4mM乳酸閾算法比較——以賽艇三級測試為例

黎涌明，季健民，陳小平，烏里·哈特曼

4mM乳酸閾算法比較
——以賽艇三級測試為例

黎涌明1，4，季健民2，陳小平3，烏里·哈特曼1

為探究運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法計(jì)算的4mM乳酸閾的差異性和相關(guān)性，選用79組賽艇三級測試中的血乳酸和功率數(shù)據(jù)，分別運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法算得79對4mM乳酸閾（P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法）。研究結(jié)果表明，無論分賽艇級別與否，P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法之間沒有顯著性差異。P4－內(nèi)插法（x）和P4－指數(shù)回歸法（y）間的直線回歸方程分別為：y＝0.983x＋6.4885（n＝38，r＝0.978，男子公開級），y＝1.0138x－0.2885（n＝20，r＝0.988，男子輕量級），y＝1.1042x－17.63（n＝8，r＝0.998，女子公開級），y＝0.9904x＋3.64（n＝13，r＝0.990，女子輕量級），y＝0.997x＋2.9208（n＝79，r＝0.998，全體數(shù)據(jù)）。運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法計(jì)算的4mM乳酸閾可以進(jìn)行比較。建議在運(yùn)用4mM乳酸閾監(jiān)控和評價運(yùn)動員有氧能力的長期過程中采用一種恒定的計(jì)算方法。

運(yùn)動訓(xùn)練；內(nèi)插法；指數(shù)回歸法；監(jiān)控；評價

1 前言

自德國著名生理學(xué)家Hollman于1959年在第三屆泛美運(yùn)動醫(yī)學(xué)大會上受邀進(jìn)行有關(guān)氣體代謝和血乳酸的報(bào)告，并首次提出通氣閾和乳酸閾概念的雛形后（分別為Point of Optimal Ventilatory Efficiency，PoW和Pulse Endurance Performance Limit），有關(guān)通氣閾和乳酸閾的研究就急劇增加［8］。Wasserman和McIlroy于1964年首次提出無氧閾（Anaerobic Threshold，AT）的概念［15］，此后，“閾”（Threshold，或德文的Schwelle）這一概念得以廣泛使用，利用無氧閾這一指標(biāo)評價人體的有氧能力也在運(yùn)動實(shí)踐中普遍采用［1］。相比于通氣閾，乳酸閾這一指標(biāo)在乳酸的酶檢測法誕生后逐漸突顯出其簡單和實(shí)用的優(yōu)勢［9］。Mader等人在研究最大乳酸穩(wěn)態(tài)（Maximal Lactate Steady State，MLSS）的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)最大乳酸穩(wěn)態(tài)對應(yīng)的血乳酸處于4 mM左右，并由此確定了4mM乳酸閾這一相對客觀的評價指標(biāo)［12］。將多級測試中得到的血乳酸和功率（或速度）進(jìn)行匹配，可以制成一條關(guān)于血乳酸—功率（或速度）的曲線，根據(jù)這條曲線就能算得4mM血乳酸所對應(yīng)的功率（P4）或速度（V4），這種4mM乳酸閾的算法包括內(nèi)插法（Interpolation Method）［7，12］和指數(shù)回歸法（Exponential Method）［13，14］兩種。

賽艇是一項(xiàng)力量耐力型運(yùn)動，其80%～85%的能量供應(yīng)來源于有氧供能系統(tǒng)［4］。鑒于這一項(xiàng)目特征，賽艇訓(xùn)練的負(fù)荷量以低強(qiáng)度為主，以使運(yùn)動員形成一個扎實(shí)的有氧基礎(chǔ)［6，11］。有氧能力的評價和監(jiān)控在長達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年的系統(tǒng)訓(xùn)練中起著至關(guān)重要的作用，不同訓(xùn)練強(qiáng)度正是基于對有氧能力的監(jiān)控和評價而制定的（如高水平的賽艇運(yùn)動員在一年內(nèi)需要進(jìn)行6～8次多級測試）。然而，使用何種計(jì)算方法（內(nèi)插法或指數(shù)回歸法）來計(jì)算P4，并在長年的訓(xùn)練監(jiān)控和評價中有效應(yīng)用，是目前訓(xùn)練實(shí)踐中存在的疑惑。

