普通大学生最大摄氧量间接测试法的比较研究

摘 要: 目的:对PWC170法、Astrand列线图法、Fox法、12 min跑法、丁振平法、陈文法6种方法预测V•O2max的有效性、准确性和相关性进行 比较性研究,选出较为准确、有效、又适合我国国情的普通高校男大学生V•O2max的间接测试方法,为我国大学生体质研究中大规模测定V•O 2max、评价有氧运动能力和心血管机能水平提供参考依据。方法:将32名男性大学生志愿者随机分为7组,采用交叉作业的测试方式,相互间隔时间为2 周,利用直接测定法和6种间接测定法测得V•O2max。结果: Astrand 列线图法、Fox法和陈文法的推测结果较实测值高,丁振平法和PWC17 0法 的推测结果较实测值低,差异都具有统计学意义,12 min跑法的推测结果虽然不同程度的高 于实测值,但差异无统计学意义(P>0.05);12 min跑法测得V•O 2max的相关系数最大,为0.89(P

关键词:V•O2max;大学生;有氧能力;12 min跑

中图分类号:G804.2文献标识码:A文章编号 :1007-3612(2010)03-0058-04

The Comparative Research on the Indirect Evaluation of OrdinaryCollege Students’ Maximal Oxygen Intake

CHEN Rui, TANG Changfa

(Hunan Normal University, Changsha 410012,Hunan China)

Abstract: The intention of the research is to forecast the effectiveness, accura cy and correlation of V•O2max with the methods of PWC170 , As trand in line chart, Fox, 12 minutes running, Ding zhenping and Chen wenyu appro aches to select more accurate, effective and applicable indirect V•O2max test methods for Chinese male college students, and provide a refer ence to evaluate aerobic exercise capacity and cardiovascular function and makemass research on mensurations ofphysical condition of college students.The me thod is to divide 32 volunteers of male college students into 7 groups randomly,adopt the cross testoperation and the mutua l interval in two weeks, utilize the direct method and six indirect methods to m easure V•O2max. The result shows: 12 min running is an effec tive, accurate and sui table indirect method to speculate V•O2max for Chinese colle ge students. I proposethat method of fox should be prudently applied to measure the V•O2max of ordinary university students. And Astrand in line chart and Ding z henping approaches are not suitable to speculate V•O2max forcollege students.

Key words: V•O2max;college student;aerobic capacit y;12minute running

最大摄氧量(Maximal oxygen intake,V•O2max)是指人体在进行有 大肌肉群参加的力竭性运 动过程中,当氧运输系统的心泵功能和肌肉的氧利用能力达到本人的极限水平时,单位时间 内所能摄取的最大氧量[1]。测定方法有直接和间接法两种。直接测定法虽然可以 更精确地 反映V•O2max,但不仅需要昂贵的仪器设备,而且方法较为复杂,不 便于在大面积人群测试中 使用。间接测定法所需仪器设备和程序更简便易行,适于在大面积人群测试中使用,但究竟 以哪种方法更适于我国普通高校大学生体质测试中推广应用,尚无较一致的看法。本文通过 运用跑台对32名普通高校男大学生的V•O2max进行了直接测定,并以 此为标准,对PWC170法、A strand列线图法、Fox法、12 min跑法、丁振平法、陈文法6种方法预测V •O2max的有效性、准 确性和相关性,进行比较研究,旨在选出较为准确有效、又适合我国国情的普通高校男大学 生V•O2max的间接测试方法,为我国大学生体质研究中大规模测定V •O2max、评价有氧运动能力和心血管机能水平提供参考依据。

投稿日期:2009-03-30

基金项目:湖南师范大学硕士学位论文。

作者简介:陈锐,讲师,硕士,研究方向运动与生理功能评价。 1 实验对象与方法

1.1 实验对象

随机抽取湖南师范大学非体育专业男性大学生志愿者32名。经简单体检和询问 病史,身体健康、无心血管及呼吸系统疾病且无一有过体育专项训练的经历。实验前各被试 者均已熟悉实验程序,并签订了志愿者协议书。实验对象一般身体情况见表1:

表1 被试者一般身体情况

年龄/岁 身高/cm体重/kg安静心率/次•min-1肺活量/mL19.7±0.8173.8±4.361.4±7.468.2±5.93 991.1±522.3 1.2 实验方法

