9～10岁肥胖儿童减肥运动处方的研制及效果观察

谭思洁 杨春华

1 天津体育学院健康与运动科学系（天津 300381）

2 陇东学院体育系

肥胖可对儿童生长发育产生严重不良影响，如生理上迟滞儿童有氧能力的发育，提前动用心肺储备功能[1]，心理上使其自尊心、自信心下降，影响其正常潜能发挥。儿童期肥胖可发展成成年期肥胖，是成人心血管疾病、糖尿病、高血压的重要危险因素[2]。与其它防治方式比较，科学的体育活动可加大能量消耗，消除多余脂肪，并有利于增强体质，促进生长发育，故运动干预被认为是防治儿童肥胖的首选方法[2]，但目前规范的儿童减肥处方的研究并不多见。

运动处方中强度的设计和控制被认为是核心要素[3]，同时，运动干预主要是依靠加大热能消耗改善代谢。本实验通过测定儿童运动减肥适宜强度和适合儿童减肥的运动方式的能量代谢率，在此基础上研制运动处方，并检验该减肥处方的科学性，为儿童减肥的相关研究提供实验支持和参考。

1 对象与方法

1.1 实验对象

受试者为60名9～10岁在校肥胖小学生（男34，女26），来自天津市河西区闽侯路小学，实验前家长及学生本人均签署了知情同意书。肥胖判断依儿童身高标准体重评价表[4]，体重超过同性别身高标准体重值的20%以上。随机将受试者分为实验组（男17，女13）和对照组（男17，女13）。两组间各形态、机能指标经t检验无显著差异。

1.2 实验方法

1.2.1 形态和机能指标测试

实施运动处方前，采用常规体质测量方法对受试者进行形态和机能指标测试，包括身高、体重、皮褶厚度（肱三头肌部、肩胛下部、腹部）、胸围、腰围、大腿围、50米跑、立定跳远、5分钟跑测试（其中体重测量在早餐前完成）。采用30秒30次蹲起计算心功指数。方法：受试者静坐10分钟后，测安静脉搏（P1）；然后以1秒钟1次的节拍完成30次蹲起；测即刻15秒脉搏，将所得数乘以4为运动后即刻脉搏（P2）；休息1分钟后再测15秒脉搏，乘以4为恢复期脉搏（P3）；心功指数（K）=（P1+P2+P3-200）÷10。

1.2.2 膳食和能量消耗调查

实施运动处方前，采用问卷方法进行膳食调查：对受试者家长进行培训，让家长记录孩子连续5天的饮食状况，根据家长的记录统计食物的重量和碳水化合物、脂肪、蛋白质的比例。除去最多和最少的一天，取其余3天的平均值，计算每日热能摄入。采用24小时活动时间记录法，进行连续3天的全日24小时活动登记，依据WHO提出的活动分类[5]计算每日能量消耗量。

1.2.3 渐增负荷乳酸阈运动实验

使用Jaeger-laufergotest型运动跑台，起始负荷为5 km/h，每2分钟递增1 km/h，每名受试者尽力完成4～7级负荷。使用德国产Accuspory型血乳酸仪测定安静、每级负荷末及恢复期第2、5、10分钟时的血乳酸值（采集耳垂血25μl），并使用PE-4000遥测心率表同步记录每分钟心率。依Stegmann和Kinderman等方法绘制个体血乳酸动力变化曲线，标定乳酸无氧阈[6]，并获取所对应的心率值，确定靶心率，同时记录受试者测试过程中的最高心率。

1.2.4 能量代谢实验

实施运动处方前，使用METAMAXⅡ便携式气体分析仪（能量代谢测试车）、PE-4000遥测心率表、节拍器，依常规开放式能量代谢测定方法进行测试[7]。具体方法是：受试儿童戴好呼吸面罩，连接气体分析仪，记录其在安静状态下的摄氧量和呼吸商，根据呼吸商对应的氧热价和相应的摄氧量计算安静时能量消耗（能量消耗=摄氧量×氧热价），除以体表面积得出安静状态下的能量代谢率（kcal/m2/min）。然后分别测定和计算筛选的运动方式的运动能量代谢率：5分钟慢跑（速度1.8 m/s），1分钟蹲起（30次/min），1分钟跳绳（60次/min），1分钟斜撑起（30次/min）和3分钟自由爬行（30次/min），根据运动过程中和运动后恢复期的呼吸商查出对应氧热价，计算运动中总能量消耗和运动后恢复期总耗能。利用公式计算运动中的净能耗（运动中净能耗=运动中总能耗+恢复期总能耗－安静时总能耗），除以体表面积得到运动能量代谢率（kcal/m2/min）。

