吳江 吳翊馨

（1.沈陽(yáng)體育學(xué)院研究生部; 2.沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110102）

青少年心肺耐力測(cè)定與相關(guān)研究進(jìn)展①

吳江1吳翊馨2*

（1.沈陽(yáng)體育學(xué)院研究生部; 2.沈陽(yáng)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院 遼寧沈陽(yáng) 110102）

心肺耐力是指一個(gè)人持續(xù)身體活動(dòng)的能力，而反映心肺耐力的最佳指標(biāo)是最大攝氧量。本文對(duì)心肺耐力的重要測(cè)試指標(biāo)最大攝氧量的作用及其影響因素進(jìn)行綜合分析，通過(guò)文獻(xiàn)綜述系統(tǒng)總結(jié)青少年心肺耐力的測(cè)量方法、影響因素及相關(guān)研究進(jìn)展。心肺耐力訓(xùn)練在很多訓(xùn)練項(xiàng)目中占據(jù)重要地位，科學(xué)的掌握心肺耐力的訓(xùn)練可以提高青少年的體質(zhì)健康，同時(shí)為青少年體質(zhì)健康的客觀評(píng)價(jià)和青少年體育鍛煉的科學(xué)指導(dǎo)提供理論依據(jù)。

青少年 心肺耐力 最大吸氧量 研究進(jìn)展

心肺耐力是指一個(gè)人持續(xù)身體活動(dòng)的能力，而反映心肺耐力的最佳指標(biāo)是最大攝氧量。了解和掌握青少年的心肺耐力測(cè)定方法和相關(guān)研究進(jìn)展，對(duì)客觀評(píng)價(jià)青少年的體質(zhì)健康和科學(xué)指導(dǎo)青少年的體育鍛煉具有非常重要的意義[1]。

1 心肺耐力與評(píng)價(jià)指標(biāo)

心肺耐力是指人體在進(jìn)行持續(xù)性的體力活動(dòng)時(shí)機(jī)體所表現(xiàn)出來(lái)的對(duì)呼吸、循環(huán)及骨骼肌系統(tǒng)的供氧能力[2]。人體一定程度的體適能水平是由心肺耐力所代表，而反映心肺耐力最常用的指標(biāo)是最大攝氧量（VO2max）[3]。VO2max是是指人體長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)中，有大批量肌肉群參與，當(dāng)心肺攝取氧的能力達(dá)到人的極限水平時(shí)，每分鐘內(nèi)所能攝取和利用的最大氧量[4]。最大攝氧量有兩種表示方法，即最大攝氧量絕對(duì)值（L/min）和最大攝氧量相對(duì)值（mL/min/kg）。青少年的體質(zhì)發(fā)育狀況和外界環(huán)境的影響通常由最大攝氧量絕對(duì)值來(lái)評(píng)價(jià)，而不同個(gè)體在進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)能力時(shí)所表現(xiàn)出的差異則由最大攝氧量相對(duì)值評(píng)價(jià)。由于不同個(gè)體體重的差異會(huì)影響到機(jī)體的耗氧量，故多年來(lái)學(xué)者都以VO2max作為效標(biāo)來(lái)研究心肺耐力和心肺功能。

2 青少年心肺耐力測(cè)定

青少年心肺耐力測(cè)定主要是通過(guò)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，然后通過(guò)推算最大攝氧量值來(lái)間接地評(píng)價(jià)心肺耐力[5]，目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)對(duì)VO2max的測(cè)定方法有直接測(cè)定法和間接測(cè)定法種。

2.1 最大攝氧量直接測(cè)定法

VO2max直接測(cè)定通常在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。受試者在進(jìn)行極量運(yùn)動(dòng)時(shí)，需戴上呼吸面罩，利用氣體分析儀測(cè)出最大攝氧量，受試對(duì)象需具備良好的運(yùn)動(dòng)能力，因?yàn)槭茉囌咭\(yùn)動(dòng)至力竭的狀態(tài)。

