太極拳運(yùn)動對男大學(xué)生氣體代謝影響的研究

丁仁濤，張紅學(xué)

(鄭州大學(xué) 體育學(xué)院，河南 鄭州 450044)

太極拳運(yùn)動以有氧氧化供能為主，它綜合性地繼承和發(fā)展了明代在民間和軍隊(duì)中流行的各家拳法，結(jié)合了古代“導(dǎo)引術(shù)”和“吐納術(shù)”，又吸取了古典哲學(xué)陰陽學(xué)說和中醫(yī)基本理論的經(jīng)絡(luò)學(xué)說，使其成為一種內(nèi)外俱練的拳術(shù)和集“練腦，練身、練氣”于一體的健康之法［1，2］。有研究表明，經(jīng)常參加太極拳運(yùn)動能夠提高老年人的肺活量、每搏輸出量、最大攝氧量、射血分?jǐn)?shù)、心肌收縮力、平衡能力，還能夠提高老年人的運(yùn)動機(jī)能、免疫能力和神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用等等［3－7］。然而，太極拳運(yùn)動對青年人氣體代謝影響方面的研究幾乎沒有。本研究采用較先進(jìn)的研究手段和工具，研究太極拳運(yùn)動對男大學(xué)生氣體代謝的影響。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選擇10 名鄭州大學(xué)體育學(xué)院、河南大學(xué)民族傳統(tǒng)體育系學(xué)生作為實(shí)驗(yàn)組，平均訓(xùn)練年限為12.2±3.5，運(yùn)動級別為:兩名武英級運(yùn)動員(運(yùn)動健將)、四名一級武士(一級運(yùn)動員)、四名二級武士(二級運(yùn)動員);十名河南大學(xué)非體育專業(yè)的太極拳愛好者作為對照組，平均練習(xí)年限為3.4±1.2。所有受試者一月內(nèi)沒有參加過大負(fù)荷訓(xùn)練或比賽，無明顯體重減輕，飲食正常，無急、慢性疾病。具體情況見表1。

表1 研究對象基本情況一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 文獻(xiàn)資料

根據(jù)研究目的，在中國知網(wǎng)上檢索并收集大量有關(guān)“太極拳”、“心肺功能”、“氣體代謝”等方面的文獻(xiàn)資料120 余篇，掌握有關(guān)太極拳研究的前沿動態(tài)與研究趨勢。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)測試

測試日期為2012 年4 月12 日－5 月15 日，測試時(shí)間為上午9:30 －11:30，受試者于飯后2 小時(shí)到實(shí)驗(yàn)室，首先填寫基本情況調(diào)查表，包括年齡、每周運(yùn)動情況、訓(xùn)練或運(yùn)動年限等;然后，測試身高、體重等基本指標(biāo)?；局笜?biāo)測試完成后，請受試者靜坐休息，幫其選擇相應(yīng)的呼吸面罩。氣體代謝測試儀器使用德國CORTEX MetaMax3B 運(yùn)動心肺功能遙測儀，測試前儀器預(yù)熱20 分鐘，然后進(jìn)行周圍氣體的校正。受試者靜坐休息30 分鐘后給其佩戴遙測儀和心率胸帶進(jìn)行測試。測試內(nèi)容包括運(yùn)動前靜坐15 分鐘、運(yùn)動中5 分鐘、運(yùn)動后靜坐恢復(fù)15 分鐘運(yùn)動心肺功能指標(biāo)。運(yùn)動中測試時(shí)，要求受試者伴隨5 分鐘的楊氏二十四式太極拳音樂節(jié)拍運(yùn)動。

實(shí)驗(yàn)室為空調(diào)房間，溫度20 ℃～25 ℃，濕度30%～50%，1 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。測試場地為木質(zhì)地板。測試指標(biāo)包括:身高、體重、潮氣量、呼吸頻率、每分通氣量、攝氧量、CO2 呼出量、呼吸商、相對攝氧量、心率、氧脈搏、代謝當(dāng)量等。

1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計(jì)

首先把使用CORTEX MetaMax3B 采集到的數(shù)據(jù)以XML 格式導(dǎo)出，采用Excel 等軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理。然后，借助PASW Statistics 對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同時(shí)間段各指標(biāo)變化的分析采用重復(fù)測量方差分析，當(dāng)分組因素與重測因素［8］有交互作用時(shí)，進(jìn)行單獨(dú)效應(yīng)分析，單獨(dú)效應(yīng)分析的方法采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。顯著性水平取0.05，非常顯著性水平取0.01。

