心肺适能运动处方强度计算方法的比较和应用

罗曦娟

(贵州大学体育学院，贵州贵阳 550025)

心肺适能运动处方强度计算方法的比较和应用

罗曦娟

(贵州大学体育学院，贵州贵阳 550025)

通过对1465例不同地区18－72岁的普通人群进行二次试验，并对其中211位年龄较大的受试者进行递增运动负荷试验(GXT)，比较用两种常用的心肺适能运动处方强度计算方法所得到的靶心率，探讨这两种运动强度计算方法的利弊和应用。研究认为:当F.C.≥10时(年龄大约在40岁以下)，用220－年龄来推测F.C.更合理;当F.C.＜10时(年龄大约在40岁以上)，用195－年龄来推测F.C.更合理。在进行运动强度计算时，用VO2R%替代VO2%来计算THR更合理，并可以解决实践应用中“当F.C.比较高时，用VO2%计算的THR过高以至于在实践中很难达到”以及“当F.C.比较低时，用VO2%来计算的THR过低，甚至低于安静时心率而出现应用困难”的问题。

心肺适能;运动处方;运动强度;计算方法;F.C.计算

随着运动处方研究和应用的不断深入，运动处方制定的原则和方法也在不断的向着科学、便捷、实用、有效的方向改进。在我国，运动处方的研究和应用的理论基础多来源于美国运动医学会(ACSM)编写的《运动测试和运动处方指南》的指导［1－5］，众所周知，目前应用最广的运动处方是心肺适能运动处方，在我们确定其强度时，必须先测定个体的心肺功能能力即F.C.值。测定F.C.的方法可分为两种，一种是最大强度负荷试验，一种是次大强度负荷试验，而次大强度负荷试验又有多种测试方案。目前，次大强度负荷测试中的二次负荷试验因其方便、快捷、有效，成为国内应用于大众健身领域最广的F.C.测定方法。我们在应用中发现，当F.C.比较高时，用VO2%计算的靶心率过高以至于在实践中很难达到;而当F.C.比较低时，用VO2%来计算的靶心率过低，甚至低于安静时心率而出现应用困难。在ACSM编写的新的指导书中提出了用VO2R%来计算运动强度，这种方法是否可以解决这个问题?另外，我们在大量的递增运动负荷试验(GXT)过程中还发现，用220－年龄的公式计算出来的最大心率应用在老年人和体质较弱的人群中时往往偏高，由此计算出来的靶心率在此类人群中的应用也出现困难。为此，国内一些专家学者提出用“195－年龄”推测F.C.并确定靶心率［8］以解决这个问题。那么，究竟用怎样的方法计算出的靶心率能更科学的指导我们控制运动实践中的强度呢?本文的研究目的在于:通过用大量的次大强度运动负荷测试所得到的数据，对VO2%和VO2R%两种运动强度计算方法所得到的靶心率进行比较，探讨这两种运动强度计算方法的利弊和应用。

1 研究方法

1.1 研究对象和分组

1.1.1 研究对象

对北京、江苏、河南、湖南、辽宁、福建等省八个不同地区18－72岁的普通人群进行整群随机抽样或随机抽样，用健康调查问卷、PAR－Q问卷、运动史问卷和心脏发病危险性问卷等对受试者进行筛选，受试者均达到二次负荷试验筛选要求。严格按照二次试验的方法进行测试，共获得有效数据1465例，其中，男733例，女732例。研究对象的一般情况见表1。研究对象的年龄分布状况见表2。

表1 研究对象的一般情况

表2 研究对象的年龄分布状况

1.1.2 分组

表3 不同F.C.数值段的人数和人数比例

1.2 F.C.的测定和计算方法

采用二次负荷试验测定并计算F.C.，根据客观条件选择功率车或台阶作为记功器。根据受试者性别、年龄、有无运动习惯来为不同的受试者确定适合的测试方案［6，7］。每个测试方案包括两个不同强度的负荷，每个负荷持续运动3min，两个负荷之间休息3min。用遥测心率设备测定每个负荷第三分钟末或运动后即刻的心率，并纪录每一负荷的强度及心率。

