12～14歲正常和肥胖男性青少年運(yùn)動(dòng)能耗的比較研究

朱琳 陳佩杰 莊潔 袁梅 王強(qiáng)

1 上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院（上海 200438） 2 廣州體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康系

兒童青少年不是成年人的簡(jiǎn)單縮影，相同運(yùn)動(dòng)劑量可能產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。且兒童青少年靜息能量消耗和活動(dòng)代謝當(dāng)量（MET）與成人不同［1］。其安靜或運(yùn)動(dòng)中的每公斤能量消耗比成人大。因此，不能簡(jiǎn)單地將成年人活動(dòng)綱要中的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)［2］應(yīng)用于兒童青少年。近年來(lái)，各國(guó)學(xué)者開始關(guān)注青少年靜息能量消耗和各種運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目能量消耗的研究。肥胖青少年是否存在能量代謝方面的缺陷?相同劑量的運(yùn)動(dòng)（定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)）對(duì)正常和肥胖青少年的“效應(yīng)”是否相同?這些研究對(duì)了解生長(zhǎng)發(fā)育階段青少年的運(yùn)動(dòng)能耗，指導(dǎo)制定青少年運(yùn)動(dòng)處方具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本實(shí)驗(yàn)測(cè)試了12～14歲正常和肥胖青少年進(jìn)行廣播體操和不同速度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量以及靜息氧耗率，分析不同對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)時(shí)的MET值，比較其運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，為有針對(duì)性制訂青少年運(yùn)動(dòng)健身方案提供參考。

1 對(duì)象和方法

1.1 對(duì)象

選取12～14歲男性單純性肥胖和正常青少年各15人，1歲為一個(gè)年齡段，每個(gè)年齡段各5人，共30人。要求生長(zhǎng)發(fā)育正常，近期無(wú)疾病或發(fā)燒等不良健康情況。判斷被試對(duì)象是否肥胖的標(biāo)準(zhǔn)［3］為：12歲、13歲、14歲青少年BMI分別 < 21.0、< 21.9、< 22.6被認(rèn)為正常；12歲、13歲、14歲青少年BMI分別≥24.7、≥25.7和≥26.4則被認(rèn)為肥胖。肥胖青少年分別從2010年巔峰暑期減重夏令營(yíng)和體博士暑期減重夏令營(yíng)中招集，其測(cè)試均在夏令營(yíng)期間完成；正常青少年從上海蘭生復(fù)旦中學(xué)招集，其測(cè)試均在學(xué)生在校期間完成。本研究所有測(cè)試均得到了上海特美健康管理咨詢公司體博士營(yíng)養(yǎng)與體重管理中心、上海巔峰體育管理有限公司和上海蘭生復(fù)旦中學(xué)的許可和配合。

1.2 測(cè)試方案

首先采集身高、體重等信息，篩選出需要的測(cè)試對(duì)象。然后令被試均佩戴Cosmed K4b2和POLAR胸帶表進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試分兩部分，第一部分是靜息能量消耗（RMR）和廣播體操（第三套全國(guó)中學(xué)生廣播體操舞動(dòng)青春（4分27秒））能量消耗的測(cè)試。第二部分是實(shí)驗(yàn)室跑臺(tái)測(cè)試。每項(xiàng)測(cè)試結(jié)束后即刻請(qǐng)被試報(bào)告自覺疲勞感覺。靜息能量消耗測(cè)試在餐后2小時(shí)以上進(jìn)行，跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)要求在餐后1小時(shí)以上進(jìn)行。只要滿足上述時(shí)間條件均可進(jìn)行測(cè)試，同一個(gè)人兩部分測(cè)試在兩天內(nèi)完成。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 基本信息的采集

采用日本COMBI WELLNESS公司的COMBI綜合體質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)中的身高體重儀，令被試光腳，穿輕便衣褲完成身高、體重測(cè)量。身高、體重分別精確到0.01 m和0.1 kg，通過公式計(jì)算體質(zhì)指數(shù)（BMI）=體重/身高2。被試基本信息的采集要求在正式測(cè)試前一天完成。

