三種間接推算VO2max方法的研究

胡 翔，陳 建

1 研究對(duì)象與方法

1.1 測(cè)試對(duì)象

武漢輕工大學(xué)，武漢體育學(xué)院普通大學(xué)生349名，其基本身體特征如下表：

表1 受試者的身體特征

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試時(shí)間

測(cè)試時(shí)間共3周，第1周采用35、40cm臺(tái)階實(shí)驗(yàn)方法，第2周測(cè)試采用2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)方法，第3周采用美國(guó)的ACSM測(cè)試方法。在這測(cè)試的3周內(nèi)受試者身體條件基本一致。受試者運(yùn)動(dòng)前身體無任何不適現(xiàn)象。

1.2.2 測(cè)試前準(zhǔn)備

受試者在測(cè)試前2h禁止進(jìn)食任何食物，測(cè)試前48h避免劇烈運(yùn)動(dòng)，測(cè)試前靜坐休息5min再開始測(cè)試。

1..2.3 實(shí)驗(yàn)器材

踏凳高：男—40cm，女—35cm；18cm兩步臺(tái)階一個(gè)；瑞典產(chǎn)polar表4個(gè)；Monak818功率自行車2臺(tái)。

1.2.4 測(cè)試方法

1）1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法

運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為3min，受試者跟著節(jié)拍器上下臺(tái)階，節(jié)拍器的頻率為120次/min，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后坐位姿勢(shì)休息4min，每個(gè)受試者配戴polar表，記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的心率。最大攝氧量推算公式如下：

臺(tái)階指數(shù)=100×運(yùn)動(dòng)時(shí)間（s）/（2×運(yùn)動(dòng)停止后第 2、3、4min前30s心率之和）

2）2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法

運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間為3min，受試者跟著節(jié)奏上下臺(tái)階，節(jié)奏的頻率為134次/min，運(yùn)動(dòng)結(jié)束后站立1min，每個(gè)受試者配戴polar表，記錄整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程的心率。最大攝氧量推算公式如下：

VO2max（ml/kg.min）=HRmax×VO2/HR（HRmax（男）=220-年齡，HRmax（女）=210-年齡；VO2為運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，以 134 次/min頻率上下臺(tái)階時(shí)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為28.9ml/kg.min；HR=運(yùn)動(dòng)結(jié)束后10s的心率×6）。

3）ACSM功率自行車方案

表2 實(shí)驗(yàn)方案

表3 方案的選擇

受試者首先根據(jù)自己的實(shí)際情況選擇好運(yùn)動(dòng)方案 （表中活動(dòng)積極是指在近3個(gè)月來每周活動(dòng)3次，每次至少20min）。運(yùn)動(dòng)前受試者根據(jù)自己的身高調(diào)整好功率自行車的座位高度。用polar表記錄每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段最后15s的心率（在本實(shí)驗(yàn)中記錄整個(gè)過程當(dāng)中的心率），然后乘以4得出每階段的心率。在計(jì)算最大攝氧量之前首先要推算出機(jī)體所能輸出的最大功率，其方法是由最后兩個(gè)階段的心率，功率以及年齡預(yù)測(cè)的最大心率通過畫圖法或者預(yù)測(cè)公式推算出最大功率，最后由以下公式求的最大攝氧量，V02max（ml/kg.min）=（預(yù)測(cè)的最大功率/體重）×10.8+7。

2 研究結(jié)果

表4 三種測(cè)試方法所推算的最大攝氧量多重比較檢驗(yàn)

表5 三種方法推算最大攝氧量的相關(guān)性

3 分析與討論

圖1、圖2顯示了在運(yùn)動(dòng)剛開始時(shí)受試者的起始平均心率都在80次/min左右，比國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)報(bào)道安靜狀態(tài)下心率要高，這符合運(yùn)動(dòng)生理學(xué)規(guī)律。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)認(rèn)為在比賽或運(yùn)動(dòng)之前，幾乎所有的器官、系統(tǒng)都發(fā)生一定程度的機(jī)能變化，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉的興奮性提高，物質(zhì)代謝和體溫升高，心率和呼吸頻率加快，動(dòng)脈血壓和肺通氣量增加等等，因此運(yùn)動(dòng)前脈搏適應(yīng)性的增加是正常的生理反應(yīng)。圖1反映男生三種測(cè)試方法心率變化，無論從平均心率，還是從最高心率都可看出1步臺(tái)階負(fù)荷最高，2步臺(tái)階次之，ACSM功率自行車方案最低。圖2顯示女生心率變化，其反映的三種方法的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷情況基本和男生相同。

