优秀游泳运动员VO2max测试方法对比研究*

房殿生，卞 卡

(1.海南大学体育部，海南 海口 570228；2.海南体育职业技术学院，海南 海口 570203)



优秀游泳运动员VO2max测试方法对比研究*

房殿生1，卞 卡2

(1.海南大学体育部，海南 海口 570228；2.海南体育职业技术学院，海南 海口 570203)

目的：跑台、功率自行车和手摇功率计测量游泳运动员VO2max，对比分析三种测试方法。方法：34名游泳运动员分别用三种方法测试VO2max，对测试的VO2max进行Paired-Samples T Test和Pearson相关性分析。结果：跑台、功率自行车和手摇功率计测试VO2max均值分别为4914.6±789.91、4424.2±560.85、2859.2±347.52ml·omin-1。跑台-功率自行车、跑台-手摇功率计、功率自行车-手摇功率计配对t检验，p值为0.000、0.007、0.004。Pearson相关分析，跑台-功率自行车(r=0.920，P<0.001)；跑台-手摇功率计(r=0.754，P<0.05)；功率自行车-手摇功率计(r=0.801，P<0.01)。结论：三种方法两-两间高度相关，均可用来测量游泳运动员的最大摄氧量，跑台和功率自行车相关度最高，建议首选跑台、其次功率自行车。

跑台；功率自行车；手摇功率计；游泳运动员；VO2max

中长距离游泳项目需要运动员具有极好的有氧能力[1-2]。研究发现，有氧能力与运动成绩成高度相关[2-4]。因此，对从事中长距离游泳项目的运动员的有氧能力评估贯穿了整个训练周期。评估游泳运动员有氧能力的指标主要集中在通气无氧阈、乳酸无氧阈、最大摄氧量、最大摄氧量平台等方面[1]。其中对最大摄氧量的测量具有一定的争议性，认为游泳项目具有典型的项目特征，其最大摄氧量的测量主要受限于运动方式[5-6]。因此，围绕有关游泳运动员最大摄氧量测量展开了方法学上的研究。具有代表性的是应用水槽测量最大摄氧量，认为水槽测量与游泳项目特征基本吻合，相似度极高[7-8]。其次，应用手摇功率计测量，比较符合上肢运动，相似度较高[1,9]。但分析这些研究得出的数据发现，这两种方式测出的最大摄氧量普遍较低，测试过程也存在诸多不可控因素。因此，通过分析不同运动工具测量最大摄氧量值的关联性来寻找具有代替测量最大摄氧量的运动工具，具有一定的理论和应用价值。

1 研究对象与研究方法

1.1 研究对象

选取省运动技术学校、省游泳中心、省体校游泳运动员34名，其中男性运动员16名，身高、体重、年龄、训练年限分别为187.7±5.32cm、77.7±5.43kg、22.1±3.41y、7.8±3.59y。女性运动员18名，身高、体重、年龄、训练年限分别为175.5±4.8cm、54.4±6.32kg、21.4±4.06y、7.4±4.05y。所有受试者参与测试期间，均无心肺、骨骼肌、内分泌等方面问题。

1.2 研究方法

1.2.1 实验仪器及测试指标

实验仪器：德国h/p/cosmos mercury4.0专业运动跑台(通过H/p/cosmos para graphics软件进行负荷设置)。WLP-904功率自行车(德国)。手摇功率计(Monark康复训练器)。测试仪器：便携式心肺功能测试仪(型号：METAMAX Π，德国)。测试指标：最大摄氧量(VO2max)。

1.2.2 测试方案

测试分为两个部分完成。第一部分(2017.3.4-5)：运动员熟悉三种方法，同时戴上呼吸面罩进行适应性训练，同时初步制定出跑台、功率自行车、手摇功率计的等级数及等级递增的速度或功率。熟悉测试过程，强调三种方法的使用、安全措施及紧急处理方法。第二部分主要分三个阶段完成，第一阶段(2017.3.11-12)：应用德国h/p/cosmos mercury4.0专业运动跑台进行VO2max测量。第二阶段(2017.3.25-26)：应用WLP-904功率自行车进行VO2max测量。第三阶段(2017.4.15-16)：应用手摇功率计进行VO2max测量。

