台阶试验负荷误差控制的初步研究①

苏宇

(西北师范大学体育学院 甘肃兰州 730030)

台阶试验负荷误差控制的初步研究①

苏宇

(西北师范大学体育学院 甘肃兰州 730030)

大学生体质健康测试已经成为学生体质监测中的重要项目,而测量人体心肺功能的台阶实验是必测项目。综合国内外研究成果台阶试验负荷误差有可能会影响台阶试验准确度。该文采用文献资料法对国内外台阶测试进行了研究,对控制台阶试验复合误差做出了综述,阐明了控制负荷误差对台阶试验研究的重要意义。

台阶试验 负荷 误差控制 准确度

1943年美国哈佛大学疲劳实验室设计完成了台阶试验,用以测量人体对定量体力负荷的适应能力和身体机能的恢复能力,然后演变成不少国家和地区在对国民体质健康水平评价的一种简易测量方法。我国颁布的《国家学生体质健康标准》中,将台阶试验作为评价学生心肺功能的重要指标之一,并规定为城市学校必测项目。然而,台阶试验测试的准确性及台阶指数能否反映心血管功能等问题一直备受争议。当前,在台阶测试中还存在着许多问题,在测试中应当引起我们足够的重视[1]。

1 台阶试验的概念

可以用来确定人体耐力,也可以评定心血管系统机能的实验,同时也是一项可以对定量负荷机能的测试,称之为台阶试验。对于每一个受试者来说,台阶高度与运动的频率都是固定的,因此,让受试者在固定的时间内完成其固定负荷测试,例如:180 s内完成固定负荷测试,同时,可以根据受试者在恢复期内的心跳频率与恢复的快慢来计算指数,从理论上来说可以反映出心跳的承受能力。

2 台阶试验的国外研究现状

台阶实验是哈佛疲劳实验室的BROUHA及其同事于1943年设计完成的,其在David B.Bill跑步机试验的基础上建立,依据同样的原理,用来替代跑步机、踏车、划船等进行测试,评定机体对超负荷运动的适应能力和运动后身体机能的恢复能力[2]。半个多世纪以来,科学家发现台阶试验评价指数与最大耗氧量(VO2max)具有一定的相关性。又由于受试者的身高、体重、体表面积以及下肢长度的不同,使得研究结果存在较大的差异,比如：对台阶运动中的耗氧和心率等参数的影响。另外还有10多项研究指出,在青少年和儿童人群中,这些因素的不同和台阶试验指数并无显著相关性[3]。作为一种标准的评价方法,台阶试验在心血管功能评价中仍然存在一些问题。比如:对心血管功能的评价上台阶试验指数具有“高误差和低相关”的现象。Baum Gartner等研究表明台阶试验仅适用于一般人的心血管机能水平的评价,但对于最大耗氧量的预测和心率的精确评价是不适用的[4]。

3 台阶试验的国内研究现状

在我国,现在大部分的台阶测试方法是被测试人员按照节拍器的节奏上下台阶,2 s上、下台阶一次,3 min上下台阶90次。但可能因为人没有跟上节拍器的节奏等原因,无法实现想要取得准确结果的假设条件,致使上下台阶的周期大于两秒。因此,受试者3 min完成的运动负荷小于设定的运动负荷。因为运动量不够,因而在测试心率的时候,心率会小于理想测试的预期值,导致最终通过公式算出的成绩会偏高。因此,传统台阶实验系统存在成绩准确性不高的缺点。

