馮愛(ài)民

(大連大學(xué)體育學(xué)院，遼寧 大連 116622)

每分鐘通氣量(VE)是指人體每分鐘吸入或呼出的氣體總量，它反映了呼吸系統(tǒng)機(jī)能狀態(tài)，與人體的機(jī)能能力及訓(xùn)練水平有密切關(guān)系。足球運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)綜合體育項(xiàng)目,比賽時(shí)間長(zhǎng),場(chǎng)地大,拼搶激烈。在比賽中運(yùn)動(dòng)員在短時(shí)間內(nèi)(30秒左右)要完成各種基本技術(shù)動(dòng)作，同時(shí)具有相當(dāng)?shù)哪土σ在A得場(chǎng)上的主動(dòng)。因此,強(qiáng)度高,運(yùn)動(dòng)量大,能量消耗大，對(duì)心肺功能要求也很高。本研究利用意大利TECHNOGYM跑臺(tái)和德國(guó)CORTEX METALYZER便攜式氣體代謝測(cè)定儀，對(duì)大連大學(xué)體育學(xué)院足球?qū)I(yè)運(yùn)動(dòng)員、運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通專業(yè)學(xué)生，進(jìn)行通氣功能測(cè)試并比較研究。探討優(yōu)秀足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的VE及其可能機(jī)理，為足球運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練效果的評(píng)價(jià)和科學(xué)選材提供一定參考。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

大連大學(xué)體育學(xué)院足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員20名，平均年齡21.53歲,平均身高174.90cm，平均體重65.40kg，運(yùn)動(dòng)年限3～5年；運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生20名，平均年齡21.74歲，平均身高175.83cm，平均體重67.96kg，運(yùn)動(dòng)年限3～5年；普通專業(yè)學(xué)生20名，平均年齡20.92歲，平均身高170.08cm，平均體重60.83kg，無(wú)運(yùn)動(dòng)史。被測(cè)試者均身體健康，無(wú)既往病史。

1.2 研究方法

測(cè)試三組受試者在TECHNOGYM跑臺(tái)進(jìn)行10min遞增負(fù)荷跑步運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的各項(xiàng)氣體代謝指標(biāo)。足球和訓(xùn)練專業(yè)運(yùn)動(dòng)員完成下列運(yùn)動(dòng)方案(見(jiàn)表1)。普通學(xué)生完成表1方案的1-8分鐘，因不能完成18和19.8的速度，所以在第9和10分鐘以速度3.6km/h進(jìn)行放松恢復(fù)，而專項(xiàng)運(yùn)動(dòng)員在第11和12分鐘進(jìn)行放松恢復(fù)[1]。

表1 受試者遞增負(fù)荷跑步運(yùn)動(dòng)方案

1.3 數(shù)據(jù)采集和測(cè)試指標(biāo)

采用意大利TECHNOGYM跑臺(tái)和德國(guó)CORTEX METALYZER便攜式氣體代謝測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)試,數(shù)據(jù)采集頻率為10秒鐘1次，采集次數(shù)n=59。每次測(cè)試前都用標(biāo)準(zhǔn)氣(5%CO2，15%O2，80%N2)對(duì)儀器進(jìn)行矯正。

測(cè)試指標(biāo)：潮氣量(ml)，呼吸頻率(次/分)，每分通氣量(ml)，二氧化碳呼出量(ml)，攝氧量(ml)，呼吸商。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)資料均用Microsoft Excel和SPSS(10.0)分析軟件進(jìn)行相關(guān)系數(shù)的計(jì)算，相關(guān)系數(shù)的顯著性檢驗(yàn)。

2 研究結(jié)果與分析

2．1 受試者在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)(GX)中每分鐘潮氣量變化特征

由多樣本異方差假設(shè)t檢驗(yàn)可知，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員、訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生與普通學(xué)生在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分鐘潮氣量并無(wú)顯著差異(p=0.23,p>0.05)；但是，由圖1可以看出，足球運(yùn)動(dòng)員與訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分鐘潮氣量還是存在著較大的差異的，并且訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生相比，在開(kāi)始階段和結(jié)束階段也存在著一定差異。(見(jiàn)圖1)

圖1 足球運(yùn)動(dòng)員與普通和訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中潮氣量比較

2．2 受試者在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分鐘呼吸頻率變化特征

由多樣本異方差假設(shè)t檢驗(yàn)可知，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員、訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生與普通學(xué)生在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分鐘潮氣量并無(wú)顯著差異(p=0.62,p>0.05)；但是，由圖2可知足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員與訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生相比也是存在著一定差異的，尤其是在結(jié)束階段差異最為明顯。(見(jiàn)圖2)

圖2 足球運(yùn)動(dòng)員與普通學(xué)生和訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中呼吸頻率的比較

