莫月紅

（浙江經(jīng)濟職業(yè)技術學院體育教研室，浙江杭州310018）

目前最大吸氧量（VO2m a x）是被公認的評價人體心肺功能的客觀而又準確的指標。但直接測定VO2m a x，不僅費時費力，且難以對大樣本群體同時測定。因此，許多學者致力于研究間接測定心肺功能的機能測驗，如20－M S T（20m et e r m u l t i s t a g e s h u t t l e r u n t e s t，20－M S T）、臺階試驗、12m i n跑、PWC 170、列杜諾夫聯(lián)合機能試驗等等。20－M S T是目前間接測定心肺功能的最有效方法。已有研究表明［1，2］，20－M S T具有很高的信度和效度，兩次測量的相關系數(shù)在0.81～0.988，同時與VO2m a x存在高度相關，相關系數(shù)介于0.51～0.92，且對各年齡段測量的有效性均較高，并能表現(xiàn)出性別與年齡的差異［3，4］。加拿大、日本、美國等國家已廣泛采用20－M S T測試評價機體的有氧耐力水平，國內學者陳佩杰也采用20－M S T測試了上海市4284名中小學生的有氧耐力水平［5］。從以往的研究看，對20－M S T的研究大多集中在橫向研究，對同一批受試對象進行訓練前后的縱向研究很少見報道。本研究以VO2m a x、臺階試驗指數(shù)為心肺功能指標，12m i n跑成績?yōu)橛醒跄土χ笜?，?0－M S T分別與VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑的相關性進行研究。對實驗組與對照組20－M S T、VO2m a x、臺階試驗、12m i n跑四項指標在訓練前后各自的差異、變化率進行比較分析。從縱向的角度探索訓練效應的一致性及對訓練的敏感性。

1 研究對象與方法

1研究對象

普通男性大學生32名（按身高、體重、年齡進行配對，然后隨機分為實驗組和對照組各16名）。經(jīng)配對樣本t檢驗，三項指標均無顯著性差異（表1）。受試者健康狀況良好，無心肺功能疾病。VO2m a x和運動負荷試驗前24h內未從事劇烈運動。測試時著輕便服裝、運動鞋，同一天只測試一個項目，無肌肉疲勞癥狀。

表1 研究對象基本情況（M±S D）

1.2 測試儀器

身高體重計（韓國的HE LMA S）、自制臺階（40c m）、電子節(jié)拍器（北京東紅）、錄音機、磁帶、旗子、口哨、秒表、P o l a r表（T 61－C O D E D）、C O S ME D心肺測試儀（意大利）、C o s m e d Q u a r k b 2、T r e a d m i l l T 150s p o r t跑步機、面罩、酒精棉球。

1.3 實驗方法

①測試項目。身高＼體重、VO2m a x、20－M S T、庫博12m i n跑、臺階試驗。

②訓練方案。實驗組學生進行為期8周的有氧耐力訓練，每周訓練3次，每次訓練時間為1h。耐力訓練以跑步為主，以心率控制負荷強度?？紤]到受試者基礎水平低，結合循序漸進的原則，因此前兩周勻速跑時受試者運動心率控制在125b/m i n，再給予±5b/m i n的浮動范圍。每兩周調整一次訓練強度，以每次心率增加10b/m i n。間歇訓練運動心率要求達到150b/m i n，上下浮動5b/m i n，間歇時間視受試者心率恢復情況而定，一般心率在120b/m i n左右時開始下一組練習［6－9］。心率控制采用芬蘭產的P o l a r心率表，受試者訓練時佩帶心率表，在個體規(guī)定運動心率范圍內調整跑速。同時配合每天測量基礎心率，若基礎心率連續(xù)上升，則做相應調整。

③訓練條件控制。實驗組、對照組為同一個學校的學生，因此在飲食、作息時間上沒有進行嚴格的控制。實驗組除日常訓練外，不允許參加額外劇烈的運動；對照組進行8周限制晨鍛煉和課外體育活動。

