20米折返跑用于中国学生体质测试的可行性分析

王 鹏

中国卫计委发布报告，中国成人男女身高低于人民的预期，在东亚并不算高。且日本人的体能素质绝对高于中国人[1]。 “全民体育”的提出，表明中国政府开始重视国人的身体素质。在全国建立体能检测中心，为国人提供身体素质的检测。在全国大中小学进行体质测试。

心肺适能是一个重要的生理学参数，常用于定义体适能。也是降低发展为心血管疾病危险因素强烈相关的参数[2]。由于心肺适能的重要性，对其评价的方法各种各样，如心肺功能被认为是测量最大摄氧量(VO2max)的黄金标准。然而，由于高科技测试设备费钱、费时，使用逐渐减少。同时，要正确使用设备，操作者必须具备较高的资质。特别当使用其评价大样本的有氧适应时，如学生为样本，就会受限。导致该方法的不可行。

为了解决上述困难，采用了间接心肺适能测试。例如，12分钟跑和/或步行测试[3]。12分钟跑和/或行走测试是学生心肺适能测试最常用的方法[4-5]。然而，存在一个主要问题是测试需要跑道。很多中国的农村学校没有跑道或足够的空间完成心肺适能测试。另一个问题是必须解决学生在测试中的节奏保持。

由于上述两个主要问题，需要考虑学生心肺适能测试的新方法。因此，考虑20m折返跑。这就避免没有跑道或空间限制。同时，可以同时对大量学生进行评价，20m折返跑与基于冲刺速度的针对不同人群的预测等式的主要特在相同[6-7]。

其中最常用的预测等式是Léger和Barnett独创的等式。对欧洲学生使用的等式由Kuipers建立[8]。然而，无论是20m折返跑测试对中国学生的可行性和鉴别心血管疾病危险因素的重要性需尽快澄清，迄今为止，没有研究调查这些等式预测中国学生最大摄氧量的有效性。

1 方法

1.1 受试者

从安徽省合肥市不同学校随机抽取100名13～17岁学生参与研究。受试者特征见表1。

表1 受试者描述性数据

研究用20m折返跑测试，特性比较和一致性方法评价最大摄氧量参考测试(心肺功能)和Léger等[7]、Kuipers[8]和Barnett[6]提出的预测等式的有效性。

1.2 实验过程

告知受试者及其父母实验过程，以及实验存在的风险和好处后，签署知情同意书。由心脏病专家进行临床评价后，受试者进行最大跑台运动应激测试，同时进行气体分析和20m折返跑测试。两个测试不在同一天，至少间隔48h，但不超过14天。

1.3 人体测量

用电子称测量受试者体重，用测距仪测量受试者身高。两者结果用于计算受试者体重指数(BMI)。通过皮褶厚度计算体成分。测量三头肌和腓肠肌皮褶厚度，计算体脂百分比。

心肺适能

1.4 跑台测试

所有受试者在跑台上进行递增负荷测试，同时戴上呼吸气体分析仪，测定最大摄氧量(VO2max)。测试过程中，由心脏病专家用数字心电图对受试者进行监控。测试最大摄氧量之前，依据厂商说明调整气体分析仪刻度。

测试过程中，使用Whipp等[8]提出的坡度标准测定最大摄氧量。如果与标准程序相左，则采用最高VO2(VO2峰值)。

1.5 20m折返跑

根据Leger等提出的标准，对所有受试者进行20m折返跑测试。用以下3个等式(见表2)。

表2 计算20m折返跑的最大摄氧量(ml·kg-1·min-1

2 统计分析

样本特征的描述性统计用平均值和标准差表示。用Kolmogorov-Smirnov检验确定数据正态分布。用重复t检验检验气体分析的跑台测试与预测等式(Léger, Barnett, and Kuipers)的差异。用Bland-Altman研究一致性。统计显著性设置为P≤0.05。

