高校大學生遞增負荷跑臺運動的實踐研究

趙劍平 王林

摘 ?要：了解大學生在跑臺遞增運動運動中能量代謝指標的差異，為大學生日常體力活動提供參考價值。從在校大學生中隨機選取30名受試者（其中男、女生各15名）作為研究對象，受試者先進行10min靜息狀態的測試，再進行跑臺遞增負荷運動，跑臺速度分別設置為3km/h（慢走）、4km/h（輕松步行）、5km/h（正常步行）、6km/h（快走）、7km/h（慢跑）、5km/h+10%坡度（正常上坡走），每一速度下各活動5min，相鄰兩速度之間至少間歇5min，采用間接測熱法進行能量代謝數據的采集。研究結果顯示，不同性別的受試者在靜息狀態和跑臺遞增負荷運動中的能量代謝各指標都存在顯著性差異，其中男生在能量消耗和攝氧量方面要高于女生，而女生在代謝當量和相對攝氧量方面要高于男生。建議大學生選擇速度適中的上坡快步走的鍛煉方式。

關鍵詞：大學生 ?間接測熱法 ?跑臺遞增負荷運動 ?能量代謝

中圖分類號：G80 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-2813（2020）06（b）-0242-03

Abstract： To understand the differences in energy metabolism indexes of college students during incremental exercise on the treadmill， to provide reference value for college students' daily physical activities. Thirty subjects （15 males and 15 females） were randomly selected from the college students as the research objects. The subjects were tested for a 10-minute resting state， and then the running load was increased. The running speed was set separately. 3km/h （slow walking）， 4km/h（easy walking）， 5km/h （normal walking）， 6km/h （fast walking）， 7km/h （jogging）， 5km/h+10% slope （normal uphill Walking）， each activity at each speed for 5min， at least 5min interval between two adjacent speeds， indirect calorimetry was used to collect energy metabolism data. The results of the study show that there are significant differences in the energy metabolism and various indicators of subjects of different genders in the resting state and the treadmill's increasing load exercise. Among them， boys are higher than girls in terms of energy consumption and oxygen uptake， while girls in Metabolic equivalent and relative oxygen uptake were higher than boys. College students are advised to choose a moderate speed uphill and brisk walking exercise.

Key Words： College Students; Indirect Calorimetry; Incremental load Exercise on The Treadmill; Energy Metabolism

大學生群體作為社會的新興力量，既是民族未來發展的希望，也是建設國家的主力軍，他們的體質健康水平直接關系到社會的發展和國家繁榮與穩定。現階段有許多研究表明我國大學生的體質水平在呈逐年下降的趨勢，其主要原因在于，科技的發展與進步，絕大多數的大學生花在電腦和手機上的時間居多，參與體育鍛煉的時間卻非常少，缺乏一定的日常體力活動。研究表明，體力活動不足或久坐不動的生活方式已成為影響人類身心健康的公共衛生和社會問題。因此，通過比較大學生在跑臺遞增負荷運動能量代謝指標，為大學生參加日常體力活動提供一定的參考。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

從在校大學生中隨機選取30名受試者，其中男、女生各15名。所有受試者的BMI均在正常范圍內，未患疾病，且無運動禁忌癥等情況，其基本信息見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 身高體重測定

采用國產標準的身高和體重測量儀，分別為受試者進行身高和體重的測量;測試時要求受試者光腳，只穿內衣褲，以減少測量的誤差，測試完用記錄表做好記錄。身高和體重分別精確到0.01m和0.1kg，通過公式計算體質指數（Body Mass Index， BMI），BMI=體重/身高2。

1.2.2 便攜式氣體代謝分析儀

間接測熱法被認為是目前測量能量消耗的“金標準”[1]，便攜式氣體代謝分析儀（Cosmed K4b2，Rome，Italy），以下簡稱K4b2，利用間接測熱法原理，通過分析每一口氣中吸入的氧氣和呼出的二氧化碳含量，計算單位時間能量消耗情況[2]。測試時，嚴格按照操作手冊來進行，每次實驗前，需對K4b2進行校標工作，其中包括室內空氣校準、標準氣體校準、容量校準和延遲校準。待各項校準全部通過后，再進行正式測試。通過K4b2配備的電腦軟件導出所有受試者的測試數據進行分析。

1.2.3 測試方案

要求受試者在餐后禁食2h以上，以減少食物代謝對受試者能量消耗的影響;準備測試前先讓受試者安靜30min左右，再給受試者佩戴好K4b2，并讓受試者先適應佩戴儀器后的呼吸方式。正式測試開始后，讓受試者靜坐10min，測量其安靜狀態下的能量消耗量。受試者再依次完成速度分別為3km/h（慢走）、4km/h（輕松步行）、5km/h（正常步行）、6km/h（快走）、7km/h（慢跑）、5km/h+10%坡度（正常上坡走）的跑臺遞增負荷，每個速度測試時間為5min，2個速度之間至少間歇5min，以便受試者的心率恢復至安靜心率左右時再進行下一項活動。

1.2.4 數據處理與分析

靜息狀態下能量代謝指標選取測試的后5min穩定數據，跑臺遞增負荷運動則選取受試者每一速度下后3min較穩定的數據;根據研究目的選取相應指標，包括能量消耗（Energy Expenditure，EE）、代謝當量（Metabolic Equivalent of Energy，METs）、攝氧量（VO2）、相對攝氧量（VO2/kg）。根據性別進行分組;性別間差異采用獨立樣本t檢驗，不同速度之間的差異采用單因素方差分析，所有數據均用表示，采用Excel 2013和SPSS 20.0完成數據分析。

