有氧能力的影響因素及其檢測

李賢珍

有氧能力也稱有氧耐力，是指長時間進行有氧供能的工作能力，其于二零一六年被美國運動醫(yī)學學會評為“臨床生命特征”，隨后受到人們廣泛關(guān)注。有氧代謝能力是指機體在供氧充足的情況下，經(jīng)過能源物質(zhì)氧化分解供應能量完成工作的能力。充足的供養(yǎng)為確保落實有氧工作的基礎(chǔ)，同樣為制約有氧工作的主要原因。所以，單位時間內(nèi)機體的最大攝氧水平以及氧利用率是評價人體有氧工作能力主要指標[1]。近段時間，在有氧能力、運動訓練的密切關(guān)聯(lián)的全新指標逐漸進入人們的眼球并得以應用，雖然在20世紀具備專家學者提出相關(guān)的指標，出于尚未有效呈現(xiàn)運動訓練實踐價值。該文章重點對有氧能力的影響因素和檢測指標展開研究分析。

1 有氧能力的影響因素

1.1 肺通氣、肺換氣的能力

肺呼吸是外界環(huán)境與血液氣體交換和新陳代謝所需能量運轉(zhuǎn)的保證，一般來說，肺呼吸運動包括肺通氣和肺換氣。因呼吸肌持續(xù)有節(jié)律的工作又為整個肺呼吸過程提供著動力，所以肺呼吸能力(除組織換氣)受肺通氣與呼吸器官的影響較大。研究表明[2]，在適高海拔地區(qū)運動狀態(tài)下，肺氣體擴散會受到抑制，動脈氧分壓一旦下降會致使氧供應提高，運動能力增加，增加的氧供應加速氧氣的擴散，為入血提供動力。從呼吸系統(tǒng)看，肺通氣量越大，吸入體內(nèi)的氧氣量就越多，有氧運動具備約好的能力。

1.2 心臟的射血能力

心臟射血能力可實現(xiàn)血液循環(huán)的促進，可在很短的時間中，倘若提高了心臟出血量，運送氧氣就會顯著提高。運動水平可影響心臟的形態(tài)，且其變化也和運動員的最大有氧運動能力緊密聯(lián)系。在體育運動中，人體心臟射血量的影響因素：心室體積與心肌收縮能力的變化，若心臟收縮面積擴大，人體心臟的射血能力就會顯著增強。

1.3 血液的載氧能力

人體中的糖、蛋白質(zhì)和脂肪的氧化分解反應因氧氣的參與得以順利進行，人體自身不能生成氧氣，也不能對氧氣進行儲藏，所以獲取氧氣只可借助外界空氣。機體將氧氣從空氣中輸送進肌肉組織內(nèi)部，該過程就是血液運輸氧氣系統(tǒng)[3]。人體肺部中的氧氣通過血紅蛋白組織傳送到人體組織細胞，若人體生理機能血紅蛋白含量增加，人體中的氧氣含量就會顯著增多。假如人體血紅蛋白降低百分之十的話，對有氧能力的影響比較明顯。

1.4 骨骼肌利用氧的能力

骨骼肌中有氧代謝能力發(fā)展為影響有氧能力的重要因素，有氧代謝中酶含量提高之后，應用氧氣技能持續(xù)提高，其表示機體有氧代謝能力持續(xù)提升。但骨骼肌組織的有氧代謝能力、纖維種類緊密關(guān)聯(lián)，例如肌肉中紅肌纖維具備很大的占比，有氧代謝的能力就越強。研究表明[4]，耐力訓練能夠讓線粒體酶活性升高，增加骨骼肌中有氧代謝酶的活性含量。酶活性的適應性提高對運動員有氧代謝能力和運動成績的提高或許擁有決定性作用。當下，基本表示骨骼肌應用氧能力、心臟射血能力為影響有氧耐力重要因素。

