VR动感单车骑行对单纯性肥胖人群减脂塑形的影响研究

赵 朦 陆东东 雷 瑛

VR动感单车骑行对单纯性肥胖人群减脂塑形的影响研究

赵 朦 陆东东 雷 瑛

（南京农业大学，江苏 南京 210095）

VR动感单车骑行是一项采用虚拟现实新技术，配合时间设定、课程设定，加上动感的音乐，使其充满激情、有大消耗量的新运动。文章采用问卷调查法、实验法、数理统计法等方法对南京市20名单纯性肥胖的健身爱好者进行问卷调查及12周的实验对比，结果显示：通过12周的实验对比，发现VR动感单车骑行对单纯性肥胖人群有着明显的减脂塑形的效果，肺活量、体重、腰围有着非常明显的改善效果，大腿围女性较男性减少较多，男性大腿肌肉含量较女性增加较多，脂肪量减少，故大腿围度较女性减少较少；女性受试者身体曲线有着明显的变化；受试者饮食及生活习惯也有了较大的改变；受试者对于VR骑行（虚拟现实）新科技的接受度普遍较好，部分受试者体验过程中对于呈现的画面感以及沉浸感感觉一般，今后可以更好地促进该技术精进完善，提高体验度，使传统运动更加科技化、趣味化。

单纯性肥胖；VR动感单车；骑行；减脂；塑形

肥胖类型目前主要被分为两大类，即单纯性肥胖和继发性肥胖。单纯性肥胖在医学上也被称为原发性肥胖，是指人体摄入的热量超过其消耗的热量，导致脂肪成分在体内积累过多而形成的肥胖。单纯性肥胖的发病机制目前还不清楚，但是导致的原因可以笼统的归纳为：无论何种原因，使得机体在单位时间内的能量摄入多于消耗，就可能导致单纯性肥胖。这些原因包括日常生活的饮食习惯、运动锻炼，还包含一些不可见的因素，如社会心理因素、遗传因素等[1]。

所谓动感单车，是spinning的中文译名，这项运动由美国私人教练兼极限运动员Johnny G于20世纪80年代首创，是一种结合了音乐、视觉效果等独特的充满活力的室内自行车训练课程[2]。

动感单车和我们普通的自行车较为相似，特别对于户外骑行的山地车更为相似，因为它和山地车一样有档位和阻力的设置，区别于普通的自行车和山地车，动感单车的车轮底座是固定的，并且对于骑行前动感单车的调试和骑行过程中对自身骑行姿势的要求较为严格，这样在骑行过程当中除了安全的保证以外，才能发挥其消耗热量高于普通有氧运动的1.5倍，深受健身减肥爱好者的喜欢[3]。

骑行前要将动感单车的阻力调试为零，也就是无阻力的状态，动感单车的座位高度大致与髋关节同高，能够保证在骑行过程中膝关节处于微屈状态，减少膝关节的压力，男性骑行者座位稍向前倾斜，骑行的车把大致与车座同高，也可略高于车座，骑行者坐上车以后，将脚蹬上的护套调整到松紧合适的状态，有鞋带的骑行者将鞋带塞于鞋内，并注意佩戴骑行手套和水杯[2]。

骑行过程中根据不同情景模拟路段调试阻力，脚面与地面始终保持平行，膝关节同时也要保持平行，腰背部骑行中保持一条直线，肘关节在骑行中保持相对内扣的状态，身体要紧凑，不要摇头晃脑，双眼目视前方，根据音乐的节奏上下律动，每个路段结束应少量多次的补水。

1 VR骑行

1.1 VR（增强现实）概念

VR也称虚拟现实（Virtual Reality），就是虚拟和现实相结合，该技术是一种创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统，利用计算机生成一种模拟环境使体验者沉浸到该环境中[4]。VR骑行即是体验者在虚拟现实的环境中进行骑行体验，受试者通过佩戴VR眼镜或摄像头影像捕捉等形式，沉浸在虚拟环境中进行骑行，通过虚拟现实技术（VR）呈现不同场景的路段进行骑行，从而达到减脂、健身的目的[5]。