1.2.5 运动处方设计、实施与评定

儿童减肥运动处方的设计原则以有氧运动为主，减肥同时促进身体素质全面发展；尽量选择儿童平时喜欢的运动方式，特别注重运动的安全性和趣味性。

运动处方的内容包括：慢跑5 min，2组，组间间歇60 s；1分钟斜撑，4组，组间间歇30 s；1分钟蹲起，4组，组间间歇60 s；1分钟跳绳，4组，组间间歇30 s；3分钟爬行，2组，组间间歇120 s；2分钟原地高抬腿走，3组，组间间歇30 s，再做5分钟慢跑。

实验组按设计实施8周（每周5次）运动减肥处方，锻炼时间为每周一至周五下午四点，由经过培训的两名体育老师带领，部分受试者运动中佩戴PE-4000遥测心率表，其它儿童采用指触法采集心率监测运动强度。对照组保持其正常生活习惯和参加体育课，不参与任何额外的运动训练。

每周一早餐前统一在学校由测试人员进行体重测量。实验期间，不对受试者进行任何膳食控制。

实验结束后次日上午，对受试者进行各形态和机能指标测试（同实验前），其中体重测量在早餐前完成。

1.2.6 统计学分析

结果用平均数和标准差表示，数据处理组内采用配对t检验，组间采用独立样本t检验，样本差异显著性检验选用0.05水平。

2 结果

2.1 儿童日能量代谢

表1显示，肥胖儿童的日能量摄入量平均值为2320 ± 51 kcal，无性别差异（P > 0.05）。表 2 显示，肥胖儿童全日能量消耗平均值为2015 ± 42 kcal，无性别差异（P > 0.05）。

表1 肥胖儿童三大供能物质摄入量和日能量摄入量

表2 肥胖儿童日活动时间和日能量消耗

2.2 乳酸无氧阈实验结果

图1为56名（男31，女25）受试者乳酸无氧阈测试平均值图示（有4名受试者数据有误被剔出），图中A点为最后一级负荷乳酸浓度值，C点为乳酸无氧阈值[6]。如表3所示，肥胖儿童在递增负荷实验中最高心率值为191±5.2 b/min，无氧阈乳酸值所对应的心率值为165±15.4 b/min；不同性别儿童无显著性差异（P > 0.05）。因此，运动处方强度控制的靶心率上限确定为165 b/min。执行运动处方中监测的实际最高心率为166次/分，最低为126次/分。

图1 递增负荷测定的乳酸无氧阈图 (n = 52)

表3 递增负荷运动实验主要结果

2.3 不同运动方式能量代谢率测试结果

肥胖儿童不同运动方式能量消耗测定结果如表4所示。结果显示，本处方中爬行能量代谢率最高，其次为慢跑。本运动处方设计每次训练耗能约223.2 kcal。运动时间为39分钟。

表4 实验组能量代谢测定结果（n = 30）

2.4 执行运动处方前后各项指标的变化

表5显示，实验组执行处方后BMI指数、总皮褶厚度、腹部皮褶厚度、胸围显著降低，反应时显著缩短（P < 0.05）， 腰围、大腿围、心功能指数显著降低（P < 0.01）；立定跳远、五分钟跑成绩显著提高（P < 0.01），肩胛处皮褶厚度实验前后差异无统计学意义。8周实验后对照组皮褶厚度显著增加，其他各指标均无显著变化（P > 0.05），提示他们的肥胖有继续增加的趋势。

实验组BMI指数、腰围、心功能指数、立定跳远成绩与对照组实验后相比有显著性差异（P <0.05），皮褶厚度显著低于对照组，5分钟跑距离显著长于对照组（P < 0.01）。

表5 受试者执行处方前后各指标的变化

3 讨论

3.1 运动处方中强度的设计与控制

运动强度是运动处方的核心部分。李蕾[8]等认为在诸多的运动减肥实践中，存在许多减肥失败现象，这可能与减肥运动强度不当有关。运动中，如果强度较低，机体不能充分动员，则不能消耗更多能量；如运动强度过高，糖酵解供能比例增加，细胞中乳酸浓度增加，导致运动风险。处于生长发育期儿童的心肌纤维较细，收缩力量弱，神经系统对心血管调节不够完善，所以运动强度设计更为关键。因此，在确保安全的基础上设计出获得最佳效果的运动适宜心率是建立儿童运动处方的前提。