1.4 數(shù)據(jù)處理

20－M S T完成等級、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績在訓練前后各自的差異及實驗組和對照組各指標間的差異采用M±S D進行配對樣本t檢驗；訓練前后四項指標的變化率計算方法為：（訓練后值－訓練前值）/訓練前值；實驗組、對照組各指標的變化率采用獨立樣本t檢驗；實驗組各指標變化率間的差異采用單因素方差分析；20－M S T在訓練前后分別與VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績進行P e r as o n相關分析。以上數(shù)據(jù)處理均由S P S S 11.5統(tǒng)計軟件進行。顯著水平，p＜0.05；非常顯著水平，p＜0.01。

2 實驗結果與分析

2.1 訓練前后基礎、安靜心率的變化

訓練前，實驗組、對照組基礎心率、安靜心率分別進行配對樣本t檢驗，統(tǒng)計結果顯示兩者均無顯著性差異（P＞0.05）。訓練后，實驗組的基礎心率、安靜心率均比訓練前顯著降低（P＜0.05）。而對照組各指標則在訓練前后不存在顯著性差異（P＞0.05）。

表2 研究對象心率在訓練前后的變化情況（M±S D）

注：＊為訓練前后各指標進行t檢驗，＊為P＜0.05；△為實驗組和對照組進行t檢驗，△為P＜0.05

以上試驗結果表明，實驗組被試訓練后基礎心率和安靜心率下降。業(yè)已證明，長期有規(guī)律的訓練可以使心肌收縮能力增強，心臟容積增大，每搏輸出量增加，故基礎心率和安靜心率下降。結果表明，本實驗訓練設計安排合理，實驗組被試心臟功能對運動訓練產生了良好適應，心臟功能有顯著提高。

2.2 訓練前后實驗組、對照組20－M S T、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑的變化情況

訓練前后，分別取實驗組、對照組20－M S T完成等級、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績進行配對樣本t檢驗，統(tǒng)計結果顯示，訓練前實驗組、對照組各指標間均無顯著性差異（P＞0.05）；訓練后實驗組各指標均存在不同程度的遞增，各指標分別與訓練前存在顯著性差異，同時與對照組訓練后各指標也存在非常顯著性差異（P＜0.01）。對照組20－M S T完成等級、臺階指數(shù)、VO2m a x、12m i n跑成績在訓練前后均沒有統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

練后，實驗組各指標均比訓練前有顯著性遞增，20－M S T遞增幅度最大，增加了14.5％，VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績分別增長了6.1％、12.7％、10.9％。對照組8周后20－M S T、VO2m a x、12m i n跑成績略有下降。臺階指數(shù)略有增長，增長了0.36％（表4）。對實驗組、對照組各指標變化率進行獨立樣本t檢驗，發(fā)現(xiàn)訓練組20－M S T、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績與對照組各指標都存在非常顯著性差異（P＜0.01）。

表3 20－M S T完成等級、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績在訓練前后的變化（M±S D）

表4 實驗組、對照組各指標在訓練前后的變化率比較（M±S D）

圖1

2.4 實驗組各指標在訓練前后各自的變化率之間的差異情況

20－M S T完成等級、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績在訓練前后各自的變化率采用單因素方差分析。從表5、6可知，20－M S T完成等級變化率與VO2m a x變化率存在顯著性差異（P＜0.05），與臺階指數(shù)、12m i n跑成績變化率無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。VO2m a x變化率與臺階指數(shù)、12m i n跑成績變化率亦沒有顯著性差異（P＞0.05）。

表5 20－M S T、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑在訓練后各增長率的方差分析

表6 20－M S T、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑在訓練后各增長率的方差分析結果

2.5訓練前后實驗組、對照組20－M S T與VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑的相關研究

從表7可知，實驗組與對照組在訓練前后20－M S T完成等級與VO2m a x、12m i n跑成績均存在非常顯著性相關（P＜0.01）；與臺階指數(shù)存在顯著性相關（P＜0.05）。12m i n跑是反映有氧耐力的有效指標，同時也能間接的評價心肺功能水平。20－M S T與12m i n跑存在非常顯著相關，提示20－M S T是評價有氧耐力的有效指標。

