中等强度定速身体锻炼期间不同时段的主观体力感知评级及其精确性

张韧仁，赵丽萍

中等强度定速身体锻炼期间不同时段的主观体力感知评级及其精确性

张韧仁1，赵丽萍2

目的：探究中等强度定速身体锻炼期间不同时段的主观体力感知评级(RPE)、心肺活动状态和情绪状态，并进而推断RPE作为测评指标的精确性。方法：60名被试在跑台上完成中等强度定速跑或走30 min，并在实施前5 min、期间30 min和之后10m in进行RPE、情绪状态自行测评以及生理指标同步监测；将45min均分为9个时段并选择锻炼期间第1时段(t1)、第2时段(t2)、第3时段(t3)、第4时段(t4)、第5时段(t5)、第6时段(t6)的测试数据进行统计和分析；兼顾实验末的访谈核实结果。结果：RPE，t3、t4最小，t2、t5其次，t1、t6最大；心率(HR)t6高于其余5个时段；耗氧量(VO2)、相对耗氧量(VO2/kg)、代谢当量(MET)，6个时段基本恒定；积极情绪状态，t2、t3、t4、t5最佳，t1其次，t6最差；消极情绪状态，t6最甚，t5其次。结论：身体锻炼期间的心肺活动状态变化与RPE变化很不一致且处于积极情绪状态时伴随RPE低估于HR现象，故若将RPE作为中等运动强度测评指标则需兼顾情绪状态等第三变量的影响；身体锻炼期间，1/4被试进入了一种宁静的自我状态。

身体锻炼；不同时段；主观体力感知评级；心肺活动状态；情绪状态

一般认为主观体力感知评级(rating of perceived exertion，RPE)虽是主观的感受，但反映的却是客观的生理机能变化。因此，RPE经常作为运动强度的指标或辅助指标[1-5]，广泛应用于有关青少年或中小学生[6-9]、大学生[7,10-15]、中年[16-18]、老年[18-19]、减肥人群[20-22]身体锻炼强度的测评或辅助测评中，以及运动之后的疲劳感受测评中[23-27]。不过，有关作为运动强度的RPE指标精确与否的研究结果未能达成一致，如朱琳等[8]研究发现，12～14岁肥胖和正常青少年在跑台上递增速度走或跑期间的RPE和代谢当量(MET)均呈高度相关，故研究者认为RPE可以反映青少年运动时的强度；而崔玉鹏等[6]研究发现，中小学生完成第三套全国中小学生系列广播体操期间的RPE 与%VO2max、%HRmax均呈低度相关，故研究者认为采用 RPE评价中小学生运动强度的准确性需要进一步考量。可见，RPE是一种常见的身体锻炼强度测评指标或辅助测评指标，但其能否精确测评身体锻炼强度还有待于进一步研究。

近期研究发现，一次中等强度定速30 min身体锻炼期间，心率(HR)前25 min变化不明显、代谢当量全程基本恒定；但情绪状态变化显著且表现出明显的时段差异[28-29]。提示：可以选择RPE作为一次定速身体锻炼强度的辅助测评指标，从而揭示期间的RPE变化与心肺活动状态变化是否同步以及与情绪状态变化是否同步，并进而探究RPE作为测评指标的精确性。

鉴于此，本研究旨在深入探究一次中强度定速身体锻炼期间不同时段的RPE以及与其相伴随的心肺活动状态和情绪状态；以期为监测身体锻炼的强度和身心效益提供借鉴和参考。

1 研究方法

1.1 研究对象

60名身体健康且未曾有过呼吸系统、心血管系统疾病的大学生自愿参加本实验，年龄19～26岁，其中男女各半、层级均衡(偶尔锻炼一下的偶尔锻炼者和每周锻炼不少于1次且超过1年的坚持锻炼者各30名)。

1.2 实验设计

采用重复测量准实验设计。自变量为t1至t6共6个时段的身体锻炼；因变量为RPE，心率、耗氧量、相对耗氧量和代谢当量，积极情绪状态和消极情绪状态。

1.3 测评指标、测量工具和仪器设备

1.3.1 主观体力感知评级(RPE)及测量工具

一般认为RPE虽是主观的感受，但反映的却是客观的生理机能变化。考虑到操作的可行性，将RPE缩减为适用的1～6简约版，并以幻灯片放映的形式全程呈现，且通过一次次预实验和访谈核实，验证其是可信且有效的(图1)。

