羽毛球运动致疲劳对肺通气功能的影响

刘传洋，梁成军

（辽宁师范大学体育学院，辽宁 大连 116029）

羽毛球运动致疲劳对肺通气功能的影响

刘传洋，梁成军

（辽宁师范大学体育学院，辽宁 大连 116029）

目的：研究运动致疲劳后对肺通气功能产生的影响。方法：采用实验法设计运动致疲劳方案，对比分析疲劳前后受试者肺通气功能变化。实验中首先在保证受试者在无疲劳状态的情况下进行肺通气功能测试；然后让受试者进行羽毛球训练课致疲劳之后，立即对其肺通气功能再次进行测试，利用Spss19.0统计分析软件对实验数据进行处理分析。结果：通过对疲劳前和疲劳后的2次肺通气功能的测试结果对比分析，发现羽毛球运动致疲劳后用力肺活量（FVC）降低，由疲劳前的4.77±1.19L降低为4.31±1.16L；最大通气量（MVV）降低，由疲劳前的152.04±34.40 L/min降低为137.04±28.64 L/min；用力呼吸时间（FET）降低，由疲劳前的3.89±2.75s降低为1.99±1.86s；1s钟肺活量（FEV1）升高，由疲劳前的4.33±0.94L降低为3.92±0.87L；最大呼吸流速（PEF）升高，由疲劳前的7.74±2.13L/s升高为9.41±1.40L/ s。结论：运动疲劳对肺通气功能具有显著的影响。

羽毛球运动；疲劳；肺通气功能

运动性疲劳对人体机能产生的影响是世界各国学者热衷研究的课题之一。进入20世纪70年代以来，随着生物科学的迅猛发展，实验技术和手段的不断更新，研究人员从不同角度对运动型疲劳进行大量的研究。运动性疲劳是指由于运动过度而引发的身体工作能力下降的现象，是人体运动到一定阶段出现的一种正常生理现象[1]。运动性疲劳后，可引起骨骼肌、心血管以及呼吸系统的机能下降，如肌肉酸疼、心输出量减少、心率恢复速度减慢。运动致呼吸系统疲劳是指运动引起呼吸系统机能下降而产生的疲劳。疲劳后可使人体呼吸表浅、通气量减少。但是运动疲劳后对人体肺通气功能能够产生哪些影响，目前相关报道还不明晰。现有研究主要是关于工作环境[2]、自然环境[3]、不同地区[4]等对人体肺通气功能的影响；也有文献[5]报道肺通气功能的一些指标如用力肺活量（FVC）、1s肺活量（FEV1）、最大通气量（MVV）、最大呼气流速 (PEF)与运动项目有关，体现出项目特点。因此，本研究对运动性疲劳对肺通气功能影响的问题进行了实验研究，以羽毛球运动致疲劳为例，探讨运动疲劳后对人体肺通气功能的影响。研究通过实验对比分析，实现了对羽毛球运动致疲劳对肺通气功能影响的定量分析，为人们了解羽毛球运动致疲劳和肺通气功能间有关的数据提供参考。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 以运动性疲劳对人体肺通气功能的影响为研究对象，以辽宁师范大学体育学院2014级社会体育指导与管理专业里的17名男性大学生为实验对象，实验对象基本信息见表1。

表1 17名男性大学生基础信息

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过查阅中国知网、万方、维普中文期刊数据库以及谷歌学术英文网站检索与本研究相关的文献资料30余篇，为本研究奠定理论基础。

1.2.2 实验法 2017年3月11-12日，在辽宁师范大学羽毛球馆分别对17名男性大学生进行疲劳前和疲劳后的肺通气功能测试。实验仪器设备采用意大利MIR公司生产的SpirolabⅢ型号肺功能仪。疲劳的界定采用主观体力感觉判断方法来进行判定。具体做法是：采用主观体力感觉等级量表(Rating of Perceived Exertion，RPE)来进行判定，学生练习完成后，首先接受RPE量表判定，达到“累”或者“很累”等级，即进行肺通气功能测试。本次实验中，17名受试者均达到“累”以上等级标准。研究选取了5项代表性指标进行分析，这些指标分别是：用力肺活量（FVC）、1s钟肺活量（FEV1）、最大通气量（MVV）、用力呼气时间（FET）、最大呼吸流速（PEF）。

1.2.2.1 疲劳前肺通气功能测定 2017年3月11日对17名男性大学生进行疲劳前肺功能测定。测量采用SpirolabⅢ型号肺功能仪对受试者的用力肺活量（FVC）、1s钟肺活量（FEV1）、最大通气量（MVV）、用力呼气时间（FET）、最大呼吸流速（PEF）进行测定。测量时，受试者应注意：双腿自然分开，双手将仪器拿在胸前，切记手不能堵住吹筒的后方，以免测出的数据有误，呼气时用嘴包住呼气咬口（采用一次性呼气咬口），当受试者听到开始吸气的指令后开始逐渐吸气，直到不能继续吸气，然后将吸入的气体瞬间用力呼出。

