主观体力感觉在体育锻炼领域中的应用

易铭裕

(武汉科技大学,湖北武汉430080)

主观体力感觉 (Rating of Perceived Exertion,RPE)是目前被广泛应用的一种有效且可靠的评价运动时用力感觉程度的方法。其理论依据是人体对用力的感知 (perceiving exertion),它能告知身体对运动强度刺激的忍耐程度,或是人体主观感觉痛苦的程度。人体对运动强度的感受是一种总体和全面的复杂感觉,来源于神经肌肉、关节和呼吸循环系统的各种信号,进入中枢神经系统后进行整合,伴随运动带来的痛苦感受,使强度感觉转变为生理心理的综合反应[1]。

近几十年,RPE在体育锻炼和运动健身领域的应用研究不断发展。其范围主要涉及:RPE在有氧健身运动中作为控制运动强度的工具及对最大摄氧量、心率、血乳酸等生理指标的预测;RPE在力量练习中用于调控训练强度及预测最大重复负荷力量;RPE与估计时间限制、随机负荷运动的关系等方面。

1 RPE在有氧健身运动中的应用

1.1 RPE作为有氧健身运动中控制强度的工具

RPE在有氧健身运动处方中可主要用于评价和调节运动强度。运动强度是运动处方的主要因素,它分为绝对强度和相对强度。过去,运动处方多使用绝对强度,主张用心率来确定健身运动强度的负荷。一般认为,60～80%的最大心率(HRmax)强度是较适宜的健身强度。然而,运动中片面强调心率有时是危险的,如人体劳累或轻度感染后,再保持一定运动强度会出现不良后果。因而,当前运动健身领域大多使用相对强度,而RPE所反映的指标正是人体对运动强度反应的相对值,这可有效地避免单一追求某一心率的盲目性[2]。健身运动确定强度时,需要将靶心率和RPE法结合起来,应先确定适宜的心率范围,然后再在运动中用RPE来控制负荷强度。健身运动处方中的负荷强度,以控制在人体有氧代谢工作范围内为原则。以Borg的21点为例,一般成人的PRE值在12～15间,中老年人在11～13之间,说明负荷强度是合理的[3]。赵敬国等观察了9名健康男大学生在自行车功率计上进行递增负荷的骑车测试,每天进行一种负荷,每级负荷运动5分钟,分析心率、血乳酸、主观体力感觉之间的相关性。结果表明,心率、RPE与运动强度之间呈高度相关 (P＜0.01),运动实践中,RPE可作为监控运动强度的理想指标。血乳酸与RPE的相关性也很高 (P＜0.01),可作为无氧代谢的评价指标,并建议健身运动强度以控制在RPE值11,血乳酸4 mM、心率130次/min为宜,这一强度不仅可以提高健康体适能,同时也能提高人体的有氧代谢能力[4]。

体育锻炼中通过 RPE值和心率能很好调控运动强度。反之,机体经过一段时间的锻炼后,对锻炼刺激会产生适应性反应,其各项生理指标和主观体力感觉程度也会发生适应性变化。众所周知,由于训练水平不同,在一定运动强度下,训练有素的运动员在心率和RPE值等方面都低于无训练者。这说明运动不仅能提高机体的运动能力,还能提高运动员的心理反应能力。Skrinar等报道15名女子运动员参与了6～8周的大强度耐力训练。在标准跑台实验中进行训练前、训练中和训练后RPE测定。结果显示,耐力训练可使全身RPE值降低,但对局部RPE没有影响[5]。Grange-Faivre等比较了女性用RPE调控锻炼计划和心率之间的关系,并考察了RPE和心率对心肺功能的影响。研究者将27名女性受试者随机分成3组:控制组、心率组和感觉组。所有受试者在6周前后在功率自行车上进行两次最大递增负荷试验,两次试验都记录心率、最大摄氧量、最大承受功率和RPE。心率组和感觉组还要进行6周间歇性锻炼计划,心率组使用心率,感觉组使用RPE来调整功率的输出。结果表明,两个训练组的最大摄氧量和最大承受功率有显著增加 (P＜0.05)。研究给出结论,主观体力感觉在间歇锻炼计划里能够调整锻炼负荷,是一种有价值的评价运动强度的工具[6]。