2．3 受試者在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中通氣量變化特征

統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員、訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生與普通學(xué)生在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分鐘通氣量變化不大，無(wú)顯著差異(p=0.45,p>0.05)，尤其是訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生與普通學(xué)生相比，通氣量基本趨于一致(由雙樣本異方差假設(shè)t檢驗(yàn)得p=0.88,p>0.05)，只是在峰值大小上和達(dá)到峰值的時(shí)間先后上存在著較大差異。但從圖3可知，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員與訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生相比仍有較大差別(見(jiàn)圖3)。

圖3 足球運(yùn)動(dòng)員與普通學(xué)生和訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)中每分通氣量的比較

3 討論

運(yùn)動(dòng)作為應(yīng)激會(huì)使機(jī)體產(chǎn)生應(yīng)答性反應(yīng),而在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每分鐘通氣量的變化特征則反映著機(jī)體對(duì)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的適應(yīng)能力,它與機(jī)體的機(jī)能能力有著密切的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，人體的通氣量變化呈明顯的階段性特征，即快速增長(zhǎng)階段、緩慢增長(zhǎng)階段及代償性過(guò)度通氣階段[2]。

在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員和普通學(xué)生的通氣量均快速增長(zhǎng)，這是由于大腦皮層在發(fā)出沖動(dòng)使肌肉收縮的同時(shí)，也發(fā)出沖動(dòng)，到達(dá)腦干呼吸中樞，引起呼吸加強(qiáng)。另外，肌肉活動(dòng)本身及關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)感覺(jué)也在起著重要的作用[3]。在快速增長(zhǎng)階段和緩慢增長(zhǎng)階段，訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生和普通學(xué)生的通氣量變化基本相同，但訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生到達(dá)峰值的時(shí)間要比普通學(xué)生的相對(duì)較晚，這說(shuō)明一定的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以增強(qiáng)人體的呼吸能力和呼吸儲(chǔ)備力。通氣量達(dá)到峰值后，由于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的進(jìn)一步加強(qiáng)，機(jī)體糖酵解供能增加，即乳酸能系統(tǒng)功能增加，人體內(nèi)乳酸濃度升高，PH降低，另外，因過(guò)度通氣，PCO2降低，PO2升高，從而抑制中樞化學(xué)感受器和外周化學(xué)感受器，呼吸變淺變慢，通氣量開(kāi)始降低[4]。

在快速增長(zhǎng)階段和緩慢增長(zhǎng)階段，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的通氣量明顯低于訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生和普通學(xué)生，這說(shuō)明在相同負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)中，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員只需要較弱的呼吸就能滿足機(jī)體運(yùn)動(dòng)的需要，這可能是足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員呼吸肌能量節(jié)省化的表現(xiàn)[5]。在代償性過(guò)度通氣階段，訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生和普通學(xué)生的通氣量已由峰值開(kāi)始下降，但足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的通氣量卻持續(xù)上升，這可能與足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期的耐力訓(xùn)練導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性啟動(dòng)緩慢，調(diào)節(jié)能力改善以及呼吸肌力量、速度力量等有著密切關(guān)系[6]。

此外，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員在大約430s時(shí)通氣量有一最低點(diǎn)，本文認(rèn)為，可能在此時(shí)足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員出現(xiàn)“極點(diǎn)反應(yīng)”，之后由于足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員自身長(zhǎng)期的訓(xùn)練及其自身的調(diào)節(jié)能力、機(jī)體克服其功能惰性等能力比較強(qiáng)，于是開(kāi)始了“第二次呼吸”。

潮氣量又稱呼吸深度，與年齡、性別、體表面積、運(yùn)動(dòng)量及情緒等因素有關(guān)[7-8]。這里忽略其它因素，通過(guò)圖1僅分析呼吸深度與運(yùn)動(dòng)量的相關(guān)性。由圖1可知，在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷較低且運(yùn)動(dòng)負(fù)荷相等的情況下，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的呼吸深度與訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生的呼吸深度相比相對(duì)較小，但隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的加強(qiáng)，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的呼吸深度逐漸加大，甚至在訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生的呼吸深度達(dá)到峰值之后開(kāi)始下降時(shí)，仍呈上升趨勢(shì)。而訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生也存在差異，主要是普通學(xué)生到達(dá)呼吸深度峰值的時(shí)間比訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生的要早。這說(shuō)明隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的加強(qiáng)，機(jī)體對(duì)氧的需求量逐漸增加，但由于攝氧能力的不同，普通學(xué)生首先進(jìn)入疲勞狀態(tài)，訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生其次，而足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入疲勞狀態(tài)的時(shí)間最晚，證明了足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的有氧耐力水平較高，這應(yīng)與其長(zhǎng)期的系統(tǒng)訓(xùn)練有關(guān)，通過(guò)訓(xùn)練，心臟形態(tài)與機(jī)能都會(huì)出現(xiàn)一系列適應(yīng)性變化，主要表現(xiàn)為左心室內(nèi)腔擴(kuò)張，心室容積增大，安靜時(shí)心率減慢，每搏輸出量增加，心臟的泵血機(jī)能和工作效率得到提高，以適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)動(dòng)的需要[9]。此外，還應(yīng)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能有關(guān)，由于神經(jīng)調(diào)節(jié)能力的改善，提高了肌肉活動(dòng)的機(jī)械效率，節(jié)省能量消耗，從而保持長(zhǎng)時(shí)間的肌肉活動(dòng)[10]。