图1 主观体力感知评级(RPE)简约版Figure 1 Simple Scale of RPE

RPE与其相对应的HR为：1安静，HR≤70次/min；2非常轻松，HR:70～90次/min；3很轻松，HR：90～110次/min；4轻松，HR:110～130次/min；5稍费力，HR:130～150次/min；6费力，HR:150～170次/min[30]。

1.3.2 心肺活动状态测评指标及仪器设备

测评指标：心率(HR，次/min)、耗氧量(VO2，ml/min)、相对耗氧量(VO2/kg，ml/min/kg)、代谢当量(MET)。

仪器设备：Cosmed K4b2及其数据采集软件1套以及配套的Polar胸带表1块(Cosmed,Rome,Italy)，温湿度计1个(得力台式9012)，便携式笔记本1台(Thinkpad)，跑台1台(H/P/Cosmos)，投影仪1套(Sony，特制了1个可移动可调高的大屏幕)，摄像机1部(Sony)，计时秒表1块，笔和笔记本1套。另外，已有研究证实Cosmed K4b2能有效地测量不同运动强度之下的摄氧量[31]。

1.3.3 情绪状态测评指标及测量工具

本研究继续选择经前期研究验证的可信且有效的焦虑、抑郁、疲劳、愉悦、活力、流畅作为情绪状态测评指标；继续采用经前期研究验证的可信且有效的6个跳动的QQ表情分别对应上述6种情绪状态并在实验中全程以幻灯片呈现[28-29](图2)。

图2 情绪状态测评(幻灯片放映时以跳动状态呈现)Figure 2 Emotional State Evaluation (Jumping State in Slide Show)

1.4 实验任务、时间和温湿度

任务：被试逐个单独在跑台上完成1次30 min中强度定速跑或走，并于跑或走之前(5 min)、期间(30 min)和之后(10 min)实施RPE和情绪状态自行测评、心肺活动状态指标同步监测；其中定速基于前期实验中被试的自行调速表现而定，适宜的标准为期间被试自我报告RPE为12～14且处于积极情绪状态。

时间：自2月16日至4月14日的周四至周日13:30～18:30以及周六和周日9:30～12:00；实验总时间60 min，10 min准备、45 min实验(锻炼之前5 min、期间30 min和之后10 min)，5 min访谈核实；要求被试当日身心状况适合参加实验且未曾参加过体育运动、最近一次进餐至少在90 min之前。

温湿度：温度15℃～20℃、相对湿度45%～50%。

1.5 实验流程

实验流程如下图所示(图3)，具体操作中还得注意如下事项：

(1)RPE和情绪状态测评时，当完成RPE测评后即呈现情绪状态测评示意图，请被试用手示意幻灯片上与其即刻体力状态和情绪状态相对应的数值(可多选)；具体过程由被试自行控制，必要时主试予以提示。

(2)实验之前按照操作要求预热、校正和解释K4b2，并强调实验过程中保持身体放松。

(3)及时记录全程监测的各个被试的RPE、情绪状态。

(4)及时与被试核实RPE和情绪状态监测结果并追问其处于不同RPE和情绪状态时的感受，如若出现失真状况，则依据其反映并结合全程录像予以修正。

图3 实验流程Figure 3 Experimental Procedure

1.6 数据采集与处理

RPE由手工采集、心肺活动状态指标(HR、VO2、VO2/kg、MET)由K4b2及其配套软件采集，Excel统计、SPSS单因素重复测量方差分析并制图。将全程45 min均分为9个时段，剔除RPE、HR、VO2、VO2/kg、MET的异常值并整合为9个时段均值，然后选取锻炼期间上述指标的1～5 min(t1)、6～10 min(t2)、11～15 min(t3)、16～20 min(t4)、21～25 min(t5)、26～30 min(t6)6个时段均值进行单因素重复测量方差分析，使用Mauchely，s test的球形检验评估方差分析的齐性，并对不满足球形检验的统计量采用Greenhouse-geisser法矫正自由度和P值，事后比较选用LSD法。情绪状态指标由手工采集、整理和统计，SPSS卡方检验并制图。以频次计数每分钟内被试的情绪状态，如某1 min内n个被试出现某种情绪状态即计数该情绪状态频次为n，故每分钟积极情绪状态(或消极情绪状态)总频次的上限为180；也如上述将全程均分为9个时段，然后选取锻炼期间积极情绪状态和消极情绪状态的6个时段总频次进行卡方检验。非常显著性水平定为P<0.01、显著性水平定为P<0.05、边缘显著性水平定为0.05≤P<0.1。

