip Ratio(WHR) of CG and CPM groups all improved significantly after intervention. (2) Physical Ability: The 6-minute vi.

(7) walking distance (WD_6min) of CRM, PAM, CPM groups; Long Jump (LJ), EI of CRM and CPM groups; the Curl Ups for 60 seconds (CU60s) of PAM and CPM groups all had improved significantly after intervention. (3) The Cardiac Hemodynamics: The Stroke Volume (SV), Stroke Volume Index (SVI), End Systolic Volume, Left ventricle Ejection Fraction% of PAM group in 1-3 stage; and the SV, SVI of PAM group in 2-3 stage were all improved significantly. 3. Difference volume change (_D)before and after intervention: (1) Body Composition: The W_D, BMI_D, FAT% _D, WC_D, HC_D of CRM, PAM, CPM groups; the Waist-hip Ratio_D (WHR_D) of CPM were all significantly higher than that of CG group. (2) Physical Ability: The CU60s_D of PAM group; the EI_D of CRM, CPM groups; the WD_6min_D of CRM, PAM, CPM groups were all significantly better than that CG group.. CONCLUSION:. Most of the PF and body composition of 3 experimental groups with different proportion of same negative energy balance were improved after 12-week intervention. However, Only the PAM group had showed the positive effects on cardiac hemodynamic functions, more physical activity may require for better the cardiac dynamic function during weight loss program.. Key Word：Obesity, Cardiac Output, Stroke Volume, Ventricular Ejection, Energy Balance. vii.

(8) 謝. 誌. 這本論文的完成，最先要感謝我的指導教授—方進隆老師，感謝這麼多年來，在專業知識的啟發與傳授，讓我瞭解到學習與身體力行重要意義，並帶領我首度進入運動生理學這個領域。回憶初進入博一，很多次，老師總是很包容，這跨領域學生的不足程度，不斷的提攜與引導，不給予任何施壓，潛移默化，由身教來引導學生，更在每次文章撰寫過程中，給予一針見血的提點，真的萬分感謝。其次，要感謝口試委員卓俊辰、謝錦城、黃啟彰與陳忠慶老師，在我的初次口試與最後口試，給予我準確與精闢的建議，讓我得到更多的啟發與收穫。尤其是謝錦城老師，在我進行實驗過程中不斷給予我鼓勵與建議，更在進行資料統計分析時，適時的給予我教導與提點，讓我瞬間貫通盲點其中的意義。再者，在漫長的論文寫作過程中，永不會忘記的是我的好夥伴—陳妍慧，她隨時秉持積極與時間效率的態度，總給我溫馨振奮的鼓舞。另外，還要感謝我所有中原大學協助我的學生團隊，給予在實驗過程中的隨時協助與打氣，真的沒有這團隊，這研究可能無法完成，感謝張驥、楷捷、小凡及其他隨時被我招喚的跆拳道隊隊員們，這半年來的努力、無私的協助與熱情支持，感謝大家就像家人的情感；更感謝我的家人的體諒，在頻繁又冗長的時間內，無條件地給予支撐；當然，最後，最感謝的就是最重要的所有支持我的受試者，這些受試者無條件、從頭到尾的支持我、陪伴著我，即使少數受試者已經有倦怠，他們仍然努力支撐到最後，真的很感動、很感謝。有大家相伴與支持，每當感受疲憊與低潮時，都能感受到大家的支持而重新轉換心情與接受挑戰，因為大家的結合與支持，我才能走過這一段身心煎熬的日子，我相信因為經歷這一段前所未有的磨練後，更能激發我在研究的韌性與抗壓性，讓我在研究上能脫胎換骨、更上一層、更提升自我的競爭力，這段時間，雖然辛苦，但很值得、很開心。詹美玲謹致 2017/1/3 viii.

(9) 目. 次. 口試委員與系主任簽字之論文通過簽名表……….…….………………………………….ii 論文授權書……………………………….………………….………………………………iii 中文摘要……………………………………..………………………………………………iv 英文摘要……………………………………..…………………..………..….….…………..vi 謝誌………………………………………………………………….………….………….viii 目次…………………………………………….……………………………………………ix 表次………………………………………….……………………………….………………xii 圖次…………………………………………………………………………………………..xiv. 第一章緒論………………………….……………………………………….1 第一節問題背景………………………..………………………………………….….1 第二節研究目的……………………………………………………….……………….5 第三節研究假設………………………….…………………………….………………5 第四節研究範圍…………………………….………………………….………………5 第五節研究限制…………………………..……………………………..…………..…6 第六節操作性名詞定義解釋…………………….……………………….……………7. 第二章文獻探討………………………………………..……………………9 第一節肥胖對健康的影響……………………….…………………………………9 第二節減重對肥胖者體適能的影響………………..……………..…………………12 第三節減重對肥胖者心臟血液動力學的影響………………….………………....16 ix.

(10) 第四節小結……………………………………………..……..………………………18. 第三章研究方法與步驟………………………….……….…………………19 第一節研究對象…………….………………….…….………….……………………19 第二節研究架構………………………………….………..…….……………………19 第三節研究流程與步驟……………………………..…………..……………………21 第四節研究工具………………………………………...……….……………………37 第五節資料處理與統計分析…………………………….……….…………………..38. 第四章結果…………………………………………………..………………40 第一節基本資料…………….……………………………………...…………………40 第二節介入後對肥胖者身體組成的影響……………………………………………44 第三節介入後對肥胖者體適能的影響………………………………………………56 第四節介入後對肥胖者心臟血液動力學的影響………….……...…………………64. 第五章討論………………………………….…………….…………………74 第一節介入後對肥者身體組成的影響…………………………..………..…………74 第二節介入後對肥胖者體適能的影響………………………………………………76 第三節介入後對肥胖者心臟血液動力學的影響………..………..…………………79. 第六章結論與建議………………………………..…………………………83 第一節結論……………………………………………...………………….…………83 第二節建議……………………….…………………………………………………84. x.

(11) 附錄…………………………………………………..……………..…………..86 附錄 1 受試者同意書……………………………..……...………….………………….86 附錄 2 受試者基本資料表……………………………….………….………………….89 附錄 3 規律運動問卷…………………..……………………...…….………………….90 附錄 4 身體活動熱量評估依據………………………………….….………………….91 附錄 5 體適能_身體組成參數變異數摘要表…………..………..…………………….93 附錄 6 體適能_體適能參數變異數摘要表…………..…………..…………………….95 附錄 7 心臟血液動力學參數變異數摘要表……………..…………………………….96. 引用文獻……………………………………….…….……………..…………..98. xi.

(12) 表. 次. 表 1-6-1. 射血分數標準值………………………………………………………....... 8. 表 2-2-1. ACSM 每週身體活動建議(Swift et al., 2014)……………………..….…. 表 3-3-1. 每日基本身體活動消耗評估依據………………………………….…..… 28. 表 3-3-2. 每週身體活動課程安排時間表……………………………………….….. 32. 表 3-3-3. ACSM RPE、最大心跳、相對耗氧量、當量代謝等級建議標準……..… 33. 表 4-1-1. 全體受試者基本資料(N=54)………………………………….………….. 40. 表 4-1-2. 各組受試者基本生理資料…………………………………….………….. 40. 表 4-1-3. 各組實驗組三階段飲食熱量攝取與身體活動熱量消耗描述統計.…….. 表 4-2-1. 各群組身體組成參數前後兩階段及變化量數值統計量……….……….. 44. 表 4-2-2. 各項身體組成參數初始值組間變異數分析摘要表…………….……….. 45. 表 4-2-3. 體重(W)單純主要效果變異數摘要表…………….………….………..…. 表 4-2-4. 身體質量指數(BMI)單純主要效果變異數摘要表…………………….… 46. 表 4-2-5. 體脂肪百分比(FAT%)單純主要效果變異數摘要表……………………... 46. 表 4-2-6. 腰圍(WC)單純主要效果變異數摘要表………………………………...... 47. 表 4-2-7. 臀圍(HC) 單純主要效果變異數摘要表…………………………………. 47. 表 4-2-8. 腰臀圍比(WHR)單純主要效果變異數摘要表…………...……….……... 47. 表 4-2-9. 各群組身體組成參數第 1 及第 3 階段成對 t 考驗……………………….. 48. 表 4-2-10. 各群組身體組成參數前後變化量之統計量 1…………………………… 50. 表 4-2-11. 各群組身體組成參數前後變化量之統計量 2………………………….... 50. 表 4-2-12. 各群組身體組成參數前後變化量變異數摘要表………………………... 51. 表 4-3-1. 各群組體能參數前後兩階段及變化量數值統計量……………………... 56. 表 4-3-2. 各項體能參數初始值組間變異數摘要表………………………………... 57. xii. 13. 43. 46.