鑒于目前還未見有關(guān)兩種P4計(jì)算方法比較的研究，以及訓(xùn)練實(shí)踐中教練員存在的疑惑，本研究將對賽艇三級測試中測得的血乳酸和功率數(shù)據(jù)，運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法兩種方法來計(jì)算P4，并對二者進(jìn)行比較，以探究運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法計(jì)算P4的結(jié)果的差異性和相關(guān)性。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

選取某省賽艇隊(duì)29名男子（運(yùn)動等級≥國家一級，其中公開級19名，輕量級10名）和14名女子（運(yùn)動等級≥國家二級，其中，公開級5名，輕量級9名）運(yùn)動員兩次三級測試（分別在冬訓(xùn)和夏訓(xùn)）中的血乳酸和功率數(shù)據(jù)（共79組數(shù)據(jù)）進(jìn)行研究。各運(yùn)動員都熟悉三級測試的流程（表1）。

表1 本研究受試者基本信息一覽表Table 1 General Characteristic of Subjects

2.2 實(shí)驗(yàn)流程

賽艇測功儀三級測試由3個8min（強(qiáng)度分別為2 000 m測功儀全力劃功率的55%、65%和75%）組成，每2級之間靜息1min，采集安靜時、每級強(qiáng)度后即刻以及第3級強(qiáng)度結(jié)束后的第3、5、7和10min的耳血［5］。測試結(jié)束后，每名受試者對應(yīng)3個血乳酸值（第1級后，第2級后，第3級后最大值）和3個功率值（每1級強(qiáng)度對應(yīng)的功率），此6個數(shù)據(jù)為1組，共79組數(shù)據(jù)。測試采用的測功儀為美國產(chǎn)ConcepII D型（Concept II model D，Morrisville，VT，USA），血乳酸分析儀為美國產(chǎn)YSI－1500型（Yellow Springs Instruments，Yellow Springs，OH，USA）。

2.3 4mM乳酸閾算法

所有數(shù)據(jù)用EXCELL進(jìn)行處理，分別用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法對各個賽艇級別的數(shù)據(jù)以及所有數(shù)據(jù)整體（即不分賽艇級別）進(jìn)行計(jì)算，求得79對P4值，并將每個級別（以及整體）由內(nèi)插法得到的P4（P4－內(nèi)插法）和指數(shù)回歸法得到的P4（P4－指數(shù)回歸法）進(jìn)行顯著性和相關(guān)性分析。內(nèi)插法和指數(shù)回歸法計(jì)算方法如圖1所示。

2.4 數(shù)據(jù)分析

運(yùn)用t檢驗(yàn)對各賽艇級別組及整體進(jìn)行P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法的顯著性分析，選用0.05的顯著水平。運(yùn)用皮爾遜相關(guān)系數(shù)對各賽艇級別及整體進(jìn)行P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法的相關(guān)性分析。

圖1 本研究內(nèi)插法和指數(shù)回歸法計(jì)算4mM乳酸閾示意圖Figure 1. Demonstration of Interpolation Method and Exponential Method in Calcuating 4mM Lactate Threshold

3 研究結(jié)果

基于內(nèi)插法和指數(shù)回歸法的計(jì)算公式y(tǒng)＝［（y2－y1）×（x－x1）／（x2－x1）］＋y1和y＝A×e＾（B×x）（圖1），79組血乳酸和功率數(shù)據(jù)被算成79對數(shù)據(jù)（P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法）。各賽艇級別的4mM乳酸閾（P4）如表2所示。由指數(shù)回歸法算得的P4要高于由內(nèi)插法算得的P4值（對于整體高2.2W，0.78%），但是無論對于各賽艇級別，還是對于整體，這種差異并沒有顯著性（P＞0.05）。

表2 本研究各賽艇級別三級測試P4值（Watt）一覽表Table 2 P4in Each Rowing Discipline

根據(jù)不同賽艇級別，求得4個線性回歸方程，男子公開級對應(yīng)的線性回歸方程為y＝0.983x＋6.4885（n＝38，r＝0.978），男子輕量級為y＝1.0138x－0.2885（n＝20，r＝0.988），女子公開級為y＝1.1042x－17.63（n＝8，r＝0.998），女子輕量級為y＝0.9904x＋3.64（n＝13，r＝0.990，圖2）。不考慮賽艇級別，79對數(shù)據(jù)整體所對應(yīng)的線性回歸方程為y＝0.997x＋2.9208（n＝79，r＝0.998，圖3）。