1.2 VR骑行与传统骑行的区别

VR骑行区别于传统的骑行方式更具有娱乐性、创新性。传统的骑行方式一般为健身房的动感单车课程骑行和自行练习骑行，健身房的动感单车课程相对比较有趣味性和带动性，但是缺点是会受场地和时间限制，如果受试者空闲时间和动感单车课程时间相冲突，或者动感单车课程中车辆被占用，则受试者的练习会受影响，另一种自行练习骑行，优点是时间和空间上都相对自由，在家备一辆动感单车或者空间时间到健身房都可以完成动感单车练习，缺点是枯燥、单一、乏味，自行练习者没有教练的带动性，缺少场景的幻想体验，在骑行中很容易感到乏味，而影响练习效果。

VR骑行，受试者可以通过佩戴VR眼镜沉浸在虚拟仿真现实的环境中，通过选取不同骑行场景，配合对应的动感音乐进行模拟骑行，在虚拟现实的环境中有难易不同的路段，可单人骑行，也可以和朋友组队连线一起骑行，选择模式多样，增加骑行的新鲜感和趣味性，达到身临其境、娱乐身心的骑行体验，也能使人们感受室内运动的乐趣，从而增加体育锻炼的时间，对于减脂、塑形都能起到较好的效果[6]。

图1

1.3 AR骑行相关应用程序

不同型号VR眼镜可对应多款应用软件，每周受试者练习的时候可以根据自己的喜好选择不同路段的骑行场景，但不同骑行场景设置都需包含规定的运动量，如：热身、平路站姿骑行、大阻力爬坡、坐姿冲刺、间歇、拉伸等几个部分[7]，每次骑行达到45分钟以上。以下是本次测试选择的相应的VR眼镜及相关APP。

图2

2 研究对象与方法

2.1 研究对象

在南京市抽取20名单纯性肥胖或略有单纯性肥胖的动感单车骑行爱好者，该人群部分家中配备有动感单车器材，受试者在实验期间在统一指定时间和地点练习，如遇特殊情况可以自行选择在家中骑行或去健身房骑行。

2.2 研究方法

2.2.1实验法

20名单纯性肥胖的人群佩戴VR 眼镜，分别在实验前、实验中6周和实验后12周进行身体各个部位围度及BMI的测量，在热身后对腿部最大的承重力进行测试，并予以记录，同时可以予以照片进行对比。

根据这20名受试者，将他们在受试前进行各项指标的测量，包括上臂围、胸围、腰围、臀围、大腿围等各项围度的测量，并进行BMI的测试，同时也将肺活量进行记录，受试开始时规定每周进行不少于4次、每次45分钟的VR动感单车骑行，并在这12周内不进行其他形式的有氧或无氧的训练，动感单车练习课程根据相关VR骑行的APP内容呈现的不同场景，分别包含热身、平路站姿骑行、大阻力爬坡、坐姿冲刺、间歇、拉伸等几个部分，并且在受试期间，有简单的饮食营养搭配、均衡饮食建议，受试者并需要避免或减少吸烟以及饮酒，以达到最佳的训练结果。

2.2.2问卷调查法

设计生活状态调查问卷，内容涉及受试者的饮食习惯、生活规律、运动的强度以及频度、运动时间、受试者进行VR体验测试的接受度以及体验感受等内容，了解受试者受试前、受试中和受试后的各项情况，为本文的撰写提供准确详细的资料和数据。

