影響大學生最大吸氧量的因素及其測定方法(綜述)

陳瀚文，徐恒通

最大吸氧量是指通過整個身體的骨骼肌肉群的募集所參加的逐級遞增負荷運動中，運動一段時間過后，不論怎么呼吸或者加大運動的負荷功率，氧氣都無法再被人體更多的利用，這時單位時間(通常以分鐘為單位)所能吸取的氧氣數量就是最大吸氧量(VO2max)。最大吸氧量是目前公認的用來反映一個人心肺功能的指標，而心肺功能是用來反映大學生體質的重要指標之一，因此通過最大吸氧量數值的高低可以直接反映大學生的身體素質和有氧工作能力。本文主要對影響我國高校大學生最大吸氧量的因素及最大吸氧量的測定方法的研究成果進行綜述，為更好的提高我國高校大學生的身體素質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)是指在遞增負荷運動時人體所消耗的氧氣量的最大值，是評估人體有氧能力的重要因素之一。自20世紀70年代以來，國內外大多數學者開始對最大吸氧量于遺傳的關系進行大量研究，認為遺傳因素對最大吸氧量的影響較為顯著。其中生理學家克索拉斯于1972年進行的25對雙生子(15對單卵和10對雙卵)VO2max的實驗最為人熟知，他通過實驗發現最大吸氧量的遺傳度為93.4%，說明遺傳因素對最大吸氧量有較大的決定因素[1]。此外通過研究，包查(1983)認為70%-80%的最大吸氧量受遺傳因素的影響。但也有部分學者認為，人類的有氧工作能力基本不靠遺傳影響[2]。

1.2 訓練因素

根據文獻的資料說明，大部分作者通過設定鍛煉的項目、頻率和時間，干預一般大學生進行為期數周乃至數月的體育鍛煉，通過對體育鍛煉前后兩次VO2max的數據進行對比分析，確定了受試者最大吸氧量的數值相較于訓練之前有所提升。李廣寧通過對普通年輕男性進行8周大強度間歇訓練干預后，包括中等強度的對照組在內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，不同的運動項目對于VO2max的影響也有所不同。大量研究表明，系統訓練可以使受試者的最大吸氧量提升5%—20%，只是對受試者自身水平而言，但也有個別人可以通過訓練提高25%以上，這通常是由于在訓練前初始健康水平較低或訓練時體重和體脂率下降較多。

1.3 肺呼吸能力因素

肺是通過呼吸肌有節奏的，持續的收縮來吸入空氣，從而完成肺泡與肺毛細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，一般人在短時間進行大強度或者長時間進行耐力運動時，呼吸肌會出現疲勞。同時，又有研究證明，一般人的呼吸肌疲勞可能是由于在進行遞增負荷運動或者長時間進行耐力運動時，人體內大量的血液會進入骨骼肌群進行養分運輸和廢物代謝，從而使身體內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度或者長時間進行耐力運動中血氧交換的因素之一。在文獻綜述中，國內學者郭堉圻通過研究顯示普通大學生通過干預呼吸肌的訓練后，最大吸氧量得到了明顯的提高，但王男等對運動員的呼吸肌進行訓練干預后，運動員的最大吸氧量沒有顯著增加。說明在類似的呼吸肌訓練過后，沒有接受過系統訓練大學生的最大吸氧量相較于運動員來說出現了相對較明顯的提升[5]。

1.4 生活習慣因素

吸煙對人體健康危害極大，人體在吸入煙后，煙中的一氧化碳會與紅細胞結合，從而降低人體補充氧的能力，使人體的有氧工作能力大幅下降。根據Larry T. Wier的研究顯示，吸煙指數(每天吸煙支數×吸煙年數)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吸煙史的男性分別下降6%、11%和24%。當前，我國高校的一些大學生有抽煙的習慣，這會使他們的心肺功能有不同程度的下滑。此外，長期飲酒對人體心血管系統和神經系統都有較大的損害[6]，會使人體有氧運動能力下降，從而影響最大吸氧量。

2 最大吸氧量的測定方法

2.1 直接測定法

最大吸氧量的直接測定法是指受試者在具有跑臺、功率自行車的實驗室內通過以上兩種儀器設備進行逐級遞增負荷的運動，使用呼吸面罩和氣體代謝分析儀對受試者在其運動過程中呼出的氣體進行收集和分析，從而計算出受試者最大吸氧量的一種方法。為保證受試者達到或接近最大吸氧量平臺，在運動過程中受試者還應該至少具備以下任意一項指標才可被評定為達到最大吸氧量：(1)呼吸商達到或超過1.10；(2)運動過程的中心率達到或超過180次/分；(3)受試者主觀已不愿再堅持下去(RPE等級主觀達到17級以上)，精神鼓勵已無效果。直接測定法方法嚴謹，測量出的數據較為精準，還可以獲得受試者的其他多項生理指標，但是需要專門的場地和昂貴的測試儀器，對環境要求比較高；儀器的操作方法比較復雜，需要有較為專業的人來操作儀器；測試過程耗時較長，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，開始進行遞增負荷測試，結束為止，總共需要25分鐘左右；實驗后半部分的運動強度太大，不適合幾乎沒有運動基礎的大學生進行測試[7]。

2.2 間接測定法

最大吸氧量的間接測定法是讓受試者在專業測試儀器上或專門的場地內進行次最大強度運動來推測最大吸氧量的方法。通過測試過程中受試者的一系列生理指標，主觀疲勞等級等其他數據和信息使用特定的公式計算受試者的最大吸氧量。場地測試是指在田徑場等專業場地里根據計劃，按照規定的時間或距離進行奔跑，計算奔跑的距離或者奔跑的時間來評定有氧工作能力的方法，同時場地測試也是評估大學生有氧工作能力的重要方式之一，例如庫珀的12分鐘跑。此外，還有要求受試者按照計劃根據一定的節奏進行跑動的測試，比如20米折返跑[8]。上述兩種測試的優點在于不受專業設備的局限，可以大批量的測試最大吸氧量，但是缺點在于容易受到受試者主觀意志品質的影響，尤其是對不經常運動的大學生來說，忽然讓他們進行12分鐘跑測試或20米折返跑，運動強度較大，容易使受試者產生抵觸情緒，在測試時不盡全力，影響測試中數據的采集。除了場地測試之外，還有功率自行車測試，常用的功率自行車測試有PWC170測試法、Fox測試法、陳文堉法等[9]，這些測試方法都是以功率自行車為基礎進行次最大強度運動，運動一段時間后根據受試者的心率和功率自行車的輸出功率通過特定公式來推算受試者的最大吸氧量。

3 總結

通過回顧影響最大攝氧量的因素及其測定方法，可以看出最大攝氧量是評估人體有氧能力的經典指標之一，受到遺傳等先天因素影響和訓練和環境等后天因素的影響[10]。此外，最大吸氧量的測定方法多種多樣，但是會有一定的限制，比如需要在專業的實驗室通過專業設備對受試者進行測量，過程復雜，不利于大批量測試；對于不經常鍛煉的大學生來說運動強度偏大，有時還沒有到最大攝氧量平臺，下肢肌肉已經出現肌肉的明顯酸痛，無法在繼續進行遞增負荷運動，從而無法準確的測量出受試者最大吸氧量的數值，需要我們在今后的應用時酌情考慮，針對不同體質的人群采用相對合理的測定方法。