3.1 男生測(cè)試結(jié)果的分析與討論

李紹榮、馬英華、喬居庫分別報(bào)道直接法測(cè)定普通大學(xué)生最大攝氧量平均值為 47.0ml/kg.min、47.74ml/kg.min、47.5ml/kg.min。在本實(shí)驗(yàn)中，1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法推算出男生最大攝氧量（37.96±1.77ml/kg.min）比國(guó)內(nèi)所報(bào)道低，這可能是此測(cè)試方法實(shí)驗(yàn)負(fù)荷過高的原因造成的，洪芝文等人報(bào)道動(dòng)態(tài)機(jī)能臺(tái)階實(shí)驗(yàn)適宜負(fù)荷量為運(yùn)動(dòng)后即刻的心率在140-160次/min之間，而表4顯示男生1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法運(yùn)動(dòng)后即刻的平均心率達(dá)167.47次/min，超出了臺(tái)階實(shí)驗(yàn)所要求的適宜負(fù)荷范圍。因此所推算最大攝氧量比所國(guó)內(nèi)報(bào)道的直接法測(cè)試平均值小。

在2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法中男生運(yùn)動(dòng)停止后即刻最高心率是143.1次/min，正好在臺(tái)階實(shí)驗(yàn)所適宜負(fù)荷范圍內(nèi)，但所推算的最大攝氧量也比所報(bào)道的低，這有可能是推算公式原因造成的。在此公式當(dāng)中認(rèn)為所有人以134次/min頻率上下臺(tái)階時(shí)其負(fù)荷量為28.9ml/kg.min，然而在實(shí)際的受試者中每個(gè)人的體重并不都一樣，當(dāng)以一樣的頻率上下臺(tái)階時(shí)，所做的功不同，所消耗的能量也就不同，因此這有可能是其測(cè)試結(jié)果與國(guó)內(nèi)所報(bào)道平均水平有差異的原因。

在本實(shí)驗(yàn)中ACSM功率自行車方案推算出最大攝氧量高于國(guó)內(nèi)所報(bào)道的平均值，這可能是由于負(fù)荷量過低的原因造成的。在ACSM方案中停止運(yùn)動(dòng)的標(biāo)志是要求受試者的心率達(dá)到年齡預(yù)測(cè)最大心率的85%，而在本實(shí)驗(yàn)中男生終止時(shí)最高心率才達(dá)到123.33次/min差不多為年齡預(yù)測(cè)最大心率的60%，沒有達(dá)到ACSM方案的要求。因此推算出的最大攝氧量高于國(guó)內(nèi)所報(bào)道的平均值，這種研究結(jié)果與國(guó)外的研究結(jié)果也是相符合的。Greiwe等研究報(bào)道由ACSM方案推算出最大攝氧量高于直接法的測(cè)定值，他們也認(rèn)為是ACSM方案負(fù)荷量偏低的原因造成的，實(shí)驗(yàn)終止時(shí)受試者心率只有年齡預(yù)測(cè)最大心率的65%-70%，此外他們還認(rèn)為ACSM方案高估最大攝氧量還與其推算公式有關(guān)，在推算機(jī)體最大輸出功率時(shí)沒有考慮到無氧供能的部分，也就是把機(jī)體無氧供能部分也算進(jìn)有氧供能，因此這也可能是推算出的最大攝氧量偏高的原因。

表4顯示了三種測(cè)試方法推算出的男生最大攝氧量情況，ACSM功率自行車方案推算出最大攝氧量最大，而1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法推算出最大攝氧量最小。對(duì)三種方法所測(cè)出的男生最大攝氧量結(jié)果進(jìn)行方差檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三種測(cè)試方法的結(jié)果存在顯著性差異。進(jìn)一步作多重比較檢驗(yàn)，兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)方法推算出最大攝氧量并無顯著性差異，而這兩種方法與ACSM方案推算最大攝氧量差異具有顯著性。表5顯示了三種測(cè)試方法的相關(guān)性，其中兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)的測(cè)試方法具有高度的相關(guān)性，且其相關(guān)性具有高度的顯著性，而ACSM方案與兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)只有低度相關(guān)。以上的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法在測(cè)試最大攝氧量方面有相同的效果，而由ACSM方案測(cè)試的最大攝氧量與兩臺(tái)階測(cè)試結(jié)果是有差別的，但由于兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法測(cè)試結(jié)果比所報(bào)道的直接法測(cè)試平均水平低，因此這兩種測(cè)試方法有待進(jìn)一步研究，在1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法測(cè)試強(qiáng)度方面及2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法推算公式方面需作改進(jìn)，才能更加準(zhǔn)確地反映我國(guó)大學(xué)生的有氧耐力水平。

