CS-200運動心肺功能測試系統(tǒng)在機能評定中的應用

楊淑媛，呂嬋

（哈爾濱體育學院，黑龍江 哈爾濱 150008）

心肺功能評價是世界各國各種形式的體質(zhì)研究和健康體能評價系統(tǒng)中最為重要的內(nèi)容之一，也是運動員機能評定中重要的指標。心肺運動試驗是一種評價心肺儲備功能和運動耐力的無創(chuàng)性檢測方法，它綜合應用呼吸氣體監(jiān)測技術(shù)、電子計算機和活動平板或踏車技術(shù)，實時檢測在不同負荷條件下，機體耗氧量和二氧化碳排出量的動態(tài)變化，從而客觀、定量地評價心肺儲備功能和運動耐力［1］,是人群普查研究、體能評估和運動處方制定的基本評價手段［2-5］。目前，該試驗廣泛應用于指導運動實踐中，使訓練計劃的安排更符合運動員自身的特點，更具科學性。

文章主要介紹該系統(tǒng)的使用方法和在運動實踐中的應用，使相關(guān)教練員、科研人員更加了解該系統(tǒng)，使其更好地為教學、訓練、科研服務(wù)。

1 使用方法

該系統(tǒng)使用前需對儀器進行環(huán)境、容量和氣體定標，定標通過后方可進行測試。測試前需要錄入受試者姓名、性別、年齡、身高、是否佩戴心臟起搏器、有無疾病等基本信息，然后讓受試者熟悉跑臺、調(diào)節(jié)面罩松緊度、佩戴電極片、血壓帶,查看呼吸商指標，符合要求后，開始測試。測試采用遞增負荷運動進行，使用的是Bruce運動方案，根據(jù)受試者的自我表現(xiàn)及運動過程中氧攝入的變化情況，決定何時終止運動。運動過程中，儀器不斷收集受試者呼出氣體并輸入分析泵，定點取樣分析。通過與之配套的軟件，兩個電腦屏幕實時顯示受試者心肺功能指標。指標主要包括運動時間、負荷、呼吸頻率、心率、血壓、每分通氣量、攝氧量、二氧化碳排出量、呼吸商、氧脈搏以及各指標的動態(tài)變化曲線等。另外，該系統(tǒng)可以進行安靜狀態(tài)下的最大肺活量、補呼氣量、深吸氣量、潮氣量等指標的測定。

2 常用指標及意義

2.1 攝氧量和最大攝氧量

攝氧量（oxygen uptake , VO2）是指單位時間內(nèi)，機體攝取并被實際消耗或利用的氧量。通常以L/min或ml/kg/min或MET(1個MET相當于3.5ml/kg/min)表示。最大攝氧量（maximal oxygen uptake,VO2max）是指在進行有大量肌肉群參加的長時間劇烈運動中，當心肺功能和肌肉利用氧的能力達到本人極限水平時，單位時間內(nèi)（通常以每分鐘為計算單位）所能攝取的氧量，其數(shù)值取決于循環(huán)、呼吸、運動三大系統(tǒng)的生理功能及耦聯(lián)活動。它的意義在于反映人體有氧代謝能力，反映心肺功能轉(zhuǎn)運氧和二氧化碳的能力［6］。在運動實踐中，最大攝氧量：（1）作為評定運動能力變化的指標。VO2max的增加與運動員運動能力的提高或運動成績的好壞是一致的，耐力運動項目尤為明顯；（2）作為科學選材的生理指標。VO2max明顯受遺傳的影響，并且從童年到成年該指標具有很好的穩(wěn)定性，所以可以根據(jù)兒童的VO2max來預測其成年的心肺功能，從而進行科學的選材；（3）可以反映運動在不同訓練狀態(tài)時心肺功能的變化，從而評定訓練狀態(tài)的好壞。當由于訓練過度等原因引起心肺功能下降時，運動負荷量尚未達到極量，攝氧量已達到極限。所以完成負荷時，呼吸頻率快而表淺。而訓練良好的運動員，伴隨著負荷的增加，心輸出量和肺通氣量增加，氧利用率提高，呼吸深且頻率較慢，代謝產(chǎn)物乳酸在體內(nèi)積累較少，訓練后恢復較快；（4）指導訓練計劃的制定。VO2max大小與訓練項目有關(guān)，經(jīng)常進行400m、800m、1500m跑訓練容易發(fā)展VO2max，因此其他項目的可以通過針對性訓練來發(fā)展心肺功能。在運動實踐中，跟蹤檢測VO2max變化，可以評價訓練效果，適時調(diào)整訓練計劃。

2.2 個體乳酸閾和呼吸商

個體乳酸閾（AT）是運動心肺功能檢測中一個非常重要的指標，是指人體在遞增強度時，由有氧代謝供能開始轉(zhuǎn)換成無氧代謝供能的臨界點，也就是有氧代謝尚不需要無氧代謝補充供能時的最大VO2值，在運動訓練中常用于評價機體有氧代謝能力，其值越高說明有氧代謝能力越好。