1.2.3 三种测试方法负荷设定

(1)h/p/cosmos mercury4.0专业运动跑台：起始负荷为7km/h，每3min递增2～3km，递增5～6级。(2)WLP-904功率自行车：起始负荷为50w，每3min递增50w，保持其运动节奏为70转/分，递增5～6级。(3)手摇功率计(Monark康复训练器)：根据第一部分受试者适应测试方法的情况，共设六个等级，第一级负荷30W，逐级递增30W，以运动员不能继续或保持摇动的节奏为准。以上三种测试方法，以运动员的实际能力为依据对负荷等级以及递增速度或功率进行合理调整，保证受试者在5～6个递增等级达到最大摄氧量，完成测试。

1.2.4 最大摄氧量评估标准[5,10]

(1)最大心率达到220-年龄。(2)呼吸商值达1.15。(3)运动到力竭(跟不上速度或功率)。(4)受试者主动提出。根据以上四点进行判断。

1.2.5 数理统计

应用spss15.0软件对所有原始数据进行统计分析，采用均值和标准差表达。采用Paired-Samples T Test评价三种方法测试VO2max的差异，Pearson相关性分析三种方法测试VO2max的相关关系。显著水平为P<0.05，P<0.01，P<0.001。

2 研究结果

2.1 三种测试方法测量游泳运动员VO2max结果

表2 三种测试方法测量VO2max结果一览

三种测试方法测量游泳运动员最大摄氧量存在工具特异性特征。跑台测量VO2max结果为4914.6±789.91ml·min-1，功率自行车为4424.2±560.85ml·min-1，手摇功率计为2859.2±347.52ml·min-1。跑台运动工具测量值最高，平均高于功率自行车10%左右，手摇功率计测量值最低，平均只有跑台的58%、功率自行车的65%。

图1 三种测试方法测量VO2max比较

对三种测试方法测量的最大摄氧量值进行散点分布统计图分析，发现虽然三种测试方法测量最大摄氧量值存在工具特异性，但每种测试方法测量最大摄氧量具有高度的稳定性。图1中可见，跑台测量最大摄氧量集中在3600-6656ml·min-1，功率自行车在3500-5430ml·min-1，手摇功率计在2200-3423ml·min-1。手摇功率计工具测量最大摄氧量值集中度最高。

对三种测试方法测量游泳运动员最大摄氧量值进行Paired-Samples T Test检验，跑台-功率自行车、跑台-手摇功率计、功率自行车-手摇功率计两-两间进行配对检验，t值分别为8.137、20.898、26.019，p值分别为0.000、0.007、0.004。

2.2 三种测试方法测量游泳运动员VO2max配对样本t检验及Pearson相关性分析结果

表3 三种测试方法测量VO2max配对样本t检验及相关性检验比较结果

注：显著水平p<0.05、p<0.01、p<0.001

a) 跑台-功率自行车相关系数r=0.92b) 跑台-手摇功率计相关系数r=0.75 c) 功率自行车-手摇功率计r=0.80图2 跑台、功率自行车、车摇功率计三种测试方法测量最大摄氧量相关系数

三种测试方法测量游泳运动员最大摄氧量值进行Pearson相关性分析，跑台-功率自行车相关系数r=0.920，P<0.001；跑台-手摇功率计相关系数r=0.754，P<0.05；功率自行车-手摇功率计相关系数r=0.801，P<0.01。

3 分析与讨论

3.1 三种测试方法测量最大摄氧量值比较分析

采用逐级递增负荷(GXT)，全身大量肌肉参与的较长时间的剧烈运动，当心肺运输氧的能力和骨骼肌利用氧的能力达到极限时，单位时间内摄入的氧为个体最大摄氧量[5,10]。文献报道，通过此方法能最大限度测量出人体的最大摄氧量，其它方法测量的最大摄氧量，均与GXT方法存在差距[1,6]。

