台阶试验现状及发展趋势研究

方光新

（铜陵学院，铜陵 铜陵 244000）

台阶试验现状及发展趋势研究

方光新

（铜陵学院，铜陵 铜陵 244000）

综合国内外研究人员对台阶试验有氧耐力评定现状和发展趋势的分析，指出台阶评定指数评价心血管功能的有效度存在问题，造成效度低的原因是台阶评定公式存在缺陷，提出制定和完善《国家学生体质健康标准》中评价心血管功能指标的思路。

台阶试验；现状；趋势；思路

新中国成立以来，党和国家一直非常关心和重视广大学生的身体健康，在不同时期先后制定了一系列政策和措施来确保提高青少年体质和健康水平，并于2002年开始在全国试行《国家学生体质健康标准》（以下简称《标准》）。《标准》中规定，台阶试验是城市小学五、六年级和初中以上(含大学)的必测指标。通过这几年的实施发现，《标准》中台阶试验评定指数不能完全正确反映学生心功能状态的好坏，主要原因是台阶试验评定公式存在缺陷性。本研究综合国内外研究人员对台阶试验有氧耐力评定现状和发展趋势的分析，以及自己在台阶测试过程中发现的问题，提出制定和完善《标准》中评价心血管功能指标的思路,以促进《国家学生体质健康标准》的评价效度更加准确、更加科学。

一、台阶试验国内外现状研究

台阶实验 (step test)最初是Harvard疲劳实验室的BROHA及其同事于第二次世界大战期间在David B.Bill跑步机试验的基础上建立起来的,主要用来替代跑步机和踏车功量计测量机体对强体力负荷的适应能力和身体机能的恢复能力。由于该试验指数是以定量运动负荷后心率恢复为主要计算依据,后被逐渐演化为一种评价心血管活动对运动的反应能力(efficiency)或心血管活动适应能力(cardiovascular fitness)的简易测量方法，在不少国家和地区国民体质与健康水平评价的实践中被推广和应用[1]。半个多世纪以来,随着国外研究人员对心血管系统功能水平的研究和认识的逐渐深入，人们采用最大耗氧量（VO2max）作为效标来研究台阶试验的评价效度，发现台阶试验评价指数与最大耗氧量（VO2max）之间的相关系数在0.35～0.77之间，具有一定的相关性。又由于试验检测条件的不同，使得研究结果存在较大的差异。比如受试者的身高、体重、体表面积以及下肢长度的不同，一些研究指出这些因素的不同可对台阶运动期的心率和耗氧等参数产生明显的影响。而另有10余项研究指出，在儿童和青少年人群中，这些因素的不同与测试台阶试验指数无明显相关[2]。作为一种标准评价方法，台阶试验在评价心血管功能时仍存在一些问题，认为台阶试验指数评价心血管功能具有“高误差和低相关”的现象。BAUM GARTNER，BOOK WALTER，COST，CURETON，MONTOYE等研究证明台阶试验只适用一般人心血管功能水平的一般性评价，不适合于精确评价和最大耗氧量（VO2max）的预测[3]。

在我国，台阶试验及其改良方法在评价心血管功能的有效性上一直是学者关注的重要问题。哈佛台阶试验是通过受试者有节律的登台阶运动持续时间与心律恢复时段的脉博次数的比值来量化评定心血管机能水平，较静态的心血管机能检查更有意义。尽管它在国际上运用了60年，但在实验中对心血管功能评定的有效性很多人研究不一。周志雄在评价心血管功能指标的同质性和有效性实验研究中，认为大学生的最大耗氧量与台阶测试值之间无显著的相关关系，反映出评价心血管功能的台阶试验指标与最大耗氧量之间无密切联系，也就是台阶试验评定指数不能有效地反映人体心血管系统的机能水平和有氧运动能力[4]。王建，邓树勋对台阶试验指标也提出质疑，认为台阶试验与运动耐力和最大耗氧量之间无高度相关，台阶试验指数不能对心血管系统功能做出精确评价[5]。

台阶试验评定指数是用以评价心血管机能，间接推断机体的耐力。耐力跑是测试学生的耐力素质，特别是心功能水平和肌肉耐力。《国家学生体质健康标准》中把这两个项目作为有氧耐力评定的指标，可以任选其一进行测试，也就是台阶试验得分和1000m、800m成绩得分可以相互替代。众多学者在研究台阶试验和耐久跑可替换的相关性上确有不同的看法。周志雄等人研究结果表明，台阶试验得分和耐久跑成绩得分的曲线图无显著的线性关系，认为台阶试验得分和耐久跑成绩得分是人为对称关系，其实并不是这两指标的真正内涵关系[4]。段黔冰等分析表明，男、女生中长跑成绩与台阶试验得分两项目之间呈低度相关，建议把台阶试验得分作为个人的体质健康评价指标，中长跑和台阶试验不要相互替换；陈东良等分析表明，男生的台阶试验成绩得分与耐久跑成绩得分两个评价指标不完全一致，女生的台阶试验成绩得分与耐久跑成绩得分却基本一致[6]。实验的结果存在差异，也许跟被测试人员的心理素质、测试条件、测试环境有关，影响了指标的可信度，也间接说明了台阶评定指数评价心血管功能效度存在问题。

