青少年心肺耐力测定与相关研究进展①

吴江 吴翊馨

（1.沈阳体育学院研究生部; 2.沈阳体育学院运动人体科学学院 辽宁沈阳 110102）

青少年心肺耐力测定与相关研究进展①

吴江1吴翊馨2*

（1.沈阳体育学院研究生部; 2.沈阳体育学院运动人体科学学院 辽宁沈阳 110102）

心肺耐力是指一个人持续身体活动的能力，而反映心肺耐力的最佳指标是最大摄氧量。本文对心肺耐力的重要测试指标最大摄氧量的作用及其影响因素进行综合分析，通过文献综述系统总结青少年心肺耐力的测量方法、影响因素及相关研究进展。心肺耐力训练在很多训练项目中占据重要地位，科学的掌握心肺耐力的训练可以提高青少年的体质健康，同时为青少年体质健康的客观评价和青少年体育锻炼的科学指导提供理论依据。

青少年 心肺耐力 最大吸氧量 研究进展

心肺耐力是指一个人持续身体活动的能力，而反映心肺耐力的最佳指标是最大摄氧量。了解和掌握青少年的心肺耐力测定方法和相关研究进展，对客观评价青少年的体质健康和科学指导青少年的体育锻炼具有非常重要的意义[1]。

1 心肺耐力与评价指标

心肺耐力是指人体在进行持续性的体力活动时机体所表现出来的对呼吸、循环及骨骼肌系统的供氧能力[2]。人体一定程度的体适能水平是由心肺耐力所代表，而反映心肺耐力最常用的指标是最大摄氧量（VO2max）[3]。VO2max是是指人体长时间的运动中，有大批量肌肉群参与，当心肺摄取氧的能力达到人的极限水平时，每分钟内所能摄取和利用的最大氧量[4]。最大摄氧量有两种表示方法，即最大摄氧量绝对值（L/min）和最大摄氧量相对值（mL/min/kg）。青少年的体质发育状况和外界环境的影响通常由最大摄氧量绝对值来评价，而不同个体在进行有氧运动能力时所表现出的差异则由最大摄氧量相对值评价。由于不同个体体重的差异会影响到机体的耗氧量，故多年来学者都以VO2max作为效标来研究心肺耐力和心肺功能。

2 青少年心肺耐力测定

青少年心肺耐力测定主要是通过运动实验进行，然后通过推算最大摄氧量值来间接地评价心肺耐力[5]，目前，国内外有关对VO2max的测定方法有直接测定法和间接测定法种。

2.1 最大摄氧量直接测定法

VO2max直接测定通常在实验室进行。受试者在进行极量运动时，需戴上呼吸面罩，利用气体分析仪测出最大摄氧量，受试对象需具备良好的运动能力，因为受试者要运动至力竭的状态。

功率自行车和跑台是实验室目前常用的测试方法。递增负荷的设计方案中对最大摄氧量结果造成影响的值有初始负荷、负荷时间及负荷递增值，故合理的设计负荷方案会增加最大摄氧量测试的准确性。递增负荷方案有三种：(1)直接把负荷增加到最大，然后记录运动的时间；(2)负荷被分段增加，即开始3～5min的轻度负荷，再转到中度，最后到最大负荷；(3)负荷逐级的增加，以每分钟至3分钟增加25W或50W的负荷，直到受试对象做到运动力竭为止[6]。Brown采用非稳态负荷方案，让受试者在初始坡度为0%、初始速度为6.3km/h的跑台上先进行5min的热身运动，在接下来的每3min内，前2min末和第3min末，使速度各递增一次，每次递增速度值定为1km/h，连续递增5次，在这期间坡度保持不变；然后当速度不变时，每分钟坡度递增l%，直到受试者力竭为止[7]。吴景程、彭莉让受试者在功率自行车以0W的功率先进行30min的热身运动，以50W为起始负荷，后面每3min增加50W，要求以每分钟55～60转的速度运动，直到力竭[8]。杨锡让等运用台阶、跑台和功率自行车这三种方法，分别测试受试者的最大摄氧量并对比后发现，利用跑台测定的最大摄氧量值是最大的，其次是功率自行车，台阶试验测的最大摄氧量值最小[9]。Hermansen等也发现跑台测出的最大摄氧量值比功率自行车测出的值高5%～10%[10]。

相对于跑台，功率自行车的优势在于：(1)功率自行车相对廉价且安全；(2)功率自行车能准确地测出功率，并且血压、心率等生理数据容易测出；(3)方便横向和纵向研究，因为青少年和成年人测试的机制相同。不管选择哪一种递增负荷，在最大摄氧量的直接测定方法中，都要求受试对象达到力竭的状态。有关最大摄氧量的判定，目前仍没有统一标准，有人以最大心率的出现作为达到了最大摄氧量，或者以心率为180次/min作为终止标准；也有人把呼吸商和血乳酸的固定值作为判断标准。

2.2 最大摄氧量间接测定法

最大摄氧量的间接测定是让受试者在实验室进行中等负荷的上下台阶运动，然后根据心率、摄氧量等一些数值来推测最大摄氧量[11]。常用的方法有哈佛台阶试验法、Fox公式法、卡尔普曼的PWC170测试法和12min跑法等[12]。