1.2.2.2 疲劳后肺通气功能测定 在对17名男性大学生进行疲劳前肺通气功能测定的第2天，确认受试者身体状况正常的情况下，进行了疲劳后的肺通气功能的测定。17名男性大学生在羽毛球课上接受了大强度的练习。一节羽毛球课的时间为95min，其中准备活动10min，以简单的绕场慢跑、关节韧带的拉伸为主；基础性练习15min，以协调性练习、柔韧性练习、团队配合的大运动量项目为主；充分的热身之后进行25min的发高远球练习，紧接着进行40min的分组练习，进行高远球与挑球结合的组合球练习。来球的方向不定、距离不定、力度大小不定，增加了来球的突然性和不确定性，在大强度运动量消耗学生体能的基础上，进一步增加学生体能消耗的量与速度，最后是5min的放松练习，课程结束后立即对这17名男性大学生进行肺通气功能的测定。

1.2.3 数理统计法 本研究中的数据均采用SPSS19.0统计软件进行处理分析，所得数据用配对t检验进行统计分析，显著性水平以P＜0.05为显著性差异，P＜0.01为非常显著性差异。

2 结果与分析

将17名男性大学生疲劳前肺通气功能的测定结果与疲劳后肺通气功能的测定结果对比分析，疲劳前受试者的用力肺活量（FVC）、1s肺活量（FEV1）、最大通气量（MVV）、最大呼吸流速（PEF）、用力呼气时间（FET）的数值同疲劳后这5项数据的数值相比变化明显。研究主要分析疲劳前与疲劳后这5项数值的差异，进而得出羽毛球致疲劳对肺通气功能的影响程度。

表2 17名男性大学生运动疲劳前与疲劳后肺通气功能数据对比分析

2.1 运动性疲劳对用力肺活量（FVC）的影响 用力肺活量（FVC）指受试者尽自己最大能力吸气，然后在用最大力气和最快的速度呼气，直至呼出肺内全部气体容积[6]。在最大吸气之后，以最快速度进行最大呼气，记录在一定时间内所能呼出的气量，也称为时间肺活量。用力肺活量（FVC）是评价肺通气功能较好的常用指标。用力呼吸的特点是吸气与呼气过程都要有呼吸肌参与活动。用力吸气时除了主要的呼吸肌膈肌和肋间肌参与以外，还有辅助吸气肌参与收缩[1]。而用力呼气是除了上述的肌肉外，还有肋间内肌和腹壁肌参与活动。从表2的数据上不难看出疲劳前FVC数值要明显低于疲劳后的FVC数值，这说明疲劳后使得这些参与用力呼吸的肌肉不能像疲劳前那样正常的工作，不能以正常状态进行收缩，继而疲劳后的FVC数值低于疲劳前的FVC数值。

2.2 运动性疲劳对最大通气量（MVV）的影响 最大通气量（MVV），以适宜快的呼吸频率和呼吸深度进行呼吸时所测得的每分钟通气量，称为最大通气量[7]。MVV可以评价一个人的通气储备能力。根据相关研究表明[8]，身材越高大，瘦体重越多，骨骼肌肉越发达，各项肺通气功能指标的发育程度通畅越好，尤其是用力性呼吸测试体现更明显；反之身材越瘦小，体脂率越高，对肺功能的影响越不利。人体在大运动量之后，之所以呼吸会变得急促，是因为进行大运动量的运动过程中，呼吸频率会不断加快，为了供给运动中所需要的大量氧，气体交换次数与频率也逐渐增多加快，肺的容气量逐渐减少。同时，运动疲劳导致了参与呼吸的呼吸肌疲劳，不能正常的工作，使得在疲劳后测试的最大通气量（MVV）的数值要比疲劳前测试的最大通气量（MVV）的数值低。杨海平[9]对拳击运动员进行大强度运动后的呼吸机能测试结果也表明最大通气量（MVV）显著下降，并认为最大通气量（MVV）可作为评定运动强度的一个指标。Romer[10]的研究也证实，高强度持续运动导致的运动肌肉的外周疲劳部分原因是由于运动中伴随的呼吸肌高强度的工作而导致的呼吸肌疲劳所致。因此运动性疲劳导致呼吸肌出现疲劳是最大通气量（MVV）下降的一个主要因素。

2.3 运动性疲劳对用力呼吸时间（FET）的影响 用力呼吸时间（FET）是指用力呼吸过程中在一定推动压作用下，肺排空所需的时间。肺通气功能是呼吸运动，而呼吸肌活动又是呼吸运动的原动力，在大运动量过后，由于呼吸肌为了提供人体所需要的O2而进行一系列的气体交换等活动，这使得呼吸肌也同人体一起在不停的运动，进而呼吸肌无论是弹性、收缩、舒张等功能，均不能像疲劳前正常的发挥作用，从表2的数据上可以充分证明这一点，用力呼吸时间（FET）疲劳前的数值是3.89±2.75s，而疲劳后的数值是1.99±1.86s。而参与呼吸活动的呼吸肌中，膈肌的作用又是最主要的，所以膈肌的正常收缩一般来说对用力呼吸时间（FET）起着至关重要的作用。根据相关研究[1]，正常吸气时膈肌所起的作用占全部吸气肌的60%～80%，因此膈肌是最主要的呼吸肌。而用力呼吸时间（FET）需要膈肌强有力的收缩，由于膈肌频繁的参与呼吸活动导致疲劳，从而出现疲劳后的数值要低于疲劳前的数值。

