遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)對大學(xué)生心肺耐力的影響

莫偉彬，李國峰，李明亮

心肺耐力是評(píng)定人體體質(zhì)健康的重要核心要素之一，是機(jī)體內(nèi)通過心臟泵血和肺呼吸推動(dòng)血液循環(huán)向機(jī)體輸送營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的能力，從而滿足各種人體生命活動(dòng)物質(zhì)和能量代謝的需要［1－2］。是與呼吸、體溫、脈搏、血壓并列為第5大生命體征［3］。大學(xué)生正處在青少年與成年人之間的生理期及走向社會(huì)發(fā)展的過渡期，大學(xué)生體質(zhì)健康是國家和民族健康的未來保障。近年來青少年學(xué)生體質(zhì)健康監(jiān)測研究顯示，青少年群體的身體素質(zhì)整體呈下降趨勢，其中心肺耐力素質(zhì)的下降尤為明顯［4］。因此，為進(jìn)一步完善大學(xué)生體質(zhì)健康水平，本研究通過測定大學(xué)生心肺耐力（CRE）指標(biāo)，提供有效的數(shù)據(jù)和分析，了解大學(xué)生體質(zhì)水平特征，提升青少年學(xué)生體質(zhì)健康和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

1 研究對象

按照自愿參加的原則，選取廣西師范大學(xué)體育專業(yè)男生20名，普通專業(yè)20名為受試對象，經(jīng)PAR－Q《體力活動(dòng)準(zhǔn)備問卷》進(jìn)行篩查，受試者要求無嚴(yán)重的心血管病、慢性病或代謝性疾病等癥狀。通過測量運(yùn)動(dòng)前血壓的結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)者在運(yùn)動(dòng)前血壓均在正常范圍之內(nèi)。基本情況如表1所示。

2 研究方案

測試場地：廣西師范大學(xué)體育與健康學(xué)院，體質(zhì)測量與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)室。測試方案：本實(shí)驗(yàn)結(jié)合Balke方案和Bruce運(yùn)動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)設(shè)計(jì)，運(yùn)用德國Cortex MetaMax 3B－R2便攜式氣體代謝分析儀、德國h／P／cosmos Pulsar跑臺(tái)、Polar心率帶等儀器監(jiān)控心率和測定心肺耐力（CRE）指標(biāo)（肺活量、最大攝氧量絕對值、潮氣量和每分通氣量等指標(biāo)），同時(shí)采用美國ActiGraph生產(chǎn)的三軸體力活動(dòng)監(jiān)控儀測試運(yùn)動(dòng)及訓(xùn)練過程中的能量代謝情況。和Polar心率表觀察心率的變化。運(yùn)動(dòng)終止標(biāo)準(zhǔn)：①心率達(dá)到最大心率（220－年齡）；②呼吸困難、頭暈、極度疲勞和臉色蒼白等。③受試者達(dá)到最大能力，提出停止測試；④攝氧量出現(xiàn)平臺(tái)，具體運(yùn)動(dòng)方案見表1。

表1 受試者基本信息

表2 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)方案

3 統(tǒng)計(jì)處理

4 結(jié)果與分析

4.1 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中各組運(yùn)動(dòng)員心率的變化

由表3可知，在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中，普通專業(yè)測試者在第4等級(jí)心率達(dá)到189.8±4.9次／分鐘終止了運(yùn)動(dòng)，從各等級(jí)來看，體育專業(yè)與普通專業(yè)測試者在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中心率的變化顯上升的趨勢；普通專業(yè)運(yùn)動(dòng)員各等級(jí)心率與體育專業(yè)測試者相比具有差異性（P＜0.05或P＜0.01）。

表3 各等級(jí)運(yùn)動(dòng)員心率變化情況（單位：次／分鐘）

4.2 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中各組運(yùn)動(dòng)員最大攝氧量（VO2max）變化

從表4中可以看出，在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中，不同強(qiáng)度測試者的VO2max是不同的。隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的遞增運(yùn)動(dòng)員的VO2max也隨之增加；從各等級(jí)來看，普通專業(yè)試驗(yàn)者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到13 km／h時(shí)VO2max最大。體育專業(yè)試驗(yàn)者在15 km／h時(shí)VO2max最大。體育專業(yè)測試者的VO2max均比普通專業(yè)者要高，體育專業(yè)、普通專業(yè)測試者VO2max絕對值均值之間具有差異性（P＜0.05）