哈佛台阶试验要求受试者进行3min上下台阶运动，频率为30次/mim，男生台阶高度为50.8cm，女生为42.0cm，恢复期的心率记录下来后，代入公式计算出体能指数。心肺功能的基本原理是通过定量运动后心率恢复的快慢进行评价。心率恢复越快，心肺功能越好。早在1984年，我国学者根据中国7～16岁青少年的特点就对台阶高度进行了修订，并通过大样本测试数据制定了一个心功能评价等级。

Fox公式法是让受试者利用功率自行车进行测试，把功率保持在150W、运动负荷时间为5min、心率要记录第5min的，最后通过公式VO2max=6300-19.26×心率计算出最大摄氧量。如果是不足5min的运动时间，心率就记录最后1min的。

PWC170是指受试者单位时间内所做的功。条件是心率达到170次/min时，心率在120～180次/min之间时，心率和功率在一定范围内具有明显的线性关系。故受试者要完成心率为120次/min和接近170次/min的两次不同负荷的运动，心率为170/min时做的功可以通过两次负荷的功率和心率计算出。

12min跑是在20世纪60年代由美国库珀博士提出的。前提是指人的心率在不超过180次/min下，12min跑出的最长距离。库珀的研究结果中指出，12min跑成绩与最大摄氧量相对值存在高度相关关系，但12min跑目前只适用于成年人中。

2.3 最大摄氧量的影响因素

内因和外因是影响青少年最大摄氧量的两大因素。年龄、性别和体格状况等属于内因，生活环境因素、饮食因素、遗传因素和锻炼因素等属于外因。

遗传因素是决定心血管能力的主要因素，一些优秀运动员之所以能取得优异的成绩，除了自身的训练和智力外，遗传因素也起到了决定性因素。

在年龄和性别方面，青春期前男女性的最大摄氧量不会表现出明显的不同，12～13岁后开始表现出明显的差异性，均表现出女生低于男生。最大摄氧量峰值到达时间与持续时间，男女子也不同，男子峰值一般出现在18～20岁并持续到30岁左右，女子峰值出现在14～16岁并持续到25岁左右。之后，最大摄氧量值将随着年龄的增加而开始降低，其中男子最大摄氧量值每年降低的速率为2%，女子降低速率为2.5%。

体育锻炼是提高最大摄氧量的最有效办法。体育锻炼的初期最大摄氧量的增加主要是心输出量的增大引起的，体育锻炼的后期最大摄氧量的增加主要是肌肉组织利用氧的能力增大引起的。而怎样增加受试者的心肺耐力水平或采取什么样的运动强度，要根据不同的人群来来设定。Midgley研究发现，对于优秀的长跑运动员和中等水平长跑运动员，把训练强度分别设定为90%～100%VO2max和70%～80%VO2max时即可以提高其VO2max需要[13]。

在环境方面，人体在高原环境中运动时最大摄氧量结果偏低的原因是这种环境下血液的粘滞性会受到影响，降低了人体内氧的运输能力。闫天庆、葛淼等人通过对中国不同地区的成年人进行最大摄氧量测试，发现地区和环境影响最大摄氧量值显著[14]。

3 青少年心肺耐力的相关研究

Fbortega等人使用功率自行车对欧洲青少年进行最大摄氧量相对值的测试，结果为男生(44.3±7.5)mL/kg·min、女生(37.1±5.6)mL/kg·min[15]。张涛通过对小学生有氧耐力测试方法的比较研究得出，男生和女生跑台测试、20mMSRT测试和50m×8测试时，VO2max测试值没有显著性差异(P＞0.05)，但VO2max测试值间有高的相关性[16]。张峰通过研究网球运动对儿童少年心肺耐力的影响得出，24周的网球运动干预可显著提高男女少年儿童的心肺耐力等素质[17]。张海平等对青少年肥胖学生的身体形态、心肺机能和身体素质的一些相关的指标进行测试，得出肥胖学生比正常学生的肺活量大，但肺活量/体重值小于正常学生；肥胖学生比正常学生的最大摄氧量小，且心率储备也不及正常学生[18]。高宇的青少年体格发育与心肺耐力发展研究显示，男生安静SBP、即刻SBP、VO2max、VO2max/BW和运动持续时间均显著高于女生(P＜0.01)；男、女生肥胖组安静SBP均显著高于正常组(P＜0.01)，VO2max/BW均显著低于正常组(P＜0.01)[19]。刘笑把13～15岁儿童青少年的1000(800)m跑和20mSRT测试VO2max的测试结果与跑台直接测试法测得的VO2max的进行相关分析，其相关系数介于0.440～0.765之间[20]。张嘉鑫以青少年篮球运动员为研究对象，1000m跑与最大摄氧量的相关性小于12min跑与最大摄氧量的相关性，且12min跑成绩与最大摄氧量平台相关性无统计学意义[21]。

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G804

A

2095-2813(2017)10(a)-0017-03

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.28.017

国家科技部科技支撑计划课题(编号：2012BAK21B02-02)；辽宁省社会科学规划基金项目(编号：L15BTY007)；沈阳体育学院重点资助学科研究方向建设项目资助。

吴江(1992，12—)，男，汉族，内蒙古包头人，硕士研究生，研究方向：运动人体科学。

吴翊馨(1973，4—)，女，汉族，辽宁沈阳人，博士，副教授，研究方向：体质与健康、运动对老年常见疾病的康复与治疗，E-mail：yixin0414＠163.com。