20 m多级往返跑预测青年女足运动员最大摄氧量的探讨

赵海燕，王晨

20 m多级往返跑预测青年女足运动员最大摄氧量的探讨

赵海燕，王晨

评价20 m多级往返跑(20-MST)作为预测青年女足运动员最大摄氧量（VO2max）指标的有效性；建立20-MST预测青年女足运动员VO2max的线性回归方程，为优秀青年女足运动员的选材和科学训练提供简易的监控依据。方法：9名上海市U18青年女足的运动员，在室内跑道进行20-MST。测试过程中受试者佩戴心肺测试仪（K4b2：意大利、Cosmed公司）和polarRS400（芬兰）实时监测摄氧量和心率（HR）的变化，并测试记录安静时和运动结束后即刻的HR和血乳酸值。结果：K4b2测得的VO2max和20-MST预测值相关性系数r=0.85（P≤0.01）；预测值显著低于K4B2测得的结果（P≤0.01），平均低7.9 ml/kg/min；20-MST中的跑动距离与K4b2测得的VO2max的相关系数r=0.911（P≤0.01）；本研究建立的回归方程为：y= 0.034×S（y：VO2maxml/kg/min；S：跑动距离m；R2=0.998，P≤0.01），且DW检验残差具有独立性，残差符合正态分布的趋势，具有较好的线性拟合度。结论：（1）20-MST软件预测的VO2max值与K4b2测得的VO2max相关，但预测值偏低；（2）20-MST中的跑动距离与K4b2测得的青年女足运动员的VO2max高度相关，可以用来预测青年女足运动员的VO2max；（3）本研究建立的回归方程为：y=0.034×S。

20-MST；青年女足；最大摄氧量；线性回归

足球是一项穿插着多次冲刺跑的持续运动，足球运动员不仅要具有良好的无氧代谢能力，还必须具备良好的有氧代谢能力。最大摄氧量（VO2max）是评价心肺功能和有氧代谢能力的重要依据，也可作为运动员选材和教练员制定训练强度的依据。然而实验室测试VO2max程序复杂，测试时间长，对实验设备、实验人员均有较高要求，且价格昂贵，足球作为一个团队项目，现实中需要一个实用、简便、可靠的测试方法来预测VO2max。

20 m多级往返跑测试（themultistage 20 meter shuttle run test，20-MST）是Leger等[1]于1982年提出的用逐步递增负荷运动评价有氧耐力的方法，是评价足球运动员体能状况的常用方法，一些研究认为20-MST可以预测VO2max[1-2]。为评价其作为预测青年女足运动员VO2max方法的有效性和可靠性，本研究采用20-MST和K 4b2气体分析设备测试青年女足运动员的有氧能力，并进行比较研究，以期为青年女足运动员有氧能力的评定提供一个简单易行的可靠方法，为教练员科学训练提供依据。

1 实验对象和方法

1.1 实验对象

9名上海市U18青年女足运动员，年龄：（17±0.5）岁，身高：（166.7±5.1）cm，体重：（60.7±9）Kg。所有的受试者都是健康的，没有心律不齐和伤病。

1.2 实验方法

实验在室内进行，9名受试者在实验前2 h均未进行大强度运动，测试开始前分别测试安静心率（HR）和血乳酸值。受试者戴好心肺测试仪的呼吸面罩和polarRS400心率表，在两端画有端线、总长度为20m的室内跑道上，以踏上或踏过端线为标准进行测试。用软件（Stand beep Text-标准Version4.0）中预先设定好的声音提示来控制受试者的跑动速度，单生“嘟”控制每一段20m的跑动速度，连续2声的“嘟”提示受试者进入下一级跑动速度。最初的跑动速度为8.5 km/h，每分钟递增0.5 km/h。当受试者经鼓励，出现2次不能在规定的时间内按要求踏上或踏过端线标记，或自感的确无法坚持运动时测试结束。20-MST软件预测的VO2max值是根据Ramsbottom等[2]的研究结果得到的。用polarRS400心率表记录运动中的HR，手掌式血乳酸分析仪（日本、LT-1710）测试受试者安静和运动结束后即刻的血乳酸值，K4b2气体分析设备同步测试受试者的摄氧量。当受试者运动结束后即刻的血乳酸值大于7～8mmol/l，HR值均大于180次/分，呼吸商（R）超过或接近1.1，且测试过程中受试者已发挥最大能力，经鼓励后无法保持规定的负荷，认为受试者已达到最大有氧能力。

1.3 统计分析

所有数据均采用SPSS17.0统计软件进行处理，结果以平均值±标准差(M ean±SD)表示，本研究中采用的分析方法为：配对样本T检验，皮尔逊积矩相关分析，线性回归分析，统计显著性水平选取双侧0.05。

2 结果与分析

表1中数据显示，受试者运动结束后即刻的血乳酸值均大于7～8mmol/l，HR值均大于180次/分，R值均超过或接近1.1，且测试过程中受试者已发挥最大能力，经鼓励后无法保持规定的负荷，说明测试结束时受试者均已达到最大有氧能力，20-MST可以作为测试VO2max的一种负荷方案。