1.5 肌糖原含量

肌糖原為人肌肉有氧代謝影響因素，具有轉(zhuǎn)化效率高的特征。運動環(huán)節(jié)消耗了特別多的血糖，肌糖原擁有分解技能，不可以直接將其劃分為葡萄糖，歷經(jīng)分解可獲得乳酸，通過血液進入人體肝臟中，在肝臟中轉(zhuǎn)換為合成葡萄糖或肝糖原。在很長時間的高強度運動過程中，運動前肌糖原儲量決定了感覺力竭的時間，基于此肌糖原針對耐力運動、極量運動全部為必備能源。實現(xiàn)身體肌糖原儲量的提升，降低運動過程中利用糖原的速率，提高運動之后糖原的恢復能力，且落實超量恢復，對提升耐力運動能力具備特別重要的意義。降低機體氧氣消耗量后，代謝過程中形成的產(chǎn)物會排出到身體之外，不會在體內(nèi)堆積，對身體形成不利的影響?；诖耍诩∪庀戮邆涓叩奶窃?，就具備更多的有氧供能潛力。

2 有氧能力檢測指標

2.1 最大攝氧量

最大攝氧量(VO2max)主要指人體在劇烈運動時，人體肌肉與心肺功能中氧氣能力達到最高的水平，人體技能在短時間內(nèi)獲取的氧氣含量，同時被稱為最大吸氧量或耗氧量。它能夠反映人體機能氧氣運輸、吸收、利用的技能，發(fā)展為有氧工作能力評判的主要指標[5]。VO2max是評判心肺功能和有氧能力的金指標，其于19世紀20年代被Hill和Lupton發(fā)現(xiàn)并定義[6]，而后在世界各國的運動生理實驗室得到普遍使用，且做出了許多研究。研究表明，攝氧量越高，反映出運動員有氧功能水平較高，運動員的耐力水平就越高，主要以耐力性強的運動項目為主，如游泳、馬拉松、足球、滑雪等均以提高運動員的VO2max為關(guān)鍵目標。VO2max是反映有氧能力的關(guān)鍵指標，并不適用于運動員有氧能力的動態(tài)檢測[7]。當前，測量VO2max的方式有多種，主要可以分為直接測試法和間接測試法。

2.1.1 直接測試法

直接測試法是指運動員在運動場地或在實驗室使用運動跑臺、功率自行車等進行逐級遞增負荷運動，并利用氣體分析儀直接測定攝氧量。最大攝氧量的判斷標準：(1)繼續(xù)運動后，攝氧量差小于1.5ml/kg/min；(2)呼吸商成人大于1.1,少兒大于1,心率>95%最大心率(220-年齡)，血乳酸大于7～8mmol/L；(3)體力消耗完畢后，無法保持原本的運動速度；(4)攝氧量伴隨提高運動強度產(chǎn)生平臺或降低。其中，滿足以上3項即可判定達到VO2max。

2.1.2 間接測試法

間接測試法是指受試者進行亞極限強度運動，依據(jù)心率等數(shù)據(jù)運算出最大攝氧量的方法，該方法簡便、易于接受、可適用于不同人群，但精確度不高，誤差較大。在應用一樣模式獲得結(jié)果后，對比相同受試成員身體機能改變上則體現(xiàn)較好的作用。

2.2 無氧閾

無氧閾(AT)[8]為在遞增負荷運動環(huán)節(jié)，其為有氧代謝功能更改為無氧代謝供能的轉(zhuǎn)折。該指標反映了人體在漸增負荷運動中血乳酸開始積累時的最大攝氧量百分利用率，關(guān)鍵是反映骨骼肌對氧的使用能力。經(jīng)剖析看出[9-10]，伴隨著運動強度的變化，最大攝氧量雖停止增加，但最大攝氧量還會不斷提高，訓練實踐也證實了AT強度監(jiān)控訓練是發(fā)展有氧運動能力最有效方法。

2.2.1 通氣閾

人體在運動過程中，會提高負荷，應用通氣改變拐點測量乳酸閾，將其當做通氣閾。 通氣閾為判斷乳酸閾的非損傷性模式，在判斷過程中，其模式應用通氣量大量提高的開始點進行確定。確定肺通氣閾的方式主要有氣體交換率(RQ)、V-slop法、EQ法。其中，RQ法為無創(chuàng)確定無氧閾最簡單的模式。RQ為CO2排出量和O2攝入量的比重，按照糖供能化學定比關(guān)系而言，脂肪功能過程中，1000ml氧氣可形成7000ml二氧化碳，該時期的氣體交換比率是0.7；氨基酸供能下RQ=0.8，糖有氧代謝供能RQ=1。出于提升了運動強度，提升人體下的H+濃度，乳酸中緩沖物與生成乳酸鈉能夠分解出大量的二氧化碳，該時期RQ會超出1。實際無氧閾下RQ=1,實際數(shù)值取決于運動過程中代謝容量、運動強度。

