殷 鑫， 盧秋菊， 郭 霞， 胡 斐， 王曉磊， 牛 潔， 馬繼政△

(1. 南京體育學(xué)院運動健康科學(xué)系， 江蘇 南京 211014； 2. 解放軍理工大學(xué)軍人身體適應(yīng)訓(xùn)練研究中心， 軍人體能訓(xùn)練與機能評定實驗室，3. 解放軍理工大學(xué)雙龍街校區(qū)醫(yī)務(wù)室， 江蘇 南京 211101)

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軍校學(xué)員不同負(fù)重全力行軍1 km時心肺功能和血乳酸的變化*

殷 鑫1,2， 盧秋菊3， 郭 霞3， 胡 斐1,2， 王曉磊1,2， 牛 潔2△， 馬繼政1,2△

(1. 南京體育學(xué)院運動健康科學(xué)系， 江蘇 南京 211014； 2. 解放軍理工大學(xué)軍人身體適應(yīng)訓(xùn)練研究中心， 軍人體能訓(xùn)練與機能評定實驗室，3. 解放軍理工大學(xué)雙龍街校區(qū)醫(yī)務(wù)室， 江蘇 南京 211101)

目的：評定軍校學(xué)員不同負(fù)重全力行進1 km時心肺功能的變化。方法：研究采用隨機交互設(shè)計，10名健康男性受試者完成3次不同負(fù)重(無負(fù)重，15 kg 和50 kg)全力1 km跑，分別采用運動心肺功能測試儀檢測運動時心肺功能的變化，并分別在運動后即刻檢測血乳酸的濃度，進行主觀疲勞感覺評定。結(jié)果：與靜息比較，無負(fù)重、15 kg負(fù)重和50 kg負(fù)重全力跑時心率、呼吸頻率、相對的攝氧量和代謝當(dāng)量均顯著增加(P<0.01)，但不同負(fù)重量之間不存在顯著的差異；與靜息值相比，每分通氣量均顯著增加(P<0.01)，但無負(fù)重顯著大于15 kg負(fù)重和50 kg負(fù)重(P<0.01)。隨著負(fù)重量的增加，速度顯著下降，每分鐘能量消耗呈下降趨勢，50 kg負(fù)重總能量消耗顯著大于無負(fù)重與15 kg負(fù)重(P<0.01)。與靜息狀態(tài)比較，無負(fù)重、15 kg負(fù)重和50 kg負(fù)重全力跑后血乳酸濃度均顯著增加(P<0.01)，但50 kg負(fù)重顯著低于無負(fù)重和15 kg負(fù)重(P<0.01)。不同負(fù)重量之間主觀疲勞程度無顯著變化。結(jié)論：在完成以有氧和無氧混合為主全力運動時，不同負(fù)重狀態(tài)下，心肺反應(yīng)基本上趨于一致。但隨著負(fù)重增加，相對有氧功能比例增加，高負(fù)重對機體總能量消耗和移動能力產(chǎn)生較大的影響。

負(fù)重行進；能量消耗；血乳酸；代謝當(dāng)量

load carriage; energetic cost; blood lactic acid; metablic equivalent

【DOI】 10.13459/j.cnki.cjap.2016.04.009

負(fù)重行進能力是單兵必備的一種身體能力，也是成功完成各種軍事任務(wù)的基本需求能力之一，并時常需要在各種極端的環(huán)境下進行，行進的距離根據(jù)軍事任務(wù)不同而存在不同[1]。通常在負(fù)重的情況下，需要完成一些低強度的軍事任務(wù)(如行軍)和大量的大強度軍事任務(wù)(如通過障礙、搬運各種彈藥等)。不同負(fù)重行進時其施加的外部應(yīng)激是不同的，生理反應(yīng)也具有多樣性。目前，對于不同負(fù)重對有氧和無氧混合為主的軍事任務(wù)方面產(chǎn)生的影響并不清楚。因此，本研究評定不同負(fù)重全力行進1 km時心肺功能的變化特點，并檢測運動后即刻血乳酸濃度的變化和評定主觀疲勞程度，為后繼的負(fù)重行進能力訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究對象

研究對象為10名軍校在讀學(xué)員，平均訓(xùn)練不到1年(每周訓(xùn)練次數(shù)不少于4次)。平均年齡(22.00±1.30)歲；身高(1.72±0.06)m；體重(64.95±6.98)kg。體重指數(shù)(body mass index，BMI)(21.78±0.98)kg/m2。排除標(biāo)準(zhǔn)為BMI<18.5 kg/m2或BMI>24.0 kg/m2。

