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        山東省賽艇運動員最大攝氧量回歸方程的初步研究

        2023-01-16 02:36:48張?zhí)珌?/span>
        山東體育科技 2022年6期
        關鍵詞:賽艇回歸方程有氧

        張?zhí)珌?,?翔,張 杰

        (山東省體育科學研究中心,山東 濟南 )

        VO2max是指人達到極限水平時,心肺轉運氧和肌肉吸收、利用氧的最大能力,是反映運動員有氧能力及運動潛能最重要的指標[1],同時也是心血管健康的獨立預測指標[2]。直接測試法是測定VO2max的金標準方法[3],但其所需設備儀器較為昂貴,且對測試環(huán)境要求較高,在大樣本量測試時受到一定的限制。為了更便捷的獲得測試對象的VO2max,使用推算公式的間接測試法是一種簡單易行的方法。目前,VO2max的間接推算的回歸方程有很多,但其影響指標較多,針對的人群也不同。賽艇是一項以有氧供能為主的運動,其比賽過程中有氧代謝供能占70%~87%[4]。對賽艇項目進行選材時,VO2max是一個權重較大的指標,且該指標主要由遺傳因素決定,后期受訓練的改變程度較小[5]。但現(xiàn)今尚缺乏有關賽艇運動員VO2max的間接推算回歸方程。本研究選取山東省99名賽艇集訓運動員為研究對象,基于影響VO2max的因素,建立賽艇運動員VO2max的推算方程,為運動員有氧能力的簡易評測方法提供參考依據(jù)。

        1 對象與方法

        1.1 研究對象

        選取99名賽艇集訓運動員,納入標準:(1)均為二級運動員;(2)自愿接受本測試;(3)身體健康狀況良好;(4)測試前3h未進食者。排除標準:(1)測試前48h參加大強度運動、熬夜者;(2)測試前患有呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)疾病者;(3)近期服用影響心肺功能的相關藥物者。對上述運動員采用計算機隨機編號分為2組,其中79名運動員為建模組,20名運動員為檢驗組,兩組隊員的年齡、性別、體重等基本資料的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

        表1 兩組賽艇運動員的基本資料比較

        1.2 VO2max測試

        1.2.1 測試儀器

        氣體代謝分析儀(德國“JAEGER”便攜心肺功能儀),測功儀(Concept2賽艇測功儀),polar心率帶(H10,胸帶式)。

        1.2.2 測試方法

        測試前所有運動員統(tǒng)計年齡、性別、身高、體重,形態(tài)學測試按照《人體測量學》的相關要求進行,測量3次取平均值。由專業(yè)人員向測試者介紹測試須知,包括測試目的、測試流程、可能出現(xiàn)的不適(若出現(xiàn),及時告知測試人員)等。測試均由相同的實驗操作人員實施,由相同的技術人員進行監(jiān)督,并于相同實驗環(huán)境下采用相同的實驗設備進行測試。所有接受測試的運動員于測試前1天無大強度的運動。測試方案如下:

        運動員佩戴呼吸面罩在測功儀上進行遞增負荷測試。其中,男子起始功率為[體重(kg)*2.5]W,女子起始功率為[體重(kg)*2]W。每2min 遞增30W,直至運動員無法堅持遞增負荷上的功率為止,此階梯負荷為Wstep,并記錄運動時間。遞增負荷停止后休息1min,然后進行2min的全力劃,該2min的平均功率記錄為W2min。每5s記錄一次攝氧量、心率、呼吸交換率等指標。測試結束后,詢問受試者的主觀疲勞感覺等級(RPE),并采集結束后第3min、5min的耳血進行血乳酸測試,記錄心率恢復到120次/min的時間。該方案由烏克蘭國立體育大學國家重點實驗室提供,經(jīng)烏克蘭、意大利、德國等國家歷經(jīng)多年實踐完善,具有較高的科學性、可行性和實用性。

        試驗終止標準[6]:(1)隨著負荷增加,受試者的攝氧量出現(xiàn)平臺期;(2)呼吸商>1.14;(3)心率≥峰值心率 (220-年齡);(4)RPE≥9;(5)受試者力竭,于測試人員鼓勵下不能堅持。同時滿足上述其中4個條件時可判定達到最大攝氧量要求。若遇特殊情況,如受試者出現(xiàn)胸悶、惡心、心絞痛、眩暈等不良反應時,立即終止測試。

        1.3 推算方程的建立及回代檢驗

        采用多重線性回歸,以運動員的VO2max(相對攝氧量)為因變量,以受試者(運動員)的年齡、性別、身高、體重、安靜心率、Wstep、W2min、全程時間等作為自變量進行逐步回歸,建立回歸方程。建立回歸方程后,將20名檢驗組的相關測量數(shù)據(jù)帶入回歸方程進行回代檢驗,將推算出的VO2max與實際佩戴面罩的測量值進行比較,并分析相關性。