表7 訓練前后20－M S T完成等級與VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑的相關研究

3 討 論

VO2m a x是反映人體在極量運動負荷時心肺功能水平高低的一個主要指標，它對反映運動訓練引起機體適應性變化的敏感性眾多報道不盡一致。席翼［10］對新兵進行18周的耐力訓練后，發(fā)現(xiàn)VO 2m a x絕對值增加了1.56％（P＜0.01），而相對值則無顯著性改變。李之?。?1］對優(yōu)秀游泳運動員進行為期兩年的系統(tǒng)訓練后，發(fā)現(xiàn)男女運動員VO2m a x絕對值和相對值都無顯著性變化。但多數(shù)研究報告指出，通過適當?shù)挠柧?，VO2m a x能增加5％～30％［12］。從訓練的強度看，很多研究認為，運動心率在120～150次/m i n，訓練20～60m i n/次，2～5次/周，能夠改善心肺功能；從訓練時間看，綜合國內外的一些文獻資料發(fā)現(xiàn)，短的只要幾周就能見效，而長的則需要幾個月，甚至幾年都不見增長。國內學者姚寶元［13］指出，要使心臟功能呈顯著性增強，在訓練強度保證的情況下，需要一個訓練時間閾值，這個閾值是至少6周。其他研究表明［14－17］，持續(xù)8周或以上的有氧訓練能使受試者迷走神經(jīng)緊張性增強、交感神經(jīng)活動減弱。郭紅［18］的研究指出，通過8周的耐力訓練，每搏輸出量有顯著的增加。本試驗結果顯示，8周訓練后實驗組VO2m a x存在顯著性增長，而對照組在訓練前后則無顯著性差異。因此，本研究表明8周有氧耐力訓練已可觀察到心肺功能的增進。這從本研究實驗組基礎、安靜心率在訓練后的反應上得到驗證。業(yè)已證明，安靜心率低者，其每搏輸出量增大，心臟機能貯備增強。

國內外關于20－M S T對反映訓練敏感性的研究相對匱乏。A z i z A R［19］報道5周訓練后，優(yōu)秀足球運動員20－M S T成績就已顯著提高。S a i d B［20］對20－M S T的訓練效應也作過相關研究，S a i d B以通氣無氧閾作為訓練強度，發(fā)現(xiàn)患有輕度哮喘的青少年訓練了兩個月后，20－M S T呈顯著性增長（增長了10.4％）。在本試驗中，實驗組各項指標均存在顯著性增長，而對照組則無顯著性變化。對實驗組中各自的增長率進行進一步分析發(fā)現(xiàn)，20－M S T的增長率高于臺階試驗、VO2m a x和12m i n跑的增長率。對四者的變化率進行方差分析顯示，20－M S T與VO2m a x存在顯著性差異。可見，20－M S T對運動訓練引起的心肺功能的適應性變化的敏感性優(yōu)于VO2m a x。許多研究報道臺階指數(shù)對反映心臟功能的最大耗氧量、最大心輸出量之間無高度相關，但對運動訓練的適應性變化較為敏感。在本研究中，觀察到臺階指數(shù)的增長率高于VO 2m a x，但未有顯著性差異。這可能與受試者的心肺功能的基礎水平有關。一般認為，心肺功能水平差的人，訓練導致VO2m a x的變化顯著；基礎水平高的人，訓練引起VO2m a x的變化不顯著，本研究中受試者基礎水平相對較差。

訓練前后分別對20－M S T與VO2m a x進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，訓練前后20－M S T與VO2m a x均存在非常顯著性相關（P＜0.01）。由此筆者認為20－M S T能夠有效的監(jiān)測心肺功能的適應性變化。這一結果與A h m a i d i S B［21］的結論一致，他對患有哮喘的孩子進行12周的有氧訓練后，20－M S T與VO2m a x均有顯著提高，且兩者的相關系數(shù)為0.84，得出20－M S T能有效的監(jiān)測心肺功能的改善。本試驗結果也顯示20－M S T與臺階指數(shù)在訓練前后均存在顯著性相關。臺階試驗是根據(jù)運動后恢復期內心率恢復速度來評價心肺功能。心率恢復的快慢在一定程度上能夠反映心臟的功能，因此也間接說明了20－M S T在一定程度上能夠評價心肺功能。本研究同時發(fā)現(xiàn)，8周有氧訓練后12m i n跑成績顯著提高，12m i n跑是評價有氧運動能力的客觀指標，表明8周的耐力訓練改善了有氧運動能力。20－M S T與12m i n跑在訓練前后均存在顯著相關，因此筆者認為20－M S T也是反映有氧運動能力、判斷訓練效果的有效指標。