表1 受试者乳酸、心率和呼吸商测试数据TableⅠTest Data of the Subjects’Lactic Acid,Heart Rate and Respiration

2.1 两种方法测得的VO2max比较

表2显示：20-MST预测的VO2max明显低于K 4b2心肺测试仪测得的结果（P≤0.01），平均低7.9 m l/kg/min,不同于Léger和Lambert[1]、Ramsbottom等[2]和Léger等[3]的研究报道。这些研究中的受试者是19～36岁，VO2max范围在24～70 m l/kg/m in的普通成年人，但本研究中受试者均为同一个足球队中16～18岁，VO2max范围在51～63m l/kg/m in的女性运动员。Sproule等[4]和Clair Gibson等[5]研究中亦发现20-MST预测的VO2max值低于直接测得值，与本研究结果具有一致性。年龄，性别，体重等因素对有氧能力和其变化具有很大的影响[6-7]，本研究认为受试者之间的差异可能是造成20-MST预测的VO2max值低于直接测得值的原因。20-MST预测的VO2max与K4b2测得VO2max的相关分析结果如表3所示，相关系数r为0.85（P≤0.01），因此可以认为20-MST可以用来预测青年女足运动员的VO2max，但为了20-MST能够有效地预测青年女足的VO2max，需要建立新的预测方程。

表2 20-MST预测值和K 4b2测得的VO2maxTableⅡ Predicted Value of 20-MST and the VO2maxMeasured by K4b2

表3 20-MST预测值和K4b2测得的VO2max相关分析TableⅢ Correlation Analysis of the Predicted Value of 20-MST and the VO2maxM easured by K4b2

2.2 20-MST指标与K4B2测得的VO2max的偏相关分析

表4显示20-MST指标中的跑动距离（r=0.911，P≤0.01）与K4B2测得的VO2max具有很好的线性关系，可以将其作为自变量预测青年女足运动员的VO2max。

表4 20-MST测试指标和K4b2测得的VO2max相关分析TableⅣ Correlation Analysis of the 20-MST Test Indexes and the VO2maxObtained by K4b2

2.3 多元线性回归分析建立预测方程

以受试者的年龄、身高、体重、20-MST测得的跑动距离作为自变量，K4b2测得的VO2max作为因变量，进行逐步回归分析，选入变量的标准为P≤0.05。建立的回归方程：y=0.023×S-18.242（y：VO2maxm l/kg/m in；S：跑动距离m）调整R2=0.79，P≤0.01。

2.3.1 回归方程线性关系检验

回归方程的线性检验：表5显示方差分析的结果为F=31.049，P≤0.01；表6显示自变量和常数项对应的回归系数在0.05水平上均显著（P≤0.05），表明受试者20-MST中的跑动距离与K4b2的测试结果之间具有明显的线性关系。另外，线性回归拟合度检验的判定指标是R2，R2越接近1拟合优度就越好。本研究中回归方程调整后的R2为0.79,说明该线性回归具有较好的拟合度。

表5 线性回归方差分析TableⅤLinear Regression Analysis of Variance

表6 线性回归中变量系数的显著性检验TableⅥ Significance Test of the Variable Coefficients in Linear Regression

2.3.2 残差独立性检验和正态性检验

在线性回归中如果残差之间不是彼此独立的，一些方程的拟合结果就会出现问题。Durbin-Watson统计量通过确定两个相邻误差项的相关性是否为零来检验回归残差之间是否存在自相关。

检验的参数DW的取值范围是0＜D＜4，与2越接近表示残差与自变量越独立，该检验根据样本量n和自变量个数k查DW分布表得下临界值LD和上临界值UD，并根据下列准则判断残差的自相关情形：0＜DW＜4-LD表示残差存在一阶正自相关；LD＜DW＜UD和4-UD＜DW＜4-LD时表示无法判断是否有自相关；UD＜DW＜4-UD表示残差不存在一阶正自相关；4-LD＜DW＜4表示残差存在一阶负自相关。

本研究中回归方程的DW为0.9 UD=0.998，LD=0.554，回归方程的DW值处在LD＜DW＜UD无法判断残差是否有自相关，所以根据R2为0.79得到的回归方程具有较好的拟合度可能不正确。另外线性回归得到的标准化残差直方图（图1）和标准化残差P-P图（图2）显示，该方程的残差不具有正态分布的趋势。所以需要对该回归方程进行优化调整。

图1 回归方程标准化残差的直方图Figure 1 Histogram of the Standardized Residuals of the Regression Equation

图2 回归方程标准化残差的P-P图Figure 2 P-P Plot of the Standardized Residuals of the Regression Equation

2.4 调整后的回归方程

本研究将上文建立的回归方程调整为无常数项的回归方程：y=0.034×S（y：VO2maxm l/kg/m in；S：跑动距离m）调整R2=0.998，P≤0.01，试图找到具有较好线性拟合度的回归方程。

