男大学生登楼梯对血压、心率和血氧的影响

敖成康 叶子阳 束灏 游智为 合肥工业大学微电子学院

大学生群体中许多人都存在久坐和缺少锻炼的现象，使得部分大学生身体素质下降，这对个人的身体健康影响很大。近年来高血压总患病率呈增加趋势，且越来越年轻化，平时血压正常、运动血压过高的年轻人具有容易发展为高血压病的临床特性[1]。国外相关研究表明，定期锻炼有助于降低胆固醇水平，控制体重，增强下肢力量等好处[2]。与传统的锻炼方式如跑步相比，登楼梯运动属于混合性立体运动，既有水平运动又有垂直运动[3]。受到天气，运动场地的限制，适合大学生户外锻炼的天数减少了许多。登楼梯运动对场地要求不高，动作简单，技术要求不高，不需要特殊的器械设备或衣物可以在宿舍楼等地锻炼。有研究表明，锻炼者每次进行总共5 趟的上下12层楼练习，每周锻炼四次，可以达到较好的锻炼效果[2]。登楼梯运动有助于增加血氧量和肺活量，达到较好的锻炼效果。本实验通过研究男性大学生登楼梯前后血压、心率和血氧饱和度的数据变化，得到登楼梯对身体体征的影响。

一、研究对象和方法

（一）研究对象

共有32 人参与登楼梯测试，均为合肥工业大学在校男性大学生，身体健康，平均年龄为20岁，平均身高为175cm，平均体重为66kg。

（二）研究方法

1.使用器材

力康脉搏血氧饱和度仪（型号：Prince-100NW），可以检测血氧饱和度，心率。鱼跃电子血压计（型号：YE670A）可以检测舒张压、收缩压和心率。团队自制脉搏心率测量装置，由STM32F103C8T6 单片机为核心处理器，MAX30102 心率模块作为探测器，可以检测血氧饱和度，心率的数值，并在外接的OLED 显示器上显示数值。

2.现场测试

实验地点：学生宿舍楼，六层，10个楼梯段，两段楼梯间有7.8m2的平地，共有台阶110级，每个台阶高约15cm，登楼梯的垂直高度为16.5米。

实验前准备：在对研究对象测试之前，告知他们测试程序：在整个登楼梯过程，受试者应当按规定动作从一楼小跑到六楼，不能在途中停下来或借助扶梯[2]。

测试过程：在受试者测试前，测量运动前的身体基础指标，即安静时的血压，心率，血氧饱和度。测试过程中，受试者以自己正常登楼梯速度从一楼登楼至六楼，并在到达六楼时立刻测量他的血压，心率和血氧饱和度。测量之后，让受试者静坐，并在5分钟和10分钟时再次测量他的血压，心率和血氧饱和度，并记录数据。在测量各项指数时，受试者均保持正坐，均在左手指尖初测量脉搏血氧饱和度，在右臂测量血压。

（三）数据分析

实验需要处理的数据为：血压、心率和血氧饱和度。将受试者运动前后血压、心率及血氧饱和度的指标动态变化相比较。

实验测得的数据通过Excel 2019 进行数据整理；用软件MATLAB 进行数据分析。数据正态分布以均数±标准差（x±s）表示。假设检验结果 P ≤0.05 认为差异有统计学意义。

二、实验结果

（一）基本情况

经过实验数据分析，去除不符合条件的数据，最终符合实验条件的数据有28 组。研究对象平均年龄为（20.21±0.57）岁，平均身高为（175.36±4.46）cm，体重为（65.91±10.72）kg。

（二）运动前后的血压，心率，血氧饱和度变化

如表1、图1、图2、图3、图4 所示。

分析受试者在登楼梯运动前、登楼梯结束时刻、登楼梯后5min、10min的数据，实验数据显示：血氧饱和度在运动前后均无显著差异，可见登楼梯运动对受试者的血氧情况影响较小。在运动结束时刻，测量得到的心率、收缩压和舒张压均有显著增加，登楼梯对受试者的血压和心率影响较大。运动5min时，收缩压和心率一直处于下降状态，但仍高于运动前；舒张压降至运动前安静状态。在运动结束后10min 测量得到的数据显示：心率、收缩压和舒张压基本恢复到正常水平，但心率略高于运动前水平状态，收缩压和舒张压略低于运动前水平状态。在运动后5分钟内，血压和心率均大幅下降。5 至10分钟内，血压下降缓慢，心率基本不变。

表1 受测试者登楼梯运动前后的血压，心率及血氧饱和度的变化（n=28，（x±s）Tab.1 Changes in blood pressure，heart rate and oxygen saturation before and after the subjects went up the stairs（n=28，（x± s）

图1 运动后收缩压变化图像Fig.1 Images of systolic pressure changes after exercise

图2 运动后舒张压变化图像Fig.2 Images of diastolic pressure changes after exercise

图3 运动后心率变化图像Fig.3 Images of heart rate changes after exercise

图4 运动后血氧饱和度变化图像Fig.4 Images of blood oxygen changes after exercise

（三）产生变化的相关因素分析

在运动过程中，研究对象需要克服自身重力登楼，消耗热量，呼吸速率增加，心率增快，心输出量增加，血压也随之升高。所以在登楼梯之后，所有受试者都有不同程度的心率，血压的升高。本实验研究中登楼梯运动后即刻的收缩压和舒张压增幅分别为21.71mmHg 和2.97mmHg，心率增幅为32.07bmp。所有的受试者运动后血压值均在正常范围内，未超出正常值范围的现象。运动后5分钟内是心率血压恢复最快的时候，在10min 时体征水平基本恢复运动前水平。

三、结论与建议

（一）结论

本文给出了：男大学生爬楼对血压心率的影响较大，对血氧饱和度的影响较小。通过对数据分析，处理运动后测量的3次值，完成运动后的0min、5min、10min 测量的状态，都除以静态测量的值，则静态值为1，对应运动后0，5，10的状态都表示为分数形式，消除个体间误差，寻找普遍规律。这时通过作差及相关性分析，发现从0分钟变化到5分钟心率状态的差值，和0分钟的心率状态的线性相关性最强，为-0.9246。可以认为在运动后0分钟到5分钟这段时间心率基本恢复平静值。

（二）建议

有研究表明，登楼梯可以作为一种运动锻炼方式，利用楼梯进行上下楼的锻炼可以达到锻炼健身的效果[2]。有研究显示上楼梯运动中每小时每公斤体质量消耗的能量为 10 ～ 18 kCal。跑步（16 km/h）时每小时每公斤消耗的能量为 13kCal。登楼梯运动与跑步消耗能量相当[3]。

大学生应该积极参与运动，通过多种方式经行锻炼。登楼梯运动可以作为一项锻炼下肢力量的运动方式，并且有助于大学生人群预防高血压。众多研究表明，有规律的有氧运动可以有效的预防和防治高血压，不仅对高血 压患者，而且对正常血压者也是如此[4]。有研究表明，对青年学生来说，保持良好的运动习惯，每周3~7 次运动，每次30min 以上的中等强度体育运动可以有效控制和预防早期高血压发病率。运动还可稳定和缓解紧张、焦虑、激动等情绪，有利于血压稳定[4]。同时，BMI 指数对运动后身体体征影响也很大。大学生BMI的升高会引起血压水平升高，体重过高的同学应当通过定期锻炼将BMI 指数控制在标准水平内，可以有利于调整运动血压和心率变化[5]。