三种间接推算VO2max方法的研究

胡 翔，陈 建

1 研究对象与方法

1.1 测试对象

武汉轻工大学，武汉体育学院普通大学生349名，其基本身体特征如下表：

表1 受试者的身体特征

1.2 研究方法

1.2.1 测试时间

测试时间共3周，第1周采用35、40cm台阶实验方法，第2周测试采用2步台阶实验方法，第3周采用美国的ACSM测试方法。在这测试的3周内受试者身体条件基本一致。受试者运动前身体无任何不适现象。

1.2.2 测试前准备

受试者在测试前2h禁止进食任何食物，测试前48h避免剧烈运动，测试前静坐休息5min再开始测试。

1..2.3 实验器材

踏凳高：男—40cm，女—35cm；18cm两步台阶一个；瑞典产polar表4个；Monak818功率自行车2台。

1.2.4 测试方法

1）1步台阶实验法

运动持续时间为3min，受试者跟着节拍器上下台阶，节拍器的频率为120次/min，运动结束后坐位姿势休息4min，每个受试者配戴polar表，记录整个实验过程的心率。最大摄氧量推算公式如下：

台阶指数=100×运动时间（s）/（2×运动停止后第 2、3、4min前30s心率之和）

2）2步台阶实验法

运动持续时间为3min，受试者跟着节奏上下台阶，节奏的频率为134次/min，运动结束后站立1min，每个受试者配戴polar表，记录整个实验过程的心率。最大摄氧量推算公式如下：

VO2max（ml/kg.min）=HRmax×VO2/HR（HRmax（男）=220-年龄，HRmax（女）=210-年龄；VO2为运动强度，以 134 次/min频率上下台阶时运动强度为28.9ml/kg.min；HR=运动结束后10s的心率×6）。

3）ACSM功率自行车方案

表2 实验方案

表3 方案的选择

受试者首先根据自己的实际情况选择好运动方案 （表中活动积极是指在近3个月来每周活动3次，每次至少20min）。运动前受试者根据自己的身高调整好功率自行车的座位高度。用polar表记录每个运动阶段最后15s的心率（在本实验中记录整个过程当中的心率），然后乘以4得出每阶段的心率。在计算最大摄氧量之前首先要推算出机体所能输出的最大功率，其方法是由最后两个阶段的心率，功率以及年龄预测的最大心率通过画图法或者预测公式推算出最大功率，最后由以下公式求的最大摄氧量，V02max（ml/kg.min）=（预测的最大功率/体重）×10.8+7。

2 研究结果

表4 三种测试方法所推算的最大摄氧量多重比较检验

表5 三种方法推算最大摄氧量的相关性

3 分析与讨论

图1、图2显示了在运动刚开始时受试者的起始平均心率都在80次/min左右，比国内文献报道安静状态下心率要高，这符合运动生理学规律。运动生理学认为在比赛或运动之前，几乎所有的器官、系统都发生一定程度的机能变化，如中枢神经系统和肌肉的兴奋性提高，物质代谢和体温升高，心率和呼吸频率加快，动脉血压和肺通气量增加等等，因此运动前脉搏适应性的增加是正常的生理反应。图1反映男生三种测试方法心率变化，无论从平均心率，还是从最高心率都可看出1步台阶负荷最高，2步台阶次之，ACSM功率自行车方案最低。图2显示女生心率变化，其反映的三种方法的运动负荷情况基本和男生相同。

3.1 男生测试结果的分析与讨论

李绍荣、马英华、乔居库分别报道直接法测定普通大学生最大摄氧量平均值为 47.0ml/kg.min、47.74ml/kg.min、47.5ml/kg.min。在本实验中，1步台阶实验法推算出男生最大摄氧量（37.96±1.77ml/kg.min）比国内所报道低，这可能是此测试方法实验负荷过高的原因造成的，洪芝文等人报道动态机能台阶实验适宜负荷量为运动后即刻的心率在140-160次/min之间，而表4显示男生1步台阶实验法运动后即刻的平均心率达167.47次/min，超出了台阶实验所要求的适宜负荷范围。因此所推算最大摄氧量比所国内报道的直接法测试平均值小。

在2步台阶实验法中男生运动停止后即刻最高心率是143.1次/min，正好在台阶实验所适宜负荷范围内，但所推算的最大摄氧量也比所报道的低