1.3.2 Cosmed K4b2便攜式氣體代謝分析儀

根據(jù)間接測(cè)熱法所設(shè)計(jì)的間接能量測(cè)定儀是測(cè)定機(jī)體能量消耗的“金標(biāo)準(zhǔn)”［4］，Cosmed K4b2（Cosmed，Rome，Italy）是一種便攜式氣體代謝分析儀，它利用間接測(cè)熱原理，通過分析每一口氣中氧和二氧化碳的含量，計(jì)算單位時(shí)間能量消耗，現(xiàn)已證實(shí)其可有效測(cè)量各種運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下的攝氧量［5］。測(cè)試時(shí)，嚴(yán)格按照操作手冊(cè)進(jìn)行，通過隨機(jī)配備的數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，采集原始指標(biāo)VO2（ml/min）和相對(duì) VO2（ml/min/kg）。

1.3.3 第一部分測(cè)試

飯后禁食2小時(shí)以上，在25～27℃室溫下，令被試佩戴Cosmed K4b2安靜平臥測(cè)試30min。隨后被試起床，跟隨廣播體操音樂完成廣播體操運(yùn)動(dòng)測(cè)試。

1.3.4 第二部分測(cè)試

餐后1小時(shí)以上，令被試在跑臺(tái)上進(jìn)行3、4、5、6、7、8 km/h的遞增走或跑運(yùn)動(dòng)（3、4、5、6 km/h為走，7、8 km/h為跑），每級(jí)速度運(yùn)動(dòng)5分鐘，中間無(wú)間斷。被試如感無(wú)法堅(jiān)持可隨時(shí)中斷實(shí)驗(yàn)。

1.3.5 自覺疲勞分級(jí)（rating of perceived exertion，RPE）

采用Borg 15級(jí)（6～20）RPE評(píng)級(jí)表的主觀評(píng)價(jià)方法［6］，在廣播體操運(yùn)動(dòng)后即刻和每級(jí)走跑運(yùn)動(dòng)結(jié)束即下一個(gè)速度開始加速前，由實(shí)驗(yàn)者手舉RPE量表，請(qǐng)被試用手指出當(dāng)時(shí)疲勞感覺對(duì)應(yīng)的數(shù)值，由實(shí)驗(yàn)人員記錄下相應(yīng)的數(shù)值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

為了評(píng)估能量消耗，靜息能量消耗選取第16～25分鐘數(shù)據(jù)分析，第1～15分鐘作為被試放松和調(diào)整測(cè)試儀器Cosmed K4b2的平衡期；廣播體操選擇整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程數(shù)據(jù)分析；跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)能量消耗選取每級(jí)運(yùn)動(dòng)第4～5分鐘數(shù)據(jù)分析，第1～3分鐘作為平衡期。各運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目代謝當(dāng)量（MET）=運(yùn)動(dòng)能量消耗 /靜息能量消耗［5，7］。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)［7］標(biāo)準(zhǔn)為靜息能量消耗為1MET，小強(qiáng)度活動(dòng)為1.5≤MET <3，中等強(qiáng)度活動(dòng)為3≤MET < 6，大強(qiáng)度活動(dòng)為6≤MET < 9，MET≥9為劇烈運(yùn)動(dòng)。

分別將肥胖和正常青少年在廣播操和走跑測(cè)試中所得的RPE與MET進(jìn)行Pearson相關(guān)分析；不同年齡組間差異性檢驗(yàn)采用單因素方差分析，正常和肥胖青少年組間分析采用t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。所有數(shù)據(jù)均用±s表示，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析均用EXCEL 2007和SPSS 16.0完成。

2 結(jié)果

2.1 測(cè)試對(duì)象基本情況

測(cè)試對(duì)象平均年齡為13.5±0.9歲，肥胖和正常組12、13歲和14歲各年齡組青少年在身高、體重、BMI幾項(xiàng)指標(biāo)上均不存在顯著性差異，經(jīng)方差分析，P > 0.05；只在年齡上存在顯著性差異，P < 0.001。因此，肥胖組和正常組青少年均可以將三個(gè)年齡組合并在一起進(jìn)行分析。經(jīng)t檢驗(yàn)，肥胖組和正常組青少年在身高（P < 0.05）、體重（P < 0.001）、BMI（P < 0.001）幾項(xiàng)指標(biāo)上均存在顯著性差異；在年齡上不存在顯著性差異，P > 0.05。見表1。