对受试者中211位年龄在49－70岁的年龄较大者，除进行二次负荷试验外，还进行GXT测试，将实际测得的最大心率(HRmax)记录下来。分别用“220－年龄”和“195－年龄”两种公式推算出每个受试者的F.C.值。

1.3 运动强度的计算方法

分别用VO2%和VO2R%两种方法计算运动能力(E.C.)，计算公式分别为:E.C.(METs)=F.C.×VO2%和E.C.=(F.C.－1)×VO2R%+1。然后，按照E.C.的上下限计算出靶心率(THR)的上下限，再计算THR占最大心率(HRmax)百分比(THR%)的上下限，公式为:THR%=THR/(220－年龄)×100%。最后与ACSM推荐的最大心率百分比范围进行比较分析。

不同F.C.数值段VO2%确定的依据来自《体疗康复》［7］和《运动处方》［6］;不同 F.C. 数值段 VO2R%取值范围的确定是根据ACSM指导书第七版［5］P.141的推荐:“40%/50% ～85%”，并参照VO2%的取值范围。VO2%和VO2R%取值范围见表4。

表4 不同F.C.数值段VO2%和VO2 R%取值范围

2 统计学处理

用Excell和SPSS 10.0版软件对数据进行统计分析，采用回归分析和独立样本T检验对数据进行统计检验。

3 研究结果

3.1 靶心率占最大心率百分比的总体趋势

1)设定T-Map基本单形。依据规范重心坐标定义可知，4维E4 T-Map基本单形构建需要5个顶点，选用交点轴线理想变动位置映射点pF0和正方向极限映射点pF1,pF2,pF3,pF4为顶点构建基本单形∑{pF0,pF1,pF2,pF3,pF4}，其中，pF0为基本单形的原点，pF0分别与pF1,pF2,pF3,pF4的连线为T-Map的4个坐标轴。

用VO2%计算所得的靶心率占最大心率的百分比(THRVO2%)的上下限和用VO2R%计算所得的靶心率占最大心率的百分比(THRVO2R%)的上下限的趋势分析结果如图1(用THR%来进行比较，可以消除年龄对统计结果的影响)。

图1 用220－年龄和不同强度计算方法得到的靶心率占最大心率百分比的直线回归比较图

图1中虚线是用220－年龄计算的THRVO2%的上、下限的回归直线，实线是用220－年龄计算的THRVO2R%的上、下限的回归直线。图2中虚线是用195－年龄计算的THRVO2%的上、下限的回归直线，实线是用195－年龄计算的THRVO2R%的上、下限的回归直线。

图2 用195－年龄和不同强度计算方法得到的靶心率占最大心率百分比的直线回归比较图

3.2 不同F.C.数值段两种强度计算方法所得的靶心率占最大心率百分比的比较

不同F.C.数值段两种强度计算方法所得的THR%的均值范围见表5和表6;不同F.C.段(以1个F.C.为一个数值段)的THR%趋势图见图3和图4。根据表3的统计结果:FC＜3和3≤FC＜5两F.C.数值段的人数太少，没有统计意义，不做统计。其余各F.C.数值段的THR%均符合正态分布。

表5 不同F.C.数值段用220－年龄和两种强度计算方法计算的THR%的均值范围

表6 不同F.C.数值段用195－年龄和两种强度计算方法计算的THR%的均值范围

3.3 年龄较大者GXT数据统计

在进行GXT测试的年龄较大的受试者中，不同F.C.数值段的人数、人数比例、实测HRmax占推测HRmax的百分比均值、用VO2R%计算的实测THR占推测HRmax的百分比上下限的均值见表7。实测不同F.C.段的THR%趋势图见图5。除F.C.≥16和F.C.＜3两组人数太少，没有统计意义外，其余各F.C.数值段的实测HRmax占推测HRmax的百分比和实测THRVO2R%上下限均符合正态分布。

