对不同运动负荷方案下的心率及RPE效度研究

吴景程，彭 莉，曹泽亮，易东平

1 前言

RPE（Rating of Perceived Exertion主观感觉运动负荷评估表)是指人在进行激烈运动时，个体对自身疲劳度的整体感受做出的主观性评价。主观疲劳评分表的建立源于对运动对象出汗量、心跳、呼吸等生理指标的掌握，并结合运动时对自身疲劳程度、肌肉酸楚水平的主观感觉等心理因素的感知。创立者Borg在改良15等级RPE评级表中，把运动时的主观感觉与运动脉搏心跳串联一起，推算出HR=RPEx10，即参与者在运动时的心率等于RPE级数乘以10。尽管心率会受到环境、心理、运动模式等因素的影响，多年以来，Borg的评估表仍取得很高的可靠度系数。在自行车递增负荷运动以及恒定负荷运动中，RPE值仍能与心率表现出高度相关吗?RPE的不同评价方式会对其有效性产生影响吗?国内关于这些方面的研究文献很少，大部分研究来自于国外文献。本研究试着通过自行车递增负荷运动与恒定负荷运动测试来探讨上述问题。

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

研究对象为在校体育学院男生7名（表1)。受试者须按照要求，首先完成一次递增负荷至力竭运动测得本人˙VO2max。之后，受试对象根据其出现˙VO2max平台的负荷完成相应的自行车恒定负荷运动。运动测试前告知受试者测试方法、程序及注意事项，并征得受试者书面同意，进行常规体格检查，选取无运动禁忌或心血管疾病且心功能较优者参加测试。要求受试者在测试前2天不进行剧烈运动，测试前2 h内不进食。

表1 本研究对象基本情况一览表

2.2 实验程序

测试程序如下：测试1，递增负荷运动至力竭：测试当天，要求受试者在实验室先静坐15 min以上，测得安静时心率与摄氧量；测试身高、体重，准备运动测试。

运动测试的具体方法如下：受试者在功率自行车（荷兰LODE)上进行0 W负荷热身3 min后，以50 W为起始负荷，50 W/3 min负荷进行递增运动至力竭，要求受试者踏车节奏始终保持55～60 r/min左右。在测试过程中，受试者佩戴心率遥测表、呼吸面罩，所有测试指标均通过心肺功能测试仪（德国CONTEX)检测与记录，并同步显示和保存在与之连接的计算机上，同时，在每一级负荷最后20 s询问一次受试者的主观运动感觉（RPE等级)。

满足下述指标的任意3项即为达到 ˙VO2max：1)随着负荷的递增，吸氧量不变或稍有下降（150 m l/min)；2)呼吸商大于1；3)HR＞180 b/min；4)虽然经反复鼓励，受试者仍不能保持55～60 r/mim的踏车速度[4，5]。

测试2：根据7名受试者出现 ˙VO2max平台的对应负荷设定自行车的恒定负荷运动方案。本实验选取低于无氧代谢（85％˙VO2max)的负荷[14]，即˙VO2max负荷的60％、70％、80％。受试者在功率自行车（荷兰LODE)上进行50 W负荷热身5 min后，以个人60％˙VO2max负荷，蹬踏功率自行车 8 min。间隔 3 min休息时间后，以个人 70％ ˙VO2max负荷，蹬踏功率自行车8 min。同样间隔3 min休息后，以个人80％˙VO2max负荷蹬踏功率自行车8 min，结束测试。要求受试者踏车节奏始终保持55～60 r/min左右。在测试过程中，受试者佩戴心率遥测表、呼吸面罩，所有测试指标均通过心肺功能测试仪（德国CONTEX)检测与记录，并同步显示和保存在与之连接的计算机上，并在每级负荷第5 min末20 s和第8 min末20 s询问一次受试者的主观运动感觉（RPE等级)。

主要测试指标及处理方法：递增负荷运动中每级负荷第3 min末20 s测试受试者的主观运动感觉（RPE等级)，第3 min连续60 s的平均心率值；恒定负荷运动中每级负荷第5 min末20 s和第8 min末20 s测试受试者的主观运动感觉（RPE等级)，第5 min、第8 min连续60 s平均心率值，估算心率值按Borg“HR=RPEx10”计算。