V-slop法：Beaver等分析表示，倘若VCO2比VO2大，人體會形成代謝性酸中毒。Beaver明確表示，運動開始后的某時間中，遞增功率會導致組織二氧化碳的溶解不具備線性關(guān)系。與此同時，較大強度負荷檢測下，人體代謝性酸中毒呼吸代償和二氧化碳降低會導致通氣時難以排盡廢棄物質(zhì)，V-slop法與標準碳酸氫根逐漸降低，動脈血乳酸數(shù)值大于1mmol/L時，達到標準值[11]。

2.2.2 心率無氧閾

Conconi等[12]研究表明，運動強度增加后運動員的心率、跑速表現(xiàn)出線性提高，實現(xiàn)某速度后，會降低人心率，產(chǎn)生平臺態(tài)勢。Conconi將跑速、心率產(chǎn)生的非線性點當其當做心率閾值，該方式為“Conconi test”。

2.2.3 積分肌電

Chaffin、光益宮下表明，在開展遞增負荷訓練時，由于運動強度不斷提高，人體肌肉中積肌電值表現(xiàn)出遞增的線性關(guān)系，實現(xiàn)最大負荷情況下，提高IEMG值會造成偏離非線性的情況，該偏離現(xiàn)狀被當做積分肌電閾。積分肌電閾作為確認無氧閾的主要方法，檢測方法較為簡便、可接受程度較高。學者吳紀堯應用積分肌電閾檢測方法對江西賽艇二十五名運動員的無氧閾測試評定,結(jié)果表明積分肌電閾與乳酸無氧閾、3000米跑成績、6分鐘最大功有密切聯(lián)系。

2.3 血氧飽和度

血氧飽和度(SpO2)主要指人體血紅蛋白中能夠和氧氣結(jié)合的含量與所有血紅蛋白結(jié)合的比率，也就是血液中血液和氧氣的濃度。一般人的動脈血液中氧氣的飽和度為百分之九十八，靜脈血液濃度為百分之七十五。在正常大氣壓下運動時，正常功能的肺可以很好地完成動脈血和氧結(jié)合，即使在大強度運動時，動脈的血氧飽和度仍可維持在較高的水平。機體在正常大氣壓下運動時，肺部能將氧氣與動脈血管融合起來，雖然運動強度有所提高，動脈的血氧飽和度仍可維持在較高的程度。當運動強度大時，血氧飽和度未出現(xiàn)明顯降低，但可判斷肺部毛細血管中血液流動速度會不斷提高，紅細胞經(jīng)過時間很短，血氧結(jié)合時間會縮短，所以肺泡中的動脈血也許不易達到絕對平衡。在大強度運動時，和正常個體相比較，因優(yōu)秀運動員有更高的最大心輸出量，讓其肺毛細血管紅細胞運輸時間縮短，從而導致氧氣和血液融合的時間較短，血氧飽和度更易降低。

2.4 肌氧飽和度

肌氧飽和度(SmO2)主要是指部分肌肉組織中氧氣與血紅蛋白的濃度所占的比率，它能反映肌肉內(nèi)的氧濃度，其變化在一定程度上可反映人體局部肌肉的氧供應和氧利用的平衡。在一定范疇內(nèi)，SmO2和運動強度呈負相關(guān)分布，即是運動強度顯著提高，那么SmO2降低，個體不同的SmO2可隨運動強度而存在顯著差異變化。通過近紅外光譜技術(shù)能高效、便捷、連續(xù)檢測運動肌肉的肌氧的含量，氧氣在人體中運輸需要經(jīng)過和血液下血紅蛋白融合的氧合血紅蛋白，近紅外光譜應用無損測氧技術(shù)過程中出于具備不同含量的血紅蛋白氧氣,近紅外光 (600～1000nm) 下吸收譜落實氧代謝。身體骨骼肌中，除卻血紅蛋白吸收光之外，肌紅蛋白同樣會參與吸收光,其兩者實現(xiàn)了光譜的有效重疊，并且針對所有的吸收貢獻均為25%、75%，與此同時皮下組織、黑色素、脂肪在吸收光中均為恒定的數(shù)量?；诖?，在骨骼肌下，血紅蛋白、氧結(jié)合為改變組織下氧飽和程度的第一因素。肌氧含量可評定機體有氧能力、運動強度、機體運動后的恢復能力、判斷運動性疲勞和監(jiān)測評價運動訓練效果，其可作為一項連續(xù)、靈敏評定機體有氧能力的新指標。

