影響大學(xué)生最大吸氧量的因素及其測(cè)定方法(綜述)

陳瀚文，徐恒通

最大吸氧量是指通過(guò)整個(gè)身體的骨骼肌肉群的募集所參加的逐級(jí)遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間過(guò)后，不論怎么呼吸或者加大運(yùn)動(dòng)的負(fù)荷功率，氧氣都無(wú)法再被人體更多的利用，這時(shí)單位時(shí)間(通常以分鐘為單位)所能吸取的氧氣數(shù)量就是最大吸氧量(VO2max)。最大吸氧量是目前公認(rèn)的用來(lái)反映一個(gè)人心肺功能的指標(biāo)，而心肺功能是用來(lái)反映大學(xué)生體質(zhì)的重要指標(biāo)之一，因此通過(guò)最大吸氧量數(shù)值的高低可以直接反映大學(xué)生的身體素質(zhì)和有氧工作能力。本文主要對(duì)影響我國(guó)高校大學(xué)生最大吸氧量的因素及最大吸氧量的測(cè)定方法的研究成果進(jìn)行綜述，為更好的提高我國(guó)高校大學(xué)生的身體素質(zhì)和有氧工作能力提供理論參考。

1 最大吸氧量的影響因素

1.1 遺傳因素

最大攝氧量(VO2max)是指在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)時(shí)人體所消耗的氧氣量的最大值，是評(píng)估人體有氧能力的重要因素之一。自20世紀(jì)70年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外大多數(shù)學(xué)者開始對(duì)最大吸氧量于遺傳的關(guān)系進(jìn)行大量研究，認(rèn)為遺傳因素對(duì)最大吸氧量的影響較為顯著。其中生理學(xué)家克索拉斯于1972年進(jìn)行的25對(duì)雙生子(15對(duì)單卵和10對(duì)雙卵)VO2max的實(shí)驗(yàn)最為人熟知，他通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)最大吸氧量的遺傳度為93.4%，說(shuō)明遺傳因素對(duì)最大吸氧量有較大的決定因素[1]。此外通過(guò)研究，包查(1983)認(rèn)為70%-80%的最大吸氧量受遺傳因素的影響。但也有部分學(xué)者認(rèn)為，人類的有氧工作能力基本不靠遺傳影響[2]。

1.2 訓(xùn)練因素

根據(jù)文獻(xiàn)的資料說(shuō)明，大部分作者通過(guò)設(shè)定鍛煉的項(xiàng)目、頻率和時(shí)間，干預(yù)一般大學(xué)生進(jìn)行為期數(shù)周乃至數(shù)月的體育鍛煉，通過(guò)對(duì)體育鍛煉前后兩次VO2max的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，確定了受試者最大吸氧量的數(shù)值相較于訓(xùn)練之前有所提升。李廣寧通過(guò)對(duì)普通年輕男性進(jìn)行8周大強(qiáng)度間歇訓(xùn)練干預(yù)后，包括中等強(qiáng)度的對(duì)照組在內(nèi)的男性的最大吸氧量都得到了明顯的提升[3]。需要注意的是，不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目對(duì)于VO2max的影響也有所不同。大量研究表明，系統(tǒng)訓(xùn)練可以使受試者的最大吸氧量提升5%—20%，只是對(duì)受試者自身水平而言，但也有個(gè)別人可以通過(guò)訓(xùn)練提高25%以上，這通常是由于在訓(xùn)練前初始健康水平較低或訓(xùn)練時(shí)體重和體脂率下降較多。

1.3 肺呼吸能力因素

肺是通過(guò)呼吸肌有節(jié)奏的，持續(xù)的收縮來(lái)吸入空氣，從而完成肺泡與肺毛細(xì)血管血液之間的氣體互換，將氧氣輸送至人體各處，所以，肺呼吸能力一部分受到呼吸肌工作能力的影響。有研究表明，一般人在短時(shí)間進(jìn)行大強(qiáng)度或者長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)時(shí)，呼吸肌會(huì)出現(xiàn)疲勞。同時(shí)，又有研究證明，一般人的呼吸肌疲勞可能是由于在進(jìn)行遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)或者長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)時(shí)，人體內(nèi)大量的血液會(huì)進(jìn)入骨骼肌群進(jìn)行養(yǎng)分運(yùn)輸和廢物代謝，從而使身體內(nèi)的呼吸肌得不到充足的血液[4]。所以，呼吸肌疲勞可能是制約高強(qiáng)度或者長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行耐力運(yùn)動(dòng)中血氧交換的因素之一。在文獻(xiàn)綜述中，國(guó)內(nèi)學(xué)者郭堉圻通過(guò)研究顯示普通大學(xué)生通過(guò)干預(yù)呼吸肌的訓(xùn)練后，最大吸氧量得到了明顯的提高，但王男等對(duì)運(yùn)動(dòng)員的呼吸肌進(jìn)行訓(xùn)練干預(yù)后，運(yùn)動(dòng)員的最大吸氧量沒(méi)有顯著增加。說(shuō)明在類似的呼吸肌訓(xùn)練過(guò)后，沒(méi)有接受過(guò)系統(tǒng)訓(xùn)練大學(xué)生的最大吸氧量相較于運(yùn)動(dòng)員來(lái)說(shuō)出現(xiàn)了相對(duì)較明顯的提升[5]。