1.2 RPE作为预测最大摄氧量的工具

最大摄氧量 (VO2max)是人体进行最大强度长时间运动时,机体出现无力继续支撑接下来的运动,此时单位时间内 (通常以分钟表示)所能摄入的最大氧气含量。它是评定人体有氧运动能力的重要指标[3]。用RPE值预测VO2max具有方便、操作简单等特点,而且不需要特殊的实验器械,更适用一般人群。Faulkner和Eston检验了亚最大RPE强度负荷能否用于肥胖妇女。在他们的研究中,43名肥胖妇女在功率自行车上进行等级递增运动负荷试验。他们将开始的运动速率设置在10 W/min,然后每分钟增加10 W,直至力竭,将RPE20点量表得分与摄氧量做线性回归分析,用以预测VO2max。结果显示,VO2max的实际测得值和预测值之间无显著性差异 (13.9±3.0和14.2±3.3 ml/kg/min),实际测得值和预测值之间的相关性也很高 (皮尔逊相关系数r=0.82)[7]。Lambrick等用功率自行车在坡道上采用单一负荷持续运动试验,用亚最大心率和 RPE来评价一般健康妇女的VO2max。他们认为,用同一增长率的坡道递增负荷运动试验,能够更密切地监控 RPE值的变化率,而且锻炼者不需要身体和意志上使用全力,因此更易接受,也更加安全。他们研究了11名女性在坡道上进行同一递增负荷运动试验,每4秒增加1W的负荷,直至身体力竭。对于每名受试者,气体交换阈可通过回顾数据得到确定。研究者记录了达到RPE=13和气体交换阈前的RPE和HR值,然后,用此数据推测理论最大RPE(20)值、RPE峰值和年龄预测最大心率时的摄氧量,从而得出VO2max值。结果发现,用以上 6种方法预测的VO2max值与实际测得的VO2max(30.9±6.5ml/kg/min)无显著性差异,并且,他们用亚最大心率和RPE=13时的运动速率 (W)作回归方程来推算VO2max,其结果与实际测得值之间也无显著差异(R2=0.78,标准误=3.4ml/kg/min)[8]。以上研究数据说明,RPE可以作为预测有氧能力的评价指标,它不仅具有方便、省时、快速等特点,并且它还能提供更多的临床信息,而这些信息都是无法通过心率获得的。

2 RPE在力量锻炼中的应用

2.1 RPE用于力量练习可简化运动负荷强度调控

RPE在有氧健身领域的应用得到了广泛的证实,它不仅可以用于监控有氧运动强度,还可以预测VO2max。近几年来,学者们发现RPE的应用领域远不止有氧健身领域。研究RPE的学者将目光转向了力量训练,于是开展RPE在力量训练应用研究,研究文献也不断增多。这些文献的研究结果大多表明,就力量练习的运动负荷而言,大运动负荷比小负荷产生更高的RPE值,即使练习使用不同重复次数,RPE值与运动负荷也表现出高相关性。无论练习重复次数多少,最大用力 (最大重复次数)产生相似的RPE值,而且当运动负荷增加时,受试者间RPE的变化量逐步减小。如果练习运动负荷恒定,重复次数越多,RPE值越高,但性别间无差异。目前较新研究显示,肌肉的离心和快速收缩会降低RPE值,而练习的顺序、重复次数和类型对RPE有很小或没有影响[9]。Row、BS等研究了老年人大小腿伸展的爆发力训练,评价RPE量表是否能预测爆发力训练的运动强度。21名有力量训练经验的老年受试者 (≥65岁)参与了2种运动试验方案。试验方案1:受试者进行快速的大小腿伸展重复练习,选取60%到140%的个体体重范围内的9种负荷强度,然后报告每种负荷的RPE值。方案2:每名受试者完成1次最大重复次数的力量测试 (1RM)。回归分析结果显示,受试者每种运动负荷的RPE平均值能充分预测1次最大重复力量 (1RM)的平均百分数 (R2=99.5%,P＜0.0001),因此,RPE与力量练习中运动负荷建立一种对应关系。例如,大强度运动负荷(70～90%1RM)可以同时获得力量和爆发力(速度力量)的增长,与之对应的RPE值是14～16,而小强度负荷只能用于爆发力训练,但对力量的增长则没有帮助 (＜70%1RM),RPE值为13或更小。研究给出结论,爆发力训练中运动负荷和RPE之间的关系使调整运动强度更为简单,因此,老年人可以根据个人RPE值选择合适的运动负荷进行力量锻炼[10]。