表4 各等級(jí)運(yùn)動(dòng)員VO2max絕對值變化情況（L／min）

4.3 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中各組運(yùn)動(dòng)員潮氣量（VT）的變化

從表5中可以看出，各專業(yè)測試者在不同等級(jí)中其VT值都有所不同，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，不同等級(jí)的VT值出現(xiàn)上升的趨勢，對于體育專業(yè)而言，2和3等級(jí)階段VT值上升較明顯，普通專業(yè)測試者在3等級(jí)階段VT值上升較明顯。從不同專業(yè)測試者比較來看，普通專業(yè)測試者每等級(jí)VT值均比體育專業(yè)測試者要低（P＜0.05）。

表5 各等級(jí)運(yùn)動(dòng)員VT變化情況（L）

4.4 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中各組運(yùn)動(dòng)員每分通氣量（VE）的變化

由表6可知，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，不同等級(jí)的VE值出現(xiàn)上升的趨勢；對于體育專業(yè)而言，等級(jí)4和5階段VE值上升較明顯，普通專業(yè)測試者在4等級(jí)階段VE值上升較明顯。從不同專業(yè)測試者比較來看，普通專業(yè)測試者每等級(jí)VE值均比體育專業(yè)測試者要低（P＜0.05或P＜0.01）。

表6 各等級(jí)運(yùn)動(dòng)員VE變化情況（L／min）

4.5 遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中不同專業(yè)運(yùn)動(dòng)員能量代謝（MET）的變化

由表7可知，安靜狀態(tài)下普通專業(yè)測試者M(jìn)ET值高于體育專業(yè)測試者（P＜0.05），隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度的增加體育專業(yè)與普通專業(yè)MET值也隨之上升。體育專業(yè)和普通專業(yè)在等級(jí)4 MET值上升較明顯；從不同等級(jí)測試者比較來看，普通專業(yè)MET值均比體育專業(yè)測試者高，其中在等級(jí)2、3和4階段普通專業(yè)測試者與體育專業(yè)測試者比較均有差異性（P＜0.05或P＜0.01）。

表7 各等級(jí)運(yùn)動(dòng)員MET變化情況

5 討論

1.遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)對大學(xué)生心率的影響

心率是指人體在安靜時(shí)心臟每分鐘跳動(dòng)的次數(shù)，正常范圍為60～100次／分鐘。心率受年齡、性別和其他生理因素的影響。在運(yùn)動(dòng)中心率的快慢與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度密切相關(guān)。唐浩軒［5］研究表明，心率的變化可以反映出人體機(jī)體能量代謝水平、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或水平以及機(jī)體恢復(fù)狀況。竇麗等［6］對大學(xué)生進(jìn)行12周高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練后，增加了大學(xué)生最大心率和安靜時(shí)心率，結(jié)果表明高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練對機(jī)體心臟產(chǎn)生了很好的刺激，促進(jìn)了新陳代謝。肖剛［7］研究發(fā)現(xiàn)，心率是運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的客觀指標(biāo)，在步行、慢跑和中速跑中心率都顯著加快，但增加到一定程度后心率增速放緩。本研究發(fā)現(xiàn)，普通專業(yè)測試者在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中心率增長速度比較快，當(dāng)普通專業(yè)測試者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到13km／h，心率達(dá)到189.8次／分鐘而終止了運(yùn)動(dòng)，而體育專業(yè)測試者繼續(xù)運(yùn)動(dòng)到15km／h，心率達(dá)到190.5次／分鐘。表明心率的增加與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān)。

2.遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)對大學(xué)生心肺耐力指標(biāo)的影響

