12～14岁正常和肥胖男性青少年运动能耗的比较研究

朱琳 陈佩杰 庄洁 袁梅 王强

1 上海体育学院运动科学学院（上海 200438） 2 广州体育学院运动与健康系

儿童青少年不是成年人的简单缩影，相同运动剂量可能产生不同的运动效应。且儿童青少年静息能量消耗和活动代谢当量（MET）与成人不同［1］。其安静或运动中的每公斤能量消耗比成人大。因此，不能简单地将成年人活动纲要中的运动强度标准［2］应用于儿童青少年。近年来，各国学者开始关注青少年静息能量消耗和各种运动项目能量消耗的研究。肥胖青少年是否存在能量代谢方面的缺陷?相同剂量的运动（定量负荷运动）对正常和肥胖青少年的“效应”是否相同?这些研究对了解生长发育阶段青少年的运动能耗，指导制定青少年运动处方具有实际应用价值。本实验测试了12～14岁正常和肥胖青少年进行广播体操和不同速度跑台运动时的耗氧量以及静息氧耗率，分析不同对象进行运动时的MET值，比较其运动强度，为有针对性制订青少年运动健身方案提供参考。

1 对象和方法

1.1 对象

选取12～14岁男性单纯性肥胖和正常青少年各15人，1岁为一个年龄段，每个年龄段各5人，共30人。要求生长发育正常，近期无疾病或发烧等不良健康情况。判断被试对象是否肥胖的标准［3］为：12岁、13岁、14岁青少年BMI分别 < 21.0、< 21.9、< 22.6被认为正常；12岁、13岁、14岁青少年BMI分别≥24.7、≥25.7和≥26.4则被认为肥胖。肥胖青少年分别从2010年巅峰暑期减重夏令营和体博士暑期减重夏令营中招集，其测试均在夏令营期间完成；正常青少年从上海兰生复旦中学招集，其测试均在学生在校期间完成。本研究所有测试均得到了上海特美健康管理咨询公司体博士营养与体重管理中心、上海巅峰体育管理有限公司和上海兰生复旦中学的许可和配合。

1.2 测试方案

首先采集身高、体重等信息，筛选出需要的测试对象。然后令被试均佩戴Cosmed K4b2和POLAR胸带表进行测试。测试分两部分，第一部分是静息能量消耗（RMR）和广播体操（第三套全国中学生广播体操舞动青春（4分27秒））能量消耗的测试。第二部分是实验室跑台测试。每项测试结束后即刻请被试报告自觉疲劳感觉。静息能量消耗测试在餐后2小时以上进行，跑台运动要求在餐后1小时以上进行。只要满足上述时间条件均可进行测试，同一个人两部分测试在两天内完成。

1.3 实验方法

1.3.1 基本信息的采集

采用日本COMBI WELLNESS公司的COMBI综合体质评估系统中的身高体重仪，令被试光脚，穿轻便衣裤完成身高、体重测量。身高、体重分别精确到0.01 m和0.1 kg，通过公式计算体质指数（BMI）=体重/身高2。被试基本信息的采集要求在正式测试前一天完成。

1.3.2 Cosmed K4b2便携式气体代谢分析仪

根据间接测热法所设计的间接能量测定仪是测定机体能量消耗的“金标准”［4］，Cosmed K4b2（Cosmed，Rome，Italy）是一种便携式气体代谢分析仪，它利用间接测热原理，通过分析每一口气中氧和二氧化碳的含量，计算单位时间能量消耗，现已证实其可有效测量各种运动强度下的摄氧量［5］。测试时，严格按照操作手册进行，通过随机配备的数据分析处理系统，采集原始指标VO2（ml/min）和相对 VO2（ml/min/kg）。

1.3.3 第一部分测试

饭后禁食2小时以上，在25～27℃室温下，令被试佩戴Cosmed K4b2安静平卧测试30min。随后被试起床，跟随广播体操音乐完成广播体操运动测试。

1.3.4 第二部分测试

餐后1小时以上，令被试在跑台上进行3、4、5、6、7、8 km/h的递增走或跑运动（3、4、5、6 km/h为走，7、8 km/h为跑），每级速度运动5分钟，中间无间断。被试如感无法坚持可随时中断实验。