2 研究結(jié)果

2.1 肺通氣

潮氣量、呼吸頻率和每分通氣量主效應(yīng)高度顯著?？梢哉J(rèn)為，太極拳運(yùn)動對肺通氣有顯著的影響，主要表現(xiàn)在運(yùn)動過程中肺通氣顯著增高，運(yùn)動后10 分鐘開始快速下降。只有每分通氣量存在交互作用，結(jié)合單獨(dú)效應(yīng)分析，可知運(yùn)動中實(shí)驗(yàn)組每分通氣量高于對照組。實(shí)驗(yàn)組和對照組不同時(shí)段呼吸頻率變化一致。運(yùn)動后潮氣量平均降低了約32%(190 ml)(見圖1)。

2.2 肺換氣

攝氧量、CO2 呼出量、呼吸商、相對攝氧量主效應(yīng)高度顯著。其中，攝氧量、呼吸商、相對攝氧量交互作用顯著，且變化趨勢一致，均是運(yùn)動時(shí)明顯增高，實(shí)驗(yàn)組比對照組分別增高了22.1%，26.7%，24.5%，運(yùn)動后快速恢復(fù)到運(yùn)動前狀態(tài)。呼吸商在運(yùn)動中基本沒有變化，運(yùn)動后快速上升，實(shí)驗(yàn)組上升明顯大于對照組，這應(yīng)該是由于實(shí)驗(yàn)組運(yùn)動后糖的恢復(fù)較快，消耗的能量物質(zhì)中，糖的比例增加的原因(見圖2)。

2.3 心率、氧脈搏

心率、氧脈搏的主效應(yīng)和交互作用均顯著。兩者都表現(xiàn)為運(yùn)動時(shí)明顯升高，運(yùn)動后快速恢復(fù)的特征。運(yùn)動前安靜時(shí)，實(shí)驗(yàn)組心率明顯低于對照組，比對照組低8.4%;運(yùn)動中，兩組受試者心率快速上升，均達(dá)到100 次/min 左右;運(yùn)動后實(shí)驗(yàn)組心率恢復(fù)較快，10 分鐘后明顯低于對照組。運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)組氧脈搏明顯高于對照組(比對照組高16.3%)，運(yùn)動后氧脈搏快速恢復(fù)到運(yùn)動前水平(見圖3)。

2.4 能量代謝

運(yùn)動前安靜時(shí)代謝當(dāng)量為1.5 左右，運(yùn)動中實(shí)驗(yàn)組提高了3.3 倍，而對照組提高了2.7 倍，實(shí)驗(yàn)組提高量明顯大于對照組，運(yùn)動后兩組受試者代謝當(dāng)量快速 恢復(fù)到運(yùn)動前水平(見圖4)。

圖3 不同運(yùn)動時(shí)段心肺功能指標(biāo)變化圖

圖4 不同運(yùn)動時(shí)段代謝當(dāng)量變化圖

2.5 肺通氣、肺換氣、能量代謝間的相關(guān)性

本研究中0.4≤r≤0.6 存在相關(guān)關(guān)系，0.6 ＜r≤0.7 一般相關(guān)，0.7 ＜r≤0.85 較高相關(guān)，r ＞0.85 高度相關(guān)。全部受試者不同運(yùn)動時(shí)段各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)見表2。

由表2、表3、表4 可知，無論運(yùn)動前、運(yùn)動中、運(yùn)動后，每分通氣量與攝氧量、CO2 呼出量、相對攝氧量、氧脈搏、代謝當(dāng)量具有相關(guān)性;相對攝氧量與每分通氣量、攝氧量、CO2 呼出量、代謝當(dāng)量、氧脈搏具有較高相關(guān)性;代謝當(dāng)量與每分通氣量、攝氧量、CO2 呼出量、相對攝氧量具有較高相關(guān)性。

呼吸頻率和呼吸商的相關(guān)系數(shù)只有在運(yùn)動中成正相關(guān)關(guān)系(r=0.488);相對攝氧量與潮氣量的相關(guān)系數(shù)在安靜時(shí)(r=0.713)大于運(yùn)動中(r=0.593)和運(yùn)動后(r=0.554);心率只有在運(yùn)動時(shí)，與攝氧量、CO2呼出量、呼吸商存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.446、0.469、0.582。