2.2 亚最大RPE可精确、安全、快速预测1次最大重复力量

1次最大重复力量 (1RM)是指某一特定肌肉或肌肉群克服一定阻力负荷产生一次最大用力收缩的能力[11]。在实际应用中,教师、教练和医生经常采用个体1RM的百分数去计算和制定力量练习的运动强度。虽然1RM在不同人群和领域得到应用,但其运动试验的安全性普遍受到质疑。对于初次经历最大负荷强度运动的个体,这种负荷强度无疑会引起机体高度的应激反应,很可能会造成肌肉损伤或心血管风险[12,13]。而且,对1RM的直接评定也较耗时,并且不适用与大目标人群[14,15]。用RPE去评定和预测1RM有其独特的优势。Eston和Evans采用Borg20点量表考察了在青年人中亚最大RPE预测1RM的效度。在他们的研究中,20名健康且喜爱运动的大学生进行两种上下肢的力量练习试验。第一种试验中,通过测试确定每名受试者双臂屈和双膝伸展的1RM值。第二种试验里,受试者要求完成20%、40%和60%的1RM负荷强度的双臂屈和双膝伸展的力量测试。每种负荷强度做1组,重复2次。3种负荷强度的顺序都是随机的,并且受试者要求被蒙上双眼,以便他们给出的RPE值不受感知负荷重量的影响。每种负荷强度完成2次重复后,研究人员立即记录受试者的RPE值。用每种负荷强度和个体RPE值作线性回归分析,最佳匹配的回归直线用于推断出RPE20的值,然后预测出1RM值。研究结果显示,上下肢两种形式的力量测试中,不论男女,受试者实际测得的1RM值与通过RPE20预测的1RM值之间无显著差异。对实际测得和预测的1RM值进行相关分析,双臂屈和双膝伸展的皮尔逊相关系数为别为0.97和0.92。研究结果证实了,无论年轻男性或女性,亚最大PRE能够对1RM进行精确地预测,而且这种方法安全可靠,也省时[16]。

3 有关RPE在体育锻炼领域研究的问题及建议

3.1 人体运动时的RPE值受心血管、新陈代谢和热刺激这些生理因素的影响,反映了个体完成某项运动任务的困难或容易程度,而像认知、记忆和对任务理解力这样的心理因素和对持续时间的认识和任务的时间特点等环境因素也能在一定程度上减轻RPE值的评定强度。因此,如何精确评价RPE值或通过RPE从感觉上控制运动强度还存在着疑问。例如,个体在没有预先提示的情况下突然中断了运动测试,这或许与RPE值的突然快速增加相适应,但运动中这种情况的发生会造成不能记录最大RPE值,从而导致研究数据的较大误差[17]。因此,在涉及评定最大或亚最大RPE的研究中,需对受试者进行一段时间的培训,让受试者理解和记忆最大力竭状态给机体带来了什么样的感觉,使受试者产生对这种状态的认知,从而提高研究效度。

3.2 以往多数有关RPE的研究所选取的受试者多为年轻人群或年轻运动员。在运动健身领域中还有很大一部分人群是中老年人和儿童,RPE在这两种人群中是否具有同样好的效度,还待于在今后的研究中得到进一步证实。对于儿童,由于认知和身体发育的区别,他们对主观用力感觉的理解与成年人会有差异,因此,有必要制定出有利于儿童理解的RPE量表,开展儿童应用RPE调控运动强度的效度研究。

3.3 通过估计方法 (如回归分析法)用RPE预测机体最大工作能力 (如VO2max、1RM等)已经得到了许多研究的验证,但其预测效力还受年龄、认知能力和运动项目持续时间的影响。在各种条件下RPE从运动至力竭的变化率差异是否与完成这项运动任务的时间相适应,已经是有些学者的研究方向[18,19,20]。今后研究可以从以上三个影响因素出发考察RPE或ETL在运动健身领域的应用功效。