2.5 臨界功率

于20世紀60年代，臨界功率由Scherrer和Monodz最初提出，首先，運動符合固定時達到最大運動強度，肌肉所做的功與最大持續(xù)時間之間的線性關(guān)系，也就是肌肉在很長時間運動并不疲憊的情況下，其時間、功會實現(xiàn)最大比率，并且其全部表示CP可對人有氧能力進行評定。CP理論的提出為人體機能評定方法的研究開辟了新的規(guī)模。Fahimed[13]通過高強度間歇訓練對最大耗氧量的影響進行了探究,并得出最大耗氧量在經(jīng)過10周的訓練后得到了明顯提高。臨界功率當下已經(jīng)發(fā)展為有氧能力重要指標，并且針對訓練運動員具備顯著的含義。

2.6 血紅蛋白

血紅蛋白(Hb)生物學功能第一為運載O2、CO2，緩沖酸性物質(zhì)。人活動按照其耗氧屬性和運動特點劃分為無氧、有氧運動，其中有氧運動需要大量氧氣落實分解氧氣和合成代謝。針對耐力性項目而言，血紅蛋白為評定有氧運動能力、有氧能力儲備的主要指標。對正常群體而言，其血紅蛋白范疇：男性120-160g/L，女性110-150g/L。針對耐力項目的運動成員而言，具備更高的血紅蛋白含量要求，不是越高的含量越好，由于過多的紅細胞會提高血液粘稠度，降低流動性，制約了血液中運輸物質(zhì)和血液的循環(huán)功能，降低了運動能力。當下表示，血紅蛋白在160g/L左右情況下人可更好的發(fā)揮自身的最大有氧代謝能力。

2.7 最大通氣量

最大通氣量能決定氧量攝取的最大限度，在機體運動的過程當中，為保證氧量充足，需對最大通氣量進行保障。有研究表明了最大通氣量的決定要素：(1)呼吸機的收縮力量、胸部結(jié)構(gòu)的完整性、呼吸肌和吸氣肌是呼吸肌的組成部分。(2)呼吸道黏膜的通透性。肺內(nèi)壓關(guān)鍵是指使用大氣和肺內(nèi)壓之間的差，人體中氣體的肺泡能夠順利進入人體組織中。在人體的呼吸結(jié)構(gòu)當中，生理無效腔存在于人體當中，在對該無效腔進行解剖的時，首要過程是在吸氣的過程當中，在上呼吸道到細支氣管當中會存留一部分氣體。而肺泡無效腔是指：在肺部，血液的分配并不是十分均勻，與血液之間的交換存在必然的問題。所以，存留氣體越多，交換的氣體就越少。(3)肺泡組織的彈性。肺泡的彈性首要由肺的彈性纖維和肺泡內(nèi)面液減去氣界面表面的張力組成。肺的彈性能維持肺的擴張狀態(tài)，有益于正常呼吸運動的維持，使肺通氣量進一步增加。

2.8 最大心率

個體最大心率成為判斷有氧代謝供能的主要指標。運動訓練量不會對心率產(chǎn)生較大的作用，但通過長期訓練能讓運動員安靜狀態(tài)下的心率下降[14]。隨著運動員心率儲備的提高，運動員的心率潛力也會得到相應的提升。如果在最大心率不變的情況下長期展開專項訓練，心臟的供氧能力會得到不斷地提高，心輸出量水平也會相應升高。另外，運動員在運動過程中，心率增加且隨著其心臟的適應性改變，心肌也會不斷增厚。因此，為了提高運動員機體的有氧代謝能力，需要提高運動員的心輸出量。

3 小結(jié)

有氧能力的影響因素主要有：(1)肺通氣、肺換氣的能力；(2)心臟的射血能力；(3)血液的載氧能力；(4)骨骼肌利用氧的能力；(5)肌糖原含量。另外，年齡和性別也會對有氧能力具備影響。

有氧耐力性項目評價指標為世界諸多專家學者的研究熱點。若能更好地使用這些檢測指標，能夠在肯定有氧能力時更加精準和全面，并且對運動員有氧耐力和運動成績的提高有著十分重要的意義。