1.3.5 自觉疲劳分级（rating of perceived exertion，RPE）

采用Borg 15级（6～20）RPE评级表的主观评价方法［6］，在广播体操运动后即刻和每级走跑运动结束即下一个速度开始加速前，由实验者手举RPE量表，请被试用手指出当时疲劳感觉对应的数值，由实验人员记录下相应的数值。

1.4 统计学分析

为了评估能量消耗，静息能量消耗选取第16～25分钟数据分析，第1～15分钟作为被试放松和调整测试仪器Cosmed K4b2的平衡期；广播体操选择整个运动过程数据分析；跑台运动能量消耗选取每级运动第4～5分钟数据分析，第1～3分钟作为平衡期。各运动项目代谢当量（MET）=运动能量消耗 /静息能量消耗［5，7］。运动强度分级［7］标准为静息能量消耗为1MET，小强度活动为1.5≤MET <3，中等强度活动为3≤MET < 6，大强度活动为6≤MET < 9，MET≥9为剧烈运动。

分别将肥胖和正常青少年在广播操和走跑测试中所得的RPE与MET进行Pearson相关分析；不同年龄组间差异性检验采用单因素方差分析，正常和肥胖青少年组间分析采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。所有数据均用±s表示，数据统计分析均用EXCEL 2007和SPSS 16.0完成。

2 结果

2.1 测试对象基本情况

测试对象平均年龄为13.5±0.9岁，肥胖和正常组12、13岁和14岁各年龄组青少年在身高、体重、BMI几项指标上均不存在显著性差异，经方差分析，P > 0.05；只在年龄上存在显著性差异，P < 0.001。因此，肥胖组和正常组青少年均可以将三个年龄组合并在一起进行分析。经t检验，肥胖组和正常组青少年在身高（P < 0.05）、体重（P < 0.001）、BMI（P < 0.001）几项指标上均存在显著性差异；在年龄上不存在显著性差异，P > 0.05。见表1。

2.2 肥胖和正常青少年静息状态和运动时的耗氧量和MET分析

从表2可知，肥胖青少年静息和运动时的耗氧量均高于正常青少年，经检验，在4 km/h（P < 0.05）、5 km/h（P < 0.01）、6 km/h（P < 0.01）、7 km/h（P< 0.05）、8 km/h（P < 0.05）等速度的运动中均存在显著性差异。排除体重影响，则出现相反情况，正常青少年静息和运动时的耗氧量均高于肥胖青少年，经检验，两组在静息（P < 0.01）、广播操（P < 0.001）、3 km/h（P < 0.001）、4 km/h（P < 0.01）、7 km/h（P< 0.01）等速度的运动中均存在显著性差异，而在5 km/h、6 km/h、8 km/h速度的运动中差异无统计学意义（P > 0.05）。

2.3 肥胖和正常青少年MET与RPE分析

表1 被试基本信息描述

表2 肥胖和正常青少年静息状态和运动时的耗氧量、MET和RPE（n = 15）

本研究以安静时机体能量消耗表示1MET。从表2可知，肥胖和正常青少年1MET分别为3.88 ml/min/kg和5.45 ml/min/kg；进行相同运动时，正常青少年MET值均低于肥胖青少年，经t检验，两者在 5 km/h（P<0.05）、6 km/h（P<0.05）两级跑台运动中存在显著性差异。对于肥胖青少年，广播体操和3 km/h、4 km/h、5 km/h运动属于中等强度体力活动；6 km/h、7 km/h、8 km/h为大强度运动。但对于正常青少年，广播体操、4 km/h、5 km/h和6 km/h运动属于中等强度体力活动，3 km/h运动属于小强度体力活动，7 km/h、8 km/h运动才属于大强度运动。

不同青少年在从事相同运动时，自觉疲劳感觉也有差异（见表2）。从事相同运动时，肥胖青少年MET高于正常青少年，同时RPE值也高于正常青少年，除广播体操（P > 0.05）外，3 km/h（P < 0.01）、4 km/h（P < 0.01）、5 km/h（P < 0.001）、6 km/h（P< 0.001）、7 km/h（P < 0.001）、8 km/h（P < 0.05）均存在显著性差异。

相关分析发现，肥胖青少年运动时MET和RPE相关系数为0.963（P < 0.001），正常青少年相关系数为0.986（P < 0.001），均呈高度相关。

3 讨论

3.1 青少年静息能量消耗的变化

本研究发现，肥胖青少年安静状态下能量总消耗高于正常青少年，但单位体重的安静能量消耗却低于正常青少年。张彩霞等研究发现［8］，肥胖组儿童休息能量消耗、基础代谢的能量消耗（均以kJ/h表示）高于非肥胖儿童（P < 0.05）；排除体重影响后休息能量消耗、基础代谢的能量消耗（均以kJ/kg/h表示）低于非肥胖儿童（P < 0.05），国外学者［9，10］也有类似报道，这与本文结果基本一致。

