跑步經濟性重測信度研究

摘 要：為了探索在同一天（上午和下午）跑步經濟性（RE）的重測信度，選擇12名定向越野和中長跑項目學生運動員作為受試對象，其中女生5名，男生7名，RE測試時間為同一天的上午09：00和下午14：30，室內氣溫20 ℃，濕度45%，結果發現，上午RE的值為（32.622.90） mL/（kg·min），略低于下午RE的值（32.943.05） mL/（kg·min），上下午RE測試結果的組內相關系數為0.928，說明RE重測信度極好。結果表明，同一天的上午和下午RE測量結果比較穩定，重測信度可靠性極高。

關 鍵 詞：運動生理學；跑步經濟性；重測信度；學生運動員

中圖分類號：G822 文獻標志碼：A 文章編號：1006-7116（2013）01-0135-04

跑步經濟性（running economy，RE）是指在次極限負荷的特定速度下跑步，攝氧量達到穩定狀態時每單位體重的攝氧量[1-4]。RE主要用來評價運動員的有氧代謝能力，目前，在評價運動員訓練方法效果方面比較常見[5-6]。研究發現，影響RE的因素是一個比較復雜的系統[7-8]，受試者的疲勞狀態、飲食、服裝以及室溫和濕度等都有可能影響RE測量的信度[4]。在測試期間，通過控制訓練活動、鞋的一致性、跑臺適應時間、測試時間等影響測量誤差的客觀因素條件下，在2.83～4.47 m/s的速度下，優秀或一般水平的男性或者女性跑步者的RE變異系數在1%～4%波動[9-11]。上述RE測量信度的研究選擇測試時間間隔一般是隔日、2 d、4 d、20 d以及28 d等[9-11]，而同一天不同時間RE測量的信度尚未有專門研究。研究發現，生物節律對運動表現會產生一定的影響[12]，生物節律是機體在特定時間內的周期性變化，有研究指出運動員的最佳表現一般出現在早晨[13-14]。那么，RE是否也會受到生物節律的影響，從而造成同一天的上午和下午測量結果出現差異呢？本研究擬通過實驗來驗證學生運動員RE在同一天（上午和下午）的重測信度。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

來自廣州體育學院定向越野隊和中長跑隊的12名受試者志愿參與本課題研究，其中女生5名，男生7名，女生基本情況：年齡（20.501.00）歲；身高（163.014.27） cm、體重（52.963.28） kg；男生基本情況：年齡（20.250.71）歲；身高（173.644.64） cm、體重（66.574.60） kg。為了保證RE測試結果不受訓練疲勞的影響，在正式測試前1 d，所有受試者停止高強度訓練，但保持正常的飲食和一般日常活動。測試前，詳細說明該實驗的目的、注意事項以及可能出現的問題，受試者填寫知情同意書，志愿按照實驗要求配合工作人員進行測試。

1.2 RE測試

RE測試儀器主要采用MAX-II 運動心肺功能測試系統、POLAR心率遙測系統、秒表等。RE開始測試的時間分別是上午的09：00和下午的14：30，室內氣溫20 ℃，相對濕度45%。受試者穿著自己最舒適的運動服裝，下午測試前進行適當的休息。每名受試者均進行了跑臺跑步適應，跑臺適應分兩個階段：第1階段，受試者在跑臺以4 km/h的速度行走10 min，進行3次；第2階段，受試者在跑臺以10 km/h的速度跑10 min，兩個階段累計30 min以上。根據RE的定義，RE主要是指在次極限負荷的特定速度下跑步攝氧量達到穩定狀態時每單位體重的攝氧量[1-4]，本研究讓受試者在10 km/h的速度下跑5 min，取最后2 min的攝氧量的平均值作為RE值。由于可靠性主要指相同條件下同一試驗對相同人群重復試驗獲得相同結果的穩定程度。因此，本研究2次測試的對象、測試儀器以及RE的測試方法、受試者的測試順序等都保持一致。

1.3 數據處理

采用SPSS19.0對各項測量指標的平均數和標準差進行描述性統計，采用配對t檢驗分析上午和下午測試結果之間的差異，重測信度采用組內相關系數（Intra-class Correlation Coefficient，ICC）進行比較檢測。ICC值介于0～1之間，0表示不可信，1表示完全可信。0.90～0.99表示具有極好信度、0.80～0.89表示具有良好信度，0.70～0.79表示具有中等信度，小于0.69表示信度較差[15]。對兩次重復測量均值的系統性誤差采用統計軟件MedCale進行Bland-Altman圖形分析。

2 研究結果及分析

2.1 兩次測量RE及相關代謝指標的差異

從表1可以發現，同一天的上午測量的RE結果為（32.622.90） mL/（kg·min），略低于同一天的下午RE測量的結果（32.943.05） mL/（kg·min），上午測量的VO2絕對值（2020.90347.41） mL/min也略低于同一天下午所測量的VO2絕對值（2044.55369.30） mL/min，但進一步對上午和下午RE測量的相對值和絕對值進行配對t檢驗發現，當顯著性水平為0.05時，同一天的上午和下午RE測量結果差異并不具有顯著性，另外，同一天上午和下午測試的呼吸交換率（RER）和心率（HR）重復測量結果差異均不具有顯著性。

2.2 兩次測量RE及相關代謝指標的組內相關系數（ICC）

組內相關系數（ICC）最先由Bartko[16]用于測量和評價信度大小，本研究選擇ICC指標進行判定RE的重測信度。從表1可以發現，RE、VO2和HR的ICC分別為0.928（95%置信區間為0.751～0.979）、0.984（95%置信區間為0.946～0.996）和0.916（95%置信區間為0.709～0.976），均大于0.9，說明這3個指標的重測信度極好，而呼吸交換率RER的ICC值為0.665（95%置信區間為-0.163～0.904），小于0.69，說明RER的重測信度較差。