(13) 表 4-3-3. 仰臥起坐 60 秒(CU60s)單純主要效果變異數摘要表…………………… 57. 表 4-3-4. 三分鐘登階心肺耐力指數(EI)單純主要效果變異數摘要表…………..... 表 4-3-5. 各群組體能參數第 1 及第 3 階段成對 t 考驗…………………………….. 59. 表 4-3-6. 各群組體能參數前後變化量之統計量 1………………………………… 60. 表 4-3-7. 各群組體能參數前後變化量之統計量 2……………………………….... 60. 表 4-3-8. 各群組體能參數前後變化量變異數摘要表……………………………... 61. 表 4-4-1. 各群組心臟血液動力學參數前中後三階段及變化量數值統計量……... 65. 表 4-4-2. 各項血液動力學參數初始值組間變異數分析摘要表…………………... 66. 表 4-4-3. 各群組血液動力學參數第 1 及第 3 階段成對 t 考驗…………………….. 67. 表 4-4-4. 各群組血液動力學參數第 2 及第 3 階段成對 t 考驗…………………….. 68. 表 4-4-5. 各群組心臟血液動力學參數前後變化量之統計量 1………………….... 70. 表 4-4-6. 各群組心臟血液動力學參數前後變化量之統計量 2………………….... 70. 表 4-4-7. 各群組心臟血液動力學參數前後變化量變異數摘要表........................... 71. xiii. 58.

(14) 圖. 次. 圖 3-2-1. 研究架構圖………………………………………………………………... 20. 圖 3-2-2. 三組實驗組負能量平衡分配圖…………………………………………... 20. 圖 3-3-1. 體育館看臺進行 6 分鐘走路測試. 圖 3-3-2. 一分鐘快走熱量評估…………………………………………................... 24. 圖 3-3-3. 建立各別受試者之身體活動→快走與慢走 METs………………………. 圖 3-3-4. 一分鐘快速登階熱量評估…………………………………………........... 25. 圖 3-3-5. 建立各別受試者之身體活動→慢速登階及快速登階 METs……………. 圖 3-3-6. 心臟血液動力學檢測程序圖…………………………………………....... 26. 圖 3-3-7. 系統推估基礎代謝、休息代謝、理想體重圖…………………………… 27. 圖 3-3-8. 預估一週身體活動量…………………………………………................... 29. 圖 3-3-9. 一週身體活動熱量消耗預估值…………………………………………... 30. 圖 3-3-10. 預估一週飲食處方…………………………………………....................... 31. 圖 3-3-11. 一週飲食熱量攝取及總目標值預估……………………………………... 31. 圖 3-3-12. 有氧課程及學生每日自行前往運動留影………………………………... 32. 圖 3-3-13. 專業營養師教育課程……………………………………………………... 33. 圖 3-3-14. 一週身體活動熱量消耗轉存 A…………………………………………... 34. 圖 3-3-15. 一週身體活動熱量消耗轉存 B………………………………………….... 圖 3-3-16. 一週飲食攝取熱量轉存 A…………………………………………........... 35. 圖 3-3-17. 一週飲食攝取熱量轉存 B…………………………………………............ 35. 圖 3-3-18. 一週體重進步幅度總表…………………………………………............... 36. 圖 3-4-1. TANITA B418…………………………………………………………….... 圖 3-4-2. PhysioFlow 心臟監控系統 6 個電極片黏貼位置………………………… 37. xiv. 23. 24. 25. 34. 37.

(15) 圖 4-2-1. 體重(W)各項差異統計圖…………………………………………………. 圖 4-2-2. 身體質量指數(BMI)各項差異統計圖………….……………..………….. 52. 圖 4-2-3. 體脂肪% (FAT%)各項差異統計圖………………..……………………… 53. 圖 4-2-4. 除脂肪量(FFM)各項差異統計圖…………..……………………………... 圖 4-2-5. 腰圍(WC)各項差異統計圖…………..…..……………………………….. 54. 圖 4-2-6. 臀圍(HC)各項差異統計圖…………..…..………………………………... 54. 圖 4-2-7. 腰臀圍比例(WHR)各項差異統計圖…………..…..……………………... 55. 圖 4-3-1. 仰臥起坐 60 秒(CU60s)各項差異統計圖…….……..……………………. 62. 圖 4-3-2. 立定跳遠(LJ)各項差異統計圖……………………………………………. 62. 圖 4-3-3. 三分鐘登階耐力指數(EI)各項差異統計圖………………………………. 63. 圖 4-3-4. 6 分鐘走路距離(WD_6min)各項差異統計圖……..………..……………. 63. 圖 4-4-1. 心搏出量(SV)各項差異統計圖………………………………………….... 72. 圖 4-4-2. 心搏指數 (SVI)各項差異統計圖……………..………………………….. 72. 圖 4-4-3. 收縮末期容積(ESV)各項差異統計圖………………………..…………... 73. 圖 4-4-4. 射血分數(EF)各項差異統計圖…………...…..…………………………... xv. 52. 53. 73.

(16) 第壹章、緒論. 第一節、問題背景肥胖症的流行已經獲得了廣泛的關注，現今已經是世界公共健康的主要議題，而肥胖者所引起的相關併發症人口也加快提昇，研究指出：肥胖者會比一般人更提高在疾病的罹患率與死亡率，且伴隨著代謝症候群，包括：高血壓、高血脂、胰島素阻抗等，另外也增加慢性腎臟疾病罹患率(Cohen & Cohen, 2015)。據估計肥胖所引起的第 2 型糖尿病患、代謝綜合症及血脂肪異常者，在世界各地已經超過 3.71 億人口，甚至與患病率提升及死亡率相關聯，因此，對於肥胖或過重患者而言，『減肥』以達到『健康體重』、降低相關併發症的發病率和增加壽命，是項重要工作；近年來也發現腹部肥胖造成的內臟脂肪，其提升在代謝異常風險的狀況，當代謝異常時，即會增加各種心血管變異、第 2 型糖尿病的風險及血脂肪異常等(Strasser, Arvandi, Pasha, Haley, Stanforth & Tanaka, 2015)。人類因醫療的進步，使人體壽命的延長，但也因為科技的進步降低了基本日常的身體活動量，使科技導向,有另一層更嚴重層面的隱憂。由於不良生活型態導致慢性疾病日益盛行，且朝向低齡化趨勢邁進，舉凡前所列出相關併發症等，都嚴重威脅現代人的健康與生命(楊文仁及陳玉梅，2012)。當肥胖時，會造成皮下脂肪組織(Subcutaneous Adipose Tissue)擴大增生(Hyperplasia)，使脂肪細胞繁殖，原本對於內臟組織(肝臟、心臟、肌肉等)處於保護機制的脂肪，因過多而累積沉澱有害脂肪，長時間體內處於正能量平衡模式下，脂肪組織相對無力儲存多餘的脂質，從而導致有害的異位脂質(Ectopic Fat)積聚，產生脂肪病變(Adiposopathy) (Despr & Faha, 2015)，此時，血脂肪等相關身體組成各項參數以也同時提升，進而也提升心血管的罹患率與死亡率。 1.

