關(guān)于評(píng)定心肺耐力指標(biāo)的探討研究①

姚亞娟溫麗華朱琳

（1.廣州體育學(xué)院； 2.廣東省足球運(yùn)動(dòng)中心； 3.廣州體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康系 廣東廣州 510050）

關(guān)于評(píng)定心肺耐力指標(biāo)的探討研究①

姚亞娟1溫麗華2朱琳3*

（1.廣州體育學(xué)院； 2.廣東省足球運(yùn)動(dòng)中心； 3.廣州體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)與健康系 廣東廣州 510050）

通過(guò)查閱有關(guān)心肺耐力指標(biāo)的文獻(xiàn)資料，對(duì)心肺耐力的相關(guān)概念進(jìn)行了闡述。并對(duì)反映心肺耐力的幾個(gè)重要指標(biāo)—最大攝氧量（VO2max）、無(wú)氧閾（Anaerobic Threshold，AT）、最大攝氧量平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）、最大攝氧量速度（vVO2max）等進(jìn)行了綜合分析，同時(shí)探討了這幾個(gè)指標(biāo)的概念、測(cè)定以及應(yīng)用情況。為青少年心肺耐力的測(cè)定以及心肺耐力訓(xùn)練提供理論指導(dǎo)。

心肺耐力 最大攝氧量 無(wú)氧閾 最大攝氧量平臺(tái)

心肺耐力又稱有氧耐力，是身體持續(xù)工作的根本，用于評(píng)定健康體適能指標(biāo)中較為重要的因素之一[1]。有氧耐力是指人體長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行有氧工作的能力?；蛏眢w在氧供給比較充分的環(huán)境下，長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行工作的能力。它是機(jī)體利用氧的能力，以及氧的最大攝取和輸送。最大攝氧量（VO2max）、無(wú)氧閾（Anaerob ic Threshold，AT）、最大攝氧量平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）、最大攝氧量速度（vVO2max）都是用來(lái)評(píng)定它的幾個(gè)較為重要的指標(biāo)。其中，最大攝氧量(VO2max)是最為重要的指標(biāo)，反映的是綜合指標(biāo)；無(wú)氧閾（Anaerobic Threshold，AT）用來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)體最大有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一；最大攝氧量平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）是反映最大攝氧能力以及身體利用氧的綜合能力[2]。青少年體質(zhì)下降引起了國(guó)內(nèi)各屆人士密切的關(guān)注，尤其以耐力素質(zhì)的下降最為突出，國(guó)外研究報(bào)道也層出不窮[3-5]。因此，從心肺耐力的指標(biāo)入手，對(duì)近年來(lái)相關(guān)評(píng)定心肺耐力指標(biāo)的研究進(jìn)展進(jìn)行綜合分析，為增強(qiáng)青少年心肺耐力提供理論基礎(chǔ)。

1 心肺耐力與最大攝氧量

最大攝氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）是指機(jī)體每分鐘運(yùn)動(dòng)時(shí)吸入并被機(jī)體利運(yùn)用的氧氣的最大量，或身體大部分骨骼肌較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，心肺功能和肌肉利用氧氣的能力達(dá)到身體極限狀態(tài)時(shí)，單位時(shí)間所能攝取的氧氣量。我國(guó)成年男性最大攝氧量絕對(duì)值約為3.0～3.5 L/min，相對(duì)值約為50～55 mL/kg·min；女性約為2.0～2.5 L/min，相對(duì)值約為40～45 mL/kg·min。優(yōu)秀耐力運(yùn)動(dòng)員約為4～6 L/min[6]。測(cè)定方法有以下兩種。

1.1 直接測(cè)定法

該方法是指受試者運(yùn)用功率自行車等負(fù)荷器材在操場(chǎng)或室內(nèi)進(jìn)行自身的極限訓(xùn)練，運(yùn)用氣體代謝儀測(cè)出最大攝氧量的數(shù)值。該方法精確、可靠，但花費(fèi)高而且操作復(fù)雜，不適合大規(guī)模的測(cè)試。

1.2 間接測(cè)定法

它是指受試者在進(jìn)行亞極限負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，依據(jù)他的攝氧量、心率和心率所對(duì)應(yīng)的做功數(shù)值等，推算出最大攝氧量的值。目前用的較多的是20 m折返跑、庫(kù)博12 min測(cè)試、臺(tái)階測(cè)試和Astrand-Ryhmin列線圖法等。陳嶸[7]等人認(rèn)為，評(píng)定人體心肺功能時(shí)，20 m折返跑和庫(kù)博12 min跑的訓(xùn)練方法的有效性要好于臺(tái)階測(cè)試的方法。