表7 不同F.C.数值段人数、人数比例、实测/推测HRmax%均值、用VO2 R%计算的实测THR%上下限均值

图5 实测不同F.C.段的THR%趋势图

4 讨论

4.1 220－年龄和195－年龄两种计算方法的应用

ACSM七版给出的HRmax%范围是64%/70%～94%，大多数人在77% －90%之间，体弱者(F.C.＜10METs左右)在64% －70%之间。

当F.C.≥10时:由表5和表6可以看出，用220－年龄计算出的 THRVO2%范围是74.2－93.7%，THRVO2R%范围是73.3－91.1%;用195－年龄计算出的THRVO2%范围是66.0－77.7%，THRVO2R%范围是66.6－77.9%。根据 ACSM七版的推荐，该F.C.段对应的HRmax%范围应在70%左右到94%之间。因此用195－年龄计算出的THRVO2%范围太低，而用220－年龄计算THR更为合适。

当5≤F.C.＜10时:由表5和表6可以看出，用220－年龄计算出的THRVO2%范围是71.7－80.1%，THRVO2R%范围是73.3－82.3%;用195－年龄计算出的THRVO2%范围是59.4－66.9%，THRVO2R%范围是60.3－71.1%。根据 ACSM七版的推荐，该F.C.段对应的HRmax%范围应在70%以下。因此用220－年龄计算出的THRVO2%范围太高，而用195－年龄计算THR更为合适。

当F.C.＜5时:由表7可见，实测 F.C.低于5METs的受试者，其可能达到的HRmax仅为用220－年龄推测值的64.2%(F.C.＜3)至74.1%(F.C.在3－5之间)。对年龄较大者实测的THR%为57.8% ～63.0%，低于ACSM推荐的标准。提示:当F.C.＜5时，用220－年龄的公式推测F.C.和THR明显偏高。当前可采用195－年龄的公式进行计算。由于例数较少，还有待进一步研究。

4.2 VO2%和VO2R%两种强度计算方法的比较分析

从总体上看，由图1可以看出，对所有受试者而言，不论是用220－年龄还是用195－年龄来计算F.C.。THRVO2%上限的回归直线的斜率都明显大于THRVO2R%上限的回归直线的斜率;而THRVO2%下限的回归直线的斜率也略大于THRVO2R%下限的回归直线的斜率。即随着F.C.的增大，THRVO2%值比THRVO2R%值增大得更明显;而随着F.C.的减小，THRVO2%值有比THRVO2R%值减小得更明显的趋势。

当F.C.≥16时:根据4.1所述，我们选择用220－年龄计算THR。因此，由表5可以看出，用VO2%和VO2R%两种方法计算出来的靶心率的差别有非常显著性(P＜0.01)，且 THRVO2%值明显高于 THRVO2R%值，其趋势和前述的总体趋势一致。

当5≤F.C.＜7时:根据4.1所述，我们选择用195－年龄计算THR。由表6可以看出，用VO2%和VO2R%两种方法计算出来的靶心率的上限差别有非常显著性(P＜0.01)，且THRVO2%值明显高于THRVO2R%值，其趋势和前述的总体趋势一致;而两种方法计算出来的靶心率的下限无显著性差异(P＞0.05)，但THRVO2%值仍高于THRVO2R%值。另外，由图5可以看出，当F.C.＜7时，用VO2%和VO2R%两种方法计算出来的靶心率的回归曲线和不同F.C.段的THR%趋势图与前述的总体趋势的分析也一致。

综上提示:可以用 VO2R%来替代 VO2%计算THR，以解决前述的“当F.C.比较高时，用VO2%计算的THR过高以至于在实践中很难达到”的问题，以及“当F.C.比较低时，用VO2%来计算的THR过低，甚至低于安静时心率而出现应用困难”的问题。

此外，随着F.C.值的减小，THRVO2%的上下限值之差比THRVO2R%上下限值之差减小得更明显;而随着F.C.值的增大，THRVO2%的上下限值之差比THRVO2R%上下限值之差增大得更明显。提示:当F.C.比较小时，用VO2%计算的THR范围过小，实际运动中很难把握;而当F.C.比较大时，用VO2%计算的THR范围过大，实际运动中的指导意义不大。所以用VO2R%计算的THR范围比用VO2%计算的THR范围更合理，更有利于实践应用。