功率自行車(chē)和跑臺(tái)是實(shí)驗(yàn)室目前常用的測(cè)試方法。遞增負(fù)荷的設(shè)計(jì)方案中對(duì)最大攝氧量結(jié)果造成影響的值有初始負(fù)荷、負(fù)荷時(shí)間及負(fù)荷遞增值，故合理的設(shè)計(jì)負(fù)荷方案會(huì)增加最大攝氧量測(cè)試的準(zhǔn)確性。遞增負(fù)荷方案有三種：(1)直接把負(fù)荷增加到最大，然后記錄運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)負(fù)荷被分段增加，即開(kāi)始3～5min的輕度負(fù)荷，再轉(zhuǎn)到中度，最后到最大負(fù)荷；(3)負(fù)荷逐級(jí)的增加，以每分鐘至3分鐘增加25W或50W的負(fù)荷，直到受試對(duì)象做到運(yùn)動(dòng)力竭為止[6]。Brown采用非穩(wěn)態(tài)負(fù)荷方案，讓受試者在初始坡度為0%、初始速度為6.3km/h的跑臺(tái)上先進(jìn)行5min的熱身運(yùn)動(dòng)，在接下來(lái)的每3min內(nèi)，前2min末和第3min末，使速度各遞增一次，每次遞增速度值定為1km/h，連續(xù)遞增5次，在這期間坡度保持不變；然后當(dāng)速度不變時(shí)，每分鐘坡度遞增l%，直到受試者力竭為止[7]。吳景程、彭莉讓受試者在功率自行車(chē)以0W的功率先進(jìn)行30min的熱身運(yùn)動(dòng)，以50W為起始負(fù)荷，后面每3min增加50W，要求以每分鐘55～60轉(zhuǎn)的速度運(yùn)動(dòng)，直到力竭[8]。楊錫讓等運(yùn)用臺(tái)階、跑臺(tái)和功率自行車(chē)這三種方法，分別測(cè)試受試者的最大攝氧量并對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，利用跑臺(tái)測(cè)定的最大攝氧量值是最大的，其次是功率自行車(chē)，臺(tái)階試驗(yàn)測(cè)的最大攝氧量值最小[9]。Hermansen等也發(fā)現(xiàn)跑臺(tái)測(cè)出的最大攝氧量值比功率自行車(chē)測(cè)出的值高5%～10%[10]。

相對(duì)于跑臺(tái)，功率自行車(chē)的優(yōu)勢(shì)在于：(1)功率自行車(chē)相對(duì)廉價(jià)且安全；(2)功率自行車(chē)能準(zhǔn)確地測(cè)出功率，并且血壓、心率等生理數(shù)據(jù)容易測(cè)出；(3)方便橫向和縱向研究，因?yàn)榍嗌倌旰统赡耆藴y(cè)試的機(jī)制相同。不管選擇哪一種遞增負(fù)荷，在最大攝氧量的直接測(cè)定方法中，都要求受試對(duì)象達(dá)到力竭的狀態(tài)。有關(guān)最大攝氧量的判定，目前仍沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有人以最大心率的出現(xiàn)作為達(dá)到了最大攝氧量，或者以心率為180次/min作為終止標(biāo)準(zhǔn)；也有人把呼吸商和血乳酸的固定值作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 最大攝氧量間接測(cè)定法

最大攝氧量的間接測(cè)定是讓受試者在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行中等負(fù)荷的上下臺(tái)階運(yùn)動(dòng)，然后根據(jù)心率、攝氧量等一些數(shù)值來(lái)推測(cè)最大攝氧量[11]。常用的方法有哈佛臺(tái)階試驗(yàn)法、Fox公式法、卡爾普曼的PWC170測(cè)試法和12min跑法等[12]。

哈佛臺(tái)階試驗(yàn)要求受試者進(jìn)行3min上下臺(tái)階運(yùn)動(dòng)，頻率為30次/mim，男生臺(tái)階高度為50.8cm，女生為42.0cm，恢復(fù)期的心率記錄下來(lái)后，代入公式計(jì)算出體能指數(shù)。心肺功能的基本原理是通過(guò)定量運(yùn)動(dòng)后心率恢復(fù)的快慢進(jìn)行評(píng)價(jià)。心率恢復(fù)越快，心肺功能越好。早在1984年，我國(guó)學(xué)者根據(jù)中國(guó)7～16歲青少年的特點(diǎn)就對(duì)臺(tái)階高度進(jìn)行了修訂，并通過(guò)大樣本測(cè)試數(shù)據(jù)制定了一個(gè)心功能評(píng)價(jià)等級(jí)。

Fox公式法是讓受試者利用功率自行車(chē)進(jìn)行測(cè)試，把功率保持在150W、運(yùn)動(dòng)負(fù)荷時(shí)間為5min、心率要記錄第5min的，最后通過(guò)公式VO2max=6300-19.26×心率計(jì)算出最大攝氧量。如果是不足5min的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，心率就記錄最后1min的。

PWC170是指受試者單位時(shí)間內(nèi)所做的功。條件是心率達(dá)到170次/min時(shí)，心率在120～180次/min之間時(shí)，心率和功率在一定范圍內(nèi)具有明顯的線性關(guān)系。故受試者要完成心率為120次/min和接近170次/min的兩次不同負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)，心率為170/min時(shí)做的功可以通過(guò)兩次負(fù)荷的功率和心率計(jì)算出。

12min跑是在20世紀(jì)60年代由美國(guó)庫(kù)珀博士提出的。前提是指人的心率在不超過(guò)180次/min下，12min跑出的最長(zhǎng)距離。庫(kù)珀的研究結(jié)果中指出，12min跑成績(jī)與最大攝氧量相對(duì)值存在高度相關(guān)關(guān)系，但12min跑目前只適用于成年人中。

2.3 最大攝氧量的影響因素

內(nèi)因和外因是影響青少年最大攝氧量的兩大因素。年齡、性別和體格狀況等屬于內(nèi)因，生活環(huán)境因素、飲食因素、遺傳因素和鍛煉因素等屬于外因。

遺傳因素是決定心血管能力的主要因素，一些優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員之所以能取得優(yōu)異的成績(jī)，除了自身的訓(xùn)練和智力外，遺傳因素也起到了決定性因素。