以上学者从各自的研究思路探讨台阶试验评价心血管效度问题，目的都是提高台阶评定指数的可信度和科学性，完善大学生体质健康的测量与评价工作，有利于国家更好地推广和实施《国家学生体质健康标准》。

二、台阶试验发展趋势

为了使台阶试验测得的数据更能体现我国国民体质的现状，准确、客观地反映个体的心血管机能。众多学者先后对影响台阶试验评定的参数和因素进行了深入研究，并提出改良意见，主要表现在以下趋势中：

第一，台阶试验测试的适宜负荷量变化趋势。哈佛台阶最初高度男子为50.8cm，女子为42.6cm，由于受国民身高和体质的限制，上下50.8cm高度的台阶试验负荷比较大，台阶指数不能正确反映心血管系统的功能。我国在引用哈佛台阶时，将台阶高度降为成年男子30cm、女子25cm；在校五年级以上的学生，男子台阶高度40cm、女子35cm，上下台阶时间为3min，这样高度的定量负荷能较好地反映成年人和学生的心血管功能水平。有学者研究报道动态机能台阶实验适宜负荷量为运动后即刻的心率在140～160次/min之间。蔡广等人采用一步台阶测试和两步台阶测试进行比较研究，研究表明一步台阶实验超出了台阶实验负荷范围，二步台阶属于基本适量的负荷，也就是说两步台阶的负荷与最大摄氧量之间相关度高，这样的负荷能准确反映个体的心血管系统的功能，适合我国国情的大面积测试[7]。对于台阶高度的改良，我国的张雪教授对台阶试验也进行了大胆的改革。根据中国人个体的特点把膝高（受试者的自身腓骨头上缘）定位台阶高度来完成试验，个体之间的膝高因人而异，相对与自身的高度台阶是活动的，根据对比齐性的原则进而提出了活动式台阶试验，认为活动式台阶试验比较客观、准确反映个体心血管系统的水平[8]。周永平以最大耗氧量（VO2max）作为心血管功能指标，用三种不同高度的台阶对普通男性和有训练的男性进行台阶试验后心率恢复期曲线图与最大耗氧量VO2max、台阶指数的比较分析，研究认为台阶越高，负荷越大，运动后即刻心率越快。即刻心率和早期恢复心率能很好地反映有氧耐力和台阶试验指数[9]。以上台阶高度改革目的都是提高台阶试验评价心血管功能的精确度。

第二，台阶试验评定指数受年龄、身高、体重增长影响的趋势。一个人从幼儿到老年人的安静心率变化规律看，随着年龄增长而安静心率下降的趋势十分明显，其原因可能是随着年龄的增长，人体相对基础代谢率下降，导致机体所需的血流量下降，进而使安静心率降低。完成同样负荷和频率的台阶试验运动后，心率升高的情况也具有年龄特征，不同年龄所能达到的最大心率是不同。蒋冠林在对12～15岁的男女学生进行台阶试验时，发现不同年龄、不同性别学生在运动后，他们的心率恢复速度不同，存在明显的年龄和性别差异[10]。我国洪芝文等人认为在儿童和青少年人群中，台阶试验指数与身高、体重有相关关系，青少年儿童应根据不同性别和身高来确定台阶高度。杨锡让以美国北卡大学体育系24名男生为研究对象，发现身高和台阶高度可对台阶运动的恢复心率、耗氧量等项参数产生明显影响。郭海英对36267名20～59岁的成年人进行了台阶测试，统计中发现安静心率随着年龄的增长呈下降趋势，可是运动后的恢复心率在50岁后确有升高的趋势。研究指出安静心率对台阶指数有一定影响，认为只用运动时间和恢复心率来计算台阶指数存在不足，降低了台阶试验的评价效度[11]，对台阶评定指数公式产生质疑。

三、造成台阶指数评价心血管功能具有“高误差和低相关”的原因

通过对台阶试验现状及发展趋势的综合分析、研究，得出台阶评定指数评价心血管功能具有“高误差和低相关”的现象，究其原因是台阶试验评定公式存在缺陷。

此公式只是利用受试者台阶运动结束后的1分钟至1分半钟、2分钟至2分半钟，3分钟至3分半钟的3次脉搏和来评价心血管功能的健康与否，3个变量作为一个和，3个变量取不同的值可以得到一个和，也就意味台阶试验评定指数无法区分运动后心率恢复的三种状况（1）三次心率依次递减。（2）三次心率基本不变或递减很慢。（3）三次心率不是依次递减，而是第2次心率比第1次心率快或第3次心率高于第2次。如：实验中观测到女生甲：安静心率78次/min，台阶运动结束后1分钟至1分半钟、2分钟至2分半钟，3分钟至3分半钟的3次脉搏数为67：57：41次；女生乙安静心率81次/min，台阶恢复期3次脉搏数为57：55：53次，两女生台阶恢复期3次脉搏的和是165，台阶试验评定指数为55，属于良好等级。但从心脏恢复安静时的速率情况来说，女生甲在运动后3～3.5分钟脉搏基本恢复到安静水平，而女生乙在运动停止后三次脉搏数变化不大，属于心率过缓。两者有质的区别，而在大学生体质与健康的评定中心功能为同一等级，这就失去了评定的意义。台阶试验评定指数作为评价心功能水平的指标用于部队、专业运动员素质单一性群体还行，用于评价个体差异多样性群体的健康状况显然有其缺陷性。