圖2 本研究各賽艇級別P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法比較示意圖Figure 2. Comparison of P4－intand P4－expin Each Rowing Discipline

圖3 本研究全體P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法比較示意圖Figure 3. Comparison of P4－intand P4－expfor All Subjects

4 討論

本研究分別運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法對79組賽艇三級測試過程中的血乳酸和功率數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，分別求得P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法，結(jié)果表明，由兩種計(jì)算方法得到的P4并沒有顯著性差異。

指數(shù)型遞增是血乳酸在多級測試中的典型變化規(guī)律［3］，內(nèi)插法和指數(shù)回歸法都沒有否定血乳酸的這種變化規(guī)律。賽艇三級測試的各級強(qiáng)度（2 000m功率的55%、 65%和75%）是Hartmann和Mader等人經(jīng)過研究制定出來的［5］，根據(jù)這種設(shè)計(jì)，血乳酸2mM應(yīng)該出現(xiàn)在第一級（55%）和第二級之間（65%），血乳酸4mM則出現(xiàn)在第二級（65%）和第三級之間（75%）。但是，當(dāng)這三級強(qiáng)度設(shè)定的參照點(diǎn)（即2 000m功率）未能真實(shí)反應(yīng)運(yùn)動員的三級測試時的真實(shí)能力時（如2 000m功率是半年前測試的結(jié)果，或者運(yùn)動員在2 000m測試中未盡力發(fā)揮），則有可能出現(xiàn)4mM血乳酸出現(xiàn)在第一級和第二級之間或者出現(xiàn)在所測三級之外。因此，運(yùn)用內(nèi)插法進(jìn)行P4的計(jì)算時，首先需要判斷4mM血乳酸出現(xiàn)在哪個區(qū)域，只有當(dāng)其出現(xiàn)在第一級和第二級之間，或者第二級和第三級之間時，運(yùn)用內(nèi)插法才能求出P4。相反，不管三級測試時4mM血乳酸出現(xiàn)在哪兩級之間，或者是否出現(xiàn)，只要三級測試的血乳酸呈現(xiàn)指數(shù)變化規(guī)律，運(yùn)用指數(shù)回歸法都能求出P4。但是需要注意的是，當(dāng)三級測試中4mM血乳酸未能按設(shè)計(jì)要求出現(xiàn)在第二級和第三級之間時，此三級測試本身的有效性就受影響，即使可以運(yùn)用指數(shù)回歸法求得一個P4值，此P4值的準(zhǔn)確性也值得懷疑。

當(dāng)三級測試中血乳酸確實(shí)呈現(xiàn)指數(shù)型變化，并且4 mM血乳酸也處于第二級和第三級強(qiáng)度之間時，內(nèi)插法和指數(shù)回歸法的區(qū)別就在于第二級數(shù)組（x1，y1）和第三級數(shù)組（x2，y2）之間是直線連接還是指數(shù)曲線連接（圖1）。在本研究的79組數(shù)據(jù)中，絕大部分情況下當(dāng)y＝4時，x指數(shù)回歸法＞x內(nèi)插法，即血乳酸＝4mM 時，P指數(shù)回歸法＞P內(nèi)插法。但由于這兩級之間的間隔很小（功率為2000m功率的65%～75%），第二級數(shù)組和第三級數(shù)組之間的指數(shù)曲線趨近于直線，所以，盡管P4－指數(shù)回歸法＞P4－內(nèi)插法，但是差異卻很?。ū?，整體平均差異為2.2Watt或0.78%）。這個差異首先在統(tǒng)計(jì)學(xué)上不具有顯著性，另外，它也遠(yuǎn)小于整個三級測試過程中其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)的誤差（如血乳酸測試過程中產(chǎn)生的誤差就為2%～3%［2］）。所以，運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法求得的兩個P4之間的差異可以忽略不計(jì)，內(nèi)插法和指數(shù)回歸法都可用于計(jì)算P4，由這兩種方法算得的P4可以進(jìn)行比較。但是，作為評價有氧能力的一個監(jiān)控和評價指標(biāo)，P4在高水平賽艇運(yùn)動員全年的訓(xùn)練過程中的變化本來就細(xì)微（如波蘭國家賽艇隊(duì)運(yùn)動員在賽季3～7月間每個月P4變化平均只有2.6Watt［10］），因此，為了盡可能的減小測試和計(jì)算過程中的誤差，提高縱向評價的有效性，建議在運(yùn)動訓(xùn)練過程中采用一種恒定的P4計(jì)算方法。