2.2.3数理统计法

应用SPSS 11.03及Excel软件对所得数据进行统计分析。

3 结果与分析

3.1 实验对象分析

3.1.1实验对象基本情况

通过受试前对南京市健身俱乐部的健身爱好者进行问卷调查，抽取20名身体健康，无高血压、高血脂、心脏病等疾病的健身爱好者，有一定的健身习惯，能适应中等强度的运动量，属于单纯性肥胖或略有单纯性肥胖的人群[8]，年龄在25至40岁之间，平均年龄在33.5岁，平均体重为89.5千克。其中10名男性，10名女性，职业多为公务员、教师、商人、办公室白领人群。

3.1.2实验对象运动频率

抽取的20名受试者大多有一定的健身规律和健身时间，能够保证每周2次每次至少1小时以上的健身频率[9]，见表1。这20名单纯性肥胖的受试者都有一定的运动规律，每周能够运动在2-4次每次1个小时以上的占大多数，这也就为动感单车运动试验，排除其他运动奠定了基础。

表1 受试者每周运动频率（n=20）

3.1.3实验对象的饮食习惯

表2 实验对象的饮食习惯（n=20）

由表2可以看出，以面米食为主和经常应酬喝酒的受试者占主要人数，面食类主要成分是碳水化合物，而碳水化合物是可以直接转化为脂肪的，所以经常吃面食的人摄入大量碳水化合物也是导致发胖的主要原因之一[10]，而经常应酬喝酒的人，饮食普遍相对油腻，酒精普遍热量又比较高，再加上不规律的生活习惯和作息，也是导致发胖的很重要的原因，同样，肉食类普遍烹饪多以油炒或煎炸，并且一般肉食，特别是红肉类当中脂肪含量也相对比较高，酸性较大，所以也很容易导致肥胖，了解受试者的饮食习惯，给出合理化建议，因此实验需要求受试者在实验期间杜绝一些饮酒、熬夜应酬的习惯，并且在饮食上做一些调整，以清淡少盐类的饮食为主，多吃果瓜蔬菜，并且受试者在进行VR动感单车骑行过程当中，需要少量多次补水。

3.1.4实验对象选择VR动感单车骑行受试的动机

由表3可以看出，这20名单纯性肥胖的健身爱好者有一定的运动习惯，他们选择健身锻炼大多数是希望改变现有的身体状况，有了这次受试机会，他们渴望通过正确有效的方法来重新塑造形象、美化自己、树立信心、缓解压力以及愉悦身心[11],又可以通过VR骑行这类新科技的新鲜感来降低运动过程中的枯燥乏味，提高运动的毅力。这20名受试者有8人选择体验新科技减肥塑身，占受试者主要人数，可见他们对新科技充满了新鲜感，也意识到肥胖对自身的危害，其中有6名受试者选择美化形象，树立信心，可见现代社会对于外在形象的最求也是相当重要的，4名收拾者选择的缓解压力，可见当代社会外在形象、工作、生活、家庭等很多因素都会给人们带来无形的压力，受试者通过VR骑行也能够很好的释放与缓解压力，同时对于愉悦身心也起到很好的作用。

表3 实验对象选择受试的动机（n=20）

3.2 VR动感单车骑行基本练习内容

每个VR骑行场景均有所不同，时间长短也不一，受试者可以通过时间设定的方式来设定时间，本次实验为达到时间的统一，将骑行时间控制在45分钟左右，现在就以45分钟骑行时间为例进行设计，传统动感单车课程分为热身、平路站姿骑行、大阻力爬坡、坐姿冲刺、间歇、拉伸等6个部分[12]，那么通过设置，也将本次的VR骑行在传统课程的基础上通过VR眼镜增加VR场景，并佩戴耳机，增加真实的虚拟现实效果，见表4。