2 ?研究結果

2.1 靜息狀態的能量代謝指標比較

由表2可知，靜息狀態下不同性別相比較，男生靜息能量消耗各指標的值都要高于女生，不同性別之間在靜息能耗各指標的差異均具有高度顯著性。

2.2 受試者在跑臺遞增負荷運動中的比較

由表3可知，在跑臺遞增負荷運動中，在0%坡度的情況下，無論男、女生，各能量代謝指標的值會隨著速度的增加而增加。在0%坡度，速度相同的情況下，不同性別之間的受試者進行組內比較，EE和VO2在不同速度中的差異都具有高度顯著性;METs和VO2/kg在速度分別為3km/h和4km/h時差異不具有顯著性，在其他速度中的差異則均具有高度顯著性;在10%坡度，速度為5km/h時，不同性別之間進行組內比較，各指標的差異均具有高度顯著性。

采用單因素方差分析相鄰2個速度之間的差異，其結果顯示（見表3），相鄰2個速度之間進行組間比較（3km/h與4km/h、4km/h與5km/h、5km/h與6km/h、6km/h與7km/h），各指標的差異均具有高度顯著性;在速度都為5km/h的情況，10%坡度與0%坡度相比較，各指標的差異均具有高度顯著性。

3 ?分析與討論

能量代謝是指人體各種能源物質分解代謝過程中所伴隨的能量釋放、轉移和利用[3]。能量代謝與能量消耗具有密切關系;人體全天的總能量消耗由靜息能量消耗靜息能量消耗 （Resting Energy Expenditure，REE）、食物特殊動力消耗（Specific Dynamic Action，SDA）和體力活動能量消耗三部分組成，其中REE是指禁食2h以上，在合適溫度下，測試安靜平臥或坐位約30min的人體能量消耗，REE占約占全天總能量消耗的60%～70%。目前國際上評估能量消耗最為精確的“金標準”是雙標水法和便攜式氣體代謝分析法，但雙標水法的成本較高，需要專業技術人員通過精密質譜儀分析同位素含量，并且整個測試過程至少需要3d以上，耗時時間長，不適合大樣本人群研究[4]。研究中應用最多的是氣體代謝分析法，其中K4b2是被應用最廣泛的儀器之一。本研究使用的儀器K4b2的能量消耗采用的是Weir[5]公式：EE（kcal/min）=3.9×（VO2）+1.1×（VCO2）（VO2為氧氣消耗量，VCO2為二氧化碳產生量;單位：ml/min）;代謝當量（METs）[6]=運動耗氧量/靜息耗氧量（單位：ml/min/kg）。

國內的劉春輝[7]研究發現：靜息狀態下，男性的代謝當量與攝氧量均要高于女性;張榮欣[8]等人的研究也表明，靜息狀態下，男性的能量消耗與攝氧量要高于女性。本研究結果顯示，在靜息狀態下，不同性別大學生的能量消耗、代謝當量、攝氧量與相對攝氧量等指標其中男生的值均要高于女生，這與前者的研究一致。但本研究結果顯示，不同性別之間均存在著顯著性差異，這可能是由于REE受個體的影響造成的。在跑臺遞增負荷運動中，不同性別之間的能量消耗和攝氧量都具有顯著性差異，男生的能量消耗與攝氧量都要高于女生;Goran MI[9]研究不同性別的能耗時發現在同等步行速度條件下，性別對耗氧量存在一定的影響，男性的耗氧量始終高于女性，主要原因是相同體重組內男性的去脂體重明顯高于女性，運動能量消耗與去脂體重呈顯著正相關。而代謝當量與相對攝氧量在跑臺速度為3km/h與4km/h不同性別之間不具有差異性，而在速度為5km/h、6km/h、7km/h與5km/h+10%坡度具有顯著性差異，并且女生運動的代謝當量與相對攝氧量都要高于男生。本研究結果還顯示，大學生在跑臺遞增負荷運動中能量代謝各指標的值都會隨著速度的增加而增加，在無坡度的情況下，相鄰2個速度（3km/h與4km/h、4km/h與5km/h、5km/h與6km/h、6km/h與7km/h）之間進行組間比較，能量代謝各指標均具有顯著性差異;而速度都為5km/h時，10%坡度與0%坡度相比較，能量代謝各指標具有顯著性差異，與公衍蕊[10]的研究結果相似。

4 ?結論與建議

靜息狀態下，不同性別之間的能量代謝具有一定的差異;大學生在跑臺遞增負荷運動中，同一速度（5km/h）下，有坡度的能量代謝要高于無坡度的情況，因此，建議大學生群體可以選擇正常上坡走（5km/h，10%坡度）的鍛煉方式。

參考文獻

[1] Rennie K L，Hennings S J，Mitchell J，et al.Estimating energy expenditure by heart-rate monitoring without individual calibration[J].2001，33（6）：939-945.

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[7] 劉春輝.20-30歲人群不同強度走、跑、騎自行車能量消耗研究[D].南京體育學院，2012.

[8] 張榮欣，景洪江，張月紅，等.不同體重成年人靜息能量消耗分析[J].解放軍醫學院學報，2011，32（3）：246-249.

[9] Goran M，Sun M.Total energy expenditure and physical activity in prepubertal children： recent advances based on the application of the doubly labeled water[J].American Journal of Clinical Nutrition，1998， 68（4）：944S-949S.

[10]公衍蕊.三種坡度快走過程中攝氧量、心輸出量和能量消耗的動態變化及相關性研究[D].山東體育學院， 2015.