有氧能力是许多项目的体能基础，良好的有氧能力能快速的清除运动中或运动后产生的乳酸，有利于体能的快速恢复。相关研究报道[1,3,11]，游泳训练中有氧训练的内容较多，高水平游泳运动员在训练中安排的有氧训练内容超过了整个训练内容的2/3。游泳运动员有氧训练的内容主要围绕一般有氧训练、无氧阈强度训练和最大摄氧量训练。近年来[1-3,17,19]，多项研究发现游泳运动员的运动成绩与有氧能力高度相关，尤其是最大摄氧量和无氧阈水平。在本研究中，游泳运动员三种测试方法测量最大摄氧量值分别为4914.6±789.91ml·min-1、4424.2±560.85ml·min-1、2859.2±347.52ml·min-1。跑台测出的最大摄氧量最小值3600 ml·min-1，最大值6656ml·min-1。功率自行车测出的最大摄氧量最小值3500ml·min-1，最大值5430ml·min-1。手摇功率计测出的最大摄氧量最小值2200 ml·min-1，最大值3423 ml·min-1。跑台测量的最大摄氧量最大，超过功率自行车近10%，约500ml·min-1，超过手摇功率计71%，约2060ml·min-1。从测量的最大摄氧量的值来看，用跑台测出的值反映出游泳运动员具有较高的有氧能力。2003年Fernandes等用递增负荷测量中距离游泳运动员，最大摄氧量为5.09±0.53ml·min-1，这与本研究中用跑台测量的结果比较一致。但文献报道Miyashite测量发现男性游泳运动员最大摄氧量为4360±410ml·min-1，Novak报道男性游泳运动员为4320±540ml·min-1，这些报道均低于本实验中跑台所测量的最大摄氧量[15]，与本研究中功率自行车测量的结果比较一致，而手摇功率计测量的结果则明显低于所有测试方法。

分析认为，跑台测量游泳运动员最大摄氧量时，所采用的GXT测试方法需要全身大量肌群参与，且逐级递增负荷的方式完全符合植物性神经所控制的内脏器官的动员特征，因此在所有的测试方法中，测量值最大。第二，功率自行车主要动员了游泳运动员的下肢，而躯干及上肢动员不足，虽然采用了逐级递增负荷，但全身肌肉并没有完全参与，这可能是导致测量结果低于跑台10%的原因所在。第三，手摇功率计运动的肌肉主要集中在上肢，这与正常游泳上肢划水比较相似，但完全忽略了下肢肌肉的运动，因此，手摇功率计测量的结果最低，这与Ogita[12]研究的结果非常吻合。此外，也受游泳运动员等级水平、性别、训练程度、测量仪器等因素影响[1,5]。.

3.2 三种测试方法相关性比较分析

在分析游泳运动员最大摄氧量时，往往需要考虑测试方法和测量仪器。由于测试方法和测量仪器的差异，导致所测量的最大摄氧量出现不一致现象。同时也不利于进行训练前后的比较或与其它项目进行对比。测量仪器主要涉及所使用的仪器设备的不同。文献显示[1,5,10]，测量最大摄氧量的仪器经历了道格拉斯气袋法、混合气室法、一口气接一口气分析法的演变，运动员最大摄氧量也呈升高现象，这与精密仪器更新及运动员身体机能提高密切相关。

测试方法的差异主要体现在跑台、功率自行车、手摇功率计、水槽、等动测试系统等方面。所选的运动工具不同，测量的最大摄氧量也不同。因此，研究者提出了测试方法使用应与专项动作特征吻合观点，这样才能获得较准确的结果[1,2,5]。文献报道，与专项动作比较吻合的正常游泳、静态游泳、水槽游泳，测量的最大摄氧量没有差异，但跑台、功率自行车、手摇功率计以及等动测试系统在测量最大摄氧量时存在不同的差异[11,13]。在本研究中，对三种测试方法测量游泳运动员最大摄氧量的值进行配对样本t检验，跑台-功率自行车、跑台-手摇功率计、功率自行车-手摇功率计分别进行配对检验，p值分别为0.000、0.007、0.004。同时进行Pearson相关性分析，跑台-功率自行车相关系数r=0.920，P<0.001；跑台-手摇功率计相关系数r=0.754，P<0.05；功率自行车-手摇功率计相关系数r=0.801，P<0.01。这些结果显示，不同的测试方法测量最大摄氧量存在一定程度差异，但相互间高度相关。Holmer报道跑台测量最大摄氧量高于正常游泳，但与功率自行车比较接近[9]。Hauber报道游泳运动员400m全力游的最大摄氧量低于跑台递增负荷所测量的值，大约低于10%[14]，这与本实验中跑台工具测试结果一致。Gergly研究发现，正常游泳测量的最大摄氧量与手摇功率计及游泳等动仪相比，前者高于后两种工具，游泳等动仪测量的最大摄氧量高于手摇功率计[13]。Ogita对游泳运动员正常游泳的动作进行分解测量，发现上肢划水动作的最大摄氧量为2.53±0.37ml·min-1，下肢打腿动作为2.93±0.37ml·min-1，而全身动作时为3.23±0.43ml·min-1，这与本研究中的手摇功率计测量结果一致[12]。