1.2.1 20 m折返跑法

采用由美國(guó)有氧研究所Fitness gram提供的CD，是Leger和Lambertmin共同建立的錄音帶[8]。以單程跑20 m一次記下數(shù)值為1 lap，來(lái)回跑20 m一次記下數(shù)值為2 laps，按照此方法得到最后成績(jī)，訓(xùn)練結(jié)束時(shí)的最大速度為最后跑速（running speed at the final completed stage of the 20-mSRT），計(jì)算的公式為[9]：MAS=8.5+0.5×運(yùn)動(dòng)終止時(shí)達(dá)到的最高級(jí)別（stage max）。

1.2.2 庫(kù)博12 min跑測(cè)試

庫(kù)博博士[10]在研究115人進(jìn)行12 min跑時(shí)發(fā)現(xiàn)：它的訓(xùn)練成績(jī)與最大攝氧量相對(duì)值之間呈高度相關(guān)（r=0.897）。進(jìn)一步表明，12 min跑的運(yùn)動(dòng)成績(jī)可以間接推算出最大攝氧量的相對(duì)值。蔡秋和王步標(biāo)等人[11]選取30人進(jìn)行的研究也發(fā)現(xiàn)兩者具有相關(guān)性（r=0.741）。相對(duì)比得出，最大攝氧量絕對(duì)值的相關(guān)性12 min跑要優(yōu)于1 000 m跑測(cè)試方法。因此，有氧供能消耗的比例12 min跑的消耗高于1 000 m跑。

1.2.3 臺(tái)階負(fù)荷推測(cè)法

是指利用臺(tái)階為測(cè)試模型，通過(guò)測(cè)定受試者體重和第五分鐘訓(xùn)練時(shí)的心率來(lái)預(yù)測(cè)最大攝氧量數(shù)值。

最大攝氧量的判斷標(biāo)準(zhǔn)為[12]：(1)隨著負(fù)荷的逐漸增長(zhǎng)，身體的吸氧量不變或呈下降趨勢(shì)；（2）呼吸商≥1.10；（3）最高心率≥180次/min；（4)經(jīng)反復(fù)鼓勵(lì)仍不能堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)。滿足其中三項(xiàng)就可以判斷最大攝氧量。

相關(guān)結(jié)果發(fā)現(xiàn)最大攝氧量具有一定的遺傳性[13]，因?yàn)檠芫o張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）由基因決定。當(dāng)損耗同樣多的能量時(shí)，體內(nèi)動(dòng)用較多ACE-I基因的運(yùn)動(dòng)員能做出較多的有用功[14]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)律性的耐力訓(xùn)練可在某種程度上增強(qiáng)身體的最大攝氧量。最大攝氧量與其訓(xùn)練成效聯(lián)系密切，在一定程度上可以預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)成績(jī)。但最大攝氧量并非是影響他的獨(dú)一因素，此外，最大攝氧量還可以作為評(píng)定機(jī)體有氧能力、運(yùn)動(dòng)員選材以及制定訓(xùn)練計(jì)劃的指標(biāo)和依據(jù)。因此，準(zhǔn)確評(píng)定最大攝氧量對(duì)提高心肺耐力具有重要的影響。

2 心肺耐力與無(wú)氧閾

無(wú)氧閾(AT)是指機(jī)體隨著訓(xùn)練量的增加，由有氧供能逐步向無(wú)氧供能轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。它是用來(lái)評(píng)價(jià)人體最大有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要指標(biāo)，通常以血乳酸含量達(dá)到4 mmol/L時(shí)所對(duì)應(yīng)的心率或強(qiáng)度來(lái)測(cè)得。由Wasserman[15]首次提出并確定其數(shù)值，引起了同領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者的關(guān)注并驗(yàn)證其研究。其測(cè)定方法有以下兩種。

2.1 乳酸閾測(cè)定法

它是以乳酸-強(qiáng)度曲線為機(jī)理，采用逐步遞增的方式獲得。它的強(qiáng)度越大，說(shuō)明它的有氧代謝能力加強(qiáng)。經(jīng)過(guò)某一階段的訓(xùn)練后，如果受試者乳酸閾強(qiáng)度提高，有氧代謝也逐步提高，表明訓(xùn)練效果較好；反之，則訓(xùn)練效果差，訓(xùn)練強(qiáng)度過(guò)大。

2.2 通氣閾測(cè)定法

它是指人體在進(jìn)行逐級(jí)遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)，肺通氣量呈現(xiàn)迅速增加的拐點(diǎn)，即通氣量與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度之間失去聯(lián)系的拐點(diǎn)。該法具有客觀、無(wú)創(chuàng)、精確的特點(diǎn)，可較為切確的測(cè)出受試者的無(wú)氧閾，進(jìn)而評(píng)價(jià)受試者的有氧能力。

