北京體育大學乒乓球方向本科生（男生）心肺功能測定與分析

王 偉，劉 杰，汪巧琴，修立偉

（1.北京市上地實驗學校，北京 100085；2.安徽省宿松縣許嶺初級中學，安徽 安慶 246523）

實驗與調查

北京體育大學乒乓球方向本科生（男生）心肺功能測定與分析

王 偉1，劉 杰1，汪巧琴1，修立偉2

（1.北京市上地實驗學校，北京 100085；2.安徽省宿松縣許嶺初級中學，安徽 安慶 246523）

本文采用文獻資料法、實驗法和數理統計法等研究方法，通過在不同階段下攝氧量（VO2）、心率（HR）、呼吸頻率（RF）、通氣量（VE）、氧脈搏（O2Pulse）等指標的變化分析北京體育大學本科生（男生）心肺功能的變化規律。

最大攝氧量；心肺功能；體育專業

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

北京體育大學乒乓球方向本科生（男生）心肺功能情況。

1.2 研究方法

1.2.1 文獻資料法 通過中國知網圖文數據庫等進行心肺功能方面相關資料搜集，為全面了解本課題領域的研究現狀和前沿動態提供理論基礎。

1.2.2 實驗法 （1）實驗對象。隨機選擇北京體育大學乒乓球本科生（男生）每年級各10名，共30名（經健康檢查，無心肺肝腎及內分泌等疾病病史）。要求測試者在測試前幾天內沒有過大、過強的運動量，沒有吸煙、飲酒等行為，在飯后2h進行實驗。（2）測試儀器。意大利COSMEDk4b2運動心肺功能測試系統、德國H/P/cosmospular運動跑臺。（3）測試方案。本文所采用的Bruce方案，其是一種標準化的遞增負荷運動，由于Bruce方案的負荷起點相對較高，級差較大，能夠較穩步且層次分明地調動人體的生理機能變化，更適合用于體能較強的體育學院學生進行生理功能的測試。通過意大利COSMEDk4b2運動心肺功能測試系統和德國H/P/cosmospular運動跑臺對隨機選的實驗對象進行試驗，測試時保證測試系統在正常狀態，受試者佩戴心率帶。運動速度與跑臺坡度按Bruce方案（表1）程控調節步行的速度與坡度分7個負荷等級。每級負荷階段運動時間為3min。運動時要求受試者雙手不扶扶手，直至力竭為止。通過傳感器收集受試者在每一階段的心肺活動。測試要求：當繼續增加運動負荷后，其攝氧量的遞增值小于2ml/kg或150ml/min。受試者的心律大于180次/ min。運動時呼吸商大于1.10。在測試停止后2min時，血乳酸濃度＞100mg/dl。繼續運動時攝氧量出現下降。體力達到力竭狀態，受試者不能保持原有的運動速度。（4）測試步驟。測試前，先向受試者簡要講解測試方法和要求，令受試者做適應性練習，以消除緊張恐懼心理并適應跑臺運動的規律。然后建立個人信息檔案，輸入相關信息，佩戴好心率帶，帶好呼吸面罩，檢查是否漏氣，佩戴好跑臺安全帶，準備好后，即按Bruce方案開始運動，直至受試者力竭而終止測試。（5）主要檢測指標。包括攝氧量的絕對值（VO2L/min）和相對值（VO2ml/kg/min）、通氣量（VE L/min）、心率（HR）、氧脈搏（O2Pulse）、呼吸頻率（RF）等。（6）注意事項。在做最大攝氧量直接測量前，應對受試者進行嚴格體格檢查，以免發生意外。測試過程中，應注意觀察受試者體力變化。受試者運動節奏明顯失調應立即停止測試。運動速度與跑臺坡度及自動分析氣樣的時間，應按標準化程序嚴格控制。