表4 VR动感单车骑行基本课程内容

注：阻力分0-10,10级为最大阻力。

通过VR眼镜增加更生动的虚拟现实场景，如下图：

本次试验采用舒华品牌动感单车，型号：SH-956

3.3 实验前、实验第6周和实验第12周身体各部位测试

3.3.1体重在实验前、试验中和试验后的比较分析

受试者在进行体质测试时，三次测试都必须要净足、净量进行，最好能保持三次测试都有同样的简单着装状态，以保证测量的准确性及减少误差的出现，见表5：

表5 体重在实验前和实验中的比较分析（Kg）（n=20）

* 表示实验前后差异有统计学意义

由表5可以看出，受试者在实验前和实验中，体重均发生了明显的变化，体重平均下降了2.81，且差异具有统计学意义（p＜0.01）。

表6 体重在实验中和实验后的比较分析（Kg）（n=20）

由表6可以看出，受试者在实验中和实验后，体重均发生了明显的变化，体重平均下降了2.02且差异具有统计学意义（p＜0.01）。

表7 体重在实验前和实验后的比较分析（Kg）（n=20）

由表7可以看出，受试者在实验前和实验后，体重均发生了明显的变化，体重平均下降了4.83，且差异具有统计学意义（p＜0.01）。

通过实验前、实验中和实验后数据三次较大幅度的变化可以看出，VR单车对单纯性肥胖患者体重降低有明显的效果。在整个动感单车课程当中，参与者站姿骑行的时间相对较多，全身各个部位都参与到运动当中，特别是针对腰、臀、腿三个核心部位，一节动感单车课45分钟，加上相对较封闭的环境，集中热量的消耗，较大的运动量，一节单车课相当于慢跑一个半小时有氧运动消耗的热量，并且VR骑行课程生动、有趣，使得受试者能够积极的参与其中，达到明显的减肥效果[13]。

3.3.2肺活量在实验前、试验中和试验后的比较分析

受试者在参与肺活量的测试过程当中，需要进行三次测量，每次测量间隔3分钟左右，求取三次的平均值，见表8。可以看出，受试者在实验前和实验中，肺活量均发生了明显的变化，肺活量平均上升了156.1，且肺活量差异，具有统计学意义（p＜0.01）。

表8 肺活量在实验前和实验中的比较分析（n=20）

表9 肺活量在实验中和实验后的比较分析（n=20）

由表9可以看出，受试者在实验中和实验后，肺活量均发生了明显的变化，肺活量平均上升了170.25，实验中肺活量比实验前肺活量差异具有统计学意义（p＜0.01）。

表10 肺活量在实验前和实验后的比较分析（n=20）

由表10可以看出，受试者在实验前和实验后，肺活量均发生了明显的变化，肺活量平均上升了326.35，且差异具非常显著性（p＜0.01）。

通过实验第6周与实验前，实验第12周与实验前的数据比较可以看出，受试者的肺活量均得到了明显的提升。受试者在进行动感单车的课程当中，全身得到锻炼，配合音乐的节奏和VR骑行模拟虚拟现实环境的体验，以及动感单车有节奏的踏频，使受试者的肺活量均得到了较大的提升，心肺功能得到了很好的锻炼[14]。

3.3.3腰围在实验前、试验中和试验后的比较分析

由于VR动感单车骑行能够有效的刺激腰、臀、腿部核心部位的减脂塑形，所以通过腰围的测定作为其中一项，来检验脂肪燃烧的一个其中的幅度。腰围的测量以受试者肚脐的水平线为准，比较实验前、实验第6周和实验第12周腰围的一个变化情况，见表11。可以看出，受试者在实验前和实验中，腰围均发生了明显的变化，腰围平均下降了0.98差异具非常有显著性（p＜0.01）。

表11 腰围在实验前和实验中的比较分析（n=20）

表12 腰围在实验中和实验后的比较分析（n=20）

由表12可以看出，受试者在实验中和实验后，腰围均发生了明显的变化，腰围平均下降了1.14且变化差异具非常显著性（p＜0.01）。

表13 腰围在实验前和实验后的比较分析（n=20）

由表13可以看出，受试者在实验前和实验后，腰围均发生了明显的变化，腰围平均下降了0.98且差异具非常显著性（p＜0.01）。

通过实验第6周和实验第12周与实验前的数据可以看出，无论男受试者或女受试者的腰围都有减少的幅度，在整个VR动感单车骑行过程中全身的部位都会参与运动，特别是核心部位，腰部作为核心部位在运动过程中由于骑行姿势的需要，腰部始终要保持收紧状态，加上骑行的刺激，不断的挤压腹部多余的脂肪，用腰部的力量控制上半身的幅度，左右上下有规律的运动，使其进行燃烧，消耗更多的热量，以达到减脂的效果，使得受试者腰围有明显的改变[15]。