無(wú)氧閾的判斷標(biāo)準(zhǔn)[16]：（1）VE、VCO2出現(xiàn)非線性增加的拐點(diǎn)；（2）VE/VO2突然增大，并且VE/VCO2不下降；（3）呼吸商（R）忽然增高的拐點(diǎn)（通常RQ=1）。

無(wú)氧閾主要反映肌肉對(duì)氧的利用能力，人體在逐級(jí)遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，乳酸從開(kāi)始直至積累到最大攝氧量時(shí)的百分利用率。

李俊勇等[6]研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)氧閾同最大攝氧量相似，男生12 min跑成績(jī)大于1 000 m跑。進(jìn)一步得出12 min跑不僅可以用來(lái)評(píng)定人體有氧工作能力，還可以反映學(xué)生的有氧耐力。吳衛(wèi)等[17]研究表明，VO2max與AT具有顯著性的正相關(guān)（r=0.766，P<0.05），VO2max與AT(%VO2max)無(wú)顯著相關(guān)（r=0.351，P>0.05），提示：VO2AT可能以VO2max為基礎(chǔ)，受遺傳影響較大，而AT(%VO2max)主要受訓(xùn)練變化影響較大。運(yùn)動(dòng)員有氧能力的提高并不完全是最大吸氧量增長(zhǎng)的結(jié)果，而是由于骨骼肌代謝能力的提高導(dǎo)致能量供應(yīng)效率提高的結(jié)果。研究已經(jīng)證明：A T標(biāo)志著無(wú)氧代謝效率的水平與有氧能力有非常密切的聯(lián)系。

3 心肺耐力與最大攝氧量平臺(tái)

最大攝氧量平臺(tái)的持續(xù)時(shí)間(VO2maxPD)是指在獲取最大攝氧量數(shù)值時(shí)，跟著訓(xùn)練強(qiáng)度的逐步增加，而攝氧量值不變，攝氧量在最高水平維持的時(shí)間。這一概念是由陸紹中[18]提出的。它的提出對(duì)耐力項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員的選材及訓(xùn)練方法的選取都有一定的研究?jī)r(jià)值，但對(duì)其詳細(xì)的解釋還有待進(jìn)一步研究。與VO2max類似，心肺功能是制約它的主要的生理機(jī)制，取決于血液攜帶氧氣的能力、心臟的泵血功能和血流動(dòng)力學(xué)等。

VO2maxPD的判斷：隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，VO2在一定程度后不在增長(zhǎng)并且逐步落后于VE的增長(zhǎng)，呈現(xiàn)平臺(tái)狀態(tài)，逐步與VE出現(xiàn)分叉，根據(jù)分叉情況并結(jié)合VO2max的判斷原則來(lái)確定VO2maxPD[19-21]。

李俊勇[16]等人在研究男生12 min跑成績(jī)同最大攝氧量平臺(tái)的相關(guān)性時(shí)得出，兩者沒(méi)有相關(guān)性，表明VO2maxPD可能是從另一個(gè)方面反映有氧能力的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。VO2maxPD反映了機(jī)體的速度保持能力或稱速度耐力。在胡國(guó)鵬[22]的研究中，VO2maxPD與中長(zhǎng)跑成績(jī)高度相關(guān)(r>0.80)，與VO2max、VT相關(guān)系數(shù)介于0.67～0.72之間，是一個(gè)有效的反映中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員有氧耐力的指標(biāo)，反應(yīng)了機(jī)體保持高強(qiáng)度的能力。與VO2maxPD相比，VO2max和AT更能周全地體現(xiàn)機(jī)體的有氧運(yùn)動(dòng)能力，所以VO2max和AT都應(yīng)成為發(fā)展機(jī)體有氧運(yùn)動(dòng)能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

陸紹中[23]研究?jī)山M不同等級(jí)球類運(yùn)動(dòng)員的VO2max和VO2maxPD都有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且運(yùn)動(dòng)員的VO2max PD與在跑臺(tái)上運(yùn)動(dòng)的能力具有較強(qiáng)的相關(guān)性(r=0.723，P<0.01)。李開(kāi)剛[24]等人得出游泳運(yùn)動(dòng)員，尤其是男性，他們的VO2maxPD與血紅蛋白具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）和相關(guān)性，男女運(yùn)動(dòng)員VO2maxPD與乳酸清除率之間的關(guān)系均具有非常顯著性的相關(guān)。王翔[25]也得出普通大學(xué)生VO2maxPD與12 min跑成績(jī)具有十分顯著性的聯(lián)系。

