測(cè)定專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有氧、無(wú)氧供能比例的方法

劉海濤

(河南大學(xué) 體育學(xué)院，河南開(kāi)封 475001)

長(zhǎng)期以來(lái)，探尋某專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的能量代謝特征，明確其有氧、無(wú)氧供能比例是科學(xué)化訓(xùn)練的前提要素之一。因此，專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有氧、無(wú)氧供能比例測(cè)定也是體育界人士研究的關(guān)注點(diǎn)。將機(jī)體產(chǎn)生的能量盡可能多地用在專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)是所有運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的一直追求的目標(biāo)。因此，培養(yǎng)與專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)相一致的有氧、無(wú)氧供能比例，是取得最佳運(yùn)動(dòng)成績(jī)的前提條件。因此，測(cè)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧、無(wú)氧供能比例可以為教練員制定科學(xué)合理的訓(xùn)練計(jì)劃提供依據(jù)。

有氧代謝是指機(jī)體依靠能源物質(zhì)的氧化分解提供能量。有氧供能是耐力運(yùn)動(dòng)的主要供能方式，雖然提供能量的速率慢，但供能時(shí)間長(zhǎng)。無(wú)氧代謝是指機(jī)體在氧氣不足情況下分解物質(zhì)提供能量。包括ATP-CP供能和糖酵解供能。ATP-CP供能系統(tǒng)供能特點(diǎn)是速率快、功率大，在爆發(fā)力項(xiàng)目中占主要的供能比例；糖酵解供能在機(jī)體短時(shí)間大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)占主要供能比例，終產(chǎn)物是乳酸。由于人體運(yùn)動(dòng)中所需的能量全部來(lái)自有氧供能和無(wú)氧供能，因此只要測(cè)定該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有氧代謝釋放的能量和無(wú)氧代謝釋放的能量，就可以計(jì)算出該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)有氧、無(wú)氧供能的比例。運(yùn)動(dòng)開(kāi)始后，肌肉中的ATP依靠有氧和無(wú)氧代謝不斷的再度合成。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧代謝容易定量，因?yàn)橛醒醮x產(chǎn)生的ATP與攝氧量之間存在直接關(guān)系，所以如果能夠測(cè)出該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的耗氧量就可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)中有氧代謝供能。但是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中無(wú)氧代謝卻很難準(zhǔn)確測(cè)定，直接測(cè)定無(wú)氧代謝供能帶有損傷性，并且價(jià)格昂貴，因此，無(wú)氧代謝供能多采用間接測(cè)定法。目前測(cè)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量供應(yīng)的方法主要有三種，分別是血乳酸——磷酸肌酸法、肌肉活檢法和累積氧虧法。

1. 血乳酸——磷酸肌酸法

血乳酸濃度的變化情況可以間接反映機(jī)體的無(wú)氧代謝能力，是評(píng)估機(jī)體無(wú)氧代謝的常用指標(biāo)。運(yùn)動(dòng)時(shí)血乳酸增高的原因是糖類(lèi)的無(wú)氧酵解產(chǎn)生ATP，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成CP, 為了不降低運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，ATP濃度不能降低，CP就會(huì)消耗增多，因?yàn)樾枰狢P轉(zhuǎn)化成ATP，所以糖酵解代謝就增強(qiáng)，恢復(fù)消耗的CP，造成血乳酸升高。

使用血乳酸-磷酸肌酸方法測(cè)定專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的有氧、無(wú)氧供能比例需要測(cè)試的指標(biāo)有，運(yùn)動(dòng)前的基線(xiàn)血乳酸濃度，運(yùn)動(dòng)后的最大血乳酸濃度，受試者的體重、肌肉重量，完成該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的攝氧量。計(jì)算思路是，以運(yùn)動(dòng)過(guò)程中總的攝氧量來(lái)表示有氧供能的部分。無(wú)氧供能有兩部分組成：一部分是糖無(wú)氧酵解供能，另一部分是ATP-CP系統(tǒng)供能。糖無(wú)氧酵供能的計(jì)算公式為，(運(yùn)動(dòng)后最大血乳酸濃度-運(yùn)動(dòng)前基線(xiàn)血乳酸濃度)mmol×3.0ml O2eq/kg體重；ATP-CP系統(tǒng)供能為37.0ml O2/kg肌肉重量。肌肉重量可以通過(guò)體成分分析儀、超聲波、磁共振、雙光子X(jué)線(xiàn)、皮褶厚度等方法來(lái)確定。因此，有氧供能比例=該運(yùn)動(dòng)的實(shí)際攝氧量/(該運(yùn)動(dòng)實(shí)際攝氧量+糖無(wú)氧酵供能+ATP-CP系統(tǒng)供能)x100%，無(wú)氧供能的比例=(糖無(wú)氧酵供能+ATP-CP系統(tǒng)供能)/(該運(yùn)動(dòng)實(shí)際攝氧量+糖原無(wú)氧酵供能+ATP-CP系統(tǒng)供能)×100%。這種測(cè)試方法比較簡(jiǎn)單，但不能準(zhǔn)確反映肌肉中乳酸的含量，也不能反映肌肉中儲(chǔ)存的ATP和CP分解供能的情況。這是因?yàn)橄氘?dāng)然地認(rèn)為運(yùn)動(dòng)后血乳酸濃度升高是因?yàn)樘墙徒庠斐傻?，其?shí)還應(yīng)該包含CP的供能。還有研究表明，在血乳酸濃度較高的情況下，CP仍是主要的供能物質(zhì)。