本研究结果结合文献报道认为[1,2,4,9,12,13,14,16,17]，测试游泳运动员最大摄氧量值高低的测试方法依次为跑台、功率自行车、正常游泳[12,14,17-18](包含水槽测试、400m全力游、上肢划水游、下肢打腿游)，游泳等动测试仪系统、手摇功率计。测试方法的使用应考虑测试的准确性、方便性、易操作性、可控性等因素。正常游泳与项目动作特征非常吻合，因此测量的最大摄氧量能较好地反映项目的有氧特征。但正常游泳在测量最大摄氧量时需要对气体的收集采取非正常的方式进行，对气体的收集不能及时，收集气体时对运动员易产生干扰，操作过程中需要游泳运动员密切配合，同时测量过程费时费力，数据分析不能及时显示，存在滞后现象。相关研究表明[12-14,18,19]，游泳运动员水平越高，不仅正常游泳测量的最大摄氧量高，而且用其它方法测量的最大摄氧量也高，测试方法之间具有良好的相关度。在本研究中，跑台测量的最大摄氧量高的运动员，其功率自行车及手摇功率计测量的最大摄氧量也高。跑台、功率自行车、手摇功率相互间的相关系数分别为0.920、0.754、0.801，都具有显著性。但跑台和功率自行车相关度最高。手摇功率计主要动作在上肢，且文献报道[1,12,13,18]，手摇功率计测量值低于正常游泳。因此，在不具备大型水槽测试条件的情况下，建议采用跑台或功率自行车对游泳运动员的最大摄氧量进行测量与评估。

4 结论

4.1 跑台、功率自行车和手摇功率计测量游泳运动员最大摄氧量值为4914.6±789.91ml·min-1、4424.2±560.85ml·min-1、2859.2±347.52ml·min-1，三种测试方法跑台最高，其次功率自行车，手摇功率计最低。

4.2 三种测试方法两-两间高度相关，跑台-功率自行车(r=0.920，P<0.001)；跑台-手摇功率计(r=0.754，P<0.05)；功率自行车-手摇功率计(r=0.801，P<0.01)。跑台和功率自行车优于手摇功率计。

4.3 鉴于游泳运动员最大摄氧量测量的准确性、方便性、易操作性和可控性等因素，在不具备大型水槽测试条件的情况下，建议采用跑台或功率自行车作为测试方法。

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Comparative Study on VO2maxTest Methods for Elite Swimmers

FANG Dian-sheng1,BIAN Ka2

(1.Hainan University Sports Department , Hainan 570228,China； 2.Hainan Sports Vocational and technical College，Hainan 570203,China)

To measure swimmers VO2maxby treadmill, power bicycle and hand dynamometer, and compare and analyze three testing methods. Methods: 34 swimmers were tested with VO2maxin three ways, and Paired-Samples T Test and Pearson were used to test the correlation of VO2max. Results: the VO2maxmean values of treadmill, power bicycle and hand dynamometer were 4914.6±789.91, 4424.2±560.85, 2859.2±347.52mlomin-1. Treadmill power bicycle, running table manual power meter, power bicycle hand power meter paired t test, P value of 0.000, 0.007, 0.004. Pearson correlation analysis, treadmill power P<0.001 (r=0.920), treadmill hand dynamometer (r=0.754, P<0.05), power cycling hand dynamometer (r=0.801, P<0.01). Conclusion: the three methods are highly correlated between two and two, which can be used to measure the maximal oxygen uptake of swimmers. The correlation between running table and power bicycle is the highest. It is recommended to choose the running table and the second power bicycle.

treadmill; power cycling; hand power meter; swimmers; VO2max

2017-04-16

房殿生(1976-)，男，黑龙江齐市人，硕士，副教授

研究方向：游泳教学训练与体质健康促进

海南省中西部高校提升综合实力工作资金项目,2016年海南大学文化素质教育特色课程《游泳救生》资助项目(HDTSKC201610)

G804

A

1007-323X(2017)04-0090-04