個體乳酸閾測試評價方法有有創(chuàng)法和無創(chuàng)法兩種。有創(chuàng)的方法通過測定血乳酸來評定，通常以乳酸濃度達到4mmol/L時對應的運動強度、功率、耗氧量或VO2max來表示。也可以通過測試安靜、各級運動負荷后即刻、運動后2、5、8、10、15、18min的血乳酸值，繪制曲線，確定個體乳酸閾。本系統(tǒng)可以通過氣體交換率法即采用呼吸商法確定個體乳酸，該方法無創(chuàng)，易接受。呼吸商（respiratory exchange ratio: RQ值）又稱呼吸交換率，是機體攝氧量與二氧化碳排出量的比值（RQ=VCO2/VO2），為運動時利用何種物質(zhì)為能量來源的指標（完全脂肪供能的情況下，RQ=0.7；由氨基酸供能時，RQ=0.8），在一般強度不是很大的運動中，主要是糖與脂肪的混合供能，RQ通常只有0.85左右；隨著運動強度的增大，糖供能的比例不斷增加，RQ值為1時，表明已全部由糖供能；若大于1則表明二氧化碳有了額外的增多,意味著能量主要由無氧代謝供給，故RQ值為1時的運動強度即為個體乳酸強度。AT的檢測對耐力的評定、訓練強度控制、運動處方制定有重要的價值。（1）評定耐力水平。運動員的耐力水平不僅取決于心血管系統(tǒng)，還和骨骼肌氧化代謝能力有關(guān)，而AT與肌纖維中線粒體的數(shù)目、體積、氧化酶的活性、毛細血管的發(fā)達程度密切相關(guān)，能夠反映肌肉的氧化能力，因此可以用來評價運動員的耐力水平；（2）制定訓練強度。利用AT為基準的強度進行訓練，可抑制肌肉組織中代謝性酸中毒的過早出現(xiàn)。Wasserman等［7］常用AT強度進行訓練，可以發(fā)展最大有氧能力，有效提高耐力項目成績；（3）運動處方的制定。有氧代謝運動沒有乳酸堆積且又不易發(fā)生過度通氣，對于增強心肺機能，防治高血壓、肥胖、高血脂等效果良好，因此被用于健身和康復的運動處方的制定［8］。

2.3 氧脈搏

氧脈搏（oxygen pulse）是指心臟每次搏動輸出的血量所攝取的氧量，即每分攝氧量除以每分心率（VO2/HR）。而攝氧量等于心輸出量（cardiac output = heart rate × stroke volume）乘以動、靜脈血氧差(A-V) O2，故氧脈搏等于stroke volume ×(AV) O2。氧脈搏越高說明心肺功能越好、工作效率越高。因此氧脈搏是評估心臟輸送氧氣至周邊組織的效率的最佳指標。如果個體外周組織攝氧能力正常，則氧脈搏可以代表stroke volume的能力，即可間接推測左心室功能的好壞。

2.4 血壓

體循環(huán)動脈血壓簡稱血壓（blood pressure，BP）。血壓是血液在血管內(nèi)流動時，作用于血管壁的壓力，它是推動血液在血管內(nèi)流動的動力。心室收縮，血液從心室流入動脈，此時血液對動脈的壓力最高，稱為收縮壓（systemic blood pressure，SBP）。心室舒張，動脈血管彈性回縮，血液仍慢慢繼續(xù)向前流動，但血壓下降，此時的壓力稱為舒張壓（diastolic blood pressure，DBP）。正常人運動中SBP均會升高，DBP會下降，然而運動中SBP過度增高提示血管內(nèi)皮功能障礙，可作為血管功能下降的早期預警提示［9］。該系統(tǒng)可以進行監(jiān)測運動過程每個負荷起始、結(jié)束時及運動恢復期血壓變化，進而反映受試者血管功能的好壞。在運動實踐中，通過監(jiān)測運動后恢復期血壓變化情況，可以反映機體的恢復能力。

2.5 心肺訓練及減體重心率范圍

心率 (Heart Rate)即心臟每分鐘跳動的次數(shù),是最常用、最簡單、容易測得的可以反映運動強度的指標。CS-200運動心肺功能系統(tǒng)通過測試根據(jù)個體乳酸閾時的心率值，確定有氧運動和無氧運動的臨界心率值，進行健康訓練指導，界定出受試者適合心肺訓練、減體重的心率范圍，用心率這個直觀的指標幫助受試人群制定運動處方、指導鍛煉，并根據(jù)恢復期心率變化評定機體的恢復能力。

3 小結(jié)

CS-200運動心肺功能測試系統(tǒng)能有效地監(jiān)測訓練進程，通過對不同訓練階段運動員的系統(tǒng)追蹤比較，評估訓練方法和技術(shù)對運動員運動能力的效果，確立訓練和練習的適當強度，調(diào)節(jié)個體訓練過程中的參數(shù)，完善訓練計劃，預防過度訓練和運動損傷。另外，該系統(tǒng)可以幫助制定運動處方，使參加體育鍛煉的人員選擇更適合目的、符合自身身體情況的強度進行運動；此外，還可幫助教練員進行科學選材，尤其是有氧耐力性運動項目；通過監(jiān)測運動過程中心電、血壓的變化，可以幫助早發(fā)現(xiàn)心血管方面的疾病。

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