表2 運(yùn)動前各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)一覽表

表3 運(yùn)動中各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)一覽表

表4 運(yùn)動后各指標(biāo)相關(guān)系數(shù)一覽表

3 分析與討論

3.1 太極拳運(yùn)動對心肺功能的影響分析

宋憲強(qiáng)、閆民、王智慧、王荔等［10－12］分別在其研究中發(fā)現(xiàn):二十四式太極拳運(yùn)動能使女大學(xué)生的心肺功能得以良好改善，表現(xiàn)于心肺功能指標(biāo)中肺活量、最大吸氧量、心率、心搏出量、心輸出量、血壓(收縮壓、舒張壓)、血管順應(yīng)性、外周阻力各項(xiàng)生理指標(biāo)都具有顯著性變化;八段錦練習(xí)能使非體育專業(yè)大學(xué)生的心肺功能得到良好的改善，具體表現(xiàn)在心肺功能指標(biāo)中肺活量指標(biāo)明顯上升，安靜心率、練習(xí)中心率、練習(xí)后即刻心率指標(biāo)明顯下降，均具有顯著性差異等。本研究有類似發(fā)現(xiàn)，長期的太極拳運(yùn)動可以降低實(shí)驗(yàn)組安靜時(shí)心率，這是由于長期有氧運(yùn)動使控制心臟活動的迷走神經(jīng)作用加強(qiáng)，交感神經(jīng)的作用減弱［13］，提高了心臟每搏輸出量。呼吸商是機(jī)體二氧化碳排出量與攝氧量的比值，是運(yùn)動時(shí)機(jī)體利用何種物質(zhì)作為能量來源的指標(biāo)(葡萄糖氧化供能時(shí)RQ 為1，脂肪約為0.71，蛋白質(zhì)約為0.8)。運(yùn)動后實(shí)驗(yàn)組呼吸商增加更加明顯，平均為0.891，表明長期太極拳運(yùn)動還可以促進(jìn)運(yùn)動后糖的恢復(fù)，改善能量消耗。

太極拳運(yùn)動時(shí)實(shí)驗(yàn)組的每分通氣量、攝氧量、相對攝氧量、氧脈搏、心率等指標(biāo)增加的幅度更大，結(jié)合現(xiàn)場測試的錄像綜合分析，有兩點(diǎn)原因:1)實(shí)驗(yàn)組打太極拳時(shí)采用的架勢較低，而對照組由于下肢肌肉力量不足，無法長時(shí)間進(jìn)行低架勢太極拳運(yùn)動;2)影響能量代謝的主要因素包括肌肉活動、情緒影響、食物特殊動力作用和環(huán)境溫度等。而高水平運(yùn)動員練拳重“意念”，用意念來指導(dǎo)每一個(gè)動作。動作過程中內(nèi)部與外形的虛實(shí)開合、旋轉(zhuǎn)變換，務(wù)求上下相隨、內(nèi)外合一、意到勁到、意動形隨，意念自始至終貫穿在整個(gè)套路之中。任何一個(gè)細(xì)微的變化也不容絲毫斷意，真正做到以意行氣、以氣運(yùn)身、周身無微不至，高水平運(yùn)動員在運(yùn)動過程中走架、姿勢正確，用意得法，氣息隨外部動作的開合、轉(zhuǎn)換而運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，在其運(yùn)動過程中精神高度集中，也是其能耗量大的原因之一［14，15］。當(dāng)然，這也體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)組具有較高的心肺功能和有氧運(yùn)動能力。氧脈搏是指心臟每次搏動輸出的血量所攝取的氧容量，即每分?jǐn)z氧量除以每分心率，是評估心臟輸送O2 至外周組織的效率的最佳指標(biāo)，其數(shù)值越高，說明心肺功能越好［12］。運(yùn)動心肺功能取決于運(yùn)動心肺偶聯(lián)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，即肺通氣、肺換氣、心血管功能以及所參與的肌肉等。本研究中，太極拳運(yùn)動時(shí)，實(shí)驗(yàn)組具有較高的潮氣量、每分通氣量、攝氧量、相對攝氧量、氧脈搏等，體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)組具有較高的運(yùn)動心肺功能。

3.2 太極拳運(yùn)動對能量代謝的影響分析

太極拳運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)組呼吸商為0.794±0.048，對照組為0.768±0.064，可以認(rèn)為，太極拳運(yùn)動是以脂肪為主要供能物質(zhì)，屬于有氧氧化供能。代謝當(dāng)量是運(yùn)動時(shí)耗氧量與安靜時(shí)耗氧量的比值，可用于評價(jià)運(yùn)動時(shí)的相對能量代謝水平。本研究中，太極拳運(yùn)動時(shí)，實(shí)驗(yàn)組代謝當(dāng)量為5.02±0.85 梅脫，對照組為4.04±0.79 梅脫，也就是說實(shí)驗(yàn)組能量代謝比對照組高約25%。Pate RR 等提出根據(jù)能量代謝大小對體力活動強(qiáng)度進(jìn)行劃分的模式，小于3MET 為低強(qiáng)度運(yùn)動，3 ～6MET 為中等強(qiáng)度運(yùn)動，大于6MET 為高強(qiáng)度運(yùn)動［16］。許中華在《太極拳練習(xí)能量消耗的測量與評價(jià)》中研究發(fā)現(xiàn)，楊氏二十四式太極拳中，20 ～39 歲組的男性太極拳受試者，能量代謝為4.22±0.32MET，40 ～59 歲太極拳受試者能量代謝為4.08±0.35MET，60 歲以上組能量代謝為3.9±0.4MET［17］。可見，本研究結(jié)果與前人研究較為接近，再次證實(shí)了太極拳運(yùn)動為中等強(qiáng)度運(yùn)動。