台阶试验和其改进方法对心血管功能评价的可靠性一直是学者们研究的重要课题。周志雄等,在对心血管功能评价指标的同质性和有效性的实验研究中,反映出评价心血管功能的台阶试验指标同VO2max之间并没有密切关系,也就是说台阶试验指数不能有效反映心血管系统功能水平和有氧运动的能力[5]。王健和邓树勋也提出了类似的问题,认为台阶试验指数同运动耐力能力、VO2max之间无密切联系,该指数无法对人体心血管系统机能做出精确的评价[6]。此外,台阶试验值和800 m或1000 m的成绩之间不存在显著的线性关系,说明台阶试验值和800 m或1000 m的成绩是人为设置的两项指标之间的得分对应关系,并非是真正的内涵关系[7]。陈东良等认为,男生的台阶试验指数同1000 m成绩两个评价指标存在差异,而女生的台阶试验指数同800 m成绩基本上都是一致的[8]。测试结果不同,这可能与被试验人员的测试条件、测试环境、心理素质等因素有关,这也说明台阶试验指数在评价人体心血管机能的有效性上存在问题。一些学者对台阶试验的科学性提出质疑,其中刘定一研究指出,体重不同的人进行相同的台阶实验所做的功不相同,这将影响测试的效度。黄建华等指出:根据不同性别和年龄而制定的改良运动负荷方案还需要进一步的研究和论证［9］。而研究者则是从研究方向上研究了台阶试验对心血管功能评价所产生的有效性问题,其研究的目的就是对台阶试验指数的可信度与科学性的相对提高,从而完善了大学生体质的测量工作和健康评价,对《国家学生体质健康标准》的推广与实施起到积极作用。

台阶试验对于动态心脏功能是一种较好的评价方法,它比起安静心率、心电图来说有利于表现评价上的敏感度,而在实际试验中试验效度指数存在着很大的差异。多年来,通过对台阶的高度、运动时间等方面进行相应的改进与研究,可以很好的对不同人群心血管系统机能进行评价,因此,产生出不同的台阶试验。如洪芝文等制定了按照身高选择五种台阶高度进行试验的方法［10］,身高在180 cm以上的则使用50 cm高的台阶试验,而身高170 cm且18岁的使用40 cm高的台阶试验,而这项试验要比高度统一的台阶试验更有利于科学评价。

然而,《标准》并没有采用类似的方法可能是考虑到测试的简便性,更为重要的是,它仍然缺乏有关大学生台阶试验方法的论证和研究［11］。

4 复合误差对台阶试验的影响

因此,当完成相同的负荷,运用心输出量潜力越多,心跳频率越快指数越低,心功能水平也越低,反之越高[12]。但在不同运动负荷下对台阶得分和台阶指数具有显著的影响作用,相同受试者在不同运动负荷下测出的台阶得分和台阶指数有着很大差异。而作为影响运动负荷重要指标的台阶频率直接影响台阶得分和台阶指数,从而影响着心功能测试的准确性。虽然目前采用的台阶实验上下台阶的次数、时间和频率是固定的,但在实验中经常出现跟不上节拍器的节拍等一些问题影响试验结果,如果把这时测试出的数据当成正常成绩显然不够合理。这就表明台阶试验中应该尽量控制在相同的频率下测试得出实验结果,在考虑试验简便性的同时,如何控制负荷强度误差,即如何控制台阶试验频率,对提高测试的有效性具有重要意义。

[1]刘彩玲,纪玉泉．《国家学生体质健康标准》在大学实施中的探讨［J］．体育世界,2009(1):21．

[2]谢晓斌.台阶试验准确度影响因素分析［J］.吉林体育学院学报.2012,28(2):47-49.

[3]PATTERSON J L,GRABIEL A.Evaluation and prediction ofPhysical fitness,utilizing modified apparatus of the HarvvardStep test[J].Am J Cardiol,1964（14）:811-827.

[4]BOSCO J S,GREENLEAF J E.Reduction of serum uric acid inyoung men during physical training[J].AmJCardiol,1970 (25):46-52.

[5]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): 7 5-7 9.

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

[8]方光新.台阶试验现状及发展趋势研究［J］.铜陵学院，2011(3): 122-124.

[9]黄建华,沈国琴.台阶试验的应用及研究进展［J］.浙江体育科学,2004,26(4):68-69.

[10]洪芝文,朱福武,陆军.青少年心脏机能台阶试验方法及评［1］定标准的研究［J］.武汉体育学院学报,1985(4):78-85.

[11]郭海英,安平,余绍森.台阶指数的年龄变化特征及影响［12］因素［J］.北京体育大学学报,2005,28(5):626-628.

[12]教育部,国家体育总局．《学生体质健康标准(试行方案)》解读［M］．北京:人民教育出版社,2002:78－79．

TM714

:A

:2095-2813(2015)10(a)-0249-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.28.249

苏宇(1991,4—),男,汉,西北师范大学体育学院在读硕士研究生,研究方向:运动人体科学。