5 結(jié)論

本研究選用79組賽艇三級測試中的血乳酸和功率數(shù)據(jù)，運(yùn)用內(nèi)插法和指數(shù)回歸法對4mM乳酸閾（P4）進(jìn)行計(jì)算，求得的P4－內(nèi)插法和P4－指數(shù)回歸法之間沒有顯著性差異。內(nèi)插法和指數(shù)回歸法都可用于計(jì)算4mM乳酸閾，由內(nèi)插法和指數(shù)回歸法求得的4mM乳酸閾具有可比性。為了進(jìn)一步提高測試數(shù)據(jù)分析的相對客觀性，建議在運(yùn)用4mM乳酸閾監(jiān)控和評價運(yùn)動員有氧能力的長期過程中采用一種恒定的計(jì)算方法。

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Comparison between Methods in Calculating 4mM Lactate Threshold—With an Example in Rowing Step－test

LI Yong－ming1，4，JI Jian－min2，CHEN Xiao－ping3，HARTMANN Ulrich1

The objective of this study was to investigate the difference and correlation between 4 mM lactate threshold calculated with interpolation method（P4－int）and exponential method（P4－exp）.79sets data of lactate and power from step tests in rowing were selected，and calculated with interpolation method and exponential method，respectively.It was found that there was no significant difference between P4－intand P4－exp.The linear regression functions for P4－int（x）and P4－exp（y）from the selected data were：y＝0.983x＋6.4885（n＝38，r＝0.978，heavyweight men），y＝1.0138x－0.2885（n＝20，r＝0.988，lightweight men），y＝1.1042x－17.63（n＝8，r＝0.998，heavyweight women），y＝0.9904x＋3.64（n＝13，r＝0.990，lightweight women），y＝0.997x＋2.9208（n＝79，r＝0.998，all）.It was concluded that 4mM lactate threshold calculated with interpolation method and exponential method were comparable.Recommendation was given that one certain method of calculating 4mM lactate threshold should be fixed during the longitude monitoring and diagnostics of aerobic capacity in long－term training.

Sporttraining；interpolationmethod；exponentialmethod；monitoring；diagnostics

G804.2

A

1000－677X（2012）10－0073－04

2012－07－09；

2012－09－15

國家體育總局科研項(xiàng)目（2011A028）。

黎涌明（1985－），男，湖南人，在讀博士研究生，研究方向?yàn)檫\(yùn)動生理學(xué)和訓(xùn)練學(xué)，Tel：（020）37418035，E－mail：liyongming08＠gmail.com；季健民（1965－），男，廣東人，碩士研究生，生化分析師，E－mail：517560877＠qq.com；陳小平（1956－），男，山東人，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向?yàn)檫\(yùn)動訓(xùn)練學(xué)，Tel：（0574）87600227，E－mail：chenxiaoping＠nbu.edu.cn；烏里·哈特曼，男，德國人，博士，教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動生理學(xué)和訓(xùn)練學(xué)，Tel：0049 0341－9731700，E－mail：uhartmann＠uni－leipzig.de。

1.德國萊比錫大學(xué)體育科學(xué)學(xué)院，萊比錫04109；2.廣東省體育科學(xué)研究所，廣東廣州510663；3.寧波大學(xué)體育學(xué)院，浙江寧波315211；4.廣東省船艇訓(xùn)練基地，廣東廣州510545

1.Faculty of Sport Science，University of Leipzig，Leipzig 04109，Germany；2.Guandong Institute of Sport Science，Guangzhou 510663，China；3.Faculty of Physical Education，Nibong University，Ningbo 315211，China；4.Guangdong International Rowing＆Canoeing Center，Guangzhou 510545，China.