2 研究结果

2.1 RPE

对6个时段的RPE时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的RPE呈显著性差异F(2.433，143.573)=5.149，P=0.004，偏η2=0.080。事后比较揭示，t6与t4、t6与t3、t5与t4、t5与t3、t1与t4、t1与t3、t2与t4、t2与t3、t6与t5、t1与t2，前者的RPE显著大于后者的RPE(P=0.001，P=0.006，P=0.012，P=0.048，P=0.001，P=0.001，P=0.035，P=0.012，P=0.012，P=0.006)；其余任何两个时段的RPE不呈显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间的RPE，第3、第4时段(11～15 min、16～20 min)小于其余4个时段(1～5 min、6～10 min、21～25 min、26～30 min)；第5时段(21～25 min)小于第6时段(26～30 min)；第2时段(6～10 min)小于第1时段(1～5 min)(图4)。

图4 6个时段RPEFigure 4 RPE of Six Time Buckets

2.2 心肺活动状态

2.2.1 心率(HR)

对6个时段的HR时段均值进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的HR呈边缘显著性差异F(1.659，97.893)=2.917，P=0.068，偏η2=0.047。事后比较揭示，t5与t6、t4与t6、t3与t6、t2与t6、t1与t6，前者的HR显著小于后者的HR(P=0.049，P=0.049，P=0.040，P=0.026，P=0.047)；其余任何两个时段的HR不呈显著性差异。这一结果说明身体锻炼期间的HR，第1、第2、第3、第4、第5时段(1～5 min、6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min)低于第6时段(26～30 min)；另外，HR的6个时段均值也证实被试在跑台上完成的30 min定速跑(或走)为中等强度身体锻炼(图5)。

图5 6个时段HRFigure 5 HR of Six Time Buckets

2.2.2 耗氧量、相对耗氧量、代谢当量(VO2、VO2/kg、MET)

对6个时段的VO2、VO2/kg、MET时段均值分别进行单因素重复测量方差分析，结果显示：身体锻炼期间不同时段的VO2、VO2/kg不呈显著性差异F(1.862，109.853)=0.698，P=0.490，偏η2=0.012；F(1.893，111.671)=0.958，P=0.382，偏η2=0.016)、MET也不呈显著性差异F(1.893，111.671)=0.958，P=0.382，偏η2=0.016。这一结果说明身体锻炼期间6个时段的VO2、VO2/kg、MET基本恒定；另外，3者的6个时段均值也证实被试在跑台上完成的30 min定速跑(或走)为中等强度身体锻炼。

2.3 情绪状态

2.3.1 积极情绪状态

对6个时段的积极情绪状态总频次进行卡方检验，结果显示：t1与t2、t1与t3、t1与t4、t1与t5、t6与t2、t6与t3、t6与t4、t6与t5、t6与t1，前者的总频次显著小于后者的总频次(χ2=3.882，P=0.049；χ2=4.480，P=0.034；χ2=5.337，P=0.021；χ2=3.882，P=0.049；χ2=10.945，P=0.001；χ2=15.135，P<0.01；χ2=16.673，P<0.01；χ2=6.371，P=0.012；χ2=3.974，P=0.046)；t3与t2、t4与t2、t5与t2、t4与t3、t5与t3、t5与t4，前者与后者的总频次不呈显著性差异。这一结果表明，身体锻炼期间的积极情绪状态，第2、第3、第4、第5时段(6～10 min、11～15 min、16～20 min、21～25 min)最佳，第1时段(1～5 min)其次，第6时段(26～30 min)最差(图6)。