2.3 数理统计

所有测试数据经SPSS 17.0软件处理，统计方法主要为描述性统计、Pearson相关分析和配对t检验，显著性水平定义为P＜0.05。

3 研究结果与分析

3.1 不同运动负荷方案对RPE估算值的影响

表2显示，在递增负荷运动中，受试者的安静心率为70.17±5.28 b/min。受试对象在低负荷阶段 （20％ ˙VO2max、40％˙VO2max强度)运动时，RPE等级估算心率低于实测心率，t检验结果表明，估算值与实测值之间无显著差异（P＞0.05)。提示：在此阶段的RPE等级能较准确地反映受试者的身体状态，原因主要与受试对象体力充沛，注意力集中有关。而随着运动负荷的增高，在中、高负荷阶段（60％˙VO2max、80％˙VO2max强度)运动时，RPE等级估算心率依然低于实测心率，但t检验结果表明，受试对象的 RPE等级估算心率与实测心率有显著差异（P＜ 0.05)。在100％˙VO2max强度的运动中，RPE等级估算心率高于实测心率，t检验结果表明，RPE等级估算心率与实测心率有显著差异（P＜0.05)，说明此时的RPE等级不能准确反映运动者的身体状态，运动疲劳感觉可能被夸大。此外，不排除与受试者数量较少影响实验结果可靠性有关。提示：从本研究中发现，根据公式 HR=PREx10，在男子进行递增负荷运动时得出的心率可能不够准确。

结果显示，在递增负荷运动中，受试对象评定RPE等级的估算心率其特点呈现低负荷及中、高负荷时偏低，最大负荷时偏高的特点，且中、高负荷及最大负荷运动时RPE估算心率值与实测心率值有显著差异（P＞0.05)。

表3显示，在恒定负荷运动中，受试对象的 RPE估算心率值呈现整体偏低的特点。受试对象在（60％˙VO2max、70％˙VO2max、80％˙VO2max)强度运动时的RPE等级估算心率值均低于实测心率值，且无显著差异（P＞0.05)。一般情况下，初试者最初所表达的 RPE估算值高于实测心率，有训练者的这一误差会被显著缩小[8]。是什么原因造成RPE值估算的心率低于实测心率呢?资料显示[7]，在 RPE值偏低的人当中，这些人多为身体素质十分出色的运动员，为显示他们勇敢和体能强健而不愿意暴露他们实际费力的程度。本实验受试者均为体育学院在校学生，个人资料显示为每周运动大于6h，从事专项运动时间在5.25 ±3.8年之间，经常参加体育锻炼。受试对象身体素质较好，不排除有为显示自身体能强健而有意降低 RPE程度的因素，本推论与资料结论基本相似。此外，受试者恒定负荷运动是在同一负荷下持续运动8 min，间歇3min。同一负荷持续的时间较长，受试者对每级负荷变化的敏感度下降，且由于中间有间歇，受试者在主观上表现出疲劳程度下降，导致RPE值评价偏低。

表2 递增负荷运动中各等级负荷实际心率与RPE估算心率差异一览表

表3 各等级恒定负荷运动的实测心率与RPE估算心率差异一览表

3.2 相同负荷下不同测定方式对实际心率与 RPE估算心率之影响

RPE评价的方式会对RPE值的有效性产生影响。Jo. Co rbett等人的研究表明，评价差异可能受到评价方式的影响。RPE/60 s与RPE/10 min在15 min、25 min和35 min时评价差异显著，RPE/60s评定的效度更为精确，这与RPE/60 s的评价方式可能引起受试对象注意力集中有一定的联系。

表4、表5显示，在本次测试中，同等级负荷下共有3种RPE评价方式：RPE/3 min，RPE/5 min，RPE/8 min。研究发现：在递增负荷运动中，60％˙VO2max、80％˙VO2max负荷3 min末均表现出估算心率值与实测心率值有显著差异（P＜0.05)。提示：男子在进行递增负荷运动时，RPE估算心率的有效性受到质疑，可能是引起这一差异的原因。而在恒定负荷运动中（60％、80％˙VO2max)强度时，5 min末与8 min末估算心率值与实测心率值差异不显著。60％ ˙VO2max负荷3 min时估算心率低于实测心率5.71 b/ min，5 min时为28.50 b/min，8 min时为9.74 b/min；80％ ˙VO2max负荷3 min时估算心率低于实测心率10.33 b/ min，5 min时为20.13 b/min，8 min时为19.45 b/min。可以看出，随着评价时间的延长，估算心率与实测心率之间的差值呈现递增的趋势。