2.4 运动性疲劳对1s钟肺活量（FEV1）的影响 1s肺活量（FEV1）是最大深度呼吸后做最大呼气，最大呼气第一秒呼出的气量[11]。1s钟肺活量主要反应的是呼气时肺的弹性回缩力、呼吸肌力和协调性以及气道通畅性。运动时随着运动量的增大，机体为了顺应身体代谢的需求，需要消耗大量的O2和排出大量CO2，保证O2和CO2正常的摄入与排出，同时又在大运动量的条件下，这就需要呼吸加深、加快，也就是参与呼吸的所有呼吸肌加大了工作量，这就使得呼吸肌在加倍运动中变得疲劳。而呼吸肌疲劳是指呼吸肌在承担负荷时所产生的收缩力和收缩速度能力的降低[1]。从表2的数据上也能清晰地看出疲劳前与疲劳后肺活量FEV1的变化，疲劳致使FEV1显著降低。Wüthrich[12]对马拉松运动员在马拉松运动后的肺通气功能测定结果也表明FEV1显著降低，主要是由于呼吸肌疲劳所致，限制了运动能力。

2.5 运动性疲劳对最大呼吸流速（PEF）的影响 最大呼吸流速（PEF）是指用力肺活量测定过程中，呼气流量最快时的瞬间流速，主要反应呼吸肌的力量及气道有无阻塞[11]。羽毛球运动后，身体心肺功能得到充分调动，肺扩张明显，细支气管、毛细支气管通透性增加，导致小气道阻力减小，呼气峰值流速增加。受试的17名男性大学生均身体健康，无任何疾病，气道无病态阻塞。PEF的数值还受到大气压力、空气密度与温度的影响[11]。陈国根[13]对潜水员的研究结果表明：参加过较深潜水训练的人其呼气流速（PEF）增加，但小气道阻力与常人并无显著性差异，提示是深潜水员呼吸肌功能壮大的结果。而本研究的受试者呼吸肌处于疲劳状态，但呼气流速却增加，分析认为主要原因是羽毛球运动致疲劳后，肺内温度升高，与外界环境温差变大，使得空气流经气道的阻力减小所致。

3 结 论

通过对17名男性大学生运动性疲劳前与运动性疲劳后的肺通气功能测试对比分析结果，表明运动性疲劳对人体肺通气功能具有明显影响。运动致疲劳后使受试者用力肺活量（FVC）、最大通气量（MVV）、1s肺活量（FEV1）、用力呼吸时间（FET）与疲劳前相比，均呈现下降趋势，上述指标变化主要是由于运动导致呼吸肌疲劳所致；而最大呼吸流速（PEF）则呈现升高趋势，主要是体温升高、毛细支气管通透性增加、减小了气道阻力的结果。

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Research on the Inf uence of Badminton-induced Fatigue on Pulmonary Ventilation

LIU Chuan-yang，LIANG Cheng-jun
(School of Physical Education, Liaoning Normal University, Dalian 116029, Liaoning China)

Objective: To study the effect of exercise fatigue on pulmonary ventilation function. Method: The experimental method was used to design the exercise-induced fatigue program to compare the changes of pulmonary ventilation function before and after fatigue. In the experiment, the pulmonary ventilation function test was performed in the absence of fatigue in the subjects. Then, the pulmonary ventilation function was tested again after the subjects were subjected to badminton training. Mathematical statistical methods were used, and the spss19.0 statistical analysis software was used to analyze the experimental data analysis. Result: We got results by the test before and after fatigue contrastive analysis. We found that badminton training leading the Forced Vital Capacity(FVC)decrease. Before fatigue, the data of Forced Vital Capacity(FVC) is 4.77±1.19 L, while the data decrease to 4.31±1.16 L after fatigue; the data of Maximal Ventilatory Volume(MVV) also decrease, from 152.04±34.40L/min before fatigue to 137.04±28.64L/min after fatigue; Forced Exhale Time (FET) is 3.89±2.75s before fatigue, while it changes to 1.99±1.86s after fatigue; forced expiratory volume in 1s Vital capacity (FEV1) is 4.33±0.94L, while FEV1 decreases to 3.92±0.87L; peak expiratory fl ow(PEF)is 7.74±2.13 L/s before fatigue, while PEF increase to 9.41±1.40 L/s after fatigue. Conclusion: Exercise fatigue has a signif i cant effect on function of pulmonary ventilation.

badminton; fatigue; pulmonary ventilation

G804.2

A

1004 - 7662(2017)04- 0088-04

2017-03-03

辽宁师范大学本科生科研训练项目（项目编号：cx20170259）。通信作者：梁成军。

刘传洋，研究方向：运动对人体机能的影响。