        1.4 統(tǒng)計學分析

        將測試所得數(shù)據(jù)采用雙人雙錄入的方式錄入Microsoft Excel 2010,并以平均值±標準差表示。應用SPSS21.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析。應用Pearson相關系數(shù)評價VO2max及其影響因素的關系。采用回歸系數(shù)R2來評價影響因素對VO2max的解釋強度。應用配對t檢驗分析實測值與預測值的差異,顯著性水平為P<0.05。

        2 結果

        2.1 模型組VO2max及相關指標情況

        79名運動員均完成測試,VO2max相對值為56.00±7.13 ml/min/kg,Wstep、W2min分別為287.17±51.18 W、295.91±63.53 W,最大心率為189.68±9.38次/min,全程時間為1561.60±198.29 s。男隊員、女隊員在Wstep、W2min、全程時間方面的差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),在最大心率方面的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表2。

        表2 模型組VO2max及相關指標情況

        2.2 模型組的各指標與VO2max相關性分析

        經(jīng)相關性分析顯示,性別、年齡、體重、Wstep、W2min、全程時間均與VO2max有相關性(P<0.05)。最大心率與VO2max無相關性(P>0.05)。見表3。

        表3 模型組的各指標與VO2max相關性分析

        2.3 推測VO2max方程的建立

        在逐步回歸分析中,性別、年齡、體重、Wstep、W2min、全程時間進行回歸方程,回歸分析結果見表4、表5。

        表4 回歸模型匯總

        表5 方程六中相關系數(shù)

        最終得到可推測賽艇運動員VO2max方程有:

        方程一:VO2max=31.077+0.016*全程時間;

        方程二:VO2max=43.138+0.015*全程時間-0.134*體重;

        方程三:VO2max=62.642 -0.000018*全程時間-0.528*體重+0.113*W2min;

        方程四:VO2max=62.613-0.528*體重+0.113*W2min;

        方程五:VO2max=59.310 -0.555*體重+0.077*W2min+0.055*Wstep;

        方程六:VO2max=60.893-0.546*體重+0.057*W2min+0.049*Wstep+3.689*性別(女=1,男=2)。

        由表4可知,當VO2max為因變量,體重、W2min、Wstep、性別為自變量時建立的方程六的R值為0.823大于其它五個方程,提示自變量與因變量之間有較為緊密的關系。R2為0.677>0.64,證實該方程有效,自變量對因變量能夠進行有效的解釋。且表5顯示,方程六中自變量對應回歸系數(shù)P<0.05,提示具有顯著性意義,可有效預測因變量的變化。因此,可將方程六作為推算賽艇運動員VO2max的方法。同時推測方程六中F值=39.912,P<0.001,有極其顯著性差異。這提示體重、W2min、Wstep、性別與VO2max為存在明確的線性關系,以上指標可作為因變量推測VO2max。表4中的Durbin-Watson指數(shù)為1.887<2,提示回歸模型中的誤差項獨立性較好。由圖1可見,推算的VO2max與實測的VO2max線性關系較好。

        圖1 方程六推算的VO2max與實測VO2max之間的散點圖

        2.4 回代檢驗

        將檢驗組實測的VO2max與通過方程六進行推測的VO2max進行效度檢驗,通過兩組數(shù)據(jù)的配對樣本t檢驗以及相關性分析,結果發(fā)現(xiàn),兩組數(shù)據(jù)的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),且存在相關性(P<0.05),見表6。

        表6 VO2max實測值與推測值的差異及相關性

        3 討論

        賽艇是一項以高強度有氧耐力為基礎的周期性運動項目,對運動員的有氧運動能力有較高的要求[7]。有氧訓練在國際優(yōu)秀賽艇運動員的日常訓練中占有重要的地位,青少年賽艇運動員訓練初期有氧耐力訓練的占比也較高[8]。有氧運動能力能夠準確反映人體心血管和呼吸系統(tǒng)的整體功能狀況[9],被美國運動醫(yī)學學會視為第五大生命體征[10]。1923年,Hill提出了VO2max的概念[11],生理學界普遍認為,VO2max是評價人體有氧工作能力的主要指標,也是評定運動員機能狀態(tài)、運動選材以及評定訓練效果方面的有效指標。有學者指出,VO2max是青少年心肺功能和有氧耐力最好的選材指標[12]。