3.3.4大腿围在实验前、试验中和试验后的比较分析

在动感单车课程中，腿部在其参与运动的过程中所占的比重相对比较大，本次测量以受试者的左腿为准，取大腿部最粗的部分进行测试，分别测出比赛前、比赛第6周和比赛第12周大腿的围度。

表14 大腿围在实验前和实验中的比较分析（n=20）

由表14可以看出，受试者在实验前和实验中，大腿围均发生了明显的变化，大腿围平均下降了0.45，且差异具非常显著性（p＜0.01）。

表15 大腿围在实验中和实验后的比较分析（n=20）

由表15可以看出，受试者在实验中和实验后，大腿围均发生了明显的变化，大腿围平均下降了0.44且差异具非常显著性（p＜0.01）。

表16 大腿围在实验前和实验后的比较分析（n=20）

由表16可以看出，受试者在实验前和实验后，大腿围均发生了明显的变化，大腿围平均下降了0.89且差异具非常显著性（p＜0.01）。

通过实验第6周、实验第12周与实验前的大腿围的比较数据可以看出，大腿围在第6周和第12周均有所减少。在整个VR动感单车骑行的运动过程中，大腿是始终参与到运动中且起到主要蹬动作用的，动感单车主要是靠腿部的蹬动而运动的，在开始阶段，因为受试者都是运动经历较少的单纯性肥胖人群，所以在刚开始这样的大运动量、大消耗量的运动过程中，腿部的脂肪会快速地燃烧，围度自然也会明显的下降，但是到后期，腿部脂肪减到一定程度，随着运动的适应与加大，蹬车的频率与阻力的负荷量增加，磷酸原供能占了主要的成分，腿部会变得更加有力，肌纤维的横截面会慢慢变大，腿部又会慢慢增粗，但是这样的增粗对于受试者来说是极其有益于身体的，由于女性和男性身体脂肪含量和肌肉含量的生理性差异，大腿围女性较男性减少较多，男性大腿肌肉含量较女性增加较多，脂肪量减少，故大腿围度较女性减少较少。在身体成分中，脂肪的比重减少，肌肉的比重增加，更加有利于身体健康，使人精神焕发，充满朝气与活力。由此可见，VR动感单车骑行对于大腿和下身脂肪的降低和肌肉含量的增加具有明显的改善作用[16]。

3.3.5 BMI在实验前、试验中和试验后的比较分析

受试者根据身高、体重的测试，可以直接得出三次测试中BMI值的变化，见表17。可以看出，受试者在实验前和实验中，BMI值均发生了明显的变化，BMI平均下降了0.99差异具非常显著性（p＜0.01）。

表17 BMI在实验前和实验中的比较分析（Kg）（n=20）

表18 BMI在实验中和实验后的比较分析（Kg）（n=20）

由表18可以看出，受试者在实验中和实验后，BMI值均发生了明显的变化，BMI平均下降了0.72，差异具非常显著性（p＜0.01）。

表19 BMI在实验前和实验后的比较分析（Kg）（n=20）

由表19可以看出，受试者在实验前和实验后，BMI值均发生了明显的变化，BMI平均下降了1.71，且差异具非常显著性（p＜0.01）。

BMI值是与身高体重相关联的数值，受试者通过12周的VR动感单车骑行测试，合理控制饮食，体脂百分比得到了有效的改善，体内脂肪含量降低，显著改善身体成分、身体机能及身体形态，达到减脂塑型和强身健体的目的[17]。