目前在我國(guó)大學(xué)生體質(zhì)測(cè)試中大多采用1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法，與2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法相比較，后者測(cè)試中所用的時(shí)間更短，如果兩種測(cè)試方法經(jīng)改進(jìn)后，后者將更適用于大樣本體質(zhì)測(cè)試調(diào)查與研究。在美國(guó)ACSM方案中，如果增加一定的負(fù)荷量使最后終止階段的心率達(dá)到預(yù)測(cè)最大心率的85%，并且能推算出機(jī)體最大功率中無氧功的比率，然后減去這部分的無氧功，這樣推算出的最大攝氧量可能更接近于真實(shí)的最大攝氧量，但由于此方案所用時(shí)間長(zhǎng)以及實(shí)驗(yàn)儀器的限制，也不宜作為大樣本測(cè)試，只適宜用于評(píng)估個(gè)體健康狀況以及制定個(gè)人的運(yùn)動(dòng)處方。

3.2 女生測(cè)試結(jié)果的分析與討論

表4顯示了三種測(cè)試方法所推算的女生最大攝氧量值，與男生一樣由ACSM方案推算出最大攝氧量最大，而35cm臺(tái)階推算出最大攝氧量最小。表4顯示三種測(cè)試方法推算結(jié)果，經(jīng)方差檢驗(yàn)差異具有顯著性，經(jīng)多重比較法檢驗(yàn)每?jī)煞N方法推算結(jié)果之間差異都具有顯著性。由于國(guó)內(nèi)直接法測(cè)定女生最大攝氧量所報(bào)道平均值相差比較大 （蔡秋報(bào)道40.50ml/kg.min，李紹榮報(bào)道33.52ml/kg.ml）因此不好與全國(guó)水平作比較。

表4顯示女生三種負(fù)荷方法的最高心率，其中2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法與ACSM方案的最高心率分別為 159.5次/min，與140.0次/min。2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法的最高心率是在臺(tái)階實(shí)驗(yàn)所要求的負(fù)荷范圍之內(nèi)，其負(fù)荷是適宜的；而ACSM方案的最高心率是低于實(shí)驗(yàn)所要求的年齡預(yù)測(cè)最大心率的85%，因此負(fù)荷過低，這與國(guó)外的一些研究報(bào)道也是一致的。Greiwe、Kaminsky等研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)受試者以年齡預(yù)測(cè)心率65%-75%終止運(yùn)動(dòng)時(shí)，推算出的最大攝氧量無論男女都高于實(shí)際值的25%。此外Richard等研究發(fā)現(xiàn)女性采用此方案來預(yù)測(cè)其最大攝氧量時(shí)與直接法測(cè)試的結(jié)果相關(guān)性也不高，相關(guān)性的變化范圍是-0.22-0.38。2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法雖然負(fù)荷是適宜的，但其推算公式同樣存在與男生推算公式一樣的問題，公式中以定量的耗能來規(guī)定每個(gè)人相同運(yùn)動(dòng)條件下的耗能量是不適合的。由于這兩種測(cè)試方法都有不足之處，因此雖然表5統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示這兩種測(cè)試方法推算結(jié)果有中度的相關(guān)性，且相關(guān)性具有高度的顯著性，但這種結(jié)果有可能是偶然性的。

女生1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法最高心率達(dá)到167.5次/min高于臺(tái)階實(shí)驗(yàn)所要求的最大負(fù)荷，因此1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法負(fù)荷對(duì)于女生來說也過高，而且與另外兩種負(fù)荷方式相比，此方法的負(fù)荷量也是最高的。這也可能是1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法推算出的最大攝氧量明顯比2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法和ACSM方案推算出的最大攝氧量小的原因。此外其推算結(jié)果與2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法和ACSM方案推算結(jié)果的差異也具有顯著性，相關(guān)性也不高。所以此方法也有待于進(jìn)一步研究，需要在運(yùn)動(dòng)量方面加以改進(jìn)，才能更加準(zhǔn)確地反應(yīng)女生的最大攝氧量。

4 小結(jié)

1）在男生測(cè)試中，1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法與2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法在推算男大學(xué)生最大攝氧量時(shí)低于國(guó)內(nèi)報(bào)道的平均值，但這兩種方法測(cè)試結(jié)果差異無顯著性，而且有高度的相關(guān)性，其相關(guān)性具有顯著性。而兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)與ACSM功率自行車方案測(cè)試結(jié)果差異有顯著性，且相關(guān)性不高。2）在女生測(cè)試中，1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法、2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法和ACSM功率自行車方案三種運(yùn)動(dòng)方式推算女生最大攝氧量結(jié)果差異都具有顯著性，但2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法與ACSM方案測(cè)試結(jié)果有中等的相關(guān)性，且其相關(guān)性具有顯著性。而兩種臺(tái)階實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果呈低度相關(guān)，顯著性也不高。3）1步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)法無論對(duì)男生還是女生運(yùn)動(dòng)量都過高，而ACSM功率自行車方案無論對(duì)男生還是女生來說運(yùn)動(dòng)量過底，2步臺(tái)階實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)量對(duì)于男女生都適宜。

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