3.4 长期运动训练对RPE能产生适应性反应,主要表现在RPE值在一定时间的运动训练后对相同运动强度评定适应性降低,这在运动员和无运动经验的群体已经得到了证明。但对有锻炼经验的人群RPE是否也有这样的适应性变化,以及个体间的差异、运动类型、营养状况和运动训练的交互作用和各自的主效应变化情况,都有待于今后的研究去验证。

[1]Borg GA.Psychophysiological basis of perceived exertion[J].Med Sci Sports Exerc,1982,14(5):377～381

[2]张立.一种简易监测运动强度和评定运动能力的方法—RPE等级值 [J].武汉体育学院学报,1995,(1):41～45

[3]体育学院通用教材.运动生理学 [M].北京:人民体育出版社,2002

[4]赵敬国,李剑文等.血氧自由基、血乳酸、主观用力感觉、心率与运动强度相关性的研究 [J].沈阳体育学院学报,2004,23(3):360～363

[5]Skrinar,G.Setc.Effect of endurance training on perceived exertion and stress hormones in women[J].Perceptual and motor Skills 1983,57(3):1239～1250

[6]Grange-Faivre Celine.Theperceived exertion to regulatea training programin young women.J Strength Cond Res[J].25(1):220～224

[7]Faulkner JA,Eston RG.Overall and peripheral ratingsof perceived exertion during a graded exercise test to volitional exhaustion in individuals of high and low fitness.Eur J Appl Physiol[J].2007,(101):613 20

[8]Lambrick DM,Faulkner JA,Rowlands AV,Eston RG.Prediction of maximal oxygen uptake from submaximal ratings of perceived exertion and heart rate during a continuous exercise test:the efficacy of RPE 13[J].Eur JAppl Physiol 2009,(107):1.9

[9]Tiggemann,CL;Pinto,RS.Perceived Exertion in Strength Training.REVISTA BRASILEIRA DE MEDICINA DO ESPORTE[J].2010,JUL-AUG,(16):4:301～309

[10]Row,BS,Knutzen,KM.Regulating explosive resistance training intensity using the rating of perceived exertion[J].J Strength Cond Res 2012,26(3):664～671

[11]Horvat M,Ramsey V,Franklin C.A method for predicting maximal strength in collegiate women athletes[J].J Strength Cond Res 2003,17:324 8

[12]Niewiadomski W,Laskowska D.Determination and prediction of one repetition maximum(1RM):safety considerations[J].J Hum Kinet.2008,19:109 20

[13]Braith RW,Graves JE.Effect of training on the relationship between maximal and sub-maximal strength[J].Med Sci Sports Exerc1993,25:132 8

[14]Nascimento MA,Cyrino ES.Validation of the Brzycki equation for estimation of the 1-RM in the bench press[J].Revista Brasileira de Medicina Esporte.2007,13:40 2

[15]Brzycki M.Strength testing predicting a one-rep max from reps-to-fatigue[J].J Phys Educ Recr Dance.1993,64:88 90[16]Eston RG,Evans H.The validity of submaximal ratings of perceived exertion to predict one repetition maximum[J].J Sports Sci Med.2009,34(6):456～463

[17]Faulkner J,Parfitt G,Eston R.Prediction of maximal oxygen uptake from the ratings of perceived exertion and heart rate during a perceptually-regulated sub-maximal exercise test in active and sedentary participants[J].Eur J Appl Physiol 2007,101:397 40

[18]Crewe H,Tucker R,Noakes T.The rate of increase in rating of perceived exertion predicts the duration of exercise to fatigue at a fixed power output in different environmental conditions[J].Eur J Appl Physiol.2008,103:569 77

[19]Faulkner JA,Parfitt CG,Eston RG.Therating of perceived exertion during competitive running scales with time[J].Psychophysiology 2008,45:977 85

[20]Joseph T,et al.Perception of fatigue during simulated competition[J].Med Sci Sports Exerc 2008,40:381 6