2. 肌肉活檢法

肌肉組織活檢技術(shù)是評(píng)估能量代謝類(lèi)型的常用方法，該方法可以直接測(cè)定肌肉中ATP、CP、乳酸等，這可以幫助我們更加準(zhǔn)確的把握運(yùn)動(dòng)過(guò)程中肌肉的內(nèi)部代謝情況。通過(guò)測(cè)定運(yùn)動(dòng)前后肌肉中ATP、CP、乳酸等的變化可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)中無(wú)氧代謝供能的情況，由于肌肉活檢測(cè)定的是肌肉中的血乳酸、ATP、CP等指標(biāo)的變化情況，因此這種方法比血乳酸一磷酸肌酸方法的準(zhǔn)確性高。利用肌肉活檢法測(cè)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧、無(wú)氧供能比例需要測(cè)試的指標(biāo)有：運(yùn)動(dòng)前、后肌肉中ATP、CP、乳酸含量，該運(yùn)動(dòng)的實(shí)際攝氧量。缺點(diǎn)是，肌肉組織活檢技術(shù)是有創(chuàng)傷性試驗(yàn)，較難被人體接受。因此，有研究者提出了經(jīng)皮肌肉活檢技術(shù)。經(jīng)皮肌肉活檢技術(shù)出現(xiàn)于18世紀(jì)中葉，關(guān)于經(jīng)皮肌肉活檢法與開(kāi)放性活檢技術(shù)的爭(zhēng)論一直沒(méi)有停止過(guò)。與經(jīng)皮肌肉活檢法相比，開(kāi)放性活檢可以直接觀(guān)察到感興趣的肌肉外觀(guān)形態(tài)，并且可以獲取較大體積的樣本。但也存在著局限，只能有外科醫(yī)生操作、需要手術(shù)室，還會(huì)導(dǎo)致疤痕形成。經(jīng)皮肌肉活檢法解決了開(kāi)放性肌肉活檢的這些弊端。

3. 累積氧虧法

累積氧虧法是一種無(wú)損傷性的檢測(cè)無(wú)氧代謝能力方法，具有較高的實(shí)用性和有效性，也是目前國(guó)際上比較認(rèn)可的方法，在實(shí)際運(yùn)用中比較多。主要思路是，依據(jù)是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與攝氧量存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，首先計(jì)算出運(yùn)動(dòng)中的理論需氧量，再測(cè)量出實(shí)際攝氧量，最后獲得無(wú)氧代謝供能比例。

在具體計(jì)算中，我們可以以該運(yùn)動(dòng)的實(shí)際攝氧量作為有氧供能的量，以該運(yùn)動(dòng)的累積氧虧作為無(wú)氧供能的量，以理論需氧量作為該運(yùn)動(dòng)總的能量消耗。由此，該項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的有氧供能比例=該運(yùn)動(dòng)的實(shí)際攝氧量/該運(yùn)動(dòng)理論需氧量×100%，無(wú)氧供能比例=該運(yùn)動(dòng)的累積氧虧/該運(yùn)動(dòng)理論需氧量×100%。實(shí)際攝氧量可以通過(guò)氣體代謝分析儀獲得，理論需氧量可通過(guò)建立的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度——攝氧量的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)外推獲得，累積氧虧=理論需氧量-實(shí)際攝氧量。因此，利用累積氧虧法測(cè)定運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的有氧、無(wú)氧供能比例的關(guān)鍵是求出該運(yùn)動(dòng)的理論需氧量。而理論需氧量獲得的關(guān)鍵點(diǎn)是怎樣構(gòu)建出最好的線(xiàn)性關(guān)系。有研究指出，使用亞極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中的需氧量與輸出功率呈線(xiàn)性關(guān)系推算出累積氧虧，可能會(huì)低估累積氧虧，因?yàn)閺牡瓦\(yùn)動(dòng)強(qiáng)度到高運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度需氧量是呈指數(shù)上升的。另一個(gè)弊端是，沒(méi)有考慮亞極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)酶底物利用度的潛在變化。但目前有關(guān)累積氧虧的研究多見(jiàn)于國(guó)外，國(guó)內(nèi)關(guān)注較少，發(fā)展緩慢。

4. 小結(jié)

血乳酸——磷酸肌酸法計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，但是很多研究證實(shí)，血乳酸的濃度與肌肉中乳酸的濃度差別較大，因此，血乳酸并不能準(zhǔn)確反映肌肉的代謝情況，所以該方法只作為一種輔助方法。肌肉活檢技術(shù)可以獲得肌肉內(nèi)部的代謝參數(shù)，準(zhǔn)確性比較高，但是肌肉活檢技術(shù)復(fù)雜、難度大，在運(yùn)動(dòng)實(shí)踐之中較難廣泛開(kāi)展。累積氧虧法是一種無(wú)損傷性的檢測(cè)無(wú)氧代謝能力的方法，具有較強(qiáng)的可操作性。但是由于理論需氧量是通過(guò)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與攝氧量的對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線(xiàn)外推獲得，較敏感，誤差較大?？傮w來(lái)看，在測(cè)定專(zhuān)項(xiàng)運(yùn)動(dòng)的有氧、無(wú)氧供能比例時(shí)，以累積氧虧法為首選方法，血乳酸——磷酸肌酸法為輔助方法。