本运动处方采用乳酸阈－心率法确定儿童减肥运动处方的靶心率。乳酸无氧阈是指递增负荷实验中，随着负荷的增加，血乳酸浓度增多，当负荷达到一定水平时，血乳酸浓度急剧上升时的乳酸浓度及其所对应的强度，并将该点所对应的心率称为乳酸无氧阈心率[9]。一般认为小于该强度的运动以有氧代谢为主，大于该强度以无氧代谢逐渐增加为主。乳酸无氧阈反映在较快心率条件下保持有氧供能的能力，应视为健身锻炼的安全界限。心率对运动刺激比较敏感，能反映运动中机体的机能水平和机体所承担的负荷强度，但容易波动。有人提出心率和血乳酸的变化受不同机制调节，但大都认可它们之间存在着相对稳定的密切关系[9]，而且心率监测方便。所以在实际中采取乳酸阈所对应的心率作为监测运动强度的指标，使运动处方符合科学、有效、安全的基本原则。

3.2 儿童减肥处方热能消耗的设计

儿童单纯性肥胖的形成机理目前尚未阐明，但运动量过少造成的能量积累是导致肥胖的主要因素。儿童处于生长发育期，从膳食中摄入热量高于实际需要的能量才能满足其生理和生长发育的需要。有专家认为，考虑到热量的吸收与利用效率，儿童日需要量估计值为2140 kcal[5]。研究发现：肥胖儿童的日能量摄入高于正常儿童，但他们之间的日能量消耗差异不大[10，11]。本研究中肥胖儿童的日能量摄入量为2320±51 kcal，比能量需要量估计值高200 kcal/d左右，且高于日能量消耗量，这与国内外对肥胖儿童日能量摄入过高的研究结果一致[11]。对处于生长发育期的肥胖儿童来说，减少能量摄入常不被认可，应主要通过增加热能消耗减轻体重。因此鼓励肥胖儿童参加有规律的体育活动，可以减少多余的体脂。

确切了解从事某项活动时的能量消耗，就可为运动锻炼减肥提供一定的科学依据。张彩霞等[12]曾测定过肥胖儿童蹬车运动的能量代谢率，为儿童利用功率自行车减肥提供了能量消耗的参考依据。但功率自行车受条件和场地限制，而且儿童生性活泼，单一采用蹬车很难长期坚持。多样化的运动方式可使运动的趣味性显著提高，有利于儿童运动减肥的持续性，从而获得更为理想的减肥效果。本研究从儿童生理、心理特征出发，选择、设计了多种趣味性强、游戏性强的有针对性的减肥运动方式，并对处方中主要运动方式如慢跑、蹲起、斜卧撑、跳绳、爬行、高抬腿等儿童常做的一些运动进行了能量代谢率的测定，这使运动减肥热能消耗更为量化，保证所制定减肥处方的科学性。本研究结果显示，肥胖儿童如能将每日能量消耗量增加200 kcal左右，可使能量代谢达到基本平衡，在保证儿童正常生长发育的同时，对减轻其体重进而预防肥胖并发症具有意义。

3.3 儿童执行减肥处方的效果评价

处于生长发育期的儿童身高体重将自然增长。本研究结果表明，实验前两组儿童身高体重无差异；肥胖儿童执行8周处方后，BMI由25.37±2.24下降到23.32±2.1，身高增加0.82 cm，体重减少1.15±1.02 kg；对照组身高增加0.79 cm，体重增加1.3±0.91 kg。一般认为，处于发育期的儿童身高每增加1 cm，体重增加1～1.5 kg[13]。实验组在身高增长情况下，体重显著降低，进一步说明本运动处方的减肥效果，特别是本处方是在无膳食干预的情况下进行的。

研究表明[14]，儿童对运动的喜爱程度与肥胖有很大关系，主动参与会减少发胖的危险性。本处方在设计过程中充分考虑了儿童生理、心理特点，选择他们乐于接受的游戏类活动，收到良好的减肥效果。实验前后实验组腰围、大腿围、BMI指数变化明显，表明本处方不仅降低了儿童体重，而且提高了其身体质量。