        由于VO2max直接測試法存在較多的局限性,隨之出現(xiàn)了較多間接推算法。有研究發(fā)現(xiàn)[13],用間接推算法推測的VO2max與實測值有±10%~15%的誤差。VO2max有絕對值和相對值兩種形式,前者的單位為L/min,是指每分鐘攝取氧量的最大值;后者為L/min/kg,是指每千克體重每分鐘攝取氧量的最大值。由于需氧量與體重有密切的關系,單純通過絕對值對個體的VO2max進行橫向比較是不適宜的。本研究也是針對VO2max的相對值進行回歸模型的研究。

        VO2max的影響因素較多,當前已有相關領域學者基于VO2max的相關機制及影響因素構建了預測模型,其中以多元線性回歸算法為主[14]。目前,VO2max的預測變量主要集中在心功能、血液生化指標、體成分、運動試驗成績等。如楊慧君[15]基于心功能、血液、體成分指標對大學生VO2max的進行預測,其模型擬合優(yōu)度R2=0.803,能夠準確預測VO2max;但其研究中并未明確說明對“鍛煉人群的劃分”,且該模型涉及的一些指標需檢測成分較高,使其應用有一定的局限性。王念輝等[16]采用肺活量、體表面積等推算大學生VO2max的回歸方程,雖然指標簡單易得,但男性、女性R2分別為0.484、0.035,預測精度難以保證。LI等人[17]通過3min遞增負荷構建VO2max預測模型,雖然獲得了較為滿意的R2(0.631),但該模型的目標人群為40~50歲,且對遞增步頻未有統(tǒng)一要求。以上研究都有目標人群,不適用于運動員。有研究[18]對運動員的VO2max間接測定法進行了比較,結果推薦預測回歸模型的擬合優(yōu)度最高的前兩項——12 min跑和 20 米折返跑作為預測運動員VO2max的間接測定方式。但該研究選擇的體育大學運動系的學生,缺乏對專項選擇的精準性,且評估方案也缺乏對專項的針對性。也有研究[19]對不同專項運動員的VO2max的影響因素進行探索,通過分層回歸分析發(fā)現(xiàn)血紅蛋白(Hb)對 VO2max限制作用較大,其中爆發(fā)力項目R2=0.699,混合供能組項目R2=0.778,耐力型項目R2=0.760。但該研究中耐力型項目選擇為鐵人三項,研究對象的訓練水平較高,為國家健將、國家一級運動員,均以成年(年齡≥18歲),其結果模型可能并不適用于青少年賽艇運動員。

        本研究以賽艇集訓隊運動員為研究對象,對所收集的指標與VO2max強度相關性進行分析,由結果得出性別、年齡、體重、Wstep、W2min、全程時間均與VO2max有相關性(P<0.05),并最終選擇了這些變量作為回歸方程的自變量。全程時間與VO2max有一定的相關性,但該指標由于與其他指標之間存在多重共線性,在逐步回歸分析過程中被剔除了。通過對六個方程中的復相關系數(shù)R,決定系數(shù)R2進行比較,推薦方程六作為賽艇運動員作為VO2max的推算方程,即VO2max=60.893 -0.546*體重+0.057*W2min+0.049* Wstep+3.689*性別(女=1,男=2),且該方程經(jīng)過了信度和效度的檢驗。因此,以體重、性別、W2min、Wstep為自變量,推測VO2max具有較好的精度。此次測試所采用的方案由烏克蘭國立體育大學國家重點實驗室提供,是經(jīng)過實踐證實的適用于賽艇項目的專項能力評估方案。該方案既可用于階段性評估運動員的有氧運動能力,以助于教練員對無氧閾強度至VO2max強度進行有效掌握,有效調整訓練模式,不斷提高賽艇運動員的有氧能力,又有利于運動潛力的挖掘。且建立的VO2max推算方程指標簡單易得,使用方便,對于賽艇項目的中級選材有一定的應用價值。

        本研究推測的方程亦存在一定的局限性,如納入研究的樣本量有待擴充,所涉及的可能影響VO2max的因素也有待進一步完善,如瘦體重、血紅蛋白、肺活量等,研究結果可能存在一定偏倚。如劉敏[19]認為,在較高VO2max區(qū)間,骨骼肌利用氧的能力是VO2max的主要影響因素。加之部分集訓隊員對測試存在認知偏差,導致并未出現(xiàn)VO2max的平臺,這些都在一定程度上影響到推算方程的精度。在將來的研究中,將加強對賽艇集訓隊員的測試密度,擴大樣本量,同時密切與隊伍科醫(yī)工作人員的溝通,收集隊員生理、生化數(shù)據(jù),盡可能完善影響因素的研究,以期進一步提高推算方程的精度。

        綜上所述,使用體重、功率、性別能夠建立山東省賽艇運動員的最大攝氧量推算方程,該方程可用于有氧能力的選材。

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