(17) 肥胖也會使腎臟對鈉離子加重吸收，引起高血壓，更使排鈉壓力的損傷，而造成體脂肪的膨脹，所以，預防高血壓的危險因子，至少有 2/3 直接原因來自於肥胖(Wofford & Hall, 2004)；流行病學更從高血壓與年齡的關係角度指出，當高血壓隨著年齡提升發病率時，與 BMI 是有直接的關係(Brown, Higgins, Donato, Rohde, Garrison, Obarzanek, 2000)。研究也指出所有心臟相關併發症之罹患率與肥胖的存在與否、存在時間長短有密切的關係(Alpert, Omran, Mehra, & Ardhanari, 2014)，肥胖與高血壓、第 2 型糖尿病（DM）、代謝綜合症和血脂異常等，多項危險因子，都與冠狀動脈疾病（CAD）相關聯，所以，肥胖也關係到冠狀動脈心臟病多種危險因子，而這些危險因子是通過多種途徑，如：血管收縮素(Angiotensin)、循環血液量、週邊阻力總量和多餘的體重等，都會增加高血壓風險，但也可能是其中單一因子即可造成風險(Eiman, Schutter, & Lavie, 2014)。另一方面，肥胖者除前述風險外，更會因此改變胰島素敏感度，使易導致內皮細胞功能的變異，增加血脂異常的風險、其它發炎性反應，(Eiman, Schutter, & Lavie, 2014)所有這些都會增加冠心病的風險及相關疾病發病率及死亡率。在心臟功能表現方面，肥胖會引起心肌收縮壓及舒張壓的功能不足的損傷，而造成心臟衰竭，但是常有許多臨床上的症狀，時常是不易察覺的；臨床上，肥胖者經常會出現左心室舒張功能不足(Left Ventricular Diastolic Dysfunction, LVDD)，而使充血不足，導致舒張性心臟衰竭(Diastolic Heart Failure, DHF)( Lee, Gona, Vasan, Larson, Benjamin, Wang, Levy, 2009; Sabine, Marcus, Christina, Gerd, Thomas, Claas, & Baessler, 2015)。肥胖與左心室肥大的關係研究也發現當 BMI↑1kg/m2，LV 肥大機率就會↑5.1%；而腰圍↑ 1cm，LV 肥大機率就會↑2.6% (Bombelli, Facchetti, Sega, Carugo, Fodri, Brambilla, & Mancia, 2011; Palatini, Saladini, Mos, Benetti, Bortolazzi, Cozzio, & Casiglia, 2012)，長久下來就會造成 LV 舒張功能異常。由於肥胖所造成的主動脈狹窄時，左心室血液射出阻力上升，左心室的充氧血無法很順暢的射出，收縮阻力上升，此會造成左心室產生代償作用，逐漸造成左心室肥厚，當左心室肥大，收縮力負荷增強時，明顯增加心肌氧耗，進而加重心肌缺血，導致左心室舒張期順應性下降，舒張末期壓力升高。因此，有效的藉 2.

(18) 由成功的減重，可以減緩相關病理症狀，有效的讓 LVDD 的改善、減少心臟外膜脂肪厚度，使心臟舒張功能的改善(Sabine Fenk et al., 2015)。飲食熱量限制對於健康壽命促進，扮演重要角色，在流行病學及實證研究中都指出飲食攝取與年齡相關與慢性病、老化等相關研究，包括了飲食熱量限制的程度、時間、食物攝取成分的時間等，雖然在熱量限制有許多有益效果，包括：壽命延長、降低心血管疾病及癌症罹患率、改善身體組成、減緩老化以至於延長壽命，雖然不全然是因為熱量限制所造成，但多數成因來自於熱量限制(Rizza, Veronese, & Fontana, 2014)。降低熱量飲食限制設計的基本原理，即是利用限制身體所攝取飲食的熱量，來達到能量攝取的負平衡，累積一段時間，達到減重的效果；而極低熱量飲食限制(Very Low Calorie Diet, VLCD)採每日限制 595-690kcal 熱量配方飲食，此可以刺激皮下脂肪細胞的水解作用，此同時刺激脂肪細胞中的乙型腎上腺素受體 ( β -Adrenergic Receptor) 及利鈉胜肽 (Natriuretic Peptide)，促使水解作用，強化脂肪移動性效用，極低熱量限制飲食可以帶來短時間急速下降的效果，但是在臨床上往往容易造成身體蛋白質及鉀離子的喪失，過程中也建議應該進行鉀鈉離子及各種維生素的補充(張秦松、吳至行、張尹凡、吳坤陵及張智仁，2003) 因此，正確減重時，應有安全上的考量，依據 ACSM 每日熱量需求包含三方面：基礎代謝率、身體活動量、飲食生熱效應等，每週正確安全減重最高量為 3500 大卡，以控制飲食熱量攝取或提高身體活動模式，每日保持負能量平衡原則進行。而本研究依據 ACSM 建議公式，建立評估系統，找出每日所需熱量，核算每日負能量平衡 513 大卡，相當於每週多消耗 3591 大卡、累積每月 15390 大卡，以 7700 大卡減輕一公斤原則評估，相當於每個月減輕 2 公斤體重；區分實驗組及控制組，其中實驗組各組每日負能量平衡 513 大卡熱量，包括：身體活動監控組(Physical Activity Monitor, PAM) (每日負能量平衡_身體活動消耗 513 大卡 100%)、熱量監控組(Calories Restriction Monitor, CRM) (每日負能量平衡_飲食攝取熱量 513 大卡，100%)、身體活動與飲食熱量合併監控組(CPM) (每日負能量平衡身體活動量 257 大卡，50% v.s.每日負能量平衡飲食攝取熱量 257 大卡， 3.

(19) 50%)等及控制組(Control Group, CG，不予以控制)等共四組；各組依據個人不同形態身體活動作息，調整身體活動與日常飲食攝取熱量並加以監控，進行 12 週階段式監控的介入，此對於各組過重者者在身體組成及各心臟功能，會有何種差異與影響，是值得探討的。近年來科技進步，肥胖人口提升，全球開始意識到肥胖的嚴重性，出現許多新型評估身體活動之穿戴裝置，意圖作為提升個體身體活動量的工具，所評估的方式，各製造商也有所差異(Dannecker, Sazonova, Melanson, Sazonov, & Browning, 2013)，精確度也不一，但所有推估身體活動熱量，皆依據(Harris & Benedict, 1919)所建立的基礎代謝率 (Basic Metabolic Rate, BMR)及代謝當量(Metabolic Equivalent, METs)，進行各項活動的預測，雖然穿戴方便，但在經濟層面的的考量下，仍舊難以全面推動；其次，目前穿戴裝置所能評估之身體活動層面仍屬開發階段，在簡易坐姿、睡覺、站立等及體型大小、年齡、身體組成、飲食攝取等一併考量的評估仍然有限，因此，所能預測層面僅能提供在常見的身體活動，欠缺量身訂做及配合營養飲食熱量監控層面。再者，由於體重過重者，除了病理因素外，多數原因來自於身體活動量與飲食攝取量，長時間不當習慣的累積所造成，肥胖者如果沒有足夠的減重動機，也沒有足夠的約束，達成減重的效果，可能是有限的，因此減重的實際主動約束監控，使減重者因為密集的減重約束環境介入，使減重者由被動轉主動等，各項條件介入，是穿戴裝置無法替代的，但也不可否認，以客製化，精算每日身體活動與飲食攝取熱量並行監控的方式，雖然具良好成效，但卻需要耗費較大的人力。在過去的研究中，利用身體活動與飲食限制，有規劃性的進行飲食結合身體活動的生理成效較為明顯，可以有效的提升呼吸的順暢度，降低血脂肪，除了健康的身體組成外，以提升核心相關阻力的身體活動模式，所產生的腹內壓，其能提升刺激橫膈膜達到訓練適應的方式等(蔡政霖、郭堉忻及林正常，2014)。而體重過重者，由於平日飲食攝取過量，長時間的累積，更容易影響正常的心臟循環負荷，降低心肺的運作效率。在飲食熱量限制與身體活動量介入研究中，多數研究著重在介入前後，減重與血脂肪與病理 4.