代谢当量（MET）是以安静、坐位时的能量消耗为基础，反映活动时相对能量代谢水平的指标，常以3.5 ml/min/kg表示1MET。本研究发现，无论是肥胖还是正常青少年，其1MET均高于3.5 ml/min/kg推荐值。因此，对青少年不能简单应用静息能量消耗量推荐值计算，最佳方法是针对静息能量消耗实测值计算，或建立适用于青少年的静息能量消耗的推算方程。

3.2 青少年运动能量消耗的变化

本实验中不同对象进行的均为定量负荷运动（即运动剂量相同）。对于青少年，3 km/h速度属于慢走，4 km/h、5km/h属于轻松步行，6 km/h属于快走，而7 km/h、8 km/h属于跑。本实验结果显示，肥胖青少年进行广播操和3～8 km/h这6种速度的走跑运动的耗氧量均高于正常青少年，排除体重影响后，正常青少年运动的耗氧量均高于肥胖青少年。这说明在进行相同剂量运动时，肥胖组青少年总能量消耗比正常青少年高，但单位体重下所消耗的能量则低于正常组。这与国外学者[11]用Douglas法对9.3±1.1岁正常和肥胖儿童进行的实验室不同跑速跑台研究结果一致，即相同速度运动中，肥胖组儿童能量消耗显著高于正常组儿童（P < 0.01）。肥胖儿童相同运动时能量消耗高于非肥胖儿童，这为运动减肥提供了有力的理论依据。

MET以安静时机体的能量消耗（耗氧量）为基础，它可以比较不同运动方式的强度，可以用于评价机体运动时的相对能量代谢水平［12］。为排除静息能量消耗的影响，便于比较不同运动的强度，本实验实测了静息能量消耗以计算各项运动的MET。此次研究中，广播体操属于中等强度体力活动，这与崔玉鹏［13］的研究结果一致。本研究还发现，无论正常青少年还是肥胖青少年，4 km/h、5 km/h速度的走运动均属于中等强度体力活动；7 km/h、8 km/h的跑运动属于大强度运动；而3 km/h慢走和6 km/h快走运动对于肥胖青少年分别属于中等和大强度运动；对正常青少年则属于小强度和中等强度运动。上述结果表明，相同剂量运动对肥胖和正常青少年产生了不同效应。相同负荷运动对正常青少年属中等强度，而对肥胖青少年则可能属于大强度运动。因此，指导儿童青少年健身，建议采用针对青少年群体具体实测RMR所得到的具体运动的MET，其更接近儿童青少年真实的能量消耗。这对今后制定青少年体力活动纲要，特别是制定肥胖青少年身体运动方案具有指导作用。

3.3 青少年的健身运动

由于自身负重增加，肥胖青少年往往体力水平下降，身体素质和心肺机能水平较差，运动即感疲劳。本实验实际测试中，肥胖青少年中有部分人未能坚持5分钟的7 km/h速度的跑台运动，绝大多数人不能坚持8 km/h跑运动，而正常青少年仅1人未完成8 km/h跑运动。这说明肥胖青少年从事相同运动时的自我疲劳感较强。进一步分析发现，肥胖青少年进行相同量运动时，RPE值高于正常青少年，除广播体操外，其余均存在显著性差异。肥胖和正常青少年自觉疲劳感觉和MET呈高度相关。许多学者研究发现，RPE与HR、VO2、肺通气量和乳酸水平呈线性相关（相关系数达到0.80～0.90）［14-16］，而这些指标均可以从一定角度反映被试的运动强度。RPE是主观的，但反映的却是客观的生理机能变化。上述研究证明，若无客观指标监控运动强度时，采用RPE反映青少年运动强度可行。故在实际锻炼中，青少年可根据RPE调控自身运动强度。

致谢：在实验过程中，得到了上海特美健康管理咨询公司体博士营养与体重管理中心、上海巅峰体育管理有限公司，上海兰生复旦中学王剑峰老师以及上海体育学院陈文鹤教授的支持和帮助，在此一并感谢！

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