不同强度跑台运动心率与最大摄氧量相关研究①

蔺海旗

(华南理工大学体育学院 广东广州 510641)

在运动负荷评定过程中,最大摄氧量(VO2max)是评价人体有氧工作能力和运动强度的重要指标。尽管这一指标具有科学性,但是其测试对仪器设备和和操作人员专业技术都具有很高的要求,不利于普及开展。寻找方便、简易的间接测定VO2max的方法是运动科学研究者关注的热点。本文以男子不同强度跑台运动为例,分析最大心率百分比与最大摄氧量百分比间的相关性,旨在为用最大心率百分比间接代替最大摄氧量百分比用于评定运动强度提供实验依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

广州体育学院男生2名,身体健康状况良好。实验前受试者填写知情同意书,均自愿参加该研究,基本情况见表1。

1.2 最大摄氧量测定

采用MAX-II运动心肺功能测试系统和递增负荷跑台力竭运动方案直接测试VO2max。室温20～25℃,湿度40%～50%。准备活动5min,起跑速度为9.0km/h,2min之后,每1～2min递增0.8km/h和相应坡度,测试过程不断鼓励受试者,直至力竭。VO2max判定标准:(1)心率≥180bpm;(2)RER＞1.1;(3)随着负荷的增加,摄氧量停止增加并达到一个平台,最后两值的差异小于±150ml/min;(4)受试者已尽最大能力,经激励无法保持预定负荷。以上满足3个或3个以上即可判断达到其VO2max。

1.3 不同强度跑台运动

根据受试者VO2max强度,确定两位各自50%VO2max、70%VO2max、90%VO2max、100%VO2max对应的运动强度,找到各强度所对应的速度,制定出每位受试者相对应强度的跑台速度。每个强度的运动方法为:准备活动5min,然后依制定的相应强度跑台速度运动,期间速度不变,直至心率或摄氧量停止增加并达到一个相对稳定的平台,停止运动。为了保证VO2max测试结果不受其他运动疲劳的影响,在正式测试前一天,受试者避免大强度运动,保持正常的饮食和一般日常活动。两个强度间至少隔天进行测试。测试前,详细讲述该实验的目的、注意事项及可能容易出现的问题。

1.4 数据处理

利用SPSS 15.0进行统计,数据以平均值±标准差表示。采用单因素方差分析和一元线性回归方程进行数据分析,显著性水平为P<0.05,非常显著性水平为P<0.01。

2 结果

不同强度跑台运动后,受试者最大摄氧量及心率等相关指标测量统计结果见表2。由表2可见,受试者达最大心率(195.8±1.7)次/min,较安静心率(59次/min)具有非常显著性差异(P<0.01);最大摄氧量较安静时(VO2rest)具有非常显著性差异(P<0.01)。呼吸商(RER)达1.15,最大摄氧量速度(vVO2max)为16.8Km/h左右。

由表3可见,不同强度跑台运动50%VO2max、70%VO2max、90%VO2max、100%VO2max与其对应HRmax%呈高度相关性,且二者相关性随着运动负荷强度的递增而增加(P<0.01)。

如图1所示,受试者最大心率百分比与最大摄氧量百分比的散点图。通过一元回归分析,最大心率百分比与最大摄氧量百分比的回归方程Y=0.461X+0.567,P=0.000＜0.01,系数具有非常显著性差异,方程可靠。

3 分析与讨论

在运动负荷监控中,VO2max是评价人体有氧工作能力的重要指标。最大摄氧量是指人体在进行有大量肌肉群参加的长时间剧烈运动中,当心肺功能和肌肉利用氧的能力达到本人极限水平时,单位时间内所能摄取的氧气量[1]。它反映了机体吸入氧、运输氧和利用氧的能力。

采用直接测定法测试VO2max其结果精确可靠,能综合地评定心肺功能和有氧工作能力。尽管VO2max在运动负荷评定中具有很高的利用价值,但它也具有一定的局限性,例如直接测试其需要精密的仪器设备,仪器设备费用昂贵,测试方法比较繁琐,特别是带着设备机体负荷大,运动员比较难以认同与接受等,甚至有时还伴有一定的危险性,因此采用直接测试VO2max的方法难以推广和应用。因而,寻找简便,受试者容易接受,精效度较高的间接推测VO2max的方法已成为众多运动科学研究者努力探索的目标,大致思路是探索与VO2max高度相关的一些生理指标来间接确定VO2max强度。研究发现,心率这一简单、实用、无创的生理指标在运动训练和比赛中不仅能够反映机体运动强度和负荷量,而且也能反映机体代谢情况,其已在运动中被广泛应用。有人提出用预测最大心率与安静心率的比值去推测VO2max,但其测得的最大心率和安静心率是在运动实验的过程中的测定,其准确性还有待确定[2]。

研究报道,87人年轻自行车选手的最大摄氧量与心率之间呈高度相关,但存在一定的标准估计误差(6%～11%)。而另有报道显示,跑台运动过程中VO2max与心率具有相关性,标准误差为10%。Swain等[3]报道,跑台运动过程中对男子(26人)和女子(24人)进行最大摄氧量和心率的相关性测试,发现最大摄氧量百分比与最大心率百分比的相关系数很高(R=0.990),表明使用心率间接推测最大摄氧量强度是可行的。本研究结果显示,不同强度跑台运动50%VO2max、70%VO2max、90%VO2max、100%VO2max与其所对应HRmax%呈现高度相关性,且二者相关系数随着运动负荷强度的递增而增加(R分别为0.788,0.867,0.907,0.936,P<0.01)。运动负荷强度越大,相关性越高。通过一元回归分析,最大心率百分比与最大摄氧量百分比的回归方程Y=0.461X+0.567,P=0.000＜0.01,系数具有非常显著性差异,方程可靠,本研究结果与Swain等人一致。本研究尽管样本量很小,但最大摄氧量百分比与最大心率百分比两者之间具有较高的相关性(R=0.936),在进一步研究中,应扩大样本量,减少年龄、性别等其他因素影响。

4 结语

不同强度跑台运动最大心率百分比与最大摄氧量百分比呈高度线性相关(R=0.936,P＜0.01),且二者的相关性随着运动负荷强度的递增而增加,运动负荷强度越大,相关性越高。同时,因为心率对运动负荷的应激反应较为敏感,能够确切地反映机体运动负荷的变化。用心率监控运动负荷强度不仅能够在实验室内进行,更重要的是能够在运动现场测定和实时测定,易于对测试结果进行评价和分析,并易于应用于运动实践,提高运动负荷评定的实效性。所以,用相应最大心率百分比间接代替最大摄氧量百分比测试,用于监控机体运动负荷强度是科学合理的。但本研究受试者数量有限,同时需考虑到人群、年龄、性别等因素的影响,有待于进一步深入探讨。

表1 受试者基本情况

表2 不同强度跑台运动最大摄氧量及心率等相关指标测量统计结果

表3 不同强度跑台运动VO2max%与HRmax%相关性

图1 最大心率百分比与最大摄氧量百分比的散点图

[1]王瑞元.运动生理学[M].北京:人民体育出版社,2009.

[2]宋刚,许春艳,严翊,等.应用心率表间接测定的最大摄氧量[J].中国临床康复,2006,9(43):25-27.

[3]Swain DP,Leutholtz BC, King ME, et al.Relationship between% heart rate reserve and% VO2reserve in treadmill exercise[J].Medicine and science in sports and exercise,1998,30(2):318-321.