20米往返跑測(cè)評(píng)9-12歲小學(xué)生心肺耐力的信效度研究

摘要：探討應(yīng)用20米往返跑測(cè)試9～12歲小學(xué)生心肺耐力的可靠性和預(yù)測(cè)方程的相關(guān)性與一致性。在某小學(xué)9～12歲小學(xué)生中隨機(jī)選取28名學(xué)生作為受試者進(jìn)行20米往返跑測(cè)試，采用便攜式氣體代謝分析儀和Polar心率帶同步監(jiān)測(cè)受試者的最大攝氧量、呼吸商和最大心率。結(jié)果顯示，9～12歲小學(xué)生在進(jìn)行20米往返跑測(cè)試后，無(wú)論男、女生，其呼吸商均≥1.1，最大心率均>180次/min，且無(wú)法繼續(xù)堅(jiān)持，表明20米往返跑能夠反映9～12歲小學(xué)生的有氧耐力；20米往返跑V02max實(shí)測(cè)值與Matsuzaka 1預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)最高（r=0.615），20米往返跑 VO2max實(shí)測(cè)值與Leger、Matsuzaka1和Matsuzaka2的預(yù)測(cè)值之間的一致性相對(duì)較好。

關(guān)鍵詞：20米往返跑；小學(xué)生；心肺耐力；信效度

課題項(xiàng)目：湘南學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：4312101）；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202110545047）。

1前言

根據(jù)第八次全國(guó)體質(zhì)與健康調(diào)研結(jié)果表明：我國(guó)學(xué)生的體質(zhì)與健康狀況總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)[1]，但相較于2019年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于實(shí)施健康中國(guó)行動(dòng)的意見(jiàn)》中指出的，到2030年學(xué)生體質(zhì)健康達(dá)標(biāo)優(yōu)良率達(dá)到60%以上的目標(biāo)[2]，還需各方給予更多的努力和重視。因此，各方應(yīng)重視兒童青少年人群的心肺耐力水平方面的改善[3]。

國(guó)際上大多數(shù)國(guó)家測(cè)評(píng)兒童青少年的心肺耐力使用的是20米多級(jí)遞增負(fù)荷往返跑（20 meter Multi-level Shuttle Run Test，以下簡(jiǎn)稱“20米往返跑”），這是一種亞極限負(fù)荷的有氧耐力測(cè)試方法[4]。國(guó)外的相關(guān)研究主要集中于：通過(guò)20往返跑成績(jī)了解兒童青少年的的變化趨勢(shì)和不同人口學(xué)分類的差異，以及驗(yàn)證20往返跑評(píng)價(jià)兒童青少年心肺耐力的信效度等方面[5]。國(guó)內(nèi)近些年相關(guān)研究主要集中于心肺耐力與身體成分的相關(guān)性，且以小學(xué)生作為研究對(duì)象的相對(duì)較少。

因此，本研究運(yùn)用便攜式氣體分析儀和Polar心率帶，探究20米往返跑測(cè)試9～12歲小學(xué)生有氧能力的可靠性，同時(shí)分析20米往返跑常用的6個(gè)預(yù)測(cè)方程相關(guān)性及其一致性，期望為國(guó)內(nèi)相關(guān)研究提供借鑒。

2研究對(duì)象與方法

2.1研究對(duì)象

從某小學(xué)在校學(xué)生中隨機(jī)選取28名9～12歲的小學(xué)生作為測(cè)試對(duì)象，受試者均是自愿參與，且身體未患疾病，無(wú)運(yùn)動(dòng)禁忌癥。

2.2研究方法

2.2.1測(cè)試儀器

采用標(biāo)準(zhǔn)的身高體重儀測(cè)量受試者的身高與體重，并用記錄表做好記錄，身高與體重分別精確到0.01m和0.1kg，通過(guò)公式計(jì)算體質(zhì)指數(shù)（Body Mass Index，BMI）=體重/身高2。利用便攜式氣體分析儀（Cosmed K4b2，Rome，Italy，以下簡(jiǎn)稱 K4b2），監(jiān)測(cè)V02max和呼吸商（Respiratory quotient，R）；利用Polar測(cè)試儀測(cè)試受試者的安靜心率和最大心率（Maximum heart rate，HRmax）。20m-MSRT 測(cè)試時(shí)使用的錄音帶是Leger 和Lambertmin所創(chuàng)立的20m-MSRT原始錄音帶[6]。