受試者在測試前進行常規(guī)體檢，無心血管疾病和服用其它的藥物。在測試期間，統(tǒng)一飲食。

1.2 運動方案

研究采用隨機交互設(shè)計，受試人員需完成3次運動測試，分別進行1 km無負(fù)重全力跑，15 kg負(fù)重全力跑和50 kg負(fù)重全力跑。測試間隔為24～72 h，測試時間為16∶30～18∶00。

1.3 心肺功能測試和指標(biāo)

1.3.1 靜息能耗測試 受試者于飯后2～4 h到實驗室進行測試，溫度19°C～21°C，濕度50%～60%。氣壓為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。測試采用間接法，使用COSMED K42運動心肺功能測試儀(意大利)和心率帶進行測量，測試前進行儀器校準(zhǔn)，并進行預(yù)熱。受測人員靜坐30 min后，進行15 min測試，取中間10 min數(shù)據(jù)作為靜息指標(biāo)。

1.3.2 心肺功能的測試 受試者進行常規(guī)的準(zhǔn)備活動練習(xí)(5 min耐力跑和5 min徒手操練習(xí))后分別完成上述1 km測試，取運動中間2 min數(shù)據(jù)作為評定數(shù)據(jù)。并使用秒表記錄運動的時間。測試在標(biāo)準(zhǔn)田徑場進行，溫度19℃～20℃，濕度50%～60%。

1.3.3 測量指標(biāo) 測試指標(biāo)如下：運動速度(m/min)、心率(heart rate，HR)、呼吸頻率(respiratory frequency，RF)、每分鐘通氣量(minute ventilation, VE)、相對的攝氧量(VO2/(min·kg))；每分鐘能量消耗(Kcal/min)，總的能量消耗(total energy expenditure，Kcal)及能量代謝當(dāng)量(metabolism equivalents，METS)。

1.4 血乳酸的測試

測量采用EKF Diagnostic (德國) 乳酸測試儀器和配套乳酸試劑條測量血乳酸，分別測量靜息和相應(yīng)1 km測試后(即刻)的血乳酸含量。

1.5 主觀疲勞感覺的測試

主觀疲勞感覺(rating of perceived exertion， RPE)評定采用Borg 主觀量表(標(biāo)準(zhǔn)等級6～20)。強度等級如下：RPE<10為較輕、10～11為輕度、12～13 為中等、14～16為困難、17～19為非常困難以及20為最大工作強度。

1.6 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 不同負(fù)重狀態(tài)下心肺功能指標(biāo)和能量代謝當(dāng)量變化

與安靜值相比，不同負(fù)重HR顯著增加(P<0.01)，但運動中，不同負(fù)重之間HR不存在顯著的差異。RF、VO2/(min·kg)和METS存在同樣的趨勢，表明全力跑時，不同負(fù)重之間心肺反應(yīng)和代謝當(dāng)量基本趨于一致。此外，與安靜值相比，不同負(fù)重VE存在顯著差異(P<0.01)，全力跑時，無負(fù)重組顯著大于負(fù)重15 kg和50 kg(P<0.01)，提示在負(fù)重增加的情況下，肺通氣可能受到干擾(表1)。

Tab. 1 Changes of varies load on the cardio-pulmonary function and metabolism equivalents ±s, n=10)

HR： Heart rate； RF： Respiratory frequency； VE： Minute ventilation； VO2/kg: Oxygen uptake/kilogram； METS： Metabolism equivalents

**P<0.01vsrest；##P<0.01vsunload

2.2 不同負(fù)重狀態(tài)下行進速度和能量消耗的變化

與無負(fù)重相比，負(fù)重15 kg和負(fù)重50 kg運動速度顯著下降，分別下降了16.64%和50.23%(P<0.01)；與靜息狀態(tài)相比，不同負(fù)重每分鐘能量消耗顯著增加(P<0.01)。但是隨著負(fù)重量的增加，每分鐘能量消耗呈遞減趨勢，50 kg負(fù)重與無負(fù)重、15 kg相比存在顯著差異(P<0.01)。在1 km距離內(nèi)，與無負(fù)重相比15 kg負(fù)重總能量消耗增加，但無顯著差異，50 kg負(fù)重總能量消耗顯著大于無負(fù)重與15 kg負(fù)重(P<0.01)，分別增加了10.81%和84.73%(表2)。