2.3 兩次測量RE及相關代謝指標均值的系統誤差

Bland-Altman圖形分析顯示RE兩次測量絕對誤差為0.3 mL·kg-1·min-1，一致性界限為2.7～-3.3 mL·kg-1·min-1。RE兩次測量平均差異值分布顯示沒有系統性誤差，VO2兩次測量絕對誤差為23.6 mL/min，一致性界限為151.0～-198.3 mL/min，VO2兩次測量平均差異值分布顯示沒有系統性誤差；RER兩次測量絕對誤差為0.023，一致性界限為0.146～-0.099，RER兩次測量平均差異值分布顯示沒有系統性誤差；HR兩次測量絕對誤差為1.2 次/min，一致性界限為12～-14.3 次/min，HR兩次測量平均差異值分布顯示沒有系統性誤差。

3 討論

本研究發現，RE測量的可靠性比較高。這在一定程度上歸因于嚴格的實驗控制，例如，受試者進行了足夠的跑臺適應，測試前身體狀態良好，無疲勞癥狀，兩次測試穿著統一，兩次測試時間間隔一定。Morgan DW[10]的研究發現，RE重復測量的差異為1.86%，波動范圍在0.44%～6.24%，變異系數CV為1.32%，波動范圍0.30%～4.40%，RE重復測試的相關性達到0.95，前后測試結果t檢驗差異不具有顯著性，說明RE測量的穩定性比較好。Williams T J[17]進行RE測試結果的變異系數比Daniels[18]的測試結果略微低一點，而比Morgan DW[10]的研究結果又略微高了點，這可能是由研究對象的不同造成的，Williams T J[17]選擇的是一般水平的受試者，而Morgan[10]的研究對象是同質性比較高的高水平跑步選手，另外，Williams[17]進行20次的測試，Morgan[10]只進行了2次測試。測量間隔時間也是影響RE測量結果可靠性的主要因素，Daniels重復測試的時間為7個月，Williams T J[17]重復測試時間為4周，Morgan DW[10]是在2 d進行重復測量。本研究選擇同一天上午和下午進行研究，研究結論基本和前人的觀點一致，即RE重測信度比較高。

Brisswalter[19]研究得出的重復測量的RE差異不具有顯著性，本研究結果與前人的研究結論一致[10，17-18，20-22]，對于一般受試者或者高水平跑步者，RE測量穩定性比較好。然而，與前人的研究進行比較時應該注意到，一方面，大部分的研究選擇的是一般水平的跑步者[17-18，20]；另一方面，訓練對跑步的能量消耗有影響[23-25]。本研究選擇的對象為學生運動員，專項為定向越野和中長跑，主要是為了探討RE測量的穩定性，研究發現，對于普通的學生運動員，選擇在同一天的上午和下午進行測試，RE差異不具有顯著性，該觀點與Brisswalter等人的研究基本一致。

RE值的有效性取決于能量消耗與攝氧量一致[18，26]，即保證測量基本在有氧狀態進行。本研究選擇以10 km/h的測試速度在跑臺上跑5 min時間相當于學生運動員用大約5 min的時間跑一個800 m，在這樣的強度下，上午和下午測量的呼吸交換率分別為0.94 0.08和0.920.04，上午和下午的心率分別為（165.4411.87） 次/min和（163.2714.75） 次/min，據此，可以認為學生運動員并沒有達到最大負荷強度，能量代謝主要以有氧代謝為主，在這樣的速度下其攝氧量與能量消耗是一致的。

本研究發現，下午測量的RE略微大于上午測量的RE值，該測量結果可能歸因于人體的生物節律。Reilly[27]通過計算后發現，體溫對靜息攝氧量的影響只占到37%。研究指出，攝氧量的節律性也不能歸因于促甲狀腺激素，因為當促甲狀腺激素量達到峰值的時候，攝氧量卻處于低谷。Minors與Waterhouse[28]認為，兒茶酚胺可能對攝氧量的節律性具有一定的影響，因為，代謝率的增加與兒茶酚胺的升高同時存在[29]，同時，兒茶酚胺可以促進肝糖原的生成，刺激脂類分解，提高血糖、乳酸、鉀離子，以及自由脂肪酸水平，最終提高代謝率[29-31]。因此，兒茶酚胺可能會對RE測量結果產生一定的影響，未來可以繼續關注這個問題。

RE的存在并非偶然，由于人體具有維持內環境穩定的自我調節能力，所以RE的出現其實只是人體內穩態（homeostasis）機制的一種局部表現形式，主要是由于人體攝氧量借助于內環境的穩定而實現的一種動態的穩定值，人體控制自身的體內環境從而保持相對的穩定狀態，這是人類進化發展過程中形成的一種減少對外界條件依賴性的機制。RE測量結果的穩定性也從一個側面反映出人體在相對較短的時間內，以相同的強度運動，內環境具有保持相對穩定的能力。

本研究的創新之處在于選擇同一天的上午和下午測量跑步經濟性的重測信度，研究發現，上午和下午RE的重測信度比較高，RE測量結果的穩定性說明人體內穩態在相同強度下運動的相對恒定。另外，從研究結果也發現這樣的現象，即下午測量的RE相對值和絕對值均比上午的測量結果略微大點，這種現象可能是由于兒茶酚胺對攝氧量的節律性產生影響造成的，建議運動人體科學專家繼續關注這個問題。

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