心肺耐力是指機(jī)體在長時(shí)間進(jìn)行不同強(qiáng)度活動(dòng)時(shí)利用氧的能力，它是評(píng)定人體體質(zhì)健康的重要核心要素之一，是機(jī)體內(nèi)通過心臟泵血和肺呼吸推動(dòng)血液循環(huán)向機(jī)體輸送營養(yǎng)物質(zhì)和氧氣的能力，從而滿足各種人體生命活動(dòng)物質(zhì)和能量代謝的需要［8］。而影響心肺耐力指標(biāo)有最大攝氧量、每分通氣量、潮氣量、肺活量、心率和心輸出量等生理指標(biāo)。最大攝氧量（VO2max）是指人體在進(jìn)行有大量肌肉群參加的長時(shí)間劇烈運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)心肺功能和肌肉利用氧的能力達(dá)到本人極限水平時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)所能攝取的氧量，是評(píng)定人體心肺功能、有氧工作能力和科學(xué)選材的重要指標(biāo)［9］。研究發(fā)現(xiàn)，不同的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷機(jī)體內(nèi)VO2max、VT、和VE有著不同的變化。顧婷婷等［10］研究發(fā)現(xiàn)，普通大學(xué)生苗鼓運(yùn)動(dòng)干預(yù)后VO2max顯著增加，提高心肺功能。黃熙瑜［11］研究發(fā)現(xiàn)，Cross Fit的高強(qiáng)度力量訓(xùn)練能改善健康成年男子的最大攝氧量。本研究發(fā)現(xiàn)，第一等級(jí)各組測試者VO2max較低，但隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的遞增運(yùn)動(dòng)員的VO2max也隨之增加；到了第四等級(jí)普通專業(yè)測試者運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度達(dá)到13 km／h時(shí)VO2max最大，體育專業(yè)測試者在第五等級(jí)跑臺(tái)速度達(dá)到15 km／h時(shí)VO2max最大。表明VO2max達(dá)到一定水平后不再提高，這可能與最大攝氧量受遺傳因素影響密切相關(guān)［12］；同時(shí)也表明長期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增強(qiáng)了心肌收縮力和氧的運(yùn)輸能力，從而提高心肺功能。

每分鐘通氣量（VE）是指機(jī)體每分鐘吸入或呼出的氣體總量，是潮氣量同呼吸頻率的乘積（每分通氣量＝潮氣量×呼吸頻率），受運(yùn)動(dòng)員性別、年齡、運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目以及訓(xùn)練水平等因素影響。潮氣量（VT）指機(jī)體在每一呼吸周期中，吸入或呼出的氣量。山秋麗等［13］研究表明，長期參加體育鍛煉能提高肺通氣機(jī)能，改善心肺功能。汪莉莉等［14］研究發(fā)現(xiàn)，間歇跑臺(tái)訓(xùn)練對女子籃球運(yùn)動(dòng)員的潮氣量、呼吸頻率和每分鐘通氣量有顯著提高。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加，不同等級(jí)的VT和VE值出現(xiàn)上升的趨勢，各測試者在第三等級(jí)階段VT值上升較明顯。而VE值在第四等級(jí)上升較明顯。普通專業(yè)者跑到第四等級(jí)（13 km／h）就停止了運(yùn)動(dòng)而體育專業(yè)測試者跑到第五等級(jí)（15 km／h）。表明體育專業(yè)測試者具有較高的運(yùn)動(dòng)心肺功能。

3.遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)中不同專業(yè)運(yùn)動(dòng)員能量代謝（MET）的變化

能量代謝是指各種能源物質(zhì)在機(jī)體內(nèi)進(jìn)行分解代謝過程中所伴隨著的能量釋放、轉(zhuǎn)移和利用。而代謝當(dāng)量主要反映機(jī)體能量水平和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的客觀指標(biāo)，它主要受不同的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目、強(qiáng)度、時(shí)間或機(jī)體內(nèi)肌肉活動(dòng)量、環(huán)境溫度、能量供給方式及途徑等因素有關(guān)。Rosenberger等［15］研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度大時(shí)總能量消耗也大，其產(chǎn)生的乳酸強(qiáng)大的能量消耗高于乳酸強(qiáng)度低的，其脂肪氧化分解也有所差異。梁華偉等［16］研究發(fā)現(xiàn)，間歇性訓(xùn)練能改善大學(xué)生心肺功能和能量代謝當(dāng)量，從而提高運(yùn)動(dòng)耐量。呂文璇等［17］研究發(fā)現(xiàn)，大學(xué)生進(jìn)行苗鼓運(yùn)動(dòng)與6km／h快步走之間代謝當(dāng)量沒有顯著變化。本研究發(fā)現(xiàn)，安靜狀態(tài)下普通專業(yè)測試者代謝當(dāng)量值高于體育專業(yè)測試者（P＜0.05），隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷強(qiáng)度的增加體育專業(yè)與普通專業(yè)代謝當(dāng)量值也隨之上升。體育專業(yè)和普通專業(yè)在等級(jí)4代謝當(dāng)量值上升較明顯，而體育專業(yè)者能跑到5等級(jí)。提示大學(xué)生能量代謝當(dāng)量的高低與經(jīng)常參加體育鍛煉及運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度密切相關(guān)。