1.2.1 跑台直接法饭后2.5 h,采用递增负荷方式,在运动心肺功能测试系统MAX-II上完成。跑台初始坡度为 0,速度设置为9.6 km/h,以后跑台坡度为每2 min增加2%。要求受试者达到下述指标中的 任 意三项指标即为力竭,所测即为V•O2max:1) 随负荷增加,摄氧量 不变或虽有上升,但小于2 mL/kg/min;2) 呼吸商≥1.10;3) 最高心率≥190次/min;4)受试者主诉不能继续运动,虽经鼓励仍不能坚持。

1.2.2 PWC170法 饭后2.5 h,受试者在自行车功率计 上 进行两次各为5 min的运动负荷(负荷:300 kg/m/min、600 kg/m/min;频率:50周min), 其间在车座上休息3 min,每次负荷之末遥测记录最后1 min的心率。要求第一次负荷的功率 应使心率超过110次/min,第二次负荷的功率应使心率尽可能接近170次/min。根据结果求出 PWC170值,间接推算:V•O2max=1.7×PWC170+1 240 。

1.2.3 Astrand列线图法 饭后2.5 h,测量受试者安静时的体 重 ,然后受试者做轻微的准备活动,主要是活动下肢关节。上、下台阶的频率是22.5次/min ( 台阶高度为40 cm),按节律连续做5 min,测受试者运动后即刻心率,根据此心率和体重推 测V•O2max[2]。

1.2.4 丁振平法 饭后2.5 h,测量受试者安静时的体重,然 后 受试者做轻微的准备活动,主要是活动下肢关节。上、下台阶的频率是22.5次/min(台阶 高 度为40 cm),按节律连续做5 min,记录第5 min的心率,代入方程式:V•O2max=1.488+0.038×X-0.0049×Y(X:体重Y:心率),推测出V• O2max的值[3]。

1.2.5 Fox法 饭后2.5 h,受试者在自行车功率计上以150 W 的功 率进行一次5 min的运动负荷,记录第5 min的心率,代入方程式:V•O 2max=6 300-19.26×心率,推测出V•O2max的值[2]。

1.2.6 12 min跑法 将400 m田径场分成40段,每段10 m,并 插 上标志物。饭后2.5 h开始测试,发令起跑后,受试者在400 m跑道上尽最大的努力,跑完 12 min。受试者听到停止信号后停止跑动,在原地慢跑或走动,并立即用“自感用力度量表 ”测出受试者的疲劳程度。然后由记录员分别记下受试者的全程距离,同时通过POLAR心率 表记录受试者全程的负荷心率。根据跑距(换算为英里)代入方程式:V•O2max=(跑距-0.318)÷0.0278,计算出V•O2max[4 ]。

1.2.7 陈文法 饭后2.5 h,受试者在自行 车功 率计上进行连续三次各为3 min的运动负荷(负荷:50 W、100 W、150 W;频率:60周/min- 1),第三次负荷之末遥测记录最后1 min的心率HR(150 W)。并代入方程式:V•O2max=7.9297-0.0304×HR(150 W),计算出V•O2 max[5]。

1.3 统计处理 相关数据用平均值±标准差(X±S ) 表示。指标采用相关系数分析并检验;指标的假设检验,采用配对t检验;显著性水准取 α=0.05。所有数据均用SPSS11.0统计学软件处理。

2 结 果

2.1 跑台直接法测定V•O2max 受试 者最高心率接近200次/min以上,呼吸商大于1.10,所测V•O2max的 值为46.32±3.52 mL/kg/min,其结果详见表2。

表2 跑台直接法测定V•O2max的结果(X±S)

最高心率/次•min-1呼吸商通气量/L•min-1V• O2max/mL•kg•min-1199.7±7.81.16±0.7198.83±14.3746.32±3.52 2.2 12 min跑 12 min跑中,平均心率达到190次/min以上 , 心率≥180次/min的时间达到85.3±11.5%,12 min的跑距是(2 615.7±173.5)m,所测V •O2max的值为(47.24±6.56)mL/kg/min(表3),且绝大部分受试者 跑后感到很累或者非常累。

表3 12 min跑的结果(X±S)