(20) 學或身體組成及體適能等相關研究，都可以得到明顯的差異；所針對的對象，也多以臨床病態肥胖者或中老年人等進行研究，對於一般健康年輕過重者女性，心臟功能方面研究，是很罕見的。其次，在精準度較高的相關研究，多存在動物實驗，可以很精準很明確的給予完全嚴謹適當的控制量，但卻無法精準的運用在人體實驗中，本研究針對每位受試者性別、身高、體重、身體活動作息、飲食習慣等個別差異，給予個別每週處方，進行大群體分組精算每日身體活動熱量與飲食攝取熱量，並進行每月四次監控介入，盡量排除人為可能無法控制食慾，所造成的失誤。因此，本研究經過 12 週的監控介入，所評估體適能包括：身體組成及體能，而各項參數如下：體適能─身體組成；體適能─ 體能；心臟血液動力學參數等各項參數。. 第二節、研究目的探討不同負能量平衡比例監控(身體活動消耗與飲食攝取熱量)介入前、後，對 PAM、 CRM、CPM、CG 四組肥胖女性『身體組成』、『體能』、『心臟血液動力學』的差異比較。. 第三節、研究假設不同負能量平衡比例監控(身體活動消耗與飲食攝取熱量)介入前、後，對 PAM、CRM、 CPM、CG 四組肥胖女性『身體組成』、『體能』、『心臟血液動力學』是有差異。. 第四節、研究範圍一、本研究以 20-29 歲，桃園地區肥胖年輕女性，自願參與本計畫為對象。二、招募方式採公開招募，分別至網路、中原大學鄰近學校進行宣傳，徵召有意願參與研究之志願者參加。 5.

(21) 三、本研究介入時間，扣除準備週及最後檢測週，共介入 12 週，每週一次諮詢與評估。四、所評估的心臟血液動力學參數，是由 PhysioFlow 心臟功能監控分析儀，進行參數分析，所探討之心臟血液動力學聚焦在左心室，為本研究範圍。. 第五節、研究限制一、受試者的限制： (一) 對象：本研究以 BMI>27 之女性年輕肥胖受試者，各組人數在受試者招募及推動執行監控時，有一定的困難度，為統一監控，本研究主要針對桃園地區年輕過重女性進行研究，因此，所得研究結果，不一定能推論至全國所有肥胖者。 (二) 受試者控制： 1. 本研究所招募之受試者，為統一規範，多數屬於同地區大學生，以隨機分配分組，但同儕間，可能因一起身體活動，一起飲食，而些許影響整個分組規範，因此，對於受試者的可能性的欺騙，僅能多加強呼籲與監控，但卻難以避免，為本研究之限制。 2. 由於研究受試者多屬於中原大學學生，該校因為體育課程制度，全校學生每週固定有 2 小時的身體活動為本研究限制。 3. 受試者為獨立個體，雖循序進行了每週的諮詢、監控、評估，並提供身體活動之課程學習等，但仍有部分比例受試者，以在家進行身體活動，在執行強度上，可能有程度上的差異。二、研究熱量評估的限制： (一) 本研究依據 ACSM 所提供各種身體活動等量代謝(METs)為換算依據，所得各種身體活動熱量消耗值及身體活動換算依據，源自西方國家，此套用在國人身體活動量評估，未來可能有東西方差異。. 6.

(22) (二) 本研究所使用之飲食熱量評估，是依據台北醫學院之飲食熱量學，所提供之食物熱量學之各項食物熱量、結合時下常見外食已標示食品熱量、及營養師評估圖片食材拆解熱量，進行每日飲食熱量攝取評估，提供約 1400 種食品熱量，雖可達到較為精確的飲食攝取熱量評估，但國內目前多數食品，仍未明確標示熱量，因此，可能有部分誤差值，為本研究上的限制。. 第六節、操作性名詞定義解釋一、體適能：本研究所界定之體適能涵蓋身體組成及體能部分。二、身體組成：本研究身體組成所評估參數包括：體重、身體質量指數、體脂肪百分比、除脂肪量、腰圍、臀圍、腰臀圍比例等 7 項參數。三、體能：本研究體能所評估參數包括：60 秒仰臥起坐、立定跳遠、坐姿體前彎、三分鐘登階及六分鐘走路等 5 項參數。四、血液動力學：本研究所評估之心臟血液動力學參數包括：安靜心跳、心搏出量、心搏指數、心輸出量、心臟指數、射血時間、舒張末期容積、收縮末期容積、射血分數等 9 項參數。各參數說明如下： (一) SV：心搏出量(Stroke Volume)(單位：ml)：心臟每跳動一下，所射出的血液量。公式：SV = EDV – ESV，正常值約 70ml。(Levick, 2010) (二) SVI：心搏指數(Stroke Volume Index)(單位：ml/m2)：心搏出量/體表面積。公式：SVI = SV / 體表面積，正常值約 40-50 ml/m2。 (三) CO：心輸出量(Cardiac Output) (單位：L/min)：心室每分鐘射出的血量。公式： CO = SV × HR，正常值約(4.0~6.5 liters/min)。 (四) CI：心臟指數(Cardiac Index) (單位：L/min/m²)：每分鐘心輸出量/體表面積。公式：CI = CO / 體表面積，平均值為 3 L/m2。 7.

(23) (五) VET：心室射血時間(Ventricular Ejection Time) (單位：ms)。 (六) EDV：舒張末期容積(End Diastolic Volume) (單位：ml)：當心室充氧血液填滿充盈的血量容積。公式：EDV = SV + ESV。 (七) ESV：收縮末期容積(End Systolic Volume) (單位：ml)：當心室充氧血液射出後，心室剩餘血液容積。公式：ESV = EDV –SV (八) EF%：射血率(Ejection Fraction, EF%)：每次心室射出血液，佔左心室血量容 𝑺𝑽. 積的比例。公式：𝐄𝐅% = 𝑬𝑫𝑽 × 𝟏𝟎𝟎 =. 𝑬𝑫𝑽−𝑬𝑺𝑽 𝑬𝑫𝑽. × 𝟏𝟎𝟎：正常值在 65-70%以上，. 如表 1-6-1 所示。表 1-6-1 射血分數標準值等級正常值低危險性中等危險性高危險性左心室功能不全. 範圍 67% >50% 35-49% <35% <40%. 五、三組實驗組： (一) CRM：飲食熱量限制監控組(Calories Restriction Monitor)：每日 100% (513 卡) 飲食熱量限制負能量平衡監控組。 (二) PAM：身體活動監控組(Physical Activity Monitor)：每日 100% (513 卡)身體活動負能量平衡監控組。 (三) CPM：飲食熱量限制及身體活動合併監控組(CRM + PAM)：每日 50% (257 卡) 飲食熱量限制攝取及 50% (257 卡)身體活動消耗負能量平衡監控組。六、 CG：控制組(Control Group)：不予以任何限制監控組。. 8.