四、提出制定和完善评价心血管功能指标的思路

由于台阶试验评定公式存在缺陷性，造成台阶试验评定指数不能完全正确反映学生心功能状态的好坏，也就是说台阶评定指数已经不能对个体差异多样性人群进行合理的分级评价。本研究根据学者对台阶试验有氧耐力的实验分析结果，提出制定和完善评价心血管功能指标的思路。

台阶试验公式改良应该含有安静心率作为计算参数。郭海英在测试成年人的台阶研究中得出安静心率随年龄增长呈下降趋势，安静心率对台阶评定指数有一定影响。分析原因认为基础代谢率随着年龄的增长，呈下降趋势，导致人体所需的血流量下降，进而影响了安静心率。

台阶试验恢复期的即刻心率和早期恢复速率可以作为台阶评定公式的计算参数。周永平教授，沈国琴教授为了深入研究台阶负荷与运动心率反应和心率恢复的速度有关，以及台阶指数与运动后心率变化规律之间的关系。依据最大耗氧量Vo2max是反映心功能的重要标志，用3种不同高度的台阶（国民体质使用的标准台阶30cm、学生体质健康评价使用的台阶40cm、哈佛台阶使用的台阶50.8cm）试验后即刻心率、心率恢复速度与Vo2max值、12min跑距离和台阶指数进行相关分析研究,研究得出：台阶试验指数在中、高台阶运动后恢复期0～150s内呈极显相关，时间越短，相关系数就越大。建议可以用台阶试验后即刻心率或早期心率恢复速度取代或改良台阶试验评定指数的计算方法，提高测试效率和可信度[9]。

哈佛台阶试验评定指数已不能使有关部门正确、准确掌握学生心血管功能健康的现状，为了合理、准确地利用台阶试验来评价心血管功能，台阶试验的评价公式应需改良，改良的公式应增加安静心率和恢复速率作为台阶评定指数的参数。修正的公式要经的起实践的检验，同时要符合个体差异的多样性人群，这样才能使台阶指数评价心血管功能指标更加科学、合理。

［1］BROHUAL.The step a simple method of measuring physical fitness muscular work in Yang men[J].Res quart,1943,14(1):31-36.

［2］PATTERSON J L,GRABIEL A.Evaluation and prediction of Physical fitness，utilizing modified apparatus of the Harvvard Step test[J].Am J Cardiol,1964,14:811-827.

［3］BOSCO J S,GREENLEAF J E.Reduction of serum uric acid in young men during physical training[J].AmJCardiol,1970,25:46-52.

［4］周志雄，季 钢，张 凡.《学生体质健康标准》中心血管功能评定指标的同质性和有效性的实验研究[J].体育科学，2006，26(11)：75-79.

［5］王 健，邓树勋.台阶试验质疑[J].中国体育科技，2003，39(2):61-64.

［6］陈东良，徐南强，张明来等.男、女大学生哈佛台阶试验指数与中跑评价标准的比较实验研究[J].体育科学，2004,24（1）:28-29.

［7］蔡广,陆大江,沈勋章.两种台阶实验间接推算和直接测试最大摄氧量的比较 [J].中国组织工程研究与临床康复.2008,12(15):2918-2921.

［8］张雪.活动式台阶试验测试与评价标准的研究[J].山东体育学院学报，2008，24(10):56-58.

［9］周永平，沈国琴.不同高度台阶试验后心率反应、心率下降斜率与VO2max、12min跑、台阶指数关系的实验研究 [J].2005，25(1)：38-41.

［10］蒋冠林.三分钟台阶试验及评定方法[J].中国运动医学杂志，1985，（1）:23-29.

［11］郭海英,安平,余绍森.台阶指数的年龄变化特征及影响因素[J].北京体育大学学报，2005：28（5）:637-639.

Step Test Status and Development Trend of Study

Fang Guang-xin
（Tongling University,Tongling Anhui 244000，China）

A comprehensive domestic and foreign resear chers to assess aerobic endurance step test for the status quo and development trend analysis,that the assessment index evaluation step test the validity cardiovascular problems,resulting in effective due to low level assessment formula is flawed,on the development and improvement of the"National student health Standard"in the evaluation of cardiovascular function indicators of thinking.

step test；status；trends；thinking

G807

A

1672-0547（2011）03-0122-03

2011－05-01

方光新（1970－），女，安徽黄山人，铜陵学院讲师，硕士，研究方向：学校体育与运动训练学。

安徽省教育厅人文社会科学研究项目《台阶试验评定指数的重构研究》（编号：2011sk433）成果。