图6 6个时段积极情绪状态频次Figure 6 Positive Emotional State Frequency of Six Time Buckets

2.3.2 消极情绪状态

图7 6个时段消极情绪状态频次Figure 7 Negative Emotional State Frequency of Six Time Buckets

对6个时段的消极情绪状态总频次进行卡方检验，结果显示：t3与t4、t4与t5、t5与t6，前者的总频次显著小于后者的总频次(χ2=4.179，P=0.041；χ2=3.882，P=0.049；χ2=5.997，P=0.018)；t1与t2、t1与t3、t2与t3，前者与后者的总频次不呈显著性差异。这一结果表明，身体锻炼期间的消极情绪状态，第6时段(26～30 min)最甚，第5时段(21～25 min)其次(图7)。

3 分析与讨论

3.1 中等强度定速身体锻炼期间不同时段的RPE特征

身体锻炼期间的RPE，第3、第4时段小于其余4个时段，第2、第5时段分别小于第1、第6时段。可见，身体锻炼期间的RPE变化显著且表现出明显的时段差异。究其原因可能如下：(1)从心理角度而言，第2、第3、第4、第5时段积极情绪状态出现最佳化，第6时段疲劳感受处于巅峰状态；(2)从生理角度而言，第1时段存在“极点”现象，第2、第3、第4、第5时段，“极点”被克服，“第二次呼吸”接踵而至，呼吸频率不会出现极大值或(和)极小值，潮气量也不会出现极大值或(和)极小值，二者处于适宜的组合状态，故呼吸效率较高。

3.2 中等强度定速身体锻炼期间不同时段的心肺活动状态与RPE的关系

身体锻炼期间的HR，第1、第2、第3、第4、第5时段小于第6时段，而第1、第2、第3、第4、第5时段基本恒定；VO2、VO2/kg、MET，6个时段基本恒定。可见，这在证实被试在跑台上完成的30 min定速跑(或走)为中等强度身体锻炼的同时；也反映出仅在身体锻炼期间的第6时段(疲劳时段)，RPE才与心肺活动出现契合状态(RPE的增大与HR的升高相契合)。究其原因可能为RPE虽能一定程度上反映生理机能变化，但毕竟是一种主观的感受，且二者之间也许还存在不容忽视的第三变量(中介变量或调节变量)，故其未必能精确测评身体锻炼的强度。这与国内学者崔玉鹏等[6]研究发现的RPE 与VO2max、HRmax呈低度相关，并认为采用 RPE评价运动强度的准确性需要进一步考量相一致。但这又与国外学者Scherr等[32]研究发现的RPE 与HR呈高度相关不一致，究其原因可能有3个：(1)被试年龄跨度有异，Scherr等研究的被试年龄为17～44岁，而本研究的被试年龄为19～26岁；(2)测评方式不同，Scherr等选择于每个负荷末测量RPE和HR，而本研究采用兼具动、静态数据采集功能的仪器设备和测量工具全程监测RPE和HR；(3)运动负荷不同，Scherr等采用增量负荷，而本研究采用恒定的适宜负荷。

3.3 中等强度定速身体锻炼期间不同时段的情绪状态与RPE的关系

身体锻炼期间的情绪状态，积极情绪状态，第2、第3、第4、第5时段最佳，第1时段其次，第6时段最差；消极情绪状态，第6时段最甚，第5时段其次。可见，身体锻炼期间的情绪状态变化与RPE变化较为契合。

进一步研究还发现，被试出现疲劳状态时，RPE，选择5稍费力(极多，尤其在26～30 min期间居多，与疲劳状态峰值相呼应)或6费力(9人，最长持续了5 min 50 s)或4轻松(极少，访谈核实时主诉身累但心悦)；出现愉悦、活力、流畅状态时，选择1安静(15人；访谈核实时主诉进入了一种宁静的自我状态，这是一个意外的发现)或2非常轻松(很少)或3很轻松(较多)或4轻松(居多)或5稍费力(极少，访谈核实时主诉身累但心悦)；出现焦虑或抑郁状态时，有的选择5稍费力或6费力，也有的选择2非常轻松或3很轻松或4轻松，并且比例相当。可见，身体锻炼期间的RPE变化，与锻炼后期的疲劳状态变化最为契合，与锻炼期间的焦虑状态、抑郁状态变化最不契合，与锻炼期间的愉悦状态、活力状态、流畅状态变化颇为契合。