一般而言，深而慢的呼吸比淺而快的呼吸更利于通氣量的增加，但運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸不僅要深，而且也要適當(dāng)加快。研究發(fā)現(xiàn)，呼吸頻率與通氣量顯著相關(guān)(r=0.89)，這說(shuō)明，呼吸頻率的快速增加是通氣量增加的限制性因素，快而淺的呼吸可使通氣量及通氣效率減小，而且呼吸肌的快速收縮會(huì)導(dǎo)致乳酸濃度升高、呼吸肌疲勞、運(yùn)動(dòng)能力下降等[11-12]。

4 結(jié)論

1.在運(yùn)動(dòng)負(fù)荷較低且運(yùn)動(dòng)負(fù)荷相等的情況下，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的呼吸深度與訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生的呼吸深度相比相對(duì)較小，但隨著運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的加強(qiáng)，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的呼吸深度逐漸加大，甚至在訓(xùn)練專業(yè)學(xué)生和普通學(xué)生的呼吸深度達(dá)到峰值之后開(kāi)始下降時(shí)，仍呈上升趨勢(shì)。證明了足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的有氧耐力水平較高，這應(yīng)與其長(zhǎng)期的系統(tǒng)訓(xùn)練有關(guān)。

2.在遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，人體的通氣量變化呈明顯的階段性特征，即快速增長(zhǎng)階段、緩慢增長(zhǎng)階段及代償性過(guò)度通氣階段。在快速增長(zhǎng)階段和緩慢增長(zhǎng)階段，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的通氣量明顯低于訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生和普通學(xué)生，這說(shuō)明在相同負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)中，足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員只需要較弱的呼吸就能滿足機(jī)體運(yùn)動(dòng)的需要，這可能是足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員呼吸肌能量節(jié)省化的表現(xiàn)。在代償性過(guò)度通氣階段，訓(xùn)練專業(yè)的學(xué)生和普通學(xué)生的通氣量已由峰值開(kāi)始下降，但足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員的通氣量卻持續(xù)上升，這可能與足球?qū)ｍ?xiàng)運(yùn)動(dòng)員長(zhǎng)期的耐力訓(xùn)練導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性啟動(dòng)緩慢，調(diào)節(jié)能力改善以及呼吸肌力量、速度力量等有著密切關(guān)系。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧樹(shù)勛,洪泰田,曹志發(fā). 運(yùn)動(dòng)生理學(xué)[M]. 北京：高等教育出版社,2004:84-88.

[2] 麥全安.三種負(fù)荷方法對(duì)男子足球運(yùn)動(dòng)員肺通氣功能的影響[J].北京體育大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，(3)：53-55.

[3] 梁辰,馬云,桑立紅,等.中國(guó)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員肺功能及相關(guān)因素分析[J].中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志，2008，27(3)：312-315.

[4] 李小軍.足球運(yùn)動(dòng)的能量代謝特點(diǎn)及運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練原則[J].少年體育訓(xùn)練，2003，(1):77-79.

[5] 許玲.普通高校不同年級(jí)大學(xué)生肺通氣功能的實(shí)驗(yàn)比較[J].福建體育科技，2007，26(1)：47-49.

[6] 楊溫豪.賽艇運(yùn)動(dòng)員肺通氣機(jī)能研究[D].北京體育大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[7] 李正昌.足球運(yùn)動(dòng)員大強(qiáng)度高原訓(xùn)練肺通氣功能的監(jiān)控研究[J].中國(guó)科技信息，2005，22：35-36.

[8] Ostrowski S , Bilan A ,The natural history of respiratory system function[J]. Journal of physiology and pharmacology , 2004 ,55(3)：95-98.

[9] 趙政川,高言誠(chéng). 對(duì)國(guó)際5種不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷法測(cè)定最大吸氧量的比較研究[J] . 中國(guó)運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志,1995，14(2):105-108.

[10]楊翼. MAX-Ⅱ心肺功能測(cè)試系統(tǒng)在機(jī)能評(píng)定中的應(yīng)用[J]. 武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào), 2004 , 38(1) : 39-40.

[11] Billat V L , Lepretre P M , Heubert R P , Koralsztein J P , Gazeau F P. Influence of acute moderate hypoxia on time to exhaustion at VO2max in unacclimatized runners[J] . Int J Sports Med,2003,24(1):9214.

[12]肖景民；郭光明；夏志剛.對(duì)大連市航海運(yùn)動(dòng)學(xué)校不同項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)員呼吸機(jī)能的研究[J].搏擊(體育論壇),2011,(9)：38-40.