1.2.3 數理統計法 所有測試數據均在計算機上通過 Excel 2003建立原始數據庫。通過平均數（）、標準差（S）進行比較。

2 結果與分析

由于本實驗是遞增負荷運動試驗，故將其劃分為3個研究階段，分別是一二階段、三四階段、五六階段觀察。由于第七階段沒完成人數較少，故不作為研究階段。

2.1 實驗對象基本情況及相關概念界定

測試人員平均年齡為21.13歲，運動年限平均在4.5年，身高平均在172.4cm。實驗對象的基本情況見表2。心肺功能與BMI：心肺功能是人體心臟泵血及肺部吸入氧氣的能力，而兩者的能力又直接影響全身器官及肌肉的活動。BMI指數，即身體質量指數，英文為Body Mass Index，簡稱BMI，是用體重公斤數除以身高米數平方得出的數字，是目前國際上常用的衡量人體胖瘦程度及是否健康的一個標準。

2.2 安靜時心肺功能的指標分析

安靜時人體各項的生理指標相對穩定，機體處于一個合理的狀態。心率（HR）：用來描述心動周期的專業術語，是指心臟每分鐘跳動的次數，以第一聲音為準。每分鐘呼吸的次數稱為呼吸頻率（RF）。攝氧量（VO2）是指組織細胞所能消耗或利用的氧氣量，即攝氧量的多少，反映有氧能量系統運作的情形。通氣量指單位時間內氣體量。每分攝氧量與心率之比為氧脈搏（亦即VO2/HR）。氧脈搏（O2Pulse）是評定攝氧能力的一個重要指標，氧脈搏越高說明心肺功能越好，效率越高，運動時O2P的大小反映血氧飽和度的高低。呼吸商（RQ）又稱氣體交換率，指生物體在同一時間內，釋放二氧化碳與吸收氧氣的體積之比或摩爾數之比。2011級與2012級、2013級的安靜是心肺功能數據見表3。

表2 實驗對象基本情況±S

表2 實驗對象基本情況±S

年級 年齡/y 身高/cm 體重/kg BMI/（kg/㎡）2012級、2013級 20.6±0.97 173.2±5.76 65.5±6.88 22.14±1.42 2011級 22.3±1.36 171.6±5.68 70.6±7.88 23.68±2.58

表3 安靜時心肺功能的指標±S

表3 安靜時心肺功能的指標±S

年級 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/mi） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012級、2013級 0.52±0.15 7.41±2.35 15.34±4.1 85±22 20.03±4.5 6.38±2.28 0.74±0.08 2011級 0.5±0.17 7.3±2.35 15.81±5.6 81±11 19.14±5.00 6.18±2.00 0.76±0.08

表4 一二階段時心肺功能的指標±S

表4 一二階段時心肺功能的指標±S

年級 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/min） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012級、2013級 3.29±0.36 33.01±5.50 52.18±8.26 130.86±14.39 31.99±5.06 18.70±4.03 0.74±0.06 2011級 2.04±0.43 27.90±6.17 46.55±8.61 117.68±13.65 29.33±3.45 17.32±3.41 0.75±0.08

表5 三四階段心肺功能指標±S

表5 三四階段心肺功能指標±S

年級 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/min） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012級、2013級 4.03±0.48 57.62±7.74 105.25±19.21 177.93±12.15 43.83±8.96 24.41±6.51 0.88±0.08 2011級 3.67±1.07 50.23±14.99 105.85±33.49 170.56±25.46 44.04±8.17 22.12±5.52 0.89±0.12

表6 五六階段的心肺功能指標±S

表6 五六階段的心肺功能指標±S

年級 VO2/（L/min）VO2max/（ml/kg/min） VE/（L/min） HRmax/（beat/ min）RF/（breath/ min） O2Pulse/（ml/beat） RQ 2012級、2013級 4.27±0.73 61.00±11.33 132.74±24.36 193.53±7.64 53.20±9.70 24.42±9.66 0.93±0.12 2011級 3.60±1.09 49.10±15.92 112.94±33.83 182.8±13.64 45.02±8.20 19.80±6.25 0.92±0.13