2.2 肥胖和正常青少年靜息狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量和MET分析

從表2可知，肥胖青少年靜息和運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量均高于正常青少年，經(jīng)檢驗(yàn)，在4 km/h（P < 0.05）、5 km/h（P < 0.01）、6 km/h（P < 0.01）、7 km/h（P< 0.05）、8 km/h（P < 0.05）等速度的運(yùn)動(dòng)中均存在顯著性差異。排除體重影響，則出現(xiàn)相反情況，正常青少年靜息和運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量均高于肥胖青少年，經(jīng)檢驗(yàn)，兩組在靜息（P < 0.01）、廣播操（P < 0.001）、3 km/h（P < 0.001）、4 km/h（P < 0.01）、7 km/h（P< 0.01）等速度的運(yùn)動(dòng)中均存在顯著性差異，而在5 km/h、6 km/h、8 km/h速度的運(yùn)動(dòng)中差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05）。

2.3 肥胖和正常青少年MET與RPE分析

表1 被試基本信息描述

表2 肥胖和正常青少年靜息狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)時(shí)的耗氧量、MET和RPE（n = 15）

本研究以安靜時(shí)機(jī)體能量消耗表示1MET。從表2可知，肥胖和正常青少年1MET分別為3.88 ml/min/kg和5.45 ml/min/kg；進(jìn)行相同運(yùn)動(dòng)時(shí)，正常青少年MET值均低于肥胖青少年，經(jīng)t檢驗(yàn)，兩者在 5 km/h（P<0.05）、6 km/h（P<0.05）兩級(jí)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)中存在顯著性差異。對(duì)于肥胖青少年，廣播體操和3 km/h、4 km/h、5 km/h運(yùn)動(dòng)屬于中等強(qiáng)度體力活動(dòng)；6 km/h、7 km/h、8 km/h為大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。但對(duì)于正常青少年，廣播體操、4 km/h、5 km/h和6 km/h運(yùn)動(dòng)屬于中等強(qiáng)度體力活動(dòng)，3 km/h運(yùn)動(dòng)屬于小強(qiáng)度體力活動(dòng)，7 km/h、8 km/h運(yùn)動(dòng)才屬于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

不同青少年在從事相同運(yùn)動(dòng)時(shí)，自覺疲勞感覺也有差異（見表2）。從事相同運(yùn)動(dòng)時(shí)，肥胖青少年MET高于正常青少年，同時(shí)RPE值也高于正常青少年，除廣播體操（P > 0.05）外，3 km/h（P < 0.01）、4 km/h（P < 0.01）、5 km/h（P < 0.001）、6 km/h（P< 0.001）、7 km/h（P < 0.001）、8 km/h（P < 0.05）均存在顯著性差異。

相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年運(yùn)動(dòng)時(shí)MET和RPE相關(guān)系數(shù)為0.963（P < 0.001），正常青少年相關(guān)系數(shù)為0.986（P < 0.001），均呈高度相關(guān)。

3 討論

3.1 青少年靜息能量消耗的變化

本研究發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年安靜狀態(tài)下能量總消耗高于正常青少年，但單位體重的安靜能量消耗卻低于正常青少年。張彩霞等研究發(fā)現(xiàn)［8］，肥胖組兒童休息能量消耗、基礎(chǔ)代謝的能量消耗（均以kJ/h表示）高于非肥胖兒童（P < 0.05）；排除體重影響后休息能量消耗、基礎(chǔ)代謝的能量消耗（均以kJ/kg/h表示）低于非肥胖兒童（P < 0.05），國(guó)外學(xué)者［9，10］也有類似報(bào)道，這與本文結(jié)果基本一致。

代謝當(dāng)量（MET）是以安靜、坐位時(shí)的能量消耗為基礎(chǔ)，反映活動(dòng)時(shí)相對(duì)能量代謝水平的指標(biāo)，常以3.5 ml/min/kg表示1MET。本研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是肥胖還是正常青少年，其1MET均高于3.5 ml/min/kg推薦值。因此，對(duì)青少年不能簡(jiǎn)單應(yīng)用靜息能量消耗量推薦值計(jì)算，最佳方法是針對(duì)靜息能量消耗實(shí)測(cè)值計(jì)算，或建立適用于青少年的靜息能量消耗的推算方程。