另外，實(shí)驗(yàn)組和對照組，在安靜時(shí)每分通氣量、攝氧量、相對攝氧量、CO2 呼出量、氧脈搏、代謝當(dāng)量等指標(biāo)無顯著性差異，然而，在運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)組明顯高于對照組。說明，運(yùn)動中的指標(biāo)大小更能體現(xiàn)太極拳對男大學(xué)生心肺機(jī)能、能量代謝等方面的積極影響。

3.3 不同運(yùn)動時(shí)段太極拳運(yùn)動中各指標(biāo)相關(guān)性分析

運(yùn)動前和運(yùn)動后，呼吸頻率與呼吸商不存在相關(guān)關(guān)系，而運(yùn)動中，兩者成正相關(guān)關(guān)系(r=0.488)。這說明，太極拳運(yùn)動中，隨著呼吸頻率的增加，CO2呼出量比攝氧量增加更加明顯。安靜時(shí)，相對攝氧量與潮氣量存在正相關(guān)關(guān)系(r=0.713)，說明潮氣量越大，相對攝氧量越大。然而，運(yùn)動時(shí)和運(yùn)動后，相對攝氧量與潮氣量的相關(guān)關(guān)系減弱。也就是說，運(yùn)動過程中和運(yùn)動后的恢復(fù)期，身體對氧的利用率有所減弱。運(yùn)動前的安靜狀態(tài)和運(yùn)動后的恢復(fù)期，攝氧量、CO2呼出量、呼吸商與心率大小無關(guān)，但是在運(yùn)動過程中，與心率成正相關(guān)關(guān)系，隨著心率的增大，攝氧量、CO2呼出量、呼吸商也隨之變大。有氧健身運(yùn)動中，用心率控制運(yùn)動強(qiáng)度最為普遍，心率與運(yùn)動強(qiáng)度的正相關(guān)關(guān)系已經(jīng)廣泛被認(rèn)可。本研究中，太極拳運(yùn)動時(shí)，心率越大，也就是運(yùn)動強(qiáng)度越大，攝氧量、CO2呼出量、呼吸商也越大。運(yùn)動前安靜時(shí)，潮氣量大小于氧脈搏無關(guān)。太極拳運(yùn)動過程中，潮氣量越大氧脈搏就越大(r=0.718)。通過對實(shí)驗(yàn)組、對照組潮氣量與氧脈搏相關(guān)關(guān)系的進(jìn)一步分析，實(shí)驗(yàn)組r=0.760，對照組r=0.569?？梢?，太極拳運(yùn)動過程中，隨著潮氣量的增加，實(shí)驗(yàn)組氧脈搏增加更加明顯，表現(xiàn)出的心肺功能也更強(qiáng)。

4 結(jié)論

4.1 長期太極拳運(yùn)動可以促進(jìn)運(yùn)動后糖的恢復(fù)，改善能量消耗結(jié)構(gòu);還可以使控制心臟活動的迷走神經(jīng)作用加強(qiáng)，交感神經(jīng)的作用減弱，從而降低安靜時(shí)心率，提高心室每搏輸出量。

4.2 實(shí)驗(yàn)組和對照組，在安靜時(shí)每分通氣量、攝氧量、相對攝氧量、CO2呼出量、氧脈搏、代謝當(dāng)量等指標(biāo)無顯著性差異，然而，在運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)組明顯高于對照組。說明，運(yùn)動中的指標(biāo)大小更能體現(xiàn)長期練習(xí)太極拳對男大學(xué)生心肺機(jī)能、能量代謝等方面的積極影響。

4.3 太極拳運(yùn)動中，隨著呼吸頻率的增加，CO2呼出量相對于攝氧量增加更加明顯。

4.4 太極拳運(yùn)動過程中和運(yùn)動后的恢復(fù)期，身體對氧的利用率有所減弱。

4.5 安靜狀態(tài)時(shí)，心率與攝氧量、CO2呼出量、呼吸商大小無關(guān)，運(yùn)動過程中，心率與攝氧量、CO2呼出量、呼吸商存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別為0.446、0.469、0.582。

4.6 太極拳運(yùn)動中，實(shí)驗(yàn)組潮氣量與氧脈搏正相關(guān)關(guān)系較對照組強(qiáng)，表現(xiàn)出的心肺功能也更強(qiáng)。

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