跑距/mV•O2max/mL•kg•min-1CV/% 平均心率/次•min-1心率≥180次/min-1%2615.7±173.547.24±6.5613.8191.1±9.885.3±11.52.3 其它5种间接法测定的V•O2max 其它5种间接法测定的V•O2max结果见表4。可知,在这5种对V•O2max的估测方法中,Astrand列线图法的估测值最高,为(50.18±5.03 ) mL/kg/min,且变异系数最大为10.1%,PWC170法的估测值最低,为(43.92±2.25) mL/kg/min。

表4 其它间接测定法的测定结果(X±S)

测定方法人数V•O2max/mL•kg•min-1CV/%丁振平法3244.17±2.535.7Astrand列线图法3250.18±5.0310.1PWC170法3243.92±2.255.1Fox法3249.19±2.835.8陈文法3248.83±3.376.9 2.4 V•O2max间接测定法与直接测定法的比较及相关分析

由表5可见,用6种间接测定法所测定的V•O2max与直接测定法测 定结果比较,经统计学处理,结果发现,其中有3种方法(Astrand 列线图法、Fox法和陈文法)推测结果较实测值高,2种方法(丁振平法和 PWC170法)较实测值低,且差异具有统计学意义。12 min跑法的推测结果虽然也不同 程度高于实测值,但无统计学差异(P>0.05)。用6种间接测定法推算出的V•O2max值与直接测定法V•O2max值进行相关分析,结果 表明12 min跑法测得V•O2max的相关性系数最大,为0.89(P< 0.01);Astrand列线图法的相关性系数最小,为0.61(P0.75时,二者才具 有较高的相关关系,为此可以认为12 min跑法和Fox法与直接测定法相关程度较高。6种间接 测定法中Astrand列线图法的推测结果与直接测定法的结果相比较误差最大,为10.9%;12min跑法的推测结果误差最小,为3.6%,平均误差为7.6%(表3-表5)。

表5 间接测定法与直接测定法的比较及相关分析(X±S)

测定方法V•O2max/mL•kg•min-1与直接测定

法的误差值/%与直接测定法的相关系数及检验直接测定法跑台法46.32±3.52间接测定法12 min跑法47.24±6.56ns3.60.89##丁振平法44.17±2.53*-6.90.65##Astrand列线图法50.18±5.03**10.90.61##PWC170法43.92±2.25*-5.40.69##Fox法49.19±2.83**6.50.79##陈文法48.83±3.37*5.80.74##注:与直接测定法测试结果比较,*P

3 讨 论

V•O2max直接测定法通常是在实验室条件下进行的,测定时让受 试者在标准化的运动器械( 如跑台、自行车功量计等)上进行递增负荷运动。记录各档运动强度时运动的通气量,并取 其混合气体分析其O2和CO2的含量,计算出各档运动强度时运动的通气量。当受试者进 一步 增加运动强度而摄氧量不再相应增加,或者略有降低时的摄氧量值,即为V•O2max。V•O2max受遗传、年龄、性别、体重、职业、体力活 动、测定方式等多种因素的影响[6]。

在本次实验中,受试者最高心率接近200次/min以上,呼吸商大于1.10,实验中各对象 均达到了“随负荷增加,摄氧量不变或虽有上升,但小于2 mL/kg/min”的条件,且绝 大部分受试者是经过再三鼓励后才停止运动的。因此,受试者确已达到力竭,所测摄氧量是 V•O2max的实际值。以本文所测V•O2max的实 际值与国内和本实验室有关文献相比较,其结果低于 我国大学生的平均水平,但与湖南省普通男大学生V•O2max结果基本 一致[7-9]。因此,本 研究采用跑台直接法测得的V•O2max值都在正常范围内,具有较高的 准确性,可以作为评价其它间接测试方法效度的效标或参考的“金标准”来说明其它间接测 试方法所推测出的V•O2max值的准确性。

本文的研究目的是探索6种间接测定V•O2max方法所测定的V•O2max值与效标直接测定法测定的V•O2max值相比较 其准确程度如何?亦即哪种或哪几种方法所推算出的结果能在多大程度上反映测定的V•O2max的真实性,这就需要通过标准关联效度来分析,如果同一个人用所 选的间接测定法测定的结果与效标(直接测定法测定的V•O2max)的 相关系数r较大(>0.75)且P