3 结果

研究有两个主要发现。首先，数据显示对于男生，Léger提出的等式与跑台测试中气体分析存在差异。第二，表3显示，跑台测试与三个等式强烈相关(Léger = 0.76, Kuipers = 0.75, and Barnett = 0.76)。

表3 男生完成递增跑台测试和20m折返跑测试

*P<0.05与气体分析的跑台测试相比.**P<0.01 表示显著相关。

另一方面，关于女性受试者，仅Léger等式与跑台测试获得的最大摄氧量没有差异(P=0.181)，Barnett等式和速度调整后的Kuipers等式与跑台测试获得的最大摄氧量存在显著差异(P=0.001)。与3个等式中度相关(Léger =0.53 ；Kuipers =0.54； Barnett= 0.66)。(表4)

表4 女生完成递增跑台测试和20m折返跑测试(n=50)

*P<0.05与气体分析的跑台测试相比.**P<0.01显著相关。

Bland-Altman图显示，Kuipers评估的与男生测得的最大摄氧量高度一致(图1b)和Léger等式评估的与女生测得的最大摄氧量高度一致(图2a)。

(上)递增跑台测试和Léger等式；中)递增跑台测试与Kuipers等式；下)递增跑台测试与Barnett等式。虚线上下代表95%置信区间的上限和下限。
图1 男性间VO2max (ml·kg-1·min-1)Bland Altman图

(上)递增跑台测试和Léger等式；中)递增跑台测试与Kuipers等式；下)递增跑台测试与Barnett等式。虚线上下代表95%置信区间的上限和下限。
图2 女性间VO2max (ml·kg-1·min-1) Bland Altman 图

4 讨论

运动生理学实践主要是通过VO2max测试开具运动处方，作为主要医疗问题的一线治疗方法。因此，普遍认为心肺适能数据，结合生活方式和基因因素，对教育民众体育锻炼的重要性、正确的食物选择和应激中有极大的帮助。通常，在研究中，VO2max常用于预测冠心病[10]和成人[11]、儿童[12]和老年人[13]的神经认知健康。

然而，尽管气体分析准确，但是受技术费用的限制。可选择的方法是SR20m测试 ，由于其对儿童、青少年和成年人有效性、可靠性和实用性，受到很多学者的研究。这种测试在世界很多地区在不同人群进行过评估[14]。

研究结果与Kim等[14]的研究结果一致。他们应用韩国人评价Léger提出的预测VO2max等式。根据他们的研究结果，Léger等式不能精确预测VO2max。事实上高估了这个结果。然而，Kim指出的是重要的。研究仅针对成年人。根据Léger等[7]，在比较 SR20m测试预测儿童VO2max的有效性时，他们观察到与成人同一测试方法结果相比，有效性较低(可能是由于生物年龄的变化较大)。

不考虑SR20m测试使用的设备，因为在中国使用的不多。目前仅一项关于中国学生折返跑测试的研究。与研究结果相似。研究结果表明，用Léger等式会低估中国男性中学生VO2max。

最近几项研究用SR20m折返跑测试验证预测欧洲儿童VO2max的不同等式。作者得出仅少数等式能够准备预测，因此指出谨慎使用这些等式。因而，他们提议对于13～19岁人群使用多元等式，这是不太现实的，因为其必须使用速度、年龄、体重和身高等电子数据表。

考虑的另一个因素是Léger等[7]使用道格拉斯气袋测量VO2max，没有气体分析仪测量准确。此外，Flouris等[15]研究指出SR20m测试中的VO2max高于递增跑台测试。可能是由于SR20m测试中每个20m中加速、减速和方向变化引起的。此外，他们使用的是递增跑台的布鲁斯方案

5 结论

根据研究结果，预测中国学生VO2max应该是使用Kuipers和Barnett等式预测男生，Léger等式预测女生。而且，为了提供更好的VO2max预测，这些等式需要进行数学调整。