本研究结果还证实，8周减肥运动使肥胖儿童身体素质指标得到显著改善。爬行是本处方中能量代谢率最高（6.12±0.87 kcal/m2/min）的运动方式，该运动要求受试者四肢着地，手脚并用，使四肢和躯干肌肉、骨骼和大小关节得到充分锻炼，不仅增强胸部、腰背部、四肢力量，而且有利于提高心肺机能。五分钟跑和心功能指数是反映人体心肺功能的有效指标，肥胖儿童实验前心功能指数偏高，说明肥胖已影响到其心肺功能。资料显示[15]，单纯性肥胖儿童存在心脏结构和功能改变，随着肥胖度增加，心功能会受到明显影响，虽然他们的每搏输出量增加，但由于其体表面积增大，每搏指数和心脏指数显著降低，儿童期肥胖易损伤其心肺功能。加强对肥胖儿童的早期干预将对增进儿童健康，降低成人心血管疾病发病率和死亡率，提高生命质量有重要作用。本研究实验组执行8周处方后心功能指数显著改善，说明有效提高了儿童呼吸、循环系统功能。本运动处方对儿童心肺功能的改善是本实验的重要收获。

4 总结

4.1 9～10岁肥胖儿童控制运动锻炼强度的靶心率上限为165 b/min，男女儿童无显著性差异；本实验中测得肥胖儿童减肥主要运动方式的能量代谢率可以为肥胖儿童运动减肥提供参考依据。

4.2 参加本实验的肥胖儿童未进行饮食控制，8周后BMI由25.37±2.24下降到23.32±2.1，皮脂厚度、胸围、腰围、大腿围、心功能指数有显著改善，提示本研究设计的儿童减肥运动处方科学有效。

4.3 肥胖儿童执行减肥运动处方后，五分钟跑和立定跳远成绩明显提高，表明儿童的耐力与力量素质增强，反应时加快表明儿童灵敏素质提高，提示本处方可改善肥胖儿童的身体活动能力。

[1]Freedman DS，Dietz WH，Srinivasan SR，et al. The relation of overweight to cardiovascular risk factors among children and adolescents：the Bogalusa Heart Study. Cardiovascular Pediatrics, 1999，103（6）：1175-1182.

[2]丁宗一，蒋竟雄. 儿童期肥胖的危险因素及对健康的损害. 中国儿童保健杂志，1997，5（2）：112-115.

[3]朱稼需，王晓强，荣湘江. 儿童青少年单纯性肥胖运动减肥机制及运动处方的研究. 中国康复医学杂志，2007，22（6）：566-569.

[4]天津市学生体质健康标准推广委员会编著. 学生体质健康标准锻炼手册. 大连出版社，2002.

[5]Report of a Joint FAO/WHO/UNU Expert Consultation.Energy and protein requirements： World Health Organization Technical Report Series 724. World Health Organization，Geneva，1985，71-98.

[6]Stegmann H，Kindermann W ，Schnabel A . Lactate kinetics and individual anaerobic threshold. J Sports Medicine，1981，2（3）：160-165.

[7]曲绵域，高云秋，浦钧宗，等. 实用运动医学. 北京：北京科学技术出版社， 1996，207-210.

[8]李蕾，戚一峰，郭黎. 运动减肥中运动强度确定依据的实验研究. 上海体育学院学报，2006，30（4）： 50-53.

[9]肖国强. 运动能量代谢. 北京：人民体育出版社，1998. 24-32.

[10]Maffeis C，Zaffanello M，Pinelli L，et al. Total energy expenditure and patterns of activity in 8-10 year-old obese and nonobese children. J Pediatr Gastroenterol Nutr，1996，23（3）：256-261.

[11]Treuth MS，Figueroa-Colon R，Hunter GR，et a1. Energy expenditure and physical fitness in overweight versus non-overweight prepubertal girls. International Journal of Obesity and Related Metabolic Disorders： Journal of the International Association for the Study of Obesity，1998，22（5）：440-447.

[12]张彩霞，蒋卓勤. 单纯性肥胖儿童能量代谢的研究.营养学报，2003，25（4）：357-360.

[13]刘纪清，李国兰. 实用运动处方. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1989. 71-99.

[14]Vieto ED，Torre GL，Lngiano E，et al. Overweight and obesity among secondary school children in Centeral Italy. Eur J Epidemiol，1999，15（7）：649-654.

[15]张宝林，刘长茹，卢秀华，等. 单纯性肥胖儿童血脂和心脏功能观察和分析. 中国综合临床，1999，15（5）：471-472.