Speed(m/s)Energyexpenditure(Kcal/min)Totalenergyexpenditure(Kcal)Rest—1．38±0．11—Unload4．26±0．2415．07±1．68??59．01±7．1615kg3．55±0．22??14．02±1．48??##65．29±5．24##50kg2．12±0．26??13．44±1．54??##△△109．01±11．25##△△

**P<0.01vsrest；##P<0.01vsunload；△△P<0.01vs15 kg

2.3 不同負(fù)重狀態(tài)下全力跑血乳酸的變化

與靜息狀態(tài)相比(1.29±0.30)mmol/L，無負(fù)重(18.20±3.98)mmol/L、15 kg負(fù)重(20.33±3.75)mmol/L和50 kg負(fù)重(16.97±3.99)mmol/L全力跑后血乳酸濃度顯著增加(P<0.01)。表明三種不同的負(fù)重全力跑1 km，機體主要以無氧供能和有氧供能混合為主。與無負(fù)重全力跑相比，50 kg負(fù)重全力跑后血乳酸濃度無顯著差異，但與15 kg負(fù)重全力跑相比，50 kg血乳酸的濃度顯著降低(圖1)，提示高負(fù)重后相對有氧的供能比例增加。

**P<0.01vsrest；##P< 0.01vs15 kg

2.4 不同負(fù)重狀態(tài)下全力跑RPE的變化

無負(fù)重、15 kg負(fù)重和50 kg負(fù)重全力跑的RPE分別為15.00±1.89，14.20±2.94和13.77±1.48，差異無顯著性。

3 討論

當(dāng)前，單兵的負(fù)重量呈增加趨勢[1,2]。本研究結(jié)果表明在完成以有氧和無氧混合為主運動時，不同負(fù)重狀態(tài)下，心肺反應(yīng)基本上趨于一致。在既定的距離內(nèi)，隨著負(fù)重量的增加，移動的速度下降，相對有氧供能比例增加，總能耗增加。負(fù)重對機體和移動能力產(chǎn)生較大的影響。

對于動力性運動，自主神經(jīng)系統(tǒng)在介導(dǎo)調(diào)節(jié)心血管系統(tǒng)方面起到關(guān)鍵的作用。HR和O2傳遞能力增加，以期滿足機體運動時代謝上的需求。研究認(rèn)為影響運動時心肺功能變化的幅度可能和運動時的相對強度，以及參與運動肌群的絕對量有關(guān)，其中可能和相對運動強度更相關(guān)[3]。本研究采用的方案為全力跑，結(jié)果顯示不同負(fù)重狀態(tài)下，相對的強度(HR和METS)無顯著變化，總能量消耗增加，表明可能存在上述現(xiàn)象，但其確切的調(diào)節(jié)機制目前尚不清楚。

已知在負(fù)重情況下，完成大強度和低強度軍事任務(wù)時，速度下降[1,4]。而移動能力下降可能會帶來不利的影響。本研究結(jié)果表明在恒定的距離內(nèi)，不同負(fù)重狀態(tài)下，速度不同。前期研究表明在既定距離和恒定負(fù)重量的情況下，隨著速度增加，能耗也增加[5]。另外，Soule等人[6]研究表明速度的增加對能量消耗產(chǎn)生的影響大于負(fù)重量的增加對能量消耗產(chǎn)生的影響。研究表明速度下降可能是用來緩解負(fù)重量產(chǎn)生的影響[6]。不同的負(fù)重量可能對單位時間內(nèi)能量消耗產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)49.4 kg負(fù)重持續(xù)12 km，單位時間內(nèi)的能耗顯著增加[7]，同樣的，40 kg負(fù)重持續(xù)120 min單位時間內(nèi)的能耗顯著增加[8]。此外，與這些低強度、長距離負(fù)重任務(wù)不同，本研究發(fā)現(xiàn)在既定的距離內(nèi)全力跑時，無負(fù)重和15 kg負(fù)重單位能量消耗無顯著差異，但是50 kg負(fù)重單位時間內(nèi)的能耗顯著降低，其原因可能與運動時間延長有關(guān)[6]，但總能耗顯著增加，生理應(yīng)激相應(yīng)增加。因此，需要特定的負(fù)重訓(xùn)練方案來解決這一問題，保證適宜訓(xùn)練量和強度，以期滿足有氧和無氧混合為主軍事任務(wù)的需要。

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解放軍理工大學(xué)預(yù)先研究基金；軍隊級教學(xué)成果獎培育立項課題

2015-02-27

2016-02-11

G804.2

A

1000-6834(2016)04-323-03

△【通訊作者】Tel： 13814128757； E-mail： mjz mjj@163.com，niujield@163.com