2.3 心肺功能指標分析

一二階段是指在前6min的運動，此階段分為2個等級，第1等級的速度為2.7km/h，坡度為10/%；時間：3min。第2等級的速度為4.0km/h，坡度為12/%；時間：3min，三四階段是指測試時間在6～12min，在這一階段變化很大。速度、坡度都有明顯提升。五六階段受試者感覺非常吃力甚至力竭。這一階段的測試時間指12min到測試停止。

測試結果顯示（表4～表6），在一二階段，2012級、2013級與2011級的各項指標在此階段有一定的差異顯現，但不明顯。三四階段在攝氧量、通氣量、心率上有顯著的差異。這一階段2012級、2013級與2011級各項指標都有明顯的差異，各項指標隨著負荷的遞增而表現出遞增的變化，反應出2012級、2013級整體的心肺功能在此階段要強于2011級。到了五六階段，攝氧量、氣量、心率反應、呼吸頻率的明顯變化充分說明2012級、2013級與2011級在最大負荷運動時表現出的心肺功能差異，在運動時身體機能吸收氧和利用氧的能力差異。在氧脈搏方面也出現了一定的差異，2012級、2013級的顯示要比2011級的要高。由此說明，2012級、2013級心肺功能要好于2011級，其效率也高于2011級。在呼吸商方面沒有大的差異。可以看出，2012級、2013級更能適應大強度的運動，并能持續堅持。2011級的心肺功能雖然達到最大值，但堅持測試的時間說明，其持續運動的能力比2012級、2013級要弱。

2.4 極限負荷時心肺功能指標分析

最大攝氧量反映人體在極量負荷時心肺功能水平的一個重要指標，主要由循環系統的功能來決定，它表示氧運轉能力的總和，它由最大心輸出量和最大氧攝取量來確定。它反映了肺的儲備能力。經測定分析北京體育大學乒乓球方向本科生（男生）的攝氧量與普通男子攝氧量相比，相對攝氧量處于較佳的范圍，說明體育專業學生每公斤體重利用氧的能力是比較強的。也反應出體育專業學生的肺儲備能力是比較好的。

3 結 論

3.1 在安靜時，2011級與2012級、2013級的各項指標沒有明顯差異，都在正常的指標范圍，此時不能看出心肺功能的差異。

3.2 在測試初期（一二階段），2011級的各項指標顯示要優于2012級、2013級；測試中期（三四階段），2011級的各個指標內部波動幅度較大，說明個體差異較大。2012級、2013級各個指標波動幅度較小，說明整體的心肺功能較強；測試后期（五六階段），2011級各個指標相對穩定，各指標均低于2012級、2013級，說明在最大負荷時2011級的承受能力較強，但是測試數據顯示，2012級、2013級運動的時間相對較長。由此說明，2012級、2013級在大負荷下持續運動強于2011級。

3.3 極限負荷的運動說明北京體育大學的學生有氧運動能力較強，機體運動時表現出競技性，在長期訓練中獲得了較好身體素質。

[1]陳嶸.常用運動心肺功能非損傷評價方法及其應用研究進展[J].浙江體育科學，2007（3）：101-109.

[2]李艷斌，賈巍.少年中長跑運動員心肺功能特點的研究[J].沈陽體育學院學報，2011（5）：64-71.

[3]張佑璉.大學生Bruce方案運動中氣體代謝特征的實驗研究[J].山西師大體育學院學報，2003（4）：99-101.

[4]朱威，曹峰銳.高校學生心肺功能特征及各指標間的相關性研究[J].運動， 2012（21）：66-68.

G846

A

1674-151X（2017）01-057-03

10.3969/j.issn.1674-151x.2017.02.030

投稿日期：2016-12-16

論文說明：第七屆首都青年學者論壇一等獎。

王偉，體育教師。研究方向：體育教學。