(24) 第貳章、文獻探討本章依據研究目的搜尋相關文獻，分為四小節，包括第一節、肥胖對健康的影響：此針對肥胖所造成的心臟功能進行探討；第二節、減重對肥胖者體適能的影響：針對身體活動介入，包括有氧、阻力訓練、飲食等運動與飲食方式，對於肥胖者各項體適能的影響；第三節、減重對肥胖者心臟血液動力學的影響；第四節、結語，等四個小節。. 第一節、肥胖對健康的影響體重過重、肥胖與許多健康、疾病問題相關。研究指出 BMI 過高可能對於心肺適能有影響，研究發現肥胖者在平靜狀態時，體重與血液容積、左心室心搏出量(Left Ventricle Stroke Volume, LVSV)、心輸出量(Cardiac Output, CO)、左心室心搏作功(Left Ventricle Stroke Work)成正比，體重越重者，其平靜時的 CO，SV 越高。重度肥胖者，其平靜時 CO 可到 10L/min (正常人約 5L/min)，而 CO 的增加可能與脂肪組織的增加有關。肥胖者平靜時的心跳與正常體重者相似，其 CO 的增加主要是來自 SV，主因來自於心肌長時間處於壓力緊張的狀態所造成的。研究指出體重指標如過重%、相對體重、 BMI 等指標與左心室質量左心室質量指標(如 LV mass, LV mass index, LVmass/height, LV thickness)成正比，體重越重者，其左心室肥大的程度越大(Despr & Faha, 2015)。肥胖者個體通常有過大的腹部或內臟脂肪組織，這些皆是由許多不正常的生活模式下累積而成，當有過大的腰圍或內臟脂肪組織時，易引發高三酸甘油脂 (Hypertriglyceridemia)、低高密度膽固醇(Low HDL-cholesterol)、高載運蛋白 B(High Apolipoprotein B)、過低 HDL 或過黏稠的 LDL、發炎指數的變異(Inflammation)及胰島素阻抗(Insulin Resistance)、高胰島素血症(Hyperinsulinemia)、葡萄糖耐受度(Glucose Intolerance)、纖維蛋白溶解變異(Altered Fibrinolysis)、內皮細胞功能障礙(Endothelial Dysfunction)，及堆積部位，(Despr & Faha, 2015)。一、肥胖與冠狀動脈疾病(Coronary Artery Disease, CAD)的關係 9.

(25) 肥胖易形成高血壓(Hypertension)、第二類型糖尿病(Diabetes Mellitus Type 2, DM)、代謝症候群(Metabolic Syndrome, MetS)、血脂肪異常(Dyslipidemia)的危機，所有的危險因子，最終都會造成冠狀動脈疾病(Eiman, Schutter, & Lavie, 2014; Todd, Lavie & White, 2008) ；多數研究已指出，肥胖是 DM 和 MetS 的獨立危險因素，近年來合併 DM 的罹患率有增加趨勢，由危險行為因素監測顯示，肥胖者 DM 患病率增加了 33％，主要是 DM 患者之血管內皮功能障礙和血脂異常，形成動脈粥樣硬化，提高冠心病的風險，所以，DM 為最強的冠心病危險因素，甚至最高有 10 年的風險(Eiman Jahangir et al., 2014)。 DM 也是造成腎功能障礙的常見原因，此同樣是 MetS 增加 CAD 的風險。也因為肥胖，造成血脂異常，空腹血糖受損等，都是引起 CAD 的危險因素(Rader, 2007)。過量的脂肪組織，在腹部脂肪及內臟脂肪組織，已證實明顯與代謝症候群、心血管疾病、心臟舒張功能不全(Diastolic Dysfunction)等有密切關係(Nguyen-Duy, Nichaman, Church, Blair, & Ross, 2003)，(Strasser et al., 2015)針對 146(男 76、女 70)位，50±6 歲進行研究，以自動血液監視設備(Omron VP-1000plus)，利用脈搏波動速度(Pulse Wave Velocity, PWV)進行動脈硬化評估，並利用雙能量 X 光吸收儀(Dual-energy X-ray Absorptiometry, DXA)評估身體組成，研究頸部-大腿及手臂-踝關節 PWV 與 BMI、內臟脂肪質量的關係，結果發現：不管是男、女性，頸-股(carotid-femoral Pulse Wave Velocity, cfPWV 及肱-踝的脈搏波動傳導速度(brachial-ankle Pulse Wave Velocity, baPWV)與內臟脂肪質量、腰圍、脂肪質量、收縮壓、空腹血糖(Fasting Blood Glucose)水準、糖化血色素(Glycosylated Hemoglobin, HbA1c)等，都呈現正相關，所以，腹部局部脂肪的堆積與動脈硬化有密切的關係(Strasser et al., 2015)。二、肥胖與心臟血液動力學的關係過去的研究指出，肥胖會造成 LV 質量的增加，主要是歸因於血液動力學的改變，造成左心室功能(LV Function)衰退，特別是嚴重肥胖者，而所造成的血液動力學機轉：因肥胖會造成 CO 提升→使 LV 擴張→左心室壁壓力上升→BP 上升→LV 向心性肥厚 10.

(26) (Abel, & Sweeney, 2008; Kuch, Hense, Greiling, Döring Muscholl, Bröckel, & Schunkert, 2000; Turkbey, McClelland, Kronmal, Burke, Bild, Tracy, & Bluemke, 2010; Wong & Marwick, 2007)。有很多文獻都證實指出，肥胖者會有左心室重塑 (LV Remodelling)狀況，換言之即是左心室肥大現象，研究指出，當過大的 BMI 會有較大的 LV 質量、厚度、舒張末期容積(End-Diastolic Volume)及 SV(David, Emmeline, Bertrand, Pierre, Olivier, & Poirier, 2015; Powell, Redﬁeld, Bybee, Freeman, & Rihal, 2006)，造成肥胖者心臟心性肥大，如前者所提的質量、厚度等，主因是長時間心臟壓力所造成的，而不是心室容積的負荷 (David et al., 2015; Powell et al., 2006)，通常此種肥大會發生在是肥胖者，但沒有高血壓者身上，雖然沒有高血壓，但也有些協同效應，而更容易形成高血壓及睡眠中斷，嚴重致睡眠猝死(Sleep Apnea)(Avelar, Cloward, & Walker, 2007; David et al., 2015)。由於左心室質量會因為腔室的增大或心室壁心肌的肥厚而增加，分為向心與離心性肥厚，向心性 (同心性)肥厚主要的原因是左心室長期承受過大壓力，如前者提到的高血壓，使心肌產生代償性的增厚，其腔室大小可能正常；反之，離心性(偏心性)肥厚主要的原因是左心室長期心室容積增加，而有腔式大小的變化，如瓣膜逆流，而心肌厚度可能是正常的(陳業鵬、謝禮全、林楨智、羅秉漢、張坤正及洪瑞松等人, 2009)。肥胖會造成左心室(Left Ventricular, LV)的肥厚(Hypertrophy)，此發展所產生的危害關係，在一篇以 10 年縱向研究結果甚至指出，當身體質量指數(Body Mass Index, BMI)，每增加 1 kg/m2 時，將明顯增加肥厚危機 5.1% (p<.001)；而腰圍每增加 1 cm 時，將明顯提升 2.6% 的肥厚危機 (Bombelli et al., 2011; Marzena, Anna, Micha, Krzyszt, 2013)。肥胖患者如果沒有心血管疾病，通常會顯示正常的射血分數，但會伴隨左室舒張功能不全(Natori, Lai, & Finn, 2006; Powell, Redﬁeld, Bybee, Freeman, & Rihal, 2006)。如在一篇針對高血壓肥胖及過重等代謝症候群患者，左心室質量及微量蛋白尿的研究中，發現過重及肥胖受試者的射血分數是沒有差異的，其中有代謝與無代謝症候群患者之左心室射血量亦無差異(63.5±9.1 & 64.2±8.7)( Lavie, Milani, & Ventura, 2009)。. 11.