回归方程的线性检验：表7显示方差分析的结果为F=3754.028，P≤0.01；表8显示自变量对应的回归系数具有显著性意义（P≤0.05），表明受试者20-MST中的跑动距离与K4b2的测试结果之间具有明显的线性关系。另外该方程的调整后R2为0.998，DW值为1.539处在UD＜DW＜4-UD区间，表明方程中的随机误差项具有独立性，认为回归方程具有很好的拟合度。

3 结论

表7 线性回归方差分析TableⅦLinear Regression Analysis of Variance

表8 线性回归中变量系数的显著性检验TableⅧ Significance Test of the Variable Coefficients in Linear Regression

回归方程的标准化残差直方图（图3）和标准化残差正态分布图（图4）显示，该方程的残差具有正态分布的趋势，认为本研究建立的回归方程是有效的，鉴于本研究中样本量偏小，认为该回归方程如果应用于实践，还需要进一步增大样本量对其实际预测效果进行评估。

图3 回归方程标准化残差的直方图Figure 3 Histogram of the Standardized Residuals of the Regression Equation

图4 回归方程标准化残差的P-P图Figure 4 P-P Plot of the Standardized Residuals of the Regression Equation

3.1 20 -MST软件预测的VO2max值与K4B2测得的VO2max相关，但预测值偏低。

3.2 20 -MST中的跑动距离与K4B2测得的青年女足运动员的VO2max高度相关，可以用来预测青年女足运动员的VO2max。

3.3 本研究建立的回归方程为：y=0.034×S。

[1]Léger L A,Lambert J.(1982).A max imal multistage 20-m shuttle run test to predict VO2max[J].European Journal of Applied Physiology,49:1-12.

[2]Ramsbottom R,Brewer J,Williams C.(1988).A progressive shuttle run test to estimatemaximal oxygen uptake[J].British Journal of Sports Medicine,22:141-144.

[3]Léger L A,Mercier D,Gadoury C,Lambert J.(1988).The multistage 20 metre shuttle run test for aerobic fitness[J].Journal of Sports Sciences,6:93-101.

[4]Grant S,Corbett K.,Amjad A M.,W ilson J,Aitchison T. (1995).A comparison of methods of predicting maximum oxygen uptake[J].British Journal of Sports Medicine,29:147-152.

[5]St Clair Gibson A,Broomhead S,Lambert M I,Haw ley JA J.(1998).Prediction of maximal oxygen uptake from a 20-m shuttle run as measured directly in runners and squash players [J].Journal of Sports Sciences,16(4):331-335.

[6]Armstrong N,Welsman JR.(1994).Assessment and interpretation of aerobic fitness in children and adolescents[J].Exercise Sport Science,22:435-475.

[7]ChamariK.,M oussa-Chamari I,Boussaidi I,Hachana Y,Kaouech F,W isloff U.(2005).Appropriate interpretation of aerobic capacity:allometric scaling in adult and young soccer players[J].British Journal of Sports Medicine,39:97-101.

（责任编辑：何聪）

Research on Using 20m Multistage Shuttle Run for Predicting VO2maxof Young Female Football Players

ZHAO Haiyan,WANG Chen
(ShanghaiResearch Institute Of Sports Science,Shanghai 200030,China)

Evaluating the effectiveness of using 20m multistage shuttle run to predict VO2maxof young female football players,establishing the linear regression equation for predicting VO2maxand providing reference for the talent selection and scientific training of elite young female football players.M ethod:20m multistage shuttle run tests(20-MST)were arranged on indoor track for nine U18 female football players from Shanghai.Mobile cardiopulmonary Tester(K4b2,Cosmed company of Italy)and polarRS400(Finland)were used for real-time monitoring of the changes of oxygen uptake and HR.The heart rate(HR)and blood lactate at restand immediately after the exercises.Result:The comparison between the VO2maxobtained by K4b2 and the predicted value by 20-MST show s that the correlation coefficient is r=0.85（p≤0.01）.The predicted value is significantly lower than that obtained by K4b2 with the average of 7.9m l/kg/min.The correlation coefficient between the running distance in 20-MST and the VO2maxmeasured by K4b2 is r=0.911(p≤0.01).The regression equation established by the study is y=0.034×S(y:VO2maxm l/kg/min,S:running distance,R2=0.998,P≤0.01).The result of DW Test show s that the residual is independent.It accords with the normal distribution trend and has good linear fitting.Conclusion:1)VO2maxpredicted by 20-MST software correlates w ith that measured by K4b2,but the predicted value is lower.2)The running distance in 20-MST is highly correlated w ith the VO2maxmeasured by K4b2,which can be used to predict the VO2maxof the young female football players.3) The linear regression equation established by this study is y=0.034×S.

20-MST;Young female football player;VO2max;linear regression equation

G804.6

A

1006-1207（2015）04-0080-04

2015-02-20

上海市体育局2014年重点备战项目攻坚保障研究课题（14JT014）

赵海燕，女，研究实习员、硕士。主要研究方向：运动医学。

上海体育科学研究所，上海200030