20－M S T是一種亞極限負荷的有氧能力推廣測試方法［22］，在原理上接近心肺功能的實驗室測試，它與直接測定VO2m a x存在著相似性，都是遞增負荷運動，在此過程中人體攝取氧、利用氧的能力逐漸升高直至達到頂峰。許多研究指出，運動時間是能否調動受試者心肺功能達到最佳水平的重要影響因素之一。從目前測定心肺功能的方案看，理想的運動時間已證明以持續(xù)8～12m i n為宜，延長時間并不能增加評價的精確性，同時不利于運動耐量的評估。H o l t m a n n教授提出的時間為5～10m i n。后來國際運動生理會議提出，運動負荷的時間應不少于6m i n，但不要超過12m i n［23］。本試驗結果顯示，受試者完成20－M S T持續(xù)運動時間約7～13m i n左右（20－M S T測試方案采用L e g e r 1988年的改良方案，每分鐘遞增一級負荷，因此運動時間就相當于運動即刻所達到的等級水平）。因此，筆者認為20－M S T是一種測定心肺功能的理想運動測驗。此外，20－M S T測試過程中跑速有信號控制引導且多名受試者同時進行測試，激發(fā)了受試者興趣，降低了受試者內部動機對試驗結果的影響。這些結果為20－M S T最終成為人體心肺功能簡便有效的評價方法提供了關鍵性的實驗證據(jù)。

4 結 論

4.1 經(jīng)8周的耐力訓練后，20－M S T、VO2m a x、臺階指數(shù)、12m i n跑成績均有顯著提高，20－M S T提高幅度最大；各自的變化率與對照組各變化率存在顯著性差異，提示8周的耐力訓練可以提高心肺功能和有氧運動能力。

4.2 20－M S T能監(jiān)測心肺功能的改善，對運動訓練的敏感性優(yōu)于VO2m a x。

4.3 實驗組20－M S T在訓練前后均與VO2m a x、12m i n跑成績存在顯著性相關，提示20－M S T對評價訓練導致心肺功能和有氧運動能力的變化具有一致性?？梢姡?0－M S T是評價心肺功能、判斷訓練效果的理想的運動負荷試驗。

［1］C M a h o n e y.20－M S T a n d PWC 170v a l i d i t y i n n o n－C a u c a s i a n c h i l d r e n i n t h e UK［J］，B r i t i s h J o u r n a l o f S p o r t s M e d i c i n e，1992，26（1）：45－47.

［2］S－M C o o p e r，e t a l.T h e r e p e a t a b i l i t y a n d c r i t e r i o n r el a t e d v a l i d i t y o f t h e 20m m u l t i s t a g e f i t n e s s t e s t a s a p r e d i c t o r o f m a x i m a l o x y g e n u p t a k e i n a c t i v e y o u n g m e n［J］.B r J S p o r t s M e d，2005，39（4）：e 19.

［3］M a t s u z a k a A，T a k a h a s h i，Y，Y a m a z o e M e t a l.V a l i di t y o f t h e m u l t i s t a g e 20ms h u t t l e r u n t e s t f o r J a p a n e s e c h i l d r e n，a d o l e s c e n t s a n d a d u l t s［J］.P e d E x e r c S c i，2004，16：113－125.

［4］傅強，莫月紅.20－M S T對評價心肺功能的橫向有效性研究［J］.浙江體育科學，2007，29（4）：118－121.

［5］鄒志春，陳佩杰，莊潔.上海城區(qū)7～17歲學生20米往返跑成績和最后跑速變化分析［J］.中國運動醫(yī)學雜志，2011，30（1）：11－15.

［6］過家興，董國珍.運動訓練學［M］.北京：人民體育出版社，1990：98－103.