(27) 肥胖對血液動力學和心血管(Cardiovascular, CV)的結構和功能的許多不利的影響，特別與血液動力學改變有關，研究指出肥胖者比正常體重者，容易使 CO 及血漿量增加，此將造成周邊血管阻力明顯的降低，這些異常可能對心臟和血管的結構和功能產生直接有害作用，其原因可能是肥胖、高血壓和亞臨床器官損傷相互作用，產生提高對心血管風險。換言之，雖然具有更高的 CO，但總周邊阻力的動脈壓卻很低，而心輸出量增加與 SV 有關，同時提升了交感神經活化，心臟速率輕度增加，使左側心臟增加網絡連接灌裝的壓力和體積，無法及時填充，因此增加心室及心血管的工作負荷(Lavie et al., 2009)，而即使幾十年來無任何症狀下，心血管系統與肥胖有關的損害，仍可能存在。(Marzena et al., 2013)。綜合以上，肥胖者比較瘦者，更容易罹患高血壓，當體重增加時，通常會增加動脈血壓，同時增加網絡連接灌注壓力和容積，所以超重和肥胖者，經常容易使左心室（Left Ventricular, LV）腔異常擴張，而增加左心室的危險；肥胖除了會增加的 LV 結構異常和的傾向更加頻繁和複雜的心室性心律失常，也對舒張和收縮功能有不利影響(Lavie et al., 2009)。. 第二節、減重對肥胖者體適能的影響由於肥胖對於心臟生理及各方面功能都有很多負面影響，『減重』則可以降低，因肥胖所造成的心臟相關危險因子。多數研究指出，身體活動與運動訓練都會達到體重的下降，但亦有研究顯示，體重下降的原因在於有氧運動，而不是運動訓練，也就是增加時間的份量，並認為有氧運動促使體重下降的原因，是在於運動後能量消耗的補償 (Swift, Johannsen, Lavie, Earnest, & Church, 2014) 此意味，當訓練強度不足時，對於運動後能量消耗的補償是有限的。美國運動醫學學會(American College of Sports Medicine, ACSM)，亦針對各種階段減重的身體活動量建議(Donnelly, Blair, & Jakicic, 2009; Haskell, Lee, & Pate, 2007)： 12.

(28) 表 2-2-1 ACSM 每週身體活動量建議(Swift et al., 2014) 目標. 活動量. 維持及改善健康的身體活動量. 每週至少 150 分鐘. 預防體重增加. 每週至少 150-250 分鐘，中強度到高強度身體活動. 促進臨床顯著減重效果. 每週至少 225-420 分鐘. 預防減重後的重量增加. 每週至少 200-300 分鐘. 而減重對於肥胖者有許多健康方面的生理影響，本小節就身體活動、飲食及兩者減重後對肥胖者的相關研究進行討論。一、運動或身體活動減重方式研究指出，當長時間進行飲食熱量限制，會降低個體的基礎代謝率(Basal Metablic Rate)，但如果在飲食限制下，維持較高的身體活動量，則會避免基礎代謝的低下，在日常的身體活動代謝也會相對較高(Yamada, Colman, Kemnitz, Baum, Anderson, Weindruch, & Schoeller, 2013)。針對運動或身體活動減重後，體適能的變化研究如，朱嘉華及潘倩玉(2011)針對 31 位大學肥胖學生進行 12 週耐力運動訓練，以 3 天/週、30-50 分鐘/次、 70%HRmax，固定式腳踏車訓練，評估脈壓(Pulse Pressure, PP)與心臟超音波、每跳輸出量(Stoke Volume, SV)、脈壓與每跳輸出量比值(PP/SV ratio)，研究結果在體重、BMI、體脂肪百分比、脂肪重及腰臀圍比明顯改善(朱嘉華及潘倩玉, 2011)。黃秋鍠(2014)針對 28 位肥胖學童進行 14 週健走運動介入與飲食習慣介入，想了解體適能及血液生化值影響，結果發現在體重、身體質量指數、柔軟度、肌力及肌耐力及心肺適能等健康體適能的提升均達顯著差異(p＜.05)(黃秋鍠，2014)。王英麗、劉華平、趙紅及陳傳(2010)針對北京社區中老年人超重及肥胖女性，進行每日清晨有氧舞蹈 1 小時的介入，且運動強度到最大心跳的 60-70%，共介入 24 週，在人體測量指標方面，研究結果顯示：身體質量指數、腰圍、腰臀圍比，在介入 12 週及 24 週都與介入前達顯著達顯著差異、而腰圍在第 24 週與對照組達顯著差異(王英麗、劉華平、趙紅及陳傳，2010)。 Abdelaal & Mohamad (2015)針對 59 位肥胖糖尿病及高血壓受試者，隨機分成循環重量訓練組、有氧運動組及控制組等三組，其中兩組實驗組進行 12 週一週 2 次的運動 13.

(29) 訓練的介入研究，想了解肥胖指標及血液動力學反應，結果顯示：兩組實驗組在 BMI, WC, SBP, DBP 組內前後皆達顯著(Abdelaal & Mohamad, 2015)。Monique, Michalleta, Claudine, Patrick, Bernard, & Patrice (2014)針對 20 位肥胖受試者(BMI=34.0±4.7kg/m2)進行 12 週運動介入訓練，想探討介入後在進行 6 分鐘走路測試時，呼吸狀況及運動表現，運動訓練介入課程以每週兩次 60 分鐘及 1 次 120 分鐘課程，目的在達到 ACSM 建議每週 160-180 分鐘中強度到高強度建議身體活動量，課程內容涵蓋有氧運動如腳踏車、跑步機等，並設定在最大有氧能力的 60%-80%，此研究結果在 6 分鐘走路測試距離前後差異達顯著 (582±64.3→659.3±78.7)(Monique et al., 2014)。其他類似身體活動 12 週介入，體重及體脂肪前後達顯著(Gow, Doorn, Broderick, Hardy, Ho, Baur, & Garnett, 2016) 二、飲食控制減重方式 Utz, Engeli, Haufe, Kast, Böhnke, Haas, & Schulz-Menger (2013) 針對 38 位肥胖、第二類型糖尿病及伴隨心肌損傷女性，進行 6 個月的飲食控制介入，利用減少碳水化合物及減少脂肪等低熱量飲食攝取，在介入前後利用心磁儀，評估心臟結構及功能。研究結果：體重↓5.4±4.3kg、除脂肪量下降(55.1±6.9kg→52.7±6.5kg，p=.007 心肌甘油三脂 (Myocardial Triglyceride, MTG)↓25%，主要要原因是碳水化合物及脂肪的限制(Utz et al., 2013)。 Fournier, Reger, Donley, Bonner, Warden, Wissam, & Chantler (2003) 針對 63 位 (BMI=34kg/m2)肥胖者，其中 33 位低碳水化合物、30 位低脂肪飲食，配合飲食教育課程，進行 12 週介入，其結果在低碳水化合物組的減少體重效果明顯優於低脂肪飲食組 (-4.4±6.7 及-2.5±6.3, p=.026)。三、運動與飲食配合減重方式黃羽彤(2015)針對 50 位過重大學女生，進行 10 週有氧運動(每週 2 次)與營養教育介入，想了解介入後對減重及體適能之影響，結果在體能方面發現體重、身體質量指數、三分鐘登階測試和坐姿體前彎等均達顯著差異(黃羽彤，2015)。林偉嘉(2014) 針對青少 14.

(30) 年(16-18 歲)19 位過重者(BMI≧23.4)進行飲食與有氧運動，每週 3 次、每天至少 3 次，每次 10 分鐘運動課程，另外，以每週 35 分鐘營養課程進行介入次 20 分鐘，共介入 8 週，研究結果：體重、BMI、腰圍、內臟脂肪、體脂肪、1600 公尺心肺耐力測驗，統計均達顯著差異，顯示飲食調整及運動介入，皆能明顯降低青少年的體重、BMI、腰圍、內臟脂肪等，但運動的介入卻能有效增加心肺耐力及下降體脂肪(林偉嘉, 2014)。 Jinko, Sayaka, Hirokazu, Shinobu, Fumie, Norihiko, & Keiichi (2009) 針對 47 位中老年人(40-69 歲，BMI≧23.6kg/m2)探討是否以混合輕度熱量限制(Mild Calorie Restriction, MCR)及高強度間歇步行(High-Intensity Interval Walking, HIW)比單一 HIW 介入，更可以改善身體適能。以每天各≧5 組的 3 分鐘低強度走路(40%VO2peak)及 3 分鐘高強度走路(≧ 70%VO2peak)，而其能量消耗是由加速規來進行監控，進行每週≧4 天並維持 16 週的監控。而輕度的飲食限制，以每天中餐及晚餐都利用食物代餐配方 240 卡(低碳水化合物、脂肪及高蛋白質)進行熱量限制，研究結果發現兩組在身體組成有效改善、在高強度走路時間參數方面，HIW 與 MCR+HIW 達顯著差異(30.7±3 & 21.6±1.5, p=.004)(Jinko et al., 2009)。Sabine Fenk. et al., (2015)針對 117 位，年齡在 40-60 歲間，嚴重肥胖者進行長達一年的身體活動與飲食介入減重，成功減重並改善左心室舒張功能與運動表現，在研究結果發現：有效的改善 6 分鐘走路距離(574±80, 584±78, p<.01)、在身體組成之腰圍、身體質量指數與對照組達顯著差異。類似身體活動與飲食同時進行 12 週介入監控的模式，且在身體組成皆達明顯差異之相關研究還有(Milsom, Malcolm, Johnson, Pechon, Gray, Karen, & O'Neil, 2014)等。在一篇長期阻力訓練對肥胖者的影響研究指出，傳統性介入阻力訓練(The Intervention of Traditional, TRT)及混合式阻力訓練(Combined Resistance Training)的系統性研究針對 BMI 及 FAT%結果指出在 BMI 及 FAT%的研究結果顯示，針對肥胖者的阻力訓練研究，CRT 的訓練模式優於 TRT 的成效(Rocha, Silva, Camacho, & Vasconcelos., 2015)。在另一篇利用監控及問卷評估減重方式，針對 7 名 28-51 歲的極度肥胖的婦女，介入減重期間持續 12 個月，想了解介入後身體組成及膝關節改善狀況，在身體組成方 15.