4 心肺耐力與最大攝氧量速度

1984年，Daniel[26]從理論上通過(guò)次最大強(qiáng)度時(shí)攝氧量-速度的關(guān)系提出了（Velocity associated with VO2max(vVO2max，最大攝氧量速度) 的概念，并認(rèn)為這是整合了VO2max和跑步效率(RE，running economy) 等參數(shù)的又一心肺耐力評(píng)定的有效指標(biāo)。近些年的研究表明，vVO2max有多種不同的含義。為了方便獲得，vVO2max一般被認(rèn)定為在逐漸增加負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得VO2max能力時(shí)的跑速[27]，也有用最大有氧速度(maximal aerobic speed，MAS)來(lái)表示。伴隨研究的深入，vVO2max的研究有兩種代表性的方法，一是以Daniel[26]為代表，通過(guò)間接推算法推算它的數(shù)值；另外一個(gè)是以Billat[28]等人為代表，在實(shí)驗(yàn)室通過(guò)逐級(jí)遞增負(fù)荷測(cè)試得出的數(shù)值。

在胡國(guó)鵬[22]的研究中，雖然很難說(shuō)明vVO2max是整合了VO2max和RE的有氧耐力指標(biāo)，但充分說(shuō)明，vVO2max與有氧耐力有關(guān)，它與1 500 m，5 000 m，10 000 m成績(jī)高度相關(guān)。在研究中他指出，vVO2max與中長(zhǎng)跑成績(jī)相關(guān)系數(shù)介于0.801～0.878之間，與VO2max等其他心肺耐力評(píng)價(jià)指標(biāo)等呈中度相關(guān)(r>0.6，P<0.01)，反映了機(jī)體達(dá)到VO2max時(shí)的臨界狀態(tài)和耐力水平，是另外一個(gè)耐力評(píng)定的有效指標(biāo)。多半研究得出，vVO2max訓(xùn)練可以縮短機(jī)體在VO2max水平下的總體訓(xùn)練時(shí)間。Billat等[29]人發(fā)現(xiàn)間隔30 s進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，會(huì)獲得佳的強(qiáng)度并且與能夠及時(shí)得到休息，使運(yùn)動(dòng)員的總訓(xùn)練時(shí)間可以提高到10 min(83%Tmax)。

5 結(jié)語(yǔ)

VO2max用來(lái)體現(xiàn)機(jī)體有氧能力的綜合情況，不但能夠表明心肺功能狀況，而且能與機(jī)體多種機(jī)能緊密聯(lián)系，同時(shí)體現(xiàn)了機(jī)體能到達(dá)VO2的最大值。

AT能高水平的反應(yīng)機(jī)體利用氧的能力，也是VO2max的外周機(jī)制和其組成要素之一。

VO2maxPD用來(lái)反映身體機(jī)能調(diào)節(jié)系統(tǒng)和氧運(yùn)輸系統(tǒng)，從而保持較高能力的氧供應(yīng)和最大攝氧量以及綜合利用氧的能力。

vVO2max通常用來(lái)中長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間的制訂以及比賽成效等方面。

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Research on Cardiopulmonary Endurance Evaluation Index

Yao Yajuan1Wen Lihua2Zhu Lin3*
(1.Guangzhou Sports University; 2.Guangdong Province Football Center;3.Department of Sport and Health,Guangzhou Sports University,Guangzhou Guangdong,510050,China )

By looking up the literature of cardiopulmonary endurance index data, expounds the concept of cardiopulmonary endurance.And reflect cardiorespiratory endurance of several important indicators-Maximal Oxygen Uptake(VO2max), Anaerobic Threshold (AT),Maximal Oxygen Uptake Platform Duration (VO2maxPD), Maximal Oxygen Uptake Speed(vVO2max)conducted a comprehensive analysis, etc.,also discussed the concept of these indicators,measurement and applications. Provide theoretical guidance for young people as well as determination of cardiorespiratory endurance cardio endurance training.

Cardiorespiratory endurance; Maximal oxygen uptake; Threshold; Maximal oxygen uptake platfoum

G80-32

A

2095-2813(2017)07(a)-0010-04

教育部人文社科研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：13yjc890050）,青少年心肺耐力有效監(jiān)測(cè)方法和心肺耐力預(yù)警參數(shù)及預(yù)警機(jī)制構(gòu)建的研究。

姚亞娟（1992—），女，漢，河北唐山人，碩士研究生在讀，研究方向：運(yùn)動(dòng)與健康促進(jìn)。

朱琳（1975—），女，漢，黑龍江人，博士，教授，研究方向：體質(zhì)健康與健康促進(jìn)，運(yùn)動(dòng)員生理機(jī)能評(píng)定，E-mail：40848567@qq.com。

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.19.010