3.2 青少年運(yùn)動(dòng)能量消耗的變化

本實(shí)驗(yàn)中不同對(duì)象進(jìn)行的均為定量負(fù)荷運(yùn)動(dòng)（即運(yùn)動(dòng)劑量相同）。對(duì)于青少年，3 km/h速度屬于慢走，4 km/h、5km/h屬于輕松步行，6 km/h屬于快走，而7 km/h、8 km/h屬于跑。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，肥胖青少年進(jìn)行廣播操和3～8 km/h這6種速度的走跑運(yùn)動(dòng)的耗氧量均高于正常青少年，排除體重影響后，正常青少年運(yùn)動(dòng)的耗氧量均高于肥胖青少年。這說(shuō)明在進(jìn)行相同劑量運(yùn)動(dòng)時(shí)，肥胖組青少年總能量消耗比正常青少年高，但單位體重下所消耗的能量則低于正常組。這與國(guó)外學(xué)者[11]用Douglas法對(duì)9.3±1.1歲正常和肥胖兒童進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)室不同跑速跑臺(tái)研究結(jié)果一致，即相同速度運(yùn)動(dòng)中，肥胖組兒童能量消耗顯著高于正常組兒童（P < 0.01）。肥胖兒童相同運(yùn)動(dòng)時(shí)能量消耗高于非肥胖兒童，這為運(yùn)動(dòng)減肥提供了有力的理論依據(jù)。

MET以安靜時(shí)機(jī)體的能量消耗（耗氧量）為基礎(chǔ)，它可以比較不同運(yùn)動(dòng)方式的強(qiáng)度，可以用于評(píng)價(jià)機(jī)體運(yùn)動(dòng)時(shí)的相對(duì)能量代謝水平［12］。為排除靜息能量消耗的影響，便于比較不同運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度，本實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)了靜息能量消耗以計(jì)算各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的MET。此次研究中，廣播體操屬于中等強(qiáng)度體力活動(dòng)，這與崔玉鵬［13］的研究結(jié)果一致。本研究還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論正常青少年還是肥胖青少年，4 km/h、5 km/h速度的走運(yùn)動(dòng)均屬于中等強(qiáng)度體力活動(dòng)；7 km/h、8 km/h的跑運(yùn)動(dòng)屬于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)；而3 km/h慢走和6 km/h快走運(yùn)動(dòng)對(duì)于肥胖青少年分別屬于中等和大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)；對(duì)正常青少年則屬于小強(qiáng)度和中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。上述結(jié)果表明，相同劑量運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖和正常青少年產(chǎn)生了不同效應(yīng)。相同負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對(duì)正常青少年屬中等強(qiáng)度，而對(duì)肥胖青少年則可能屬于大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。因此，指導(dǎo)兒童青少年健身，建議采用針對(duì)青少年群體具體實(shí)測(cè)RMR所得到的具體運(yùn)動(dòng)的MET，其更接近兒童青少年真實(shí)的能量消耗。這對(duì)今后制定青少年體力活動(dòng)綱要，特別是制定肥胖青少年身體運(yùn)動(dòng)方案具有指導(dǎo)作用。

3.3 青少年的健身運(yùn)動(dòng)

由于自身負(fù)重增加，肥胖青少年往往體力水平下降，身體素質(zhì)和心肺機(jī)能水平較差，運(yùn)動(dòng)即感疲勞。本實(shí)驗(yàn)實(shí)際測(cè)試中，肥胖青少年中有部分人未能堅(jiān)持5分鐘的7 km/h速度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，絕大多數(shù)人不能堅(jiān)持8 km/h跑運(yùn)動(dòng)，而正常青少年僅1人未完成8 km/h跑運(yùn)動(dòng)。這說(shuō)明肥胖青少年從事相同運(yùn)動(dòng)時(shí)的自我疲勞感較強(qiáng)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，肥胖青少年進(jìn)行相同量運(yùn)動(dòng)時(shí)，RPE值高于正常青少年，除廣播體操外，其余均存在顯著性差異。肥胖和正常青少年自覺疲勞感覺和MET呈高度相關(guān)。許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，RPE與HR、VO2、肺通氣量和乳酸水平呈線性相關(guān)（相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.80～0.90）［14-16］，而這些指標(biāo)均可以從一定角度反映被試的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。RPE是主觀的，但反映的卻是客觀的生理機(jī)能變化。上述研究證明，若無(wú)客觀指標(biāo)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度時(shí)，采用RPE反映青少年運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可行。故在實(shí)際鍛煉中，青少年可根據(jù)RPE調(diào)控自身運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

致謝：在實(shí)驗(yàn)過程中，得到了上海特美健康管理咨詢公司體博士營(yíng)養(yǎng)與體重管理中心、上海巔峰體育管理有限公司，上海蘭生復(fù)旦中學(xué)王劍峰老師以及上海體育學(xué)院陳文鶴教授的支持和幫助，在此一并感謝！

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