［7］陸紹中，李開剛.有氧代謝能力與耐力項目訓練中運動強度的選擇［J］.體育學刊，2002，9（6）：41－44.

［8］張英波.田徑體能訓練［M］.北京：人民體育出版社，2005.

［9］李鴻江.學校體能教程［M］.北京：北京體育大學出版社，2003.

［10］席翼，王國軍，等.5000米跑耐力訓練對新兵有氧耐力及左心室結構和功能的影響［J］.中國運動醫(yī)學雜志，2007，26（1）：39－44.

［11］李之俊，姬靜宜，王紹宏.運動對無氧閾、最大吸氧量的影響與心功能的關系［J］.天津體育學院學報，1995，10（3）：1－5.

［12］鄧樹勛，王健.運動生理學［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［13］姚寶元，周小平.短期耐力、力量性訓練對影響的研究［J］.體育學刊，1999（1）：42－43.

［14］M i k k o P T，A r t o J H，T i m o HM，e t a l.E f f e c t s o f a e r o b i c t r a i n i n g o n h e a r t r a t e d y n a m i c s i n s e d e n t a r y s u b j e c t s［J］.J A p p l P h y s i o l.2003（1）：364－368.

［15］M y s l i v e c e k P R，B r o w n C A，W o l f e L A.E f f e c t s o f p h y s i c a l c o n d i t i o n i n g o n c a r d i a c a u t o n o m i c f u n c t i o n i n h e a l t h y m i d d l e a g e d w o m e n［J］.C a n J A p p l P h y s i o l，2002，27（1）：1.

［16］M a n d i g o t S，M e l i n A F a u c h i e r L，e t a l.P h y s i c a l t r a i n i n g i n c r e a s e s h e a r t r a t e v a r i a b i l i t y i n h e a l t h y p r ep u b e r t a l c h i l d r e n［J］.E u r J C l i n I n v e s t，2002，32（7）：479.

［17］J K a i n，R U a u y，A l b a l a，F(xiàn) V i o，R C e r d a a n d B L e y t o n.S c h o o l－b a s e d o b e s i t y p r e v e n t i o n i n C h i l e a n p r i m a r y s c h o o l c h i l d r e n：m e t h o d o l o g y a n d e v a l u a t i o n o f a c o nt r o l l e d s t u d y［J］.I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f O b e s i t y，2004，28：483－493.

［18］郭紅，黃玉山，鄧樹勛.不同性質健身運動處方對大學生心泵功能的影響［J］.中國運動醫(yī)學雜志，2001，20（1）：53－56.

［19］A z i z A R，T a n HY F，T e h K C.T h e 20m m u l t i s t a g e s h u t t l e r u n t e s t：r e l i a b i l i t y，s e n s i t i v i t y a n d i t s p e rf o r m a n c e c o r r e l a t e s i n t r a i n e d s o c c e r p l a y e r s.A s i a n J o u r n a l o f E x e r c i s e a n d S p o r t s S c i e n c e，2005（2）：1－7.

［20］S a i d B.A h m a i d i，P h.D.；M a i n L.V a r r a y，P h.D.；C a rd i o r e s p i r a t o r y F i t n e s s E v a l u a t i o n b y t h e S h u t t l e T e s t i n A s t h m a t i c S u b j e c t s D u r i n g A e r o b i c T r a i n i n g［J］.C h e s t，2007，14：1135－1141.

［21］A h m a i d i S B，V a r r a y A L，S a v y－P a c a u x AM，P r e f a u t C G.C a r d i o r e s p i r a t o r y f i t n e s s e v a l u a t i o n b y t h e s h u tt l e t e s t i n a s t h m a t i c s u b j e c t s d u r i n g a e r o b i c t r a i n i n g［J］.C h e s t，1993，103（4）：1135－1141.

［22］N o o n a n V，D e a n E.S u b m a x i m a l e x e r c i s e t e s t i n g：C l i ni c a l a p p l i c a t i o n a n d i n t e r p r e t a t i o n.P h y s i c a l T h e r ap y，2000，80（8）：782－796.

［23］黃從新.活動平板負荷試驗的進展［J］.中華心律失常學雜志，1999（3）：227－229.