本文的实验结果表明,在所选的6种间接测定法,12 min跑法与直接测定法测得的结果相关 系数最大,达0.89(P0.05),提示准确度高,可以认为它是一种适合我国普通大学生使用的间接测定V•O2max方法。分析原因可能包括两方面:一是12 min跑的运动负荷方式与 直接测定法的递增运动负荷方式相似。虽然我们要求受试者以匀速进行跑步,但随着时间的 延长,负荷也自然地逐步加大,使氧运输和利用系统发挥到最高水平,而使受试者达到V•O2max直接测定的力竭水平效果;二是12 min跑是有大量大肌肉群参 加的运动。可见,用12 min跑预测的V•O2max值准确与否,关键看受 试者12 min跑中是否将其体能发挥到或接近其最高水平。国外有关文献中也有过关于12 m in跑预测V•O2max相关系数变化范围较大的报道,Leger曾综合比较 了几项12 min跑的研究报道,发现12 min跑与直接法的相关系数可从0.34-0.94不等 [10]。 造成这一结果的原因有受试者的主观动机、意志品质、气候、场地、时间、运动能力及运动 习惯,就本试验的全过程来看,影响12 min跑的主要原因可能是受试者的运动习惯、意志品 质和运动能力。本试验中,采用POLAR心率表记录受试者全程的负荷心率,并设有奖励,且 在运动中不断的鼓励受试者。 运动结束后立即应用“自感用力度量表”测出受试者的疲劳程度。结果显示受试者平均心率 达到190次/min以上,心率≥180次/min的时间达到85.3%,且绝大部分受试者跑后感到 很累或者非常累,12 min的跑距为(2 615.7±173.5)m,与凌月红、邹似刚等的结果基本 一致[7,11]。提示受试者已尽全力完成试验。

有氧耐力指的是人体长时间进行有氧工作的能力。其能力的高低与人体能量代谢有关, 受V•O2max的影响,又取决于几方面因素的影响:人体呼吸系统的功 能;心脏的泵血功能即心输出量的大小;肌肉组织进行有氧代谢的能力。从影响因素来看, 它与12 min跑所测试的指标 是相一致的。大量研究结果证明:12 min跑间接推算V•O2max的值与 直接法测得的值相较,大多数结果的系统误差检验在±10%以内,同时,推测值的变异系数 也较小,离散程度不大,说明用12 min跑预测V•O2max,具有较高的 精确度和可靠性[4,12]。本实验利用12 min跑法推测V•O2 max结果与 直接测定法相较虽然个体间的离散程度较大,但相关度高,测量误差小,也证实了上述结论 。

基于上述,12 min跑既是一项评价普通健康大学生有氧能力的间接方法,又可做为耐力 锻炼的手段,测试方法和所需仪器也非常简单,且与《学生体质健康标准》中的内容较为符 合,建议用12 min跑做为普通高校体育考试内容之一,既可激励学生加强耐力锻炼,了解学 生耐力这一重要的体力素质发展状况,也可以作为考虑应用于我国普通大学生V •O2max的推测 ,同时可使研究普通大学生体质的数据具有比较性和连续性。在应用时为了提高其有效性也 可以考虑采用POLAR心率表记录受试者全程的负荷心率,运动结束后立即应用“自感用力度 量表”测出受试者的疲劳程度来进行负荷的监控。

目前,间接估测V•O2max的方法虽然很多,但由于各方法之间的 估测值差异较大,给研究工作造成了一定的影响。要确定一个符合我国不同年龄、不同群体 、不同性别的对V•O2max的估测方法,还有大量的工作要做,这方面 的工作还有待于进一步地研究。

4 结 论

1) 将6种间接测定法所测定的结果与直接测定法测定结果进行标准关联效度分析,仅12 m in跑法的相关系数r=0.89(P0 .05),因而认为,12 min跑法有效性、准确性高、简单易行,是一种适合推测我国普通大 学生V•O2max的间接方法。

2) Fox法与直接测定法相关程度虽较高,且有统计学意义,但推测结果较实测值高(P

3) Astrand列线图法和丁振平法不仅相关性系数较小,推测结果高于或低于实测值,且差异 具有统计学意义。不大适合用它们推测普通大学生V•O2max。

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