4.3 不同强度计算方法的在实践中的应用探讨

由表7可以看出:进行GXT测试的211位年龄较大的受试者中，有74.9%的人F.C.集中在5≤F.C.＜10这一段。在这一段中，实测THRVO2R%的范围在64.7－77.9%之间，与ACSM推荐的HRmax%的体弱者的范围基本一致;而在这一段中受试者的年龄在49－72岁之间。此外，根据统计结果，在5≤F.C.＜10这一段中，受试者的平均年龄在40.5～60.7岁之间，建议可暂对年龄在40岁以上者，用195－年龄来推算其F.C.，再用VO2R%的方法求其THR。此年龄界限，也有待进一步研究。

5 结论和建议

5.1 结论

5.1.1 在进行二次试验时，当F.C.≥10时(年龄大约在40岁以下)，用220－年龄来推测F.C.更合理;当F.C.＜10时(年龄大约在40岁以上)，用195－年龄来推测F.C.更合理。

5.1.2 在进行运动强度计算时，用 VO2R%替代VO2%来计算THR更合理，并可以解决实践应用中“当F.C.比较高时，用VO2%计算的THR过高以至于在实践中很难达到”以及“当F.C.比较低时，用VO2%来计算的THR过低，甚至低于安静时心率而出现应用困难”的问题。

5.2 建议

综上所述，我们建议用VO2R%替代VO2%来计算THR，以解决如4.2所述的实践应用中的问题。同时建议在F.C.≥10时，用220－年龄来推测F.C.;在F.C.＜10时，用195－年龄来推测F.C.。

在实际应用中，在不知道F.C.时，建议可暂时对年龄在40岁以上者，用195－年龄来推算其F.C.，再用VO2R%的方法计算其THR;在40岁以下者，用220－年龄来推算其F.C.，再用VO2R%的方法计算其THR。

［1］Steven N.Blair，et al.Guidelines for Exercise Testing and Prescription(Third Edition)［M］.Lea＆ Febiger 1986

［2］W.Larry Kenney，et al.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription(Fifth Edition)［M］.Williams＆Wilkins 1995

［3］Barry A.Franklin，et al.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription(Sixth Edition)［M］.Lippincott WilliamsWilkinx 2000

［4］Mitchell H.Whaley，et al.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription(Seventh Edition)［M］.Lippincott Williams＆Wilkinx 2005

［5］Walter R，etal.ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription(Eighth Edition)［M］.Lippincott Williams＆Wilkinx 2009

［6］杨静宜，徐峻华.运动处方［M］.北京:高等教育出版社2005

［7］杨静宜，戴红.体疗康复［M］.北京:北京体育大学出版社1996

［8］毕春佑，高玲娣，王钟音，等.心脏康复运动处方在全民健身中的应用［J］.中国运动医学杂志，1998，17(1):91－9

Com pare and App lication of Intensity Calculational M ethods of Exercise Prescription for Cardiopulmonary Endurance

LUO Xi－juan

(School of Sports of Guizhou University，Guiyang 550025，China)

This study test1465 normal people(18－72years old)in different areas with the Sub－exercise Testing(2 stage)，and test211 old people of them with GXT.Then，Compare the THR%(THR/THRmax)calculated respectively by the two recommended intensity calculationmethods(VO2%or VO2R%)of exercise prescription for cardiopulmonary endurance，and discuss the advantages and application of the two calculation methods.The research shows that，when F.C.≥10(the age is about below 40 years old)，using220 －age to calculate F.C.is better.When F.C.＜10(the age is aboutmore than 40 years old)，using 195 －age to calculate F.C.is better.When calculating exercise intensity，using VO2R%instead of VO2%to calculate THR is better.Using VO2R%to calculate THR can solve two problems:one iswhen F.C.is high，the THR calculate by VO2%is too fast so that it is difficult to carry out;the other iswhen F.C.is low，the THR calculate by VO2%is too slow，and sometimes evenmore slow than HRrest.

cardiopulmonary endurance;exercise prescription;intensity;calculation method;F.C.

G804.4

A

1007－323X(2012)02－0095－05

2012－01－16

罗曦娟(1982－)，女，贵阳人，讲师，北京体育大学在读博士:

研究方向:运动处方