在年齡和性別方面，青春期前男女性的最大攝氧量不會(huì)表現(xiàn)出明顯的不同，12～13歲后開(kāi)始表現(xiàn)出明顯的差異性，均表現(xiàn)出女生低于男生。最大攝氧量峰值到達(dá)時(shí)間與持續(xù)時(shí)間，男女子也不同，男子峰值一般出現(xiàn)在18～20歲并持續(xù)到30歲左右，女子峰值出現(xiàn)在14～16歲并持續(xù)到25歲左右。之后，最大攝氧量值將隨著年齡的增加而開(kāi)始降低，其中男子最大攝氧量值每年降低的速率為2%，女子降低速率為2.5%。

體育鍛煉是提高最大攝氧量的最有效辦法。體育鍛煉的初期最大攝氧量的增加主要是心輸出量的增大引起的，體育鍛煉的后期最大攝氧量的增加主要是肌肉組織利用氧的能力增大引起的。而怎樣增加受試者的心肺耐力水平或采取什么樣的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，要根據(jù)不同的人群來(lái)來(lái)設(shè)定。Midgley研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)于優(yōu)秀的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員和中等水平長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員，把訓(xùn)練強(qiáng)度分別設(shè)定為90%～100%VO2max和70%～80%VO2max時(shí)即可以提高其VO2max需要[13]。

在環(huán)境方面，人體在高原環(huán)境中運(yùn)動(dòng)時(shí)最大攝氧量結(jié)果偏低的原因是這種環(huán)境下血液的粘滯性會(huì)受到影響，降低了人體內(nèi)氧的運(yùn)輸能力。閆天慶、葛淼等人通過(guò)對(duì)中國(guó)不同地區(qū)的成年人進(jìn)行最大攝氧量測(cè)試，發(fā)現(xiàn)地區(qū)和環(huán)境影響最大攝氧量值顯著[14]。

3 青少年心肺耐力的相關(guān)研究

Fbortega等人使用功率自行車(chē)對(duì)歐洲青少年進(jìn)行最大攝氧量相對(duì)值的測(cè)試，結(jié)果為男生(44.3±7.5)mL/kg·min、女生(37.1±5.6)mL/kg·min[15]。張濤通過(guò)對(duì)小學(xué)生有氧耐力測(cè)試方法的比較研究得出，男生和女生跑臺(tái)測(cè)試、20mMSRT測(cè)試和50m×8測(cè)試時(shí)，VO2max測(cè)試值沒(méi)有顯著性差異(P＞0.05)，但VO2max測(cè)試值間有高的相關(guān)性[16]。張峰通過(guò)研究網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)對(duì)兒童少年心肺耐力的影響得出，24周的網(wǎng)球運(yùn)動(dòng)干預(yù)可顯著提高男女少年兒童的心肺耐力等素質(zhì)[17]。張海平等對(duì)青少年肥胖學(xué)生的身體形態(tài)、心肺機(jī)能和身體素質(zhì)的一些相關(guān)的指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，得出肥胖學(xué)生比正常學(xué)生的肺活量大，但肺活量/體重值小于正常學(xué)生；肥胖學(xué)生比正常學(xué)生的最大攝氧量小，且心率儲(chǔ)備也不及正常學(xué)生[18]。高宇的青少年體格發(fā)育與心肺耐力發(fā)展研究顯示，男生安靜SBP、即刻SBP、VO2max、VO2max/BW和運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間均顯著高于女生(P＜0.01)；男、女生肥胖組安靜SBP均顯著高于正常組(P＜0.01)，VO2max/BW均顯著低于正常組(P＜0.01)[19]。劉笑把13～15歲兒童青少年的1000(800)m跑和20mSRT測(cè)試VO2max的測(cè)試結(jié)果與跑臺(tái)直接測(cè)試法測(cè)得的VO2max的進(jìn)行相關(guān)分析，其相關(guān)系數(shù)介于0.440～0.765之間[20]。張嘉鑫以青少年籃球運(yùn)動(dòng)員為研究對(duì)象，1000m跑與最大攝氧量的相關(guān)性小于12min跑與最大攝氧量的相關(guān)性，且12min跑成績(jī)與最大攝氧量平臺(tái)相關(guān)性無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[21]。

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G804

A

2095-2813(2017)10(a)-0017-03

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.28.017

國(guó)家科技部科技支撐計(jì)劃課題(編號(hào)：2012BAK21B02-02)；遼寧省社會(huì)科學(xué)規(guī)劃基金項(xiàng)目(編號(hào)：L15BTY007)；沈陽(yáng)體育學(xué)院重點(diǎn)資助學(xué)科研究方向建設(shè)項(xiàng)目資助。

吳江(1992，12—)，男，漢族，內(nèi)蒙古包頭人，碩士研究生，研究方向：運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。

吳翊馨(1973，4—)，女，漢族，遼寧沈陽(yáng)人，博士，副教授，研究方向：體質(zhì)與健康、運(yùn)動(dòng)對(duì)老年常見(jiàn)疾病的康復(fù)與治療，E-mail：yixin0414＠163.com。