2.2.2測(cè)試流程

測(cè)試前首先為受試者佩戴好K4b2設(shè)備與Polar心率帶，讓受試者靜坐1 min，通過(guò)Polar心率帶配套電腦軟件實(shí)時(shí)反映的心率值判定其是否處于安靜狀態(tài)。確定受試者心率處于安靜狀態(tài)后，按照Leger[10]測(cè)試方法開(kāi)始測(cè)試，即受試者在一條20米長(zhǎng)的跑道上進(jìn)行往返跑，跑速根據(jù)音樂(lè)的節(jié)奏逐漸遞增，最初速度為8km/h，第二分鐘為 9km/h，之后每一分鐘增加 0.5km/h（即增加一個(gè)速度等級(jí)）。當(dāng)受試者經(jīng)反復(fù)提示連續(xù)三次仍不能跟隨節(jié)奏到達(dá)端線或自身已感覺(jué)難以完成時(shí)，則立即停止測(cè)試。

2.2.3預(yù)測(cè)方程

筆者通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，國(guó)際上20米往返跑推算VO2max（單位：ml/kg min-1）6種常用的預(yù)測(cè)方程：

①Leger方程：VO2max= 31.025+3.238×速度（Km/h）-3.248×年齡（歲）+0.1536×速度×年齡；（簡(jiǎn)稱：Leger）

②Mahar方程]：VO2max= 50.945+0.126×折返次數(shù)+4.946×性別-0.655×BMI（性別賦值：男性=1，女性=0）；（簡(jiǎn)稱：Mahar）

③Barnett方程1：VO2max= 25.8-6.6×性別-0.2×體重（kg）+3.2×速度（Km/h）（性別賦值：男性=0，女性=l）；（簡(jiǎn)稱：Barnett1）

④Barnett方程2：VO2max= 24.2-5.0×性別-0.8×年齡（歲）+3.4×速度（Km/h）（性別賦值：男性=0，女性=l）；（簡(jiǎn)稱：Barnett2）

⑤Matsuzaka方程1：VO2max=25.9-2.21×性別-0.449×年齡（歲）-0.831×BMI+4.12×速度（Km/h）（性別賦值：男性=0，女性=l）；（簡(jiǎn)稱：Matsuzaka1）

⑥Matsuzaka方程2：VO2max= 61.1-2.20×性別-0.462×年齡（歲）-0.862×BMI+0.192×折返次數(shù)（性別賦值：男性=0，女性=l）；（簡(jiǎn)稱：Matsuzaka2）

2.3統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析采用EXCEL 2017與SPSS 22.0，P<0.05表示具有顯著性；采用描述性分析受試者的身體基本指標(biāo)和基本指標(biāo)；采用配對(duì)樣本T檢驗(yàn)分析VO2max實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值之間的差異性及其相關(guān)性；同時(shí)運(yùn)用Bland-Altman散點(diǎn)圖分析VO2max實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值的有效性。

3研究結(jié)果

3.1 20米往返跑測(cè)量基本指標(biāo)

男、女生的跑動(dòng)距離分別為568.00±280.18米和676.92±179.79米；男、女生呼吸商R分別為1.17±0.19和1.29±0.19；男、女生最大心率分別為190.87±14.92次/min和202.38±9.03次/min。

3.2 20米往返跑的VO2max 實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值分析

20米往返跑VO2max實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值，通過(guò)配對(duì)T檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值之間均無(wú)顯著性差異。20m-MSRT VO2max實(shí)測(cè)值與各方程預(yù)測(cè)值相關(guān)性分析結(jié)果（見(jiàn)表1）顯示，男生的實(shí)測(cè)值除與Leger和Barnett2預(yù)測(cè)值無(wú)相關(guān)性（P>0.05），與其他方程均呈中度相關(guān)（r=0.547～0.611），其中與Matsuzaka1預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)最高；女生的實(shí)測(cè)值與Mahar和Matsuzaka2無(wú)相關(guān)性（P>0.05），與其他方程預(yù)測(cè)值均呈中度相關(guān)（r=0.591～0.633），其中與Barnett2預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)最高。從總體結(jié)果來(lái)看，20米往返跑的 VO2max實(shí)測(cè)值與Leger和Mahar無(wú)相關(guān)性（P>0.05），與其他方程預(yù)測(cè)值均呈中度相關(guān)（r=0.328～0.615），其中與Matsuzaka1預(yù)測(cè)值的相關(guān)系數(shù)最高。