1.4 生活習(xí)慣因素

吸煙對(duì)人體健康危害極大，人體在吸入煙后，煙中的一氧化碳會(huì)與紅細(xì)胞結(jié)合，從而降低人體補(bǔ)充氧的能力，使人體的有氧工作能力大幅下降。根據(jù)Larry T. Wier的研究顯示，吸煙指數(shù)(每天吸煙支數(shù)×吸煙年數(shù))為輕度吸煙、中度吸煙和重度吸煙的男性的最大吸氧量相比于無(wú)吸煙史的男性分別下降6%、11%和24%。當(dāng)前，我國(guó)高校的一些大學(xué)生有抽煙的習(xí)慣，這會(huì)使他們的心肺功能有不同程度的下滑。此外，長(zhǎng)期飲酒對(duì)人體心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)都有較大的損害[6]，會(huì)使人體有氧運(yùn)動(dòng)能力下降，從而影響最大吸氧量。

2 最大吸氧量的測(cè)定方法

2.1 直接測(cè)定法

最大吸氧量的直接測(cè)定法是指受試者在具有跑臺(tái)、功率自行車的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)以上兩種儀器設(shè)備進(jìn)行逐級(jí)遞增負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)，使用呼吸面罩和氣體代謝分析儀對(duì)受試者在其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中呼出的氣體進(jìn)行收集和分析，從而計(jì)算出受試者最大吸氧量的一種方法。為保證受試者達(dá)到或接近最大吸氧量平臺(tái)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受試者還應(yīng)該至少具備以下任意一項(xiàng)指標(biāo)才可被評(píng)定為達(dá)到最大吸氧量：(1)呼吸商達(dá)到或超過(guò)1.10；(2)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的中心率達(dá)到或超過(guò)180次/分；(3)受試者主觀已不愿再堅(jiān)持下去(RPE等級(jí)主觀達(dá)到17級(jí)以上)，精神鼓勵(lì)已無(wú)效果。直接測(cè)定法方法嚴(yán)謹(jǐn)，測(cè)量出的數(shù)據(jù)較為精準(zhǔn)，還可以獲得受試者的其他多項(xiàng)生理指標(biāo)，但是需要專門的場(chǎng)地和昂貴的測(cè)試儀器，對(duì)環(huán)境要求比較高；儀器的操作方法比較復(fù)雜，需要有較為專業(yè)的人來(lái)操作儀器；測(cè)試過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，從給受試者佩戴氧氣罩、心率帶等儀器開始，到檢查儀器，熱身，開始進(jìn)行遞增負(fù)荷測(cè)試，結(jié)束為止，總共需要25分鐘左右；實(shí)驗(yàn)后半部分的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度太大，不適合幾乎沒(méi)有運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)的大學(xué)生進(jìn)行測(cè)試[7]。

2.2 間接測(cè)定法

最大吸氧量的間接測(cè)定法是讓受試者在專業(yè)測(cè)試儀器上或?qū)ｉT的場(chǎng)地內(nèi)進(jìn)行次最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)來(lái)推測(cè)最大吸氧量的方法。通過(guò)測(cè)試過(guò)程中受試者的一系列生理指標(biāo)，主觀疲勞等級(jí)等其他數(shù)據(jù)和信息使用特定的公式計(jì)算受試者的最大吸氧量。場(chǎng)地測(cè)試是指在田徑場(chǎng)等專業(yè)場(chǎng)地里根據(jù)計(jì)劃，按照規(guī)定的時(shí)間或距離進(jìn)行奔跑，計(jì)算奔跑的距離或者奔跑的時(shí)間來(lái)評(píng)定有氧工作能力的方法，同時(shí)場(chǎng)地測(cè)試也是評(píng)估大學(xué)生有氧工作能力的重要方式之一，例如庫(kù)珀的12分鐘跑。此外，還有要求受試者按照計(jì)劃根據(jù)一定的節(jié)奏進(jìn)行跑動(dòng)的測(cè)試，比如20米折返跑[8]。上述兩種測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)在于不受專業(yè)設(shè)備的局限，可以大批量的測(cè)試最大吸氧量，但是缺點(diǎn)在于容易受到受試者主觀意志品質(zhì)的影響，尤其是對(duì)不經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的大學(xué)生來(lái)說(shuō)，忽然讓他們進(jìn)行12分鐘跑測(cè)試或20米折返跑，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較大，容易使受試者產(chǎn)生抵觸情緒，在測(cè)試時(shí)不盡全力，影響測(cè)試中數(shù)據(jù)的采集。除了場(chǎng)地測(cè)試之外，還有功率自行車測(cè)試，常用的功率自行車測(cè)試有PWC170測(cè)試法、Fox測(cè)試法、陳文堉法等[9]，這些測(cè)試方法都是以功率自行車為基礎(chǔ)進(jìn)行次最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后根據(jù)受試者的心率和功率自行車的輸出功率通過(guò)特定公式來(lái)推算受試者的最大吸氧量。

3 總結(jié)

通過(guò)回顧影響最大攝氧量的因素及其測(cè)定方法，可以看出最大攝氧量是評(píng)估人體有氧能力的經(jīng)典指標(biāo)之一，受到遺傳等先天因素影響和訓(xùn)練和環(huán)境等后天因素的影響[10]。此外，最大吸氧量的測(cè)定方法多種多樣，但是會(huì)有一定的限制，比如需要在專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室通過(guò)專業(yè)設(shè)備對(duì)受試者進(jìn)行測(cè)量，過(guò)程復(fù)雜，不利于大批量測(cè)試；對(duì)于不經(jīng)常鍛煉的大學(xué)生來(lái)說(shuō)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度偏大，有時(shí)還沒(méi)有到最大攝氧量平臺(tái)，下肢肌肉已經(jīng)出現(xiàn)肌肉的明顯酸痛，無(wú)法在繼續(xù)進(jìn)行遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)，從而無(wú)法準(zhǔn)確的測(cè)量出受試者最大吸氧量的數(shù)值，需要我們?cè)诮窈蟮膽?yīng)用時(shí)酌情考慮，針對(duì)不同體質(zhì)的人群采用相對(duì)合理的測(cè)定方法。