表4 不同负荷方案下60％2˙VO2max强度不同时间段实测心率与RPE估算心率差异对比一览表

根据相关研究显示[9]：Boone等人发现，运动员即使是做匀速持续运动，随着时间的延长，心率仍保持不断上升的状态，在长时间运动中，即使强度不增加，心率也仍然保持一个上升水平，这种现象称为“心率漂移现象”。表6、表7显示，本实验中，受试对象在60％˙VO2max强度下的实际心率随着运动时间的延长，心率也逐渐增加。在恒定负荷运动中，5min末时实际心率与8min末时实际心率之间有显著差异。但当运动强度达到80％˙VO2max时，尽管心率在逐渐增加，但5min时的实际心率与8min时的实际心率却未见统计学差异。在中等强度（60％˙VO2max强度)的恒定负荷运动中，实际心率随运动时间延长而明显递增，且递增幅度逐渐增加；而在高强度（80％˙VO2max)时的恒定负荷运动中，递增幅度减小。幅度减小的原因可能与此刻心率值接近受试者最大心率，可提升空间减小有关。

表5 不同负荷方案下80％2˙VO2max强度不同时间段实测心率与RPE估算心率差异对比一览表

表6 不同负荷方案下60％˙VO2max强度时不同时间段实测心率间差异对比一览表

表7 不同负荷方案下80％˙VO2max强度时不同时间段实测心率间差异对比一览表

表8 各等级负荷时RPE值与其相关指标间的Pearson相关情况一览表

60％˙VO2max、80％˙VO2max强度时的估算心率在 3 min末与5 min末的t检验结果与实际心率所得结果相反，而其他时间末估算心率与实际心率t检验所得结果一致，未见统计学差异。表 4、表 5显示，60％˙VO2max、80％ ˙VO2max强度运动3 min时，均表现出估算心率值与实测心率值有显著差异（P＜0.05)，而5 min时无显著差异。因此，在递增负荷运动中的 RPE估算心率的有效性是影响以上结论的主要因素。结合表4至表7可见，在利用公式估算心率时，恒定负荷运动中，心率的估算值同实际值与递增负荷运动中的估算值同实际值相比，其差异更低，估算效果更有效。

3.3 影响RPE的主要变量

部分研究表明，在测试时RPE与血乳酸值、心率、摄氧量以及通气量值呈线性相关，相关系数达 0.80～0.90[12-14]。表8显示，在影响 RPE的5项主要变量中，呼吸频率与RPE的相关系数最大，在递增负荷运动的 100％ ˙VO2max阶段（r=0.938，P＜0.01)，高于同等级负荷时心率指标与RPE值的相关系数（r=0.315，P＜0.05)，并且，不论是在递增负荷运动还是恒定负荷运动中，呼吸频率与RPE值间的相关性都显著高于心率同 RPE值的相关性。在本研究中，RPE与摄氧量、心率、呼吸频率几项指标相关系数远远低于文献记录的相关系数0.80～0.90。Chen、Fen和Moe的结论[10]认为，以心率作为 RPE值的指标并不准确；很多报告中的受试者均是来自相近的能力，亦缺乏足够的广泛代表性，容易产生偏高的效度值；经过详尽的汇总分析后，使用呼吸频率是评定 RPE值较有效的方法。

4 小结

1.公式 HR=RPE×10得出的估算心率值，在递增负荷运动中可能不够准确，而在恒定负荷运动中估算效果更佳。在研究不同运动负荷方案对 RPE估算值之影响时，本试验研究显示，男子在进行递增负荷运动时，受试对象评定RPE值的特点呈现低负荷至中、高负荷时偏低，最大负荷时偏高的特点，且中、高负荷至最大负荷时RPE值估算心率与实际心率值有显著差异，公式 HR=PRE×10得出的心率值可能不够准确。恒定负荷运动中心率的估算值与实际值的差异，比递增负荷运动的估算值与实际值的差异更低，估算效果应该更有效。

2.在采用不同评价方式评价 RPE时，估算心率与实际心率之差值随评价时间延长而递增。在研究不同负荷方案下的同一强度不同时间段实际心率与估算心率之差异时，在同等级负荷运动中，RPE/3min，RPE/5min和RPE/8min这3种评价方式表现出随着评价时间的延长，估算心率与实测心率之间的差值呈现递增的趋势。

3.在中等强度（60％˙VO2max强度)的恒定负荷运动中，实际心率随运动时间延长而明显递增，且递增幅度逐渐增加；而在高强度（80％˙VO2max强度 )恒定负荷运动中，递增幅度减小。在恒定负荷运动中的 RPE估算心率的有效性会受到运动强度及持续时间的双重影响。

4.呼吸频率在评价RPE值时效度可能更高。本研究中，RPE与摄氧量、心率、呼吸频率几项指标相关系数远远低于文献记录的相关系数0.80～0.90。在影响RPE的几个主要变量中，呼吸频率与心率相比，显示出更高的效度，在反映RPE指标时可能更敏感。

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