4討論與分析

心肺耐力也稱為有氧能力，是健康體適能評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容之一；有氧能力是指體內(nèi)氧化過(guò)程中所能產(chǎn)生的總能量，即在氧供應(yīng)充足的條件下，人體通過(guò)能源物質(zhì)氧化分解提供能量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的能力[7]。而VO2max是與有氧能力密切相關(guān)的生理指標(biāo)，在國(guó)際上被公認(rèn)為是評(píng)估人體心肺耐力客觀而準(zhǔn)確的“金標(biāo)準(zhǔn)”，其表示方式有絕對(duì)值（L/min）與相對(duì)值（ml/kg min-1）兩種，因個(gè)體的氧氣與能量消耗和體重相關(guān)，因此常用相對(duì)值來(lái)表示。關(guān)于評(píng)定是否達(dá)到VO2max有許多指標(biāo)，國(guó)內(nèi)有研究總結(jié)關(guān)于青少年的VO2max判定標(biāo)準(zhǔn)：（1）攝氧量不再增加而出現(xiàn)平臺(tái)；（2）R≥1.1；（3）心率≥180次/min；（4）血乳酸濃度在8mmo1/L以上；（5）主觀運(yùn)動(dòng)感覺(jué)（RPE）等級(jí)達(dá)16以上。一般同時(shí)達(dá)到上述5種情況中任何3種即可判定受試者已達(dá)到VO2max。因此，本研究采用K4b2與Polar心率帶同步監(jiān)測(cè)9～12歲小學(xué)生進(jìn)行20m-MSRT，結(jié)果顯示，受試者無(wú)論男、女生，其R值均≥1.1，HRmax>180次/min，同時(shí)受試者的攝氧量顯示已達(dá)平臺(tái)期，經(jīng)鼓勵(lì)后仍無(wú)法保持規(guī)定的負(fù)荷，表明測(cè)試結(jié)束時(shí)受試者已達(dá)到最大有氧能力，說(shuō)明應(yīng)用20米往返跑測(cè)試9～12歲小學(xué)生是具有可靠性的。

同時(shí)，本研究探討了20米往返跑VO2max 實(shí)測(cè)值與6個(gè)預(yù)測(cè)方程的預(yù)測(cè)值之間的相關(guān)性，研究結(jié)果顯示，9～12歲男生和女生的20米往返跑實(shí)測(cè)值與方程預(yù)測(cè)值相關(guān)性較高的方程分別是Matsuzaka1（r=0.611）和Barnett2（r=0.633）；但從總體分析，實(shí)測(cè)值與預(yù)測(cè)值相關(guān)性最高的是Matsuzaka1（r=0.615）。為進(jìn)一步探究20米往返跑實(shí)測(cè)值與方程預(yù)測(cè)值之間的一致性，本研究還采用Bland-Altman散點(diǎn)圖的方法，其結(jié)果顯示，Leger、Matsuzaka1和Matsuzaka2的預(yù)測(cè)值在B-A圖一致性界限外的點(diǎn)占3.6%，而Mahar、Barnett1和Barnett2的預(yù)測(cè)值在B-A圖一致性界限外的點(diǎn)占7.1%，這表明20米往返跑 VO2max 實(shí)測(cè)值與Leger、Matsuzaka1和Matsuzaka2的預(yù)測(cè)值之間的一致性較好。綜上而言，9～12歲小學(xué)生20米往返跑 VO2max實(shí)測(cè)值與Matsuzaka1預(yù)測(cè)值之間相關(guān)性與一致性相對(duì)較好。

5.不足與展望

本文通過(guò)采用20米往返跑測(cè)評(píng)9至12歲小學(xué)生的心肺耐力，其結(jié)果表明20米往返跑項(xiàng)目正確反映出小學(xué)生心肺耐力水平，但選用的6個(gè)預(yù)測(cè)方程與VO2max 實(shí)測(cè)值之間的相關(guān)性與一致性均未達(dá)到高度相關(guān)。其原因可能是由于實(shí)驗(yàn)對(duì)象偏少，抑或是因本文所選用的預(yù)測(cè)方程均是基于國(guó)外兒童青少年所總結(jié)出的，不太適用于我國(guó)小學(xué)生群體的測(cè)評(píng)。因此，筆者認(rèn)為未來(lái)的相關(guān)研究中，需進(jìn)一步增加實(shí)驗(yàn)對(duì)象的數(shù)量，以及選用國(guó)內(nèi)相關(guān)研究所得出的預(yù)測(cè)方程進(jìn)行驗(yàn)證。

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