综上所述，RPE未能精确地反映本研究中所采用的中等运动强度。这与国内学者朱琳等[8]发现的RPE可以作为反映青少年运动强度的有效指标不一致。究其原因可能有3个：(1)研究对象不同，12～14岁与19～26岁被试对RPE的认识可能有所差距；(2)RPE测评方式不同，选择时间点监测与全程监测难免有所差异；(3)运动负荷不同，递增负荷运动与恒定负荷运动可能会导致对RPE变化的感受有所差异。但这又从另一个侧面验证了国内学者谭晶晶等[33]研究发现的RPE反应的运动负荷较心率遥测仪测出的运动负荷较低，以及推断的爵士舞蹈课欢快高昂的背景音乐导致被试出现兴奋愉悦状态可能为其原因的假设。

4 研究结论

本研究通过探究一次30 min中等强度定速跑或走期间的RPE、心肺活动状态和情绪状态，得出如下结论：

(1)身体锻炼期间第3、第4时段RPE最小，第2、第5时段RPE其次，第1、第6时段RPE最大；身体锻炼期间，1/4被试进入了一种宁静的自我状态。

(2)身体锻炼期间的心肺活动状态(HR、VO2、VO2/kg和MET)变化与RPE变化很不一致，并且处于积极情绪状态(愉悦、活力和流畅状态)时伴随RPE低估于HR现象；故如若将RPE作为中等运动强度测评指标，还得兼顾情绪状态等第三变量的影响。

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(编辑 李新)

RPE During Moderate Intensity Fixed Speed Exercise and Its Accuracy

ZHANG Renren1,ZHAO Liping2

Objective：RPE,cardiopulmonary state and emotional state of different time buckets of moderate intensity fixed speed exercise were explored. Methods：The sixty subjects completed successively 30 minutes jogging(or walk) with fixed appropriate running speed of moderate intensity (subjects had showed appropriate running speed during previous experiment with adjusted speed by themselves) on treadmill,and subjects evaluated their RPE(rating of perceived exertion)and emotional states by themselves before 5 min,during 30 min and after 10 min,and physiological indicators were monitored synchronously. 45 min were divided into nine time buckets,and emotional and physiological state data of six time buckets (t1,t2,t3,t4,t5andt6) during exercise were counted and analyzed. Results of interview to verify were taken into account. Results：RPE,minimum value appeared duringt3,t4and maximum value appeared duringt1,t6; HR,maximum value appeared during t6; VO2,VO2/kg,MET,essentially constant; positive emotional state,best value appeared duringt2,t3,t4,t5and worst value appeared duringt6; negative emotional state,worst value appeared duringt6andt5followed. Conclusion：Cardiopulmonary activity status changed and RPE changed were inconsistent during moderate intensity fixed speed exercise,and in a state of positive emotion with RPE undervalued in HR phenomenon. Therefore,the influence of the third variable (emotional state) should be taken into account when RPE as indicator of moderate exercise intensity. A quarter of the participants into a kind of halcyon ego state during exercise.

Exercise;DifferentTimeBucket;RPE;CardiopulmonaryState;EmotionalState

G804.82 Document code：A Article ID：1001-9154(2017)03-0096-06

四川省教育厅人文社科重点科研项目“中强度定速身体锻炼期间不同时段的情绪效益、RPE及其心肺活动特征研究”(16SA0016)；国家体育总局重点研究领域攻关课题“身体锻炼的短期情绪效益、动机及坚持性整合研究”(2014B082)。

张韧仁，博士，教授，研究方向：运动及锻炼心理学理论与应用，E-mail:zhangrenren2007@126.com。

1.四川师范大学体育学院，四川 成都 610101；2.宜宾学院体育学院，四川 宜宾 644000

1.School of physical education of Sichuan Normal university,Chengdu Sichuan 610101; 2.School of physical education of Yibin university,Yibin Sichuan 644000

2017-01-06

2017-03-25

G804.82

A

1001-9154(2017)03-0096-06