3.4 实验后VR动感单车骑行者的虚拟骑行体验感受

在实验测试后，对参与VR骑行的20名受试者进行了体验感受情况的汇总调查。

表20 20名受试者的体验反馈汇总

由表20可以看出，有17名受试者对于VR骑行都有较好的接受度与满意度，VR骑行交互式的展示不同路线，骑行的速度、方向、坡度等，使受试者完全沉浸在动感单车营造的三维虚拟环境中[18]。有3名受试者觉得体验感一般，主要与骑行过程中佩戴VR眼镜视觉的画面感和沉浸感有一定关系，如后期资金及技术有所提高，那么在VR骑行中呈现的画面感、连续性、沉浸感等会更加逼真、生动，受试者的体验感受也会达到另一个状态。

4 结论

4.1 动感单车课对于单纯性肥胖人群有着明显的减脂塑形的效果，对于肺活量、体重、腰围，大腿围、BMI值有着非常明显的改善；对于大腿围也有一定的变化，且大腿围女性较男性减少较多。

4.2 男女受试者在形态上变化有一定的差异，女性受试者，在进行完动感单车实验之后，腰部明显变细，腿部较男性而言变细，且臀部曲线明显提升，增加了女性的曲线美。

4.3 VR动感单车骑行与普通的有氧操课比较，更加生动有趣，骑行的氛围通过VR眼镜设定模拟不同路段，配合动感的音乐，有较强的带动性，使受试者不容易出现乏味，并通过时间和每次练习课程的难易设置，使减肥效果明显，会吸引受试者坚持参加完整个减脂塑形实验。

4.4 V R动感单车骑行尝试虚拟现实的新技术，使受试者完全沉浸在动感单车营造的三维虚拟环境中,通过受试者佩戴的体验感受不同，也可以更好的促进该技术更加精进完善，提高体验度，使传统运动更加科技化、趣味化。

5 实验不足

5.1 实验对象数量的影响因素

在起初进行实验对象筛选的过程中，由于实验周期相对比较长，并且要求受试者需严格按照任务完成每周所要求的运动频率和所达到的运动量，总周期为12周，所以对于运动频率不稳定以及体质相对较差不能承受相应运动量的应试者进行剔除,最终选择了10名男受试者和10名女受试者。

5.2 实验对象性别的影响因素

本次实验除10名男性受试者外，还有10名女性受试者，由于性别的差异，对于总体的实验数据的平均值会有一定的影响，但是单纯性肥胖人群除了由于应酬、大吃大喝的男性，女性也占很大的一个比重，女性本身体质类型、皮脂厚度都高于男性，只是针对VR动感单车这项运动，反映单纯性肥胖人群中男女减脂的效果。

5.3 健身俱乐部的影响因素

本次实验的20名受试者来自南京市6家不同的健身俱乐部，在进行本次实验时，尽量安排20名受试者在同一家健身俱乐部进行完成，由于交通的不便和锻炼时间段的不同等因素，会有其中一些受试者不能在指定健身俱乐部统一完成，在实验过程中难免会有一定的差异，对于实验结果可能会造成一定的影响。

5.4 其他干扰因素

由于选择的受试者年龄都在25-40岁之间，在日常生活中避免不了要出外应酬、喝酒、吸烟、熬夜等，尽管在实验前会告诫受试对象在实验过程中尽量不要大吃大喝、吸烟、喝酒、熬夜等，会对最终结果造成一定的影响，但是不可避免有此因素的干扰。

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A Study on the Effect of VR Spinning Bike Riding on Reducing Fat and Shaping of Simple Obesity

ZHAO Meng, etal.

(Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, China)

基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划2020年度课题“VR与AR技术在高校球类项目关键技术教学与训练中的应用研究”（项目编号：SKYZ2020024）。

赵朦（1987—），硕士，讲师，研究方向：体育教学、体育信息技术。