(31) 面，結果發現：體重(p = .002)和 BMI(p = .002)有統計學顯著的下降，而膝關節承受力量，因為體重的下降，也明顯的改善(Iwona, MAriAn, & MirosłAw, 2016)。. 第三節、減重對肥胖者心臟血液動力學的影響肥胖者會因為脂肪組織的代謝需求，因此伴隨中央血流量、心輸出量、心搏出量的提升，並同時會下降週邊血流量(Lavie et al., 2009; Mathew, Francis, Kayalar, & Cone, 2008)，且會造成左心室較低的射血分數，而短暫的低壓分數，主因是心肌收縮的損傷所造成(Divitiis, Fazio, Petitto, Maddalena, Contaldo, & Mancini, 1981; Licata, Scaglione, Barbagallo, Parrinello, Capuana, & Lipari, 1991)。而當肥胖者低射血分數時，主要是與短暫左心室射血微弱，研究也指出肥胖者相較於正常體重者之血液射血量，低約~4%，但卻未達顯著(Lavie et al., 2009)。而藉由運動介入後，心臟血液動力學亦有相關影響驗證。一、運動或身體活動減重方式過去有許多針對肥胖者進行有氧運動訓練介入(朱嘉華及潘倩玉，2011)針對 31 位肥胖大學生進行 12 週耐力運動訓練，以 3 天/週、30-50 分鐘/次、70%HRmax，固定式腳踏車訓練，評估脈壓(Pulse Pressure, PP)與心臟超音波、每跳輸出量(Stoke Volume, SV)、脈壓與每跳輸出量比值(PP/SV ratio)，研究結果發現：明顯增加肥胖大學生之 SV 和 VO2max，降低收縮壓(Systolic Blood Pressure, SBP)、平均動脈壓、安靜心跳率、體重、 BMI、體脂肪百分比、脂肪重及腰臀圍比。耐力運動訓練也顯著降低 PP、PP/SV 及標準化的 PP/SVi 比值，且其降低與 SBP 的改善有關 (r = 0.547, p < 0.05)。(朱嘉華及潘倩玉，2011) Siebert, Zielińska, Trzeciak, & Bakuła (2011)針對 30 位冠狀動脈疾病病人進行為期一個月的心臟復健課程、三週的運動介入課程(30 分鐘阻力腳踏車上的間歇訓練、有氧與肌力訓練)及前後利用阻力腳踏車以 25 瓦的運動測試，並利用 ICG/ECG 進行監控，觀 16.

(32) 察血液動力學的反應，結果發現在休息狀態的心跳(73.8±7.4, 68.1±5.9, p=.003)、左心室做功負荷(81.6±32.1, 98.1±28.2, p=.02)等參數，在復健前後有明顯的進步。 Lepretre, Carl, Koralsztein, & Billat (2005)針對 22 位國際自行車運動員(30.3±7.3)進行阻力腳踏車測試，想了解心跳的偏轉點(Deflection Point, DP)，是否因心臟力量關係，會伴隨與心臟最大搏出量(Maximal Stroke Volume, SVmax)，其以每 3 分鐘 50W 進行測試直到衰竭，研究結果發現：72.7%的受試者在 HRmax 的心跳作功率曲線的 89.9±2.8%出現一個 DP；也發現 SV 會伴隨 VO2max↑78±9.3%，而在衰竭前 SV 明顯↓(153 44±vs. 144±40ml/beat, P=.005)，有 62%伴隨 SVmax 力量變異。可以了解，訓練有素的運動員，有較佳的心臟輸出的工作效率(Lepretre et al., 2005)。 Cavuoto & Maikala (2016)針對長時間的身體活動訓練對於心臟血流的研究指出，在短期間提高身體活動後，在運動當下，正常體重與肥胖者沒有差異，但在動態恢復過程中，CO(7.4±2.5, 9.9±2.7), HR(76±14, 101±16), VET(296.1±26.2, 263.6±32.7)等參數是有差異的(Cavuoto & Maikala, 2016)。改善動脈功能，在臨床上是非常重要的，研究指出過重或肥胖者，在休息狀態下前臂血流(Forearm Blood Flow, FBF)及舒張能力(Vasodilatory Capacity, VC)都低於體型正常者，同時，也會增加動脈反射波增強指數(Augmentation Index, AIx)，此會促使周邊動脈降低內皮依賴性血管舒張，而最後發展為心血管疾病(Cardiovascular Disease, CAD)( Sitia, S., Tomasoni, Atzeni, Ambrosio, Cordiano, Catapano & Turiel, 2010)，因為當 Aix 增加時，會加強左心室的負荷與承載，促使心肌的肥厚(Nichols, 2005)；所以阻力訓練主要在改善內皮細胞功能(Endothelial Function)，增加 FBF 及 VC，進而降低 AIx，改善動脈功能(Heffernan, Fahs, Iwamoto, Jae, Wilund, & Woods, 2009; Kingsley & Figueroa, 2012)。在一篇針對 22 位正常體重與肥胖女性研究，利用全身震動(25 Hz)誘發非自主性肌肉收縮反應，去探討血液動力學及神經反應研究中指出，肥胖者女性在全身震動期間， 17.

(33) 出現增強的血壓反應，此反應與體脂肪呈正相關(r = 0.77; p <0.05)，且會導致自發壓力感受器的敏感性，且誘發高血壓的反應等過度機械性反射。且在心跳率參數，肥胖者明顯高於肥胖控制組及初始值；心輸出量(Cardiac Output)、心臟指數(Cardiac Output Index) 及心搏出量(Stroke Volume)參數，肥胖者明顯高於肥胖控制組、初始值及正常體重組 (Dipla, Kousoula, Zafeiridis, Karatrantou, Nikolaidis, Kyparos, & Vrabas, 2016)。二、飲食控制減重方式 Utz et al (2013)針對 38 位肥胖、第二類型糖尿病及伴隨心肌損傷女性，進行 6 個月的飲食控制介入，利用減少碳水化合物及減少脂肪等低熱量飲食攝取，在介入前後利用心磁儀，評估心臟結構及功能。研究結果在心臟舒張功能最高血液灌注速率(Ratio of Peak Filling Rate)不變；左心房變小(21.9±4cm2→20.0±3.7cm2，p=.002)；左心室早期舒張速率縮短(8.2±2.6→7.5±2.5，p=<.001)，由以上可以看出適度飲食的改變，對於肥胖或過重者減重，在 MTG 會有明顯的改善，對於心臟容積負荷也會有所改善。. 第四節、小結綜合以上，可以了解肥胖對於心臟不僅造成心臟異常肥大，更造成許多負面的代謝疾病，而這些綜合症狀都是不當的日常作息所造成的，藉由身體活動量的提升及降低飲食的攝取熱量，不僅可以帶來型態的改善，更可以提升心臟的運作功能。. 18.

(34) 第參章、研究方法與步驟. 本章共分為四節加以敘述：第一節、研究對象；第二節、研究架構；第三節、研究流程與步驟；第四節、研究工具；第五節、資料處理與統計分析。. 第一節、研究對象一、本研究以招募桃園地區年輕女性，以公開招募，分別至網路、鄰近學校進行宣傳，徵召有意願參與研究之志願者，採自由意願參加為研究對象。二、依研究設計，招募 20-29 歲，年輕過重女性、BMI >= 27，此依據國人的肥胖標準招募受試者(衛生署福利部國民健康署, 2015) 53 名，以隨機分組方式，分為四組，包括：飲食熱量限制監控組(Calories Restriction Monitor, CRM)、身體活動監控組 (Physical Activity Monitor, PAM)、飲食熱量及身體活動合併監控組(PAM + CRM, CPM)及控制組(Control Group, CG)等四組。三、本研究受試者排除條件為：(受試者若有下列任一情況即排除於本研究) (一) 不願意簽屬書面受試者同意書者。 (二) 曾經或目前有吸菸習慣 (三) 曾經或目前患有心肺疾病（如：心臟病、高血壓、氣喘、氣胸等）及神經肌肉相關疾病 (四) 無法了解實驗內容者。. 第二節、研究架構依據研究目的及參考相關文獻後，提出研究架構圖，如圖 3-2-1 所示，本研究在桃園地區篩選出 BMI>27 以上之年輕肥胖女性受試者，分為實驗組及控制組兩組，而實驗 19.

(35) 組包括：CRM, PAM, CPM 等三組，此三組在 12 週的介入時間中，以每日負能量平衡 513 大卡，為介入 100%方式，PAM 組為 100% 身體活動熱量消耗負能量平衡，換言之，即是每日增加 513 大卡身體活動消耗熱量；CRM 組為 100% 飲食攝取熱量限制負能量平衡，換言之，即是每日減少 513 大卡飲食攝取限制熱量；CPM 組為 50% 身體活動熱量消耗負能量平衡，50% 飲食攝取熱量限制負能量平衡，換言之，即是每日增加 257 大卡身體活動熱量消耗及減少 257 大卡飲食攝取限制熱量，三組皆每日控制負能量平衡 513 大卡(圖 3-2-2)。而控制組不予以限制。三組實驗組及控制組在介入前後，需進行三部分參數評估，包括身體組成(Body Composition, 前後)、體能(Phsical Ability, 前後)、心臟血液動力學參數(Cardiac Hemodynamic Parameters, 前中後)，如圖 3-2-1 所示。. 圖 3-2-1 研究架構圖. 600 500 400. 飲食熱量, 257. 300 身體活動, 513. 飲食熱量, 513. 200 身體活動, 257. 100 0. PAM. CRM. 圖 3-2-2 三組實驗組負能量平衡分配圖. 20. CPM.

(36) 第三節、研究流程與步驟本章節依據研究架構流程規劃，說明如下：一、招募受試者： (一) 本研究招募四組(CG, CRM, PAM, CPM)，共 53 名。 (二) 首先於實驗前三個月，以社群軟體 LINE、課程教學宣導、鄰近學校宣導等方式進行招募；其次，隨機分成四組，並建立基本資料、初步簡易說明、設立各組社群，進行實驗各項事項宣導。 (三) 受試者同意書：於實驗前詳細說明研究計畫及實驗介入流程，注意事項等，並同意簽屬受試者同意書(附錄 1：受試者同意書)。 (四) 指導每週身體活動時間及每週飲食熱量攝取初次回顧。二、前中後測：涵蓋測驗項目及方法中所提出的各項測驗，在測驗前將經完整聯繫與安排，估計每位受試者需要分兩次進行實驗評估，評估項目如下： (一) 填寫基本資料及簡易身體活動問卷(附錄 2：基本資料表；附錄 3：簡易身體活動問卷)。 (二) 身體組成評估(前後測)： 1. 利用 Tanita BC418 進行身體組成分析儀：所測得身體組成參數包括：W, BMI, FAT%, FM, FFM 等參數；各參數名稱為：體重(Weight, W)、身體質量指數(Body Mass Index, BMI)、體脂肪百分比(FAT%)、除脂肪量(Fat Free Mass, FFM)等。 2. 利用布尺量測體圍：本研究量測位置包括 WC, HC，並依參數推估 WHR 等參數；各參數名稱為：腰圍(Waist Circumference, WC)、臀圍(Hips Circumference, HC)、腰臀圍比例(Waist-hip Ratio, WHR)等 (三) 體能評估(前後測)：CU_60s, LJ, SR, EI, WD_6min, FW。. 21.

(37) 1. 60 秒(Curl Up60s, CU60s)：是評估軀幹腹直肌之肌肉適能。檢測開始時利用腹肌收縮使上身坐起，雙肘觸及雙膝後，隨即放鬆腹肌仰臥回復預備動作，而成一完整動作，反覆操作，直到 60 秒時間終了。 2. 立定跳遠(Long Jump, LJ)： (1) 檢測下肢腿部肌群的瞬發力(肌力+速度)，也是下肢的彈跳能力。 (2) 檢測時站立於起跳線後，雙腳打開與肩同寬，當雙腳半蹲，膝關節彎曲時，反覆擺臂、起身處儲備動能，當起跳躍時，雙臂上擺，雙腳同時躍起、同時著地；記錄距離起跳線與身體部位最短的距離。 3. 坐姿體前彎(Sit and Reach, SR)： (1) 評估後腿與下背關節活動範圍，肌肉、肌腱與韌帶等組織之柔韌性或伸展度，並提早改善、預防下背部疼痛及肌肉拉傷等傷害發生的機率。 (2) 檢測時，坐姿於坐姿體前彎測定器前，雙腿張開於測定器兩端凹處，雙手交疊，自然緩慢向前伸展並呼氣，儘可能向前伸，並使中指觸及坐姿體前彎測定器中線量尺，並停留 2 秒鐘。 4. 3 分鐘登階耐力指數(Endurance Index, EI)： (1) 是一種評估心肺耐力，代表心臟、肺臟及血管的功能狀況，當心肺功能佳者，擁較佳的血液與氧氣供應細胞使用的輸送功能，並維持機體正常代謝，有效率地從事工作及活動。 (2) 檢測時間為 3 分鐘、依 96BPM 節拍數，循序上下登階、登階台為 35 公分高，當登階結束後評估三次心跳恢復值，第 1 次為休息 1 分鐘、第 2,3 次各休息 30 秒後，每次休息後，即立即檢測 30 秒期間心跳總數，總時間共需要 6.30 分。 (3) 依據公式：(180 秒*100)/2((1)+(2)+(3))，求得心肺耐力指數。註： (1)+(2)+(3)為三次恢復心跳總和。. 22.

(38) (4) 在此項檢測評估後，需填寫當下 Borg Scale 的 RPE 程度，評估測試當中呼吸困難情況及疲累程度了，所得數值為 RPE_EI。 5. 6 分鐘走路測試(Walk Distance_6min, WD_6min) (American Thoracic Society, 2002)：(圖 3-3-1) (1) 是一種運動耐力的檢測，反映心臟的功能狀態，有助於偵測肺及心血管功能、神經肌肉運動耐力、心跳等運動生理數值，了解心肺耐力及疾病狀況。 (2) 本研究測試方式是在一體育場館內(1 圈 156 公尺)平坦走道上，將場館看台走道每 1 公尺進行數字公尺標示，開始檢測時，以自然的快步行走方式行徑，如果在測試過程中覺得換氣不足時，可以調整走路的速度、自行中斷或是繼續行走，並於結束後記錄圈數+公尺數，記錄步行距離進行評估。 (3) 在此項檢測評估後，需記錄當下 Borg Scale 的 RPE，評估測試當中呼吸困難情況及疲累程度。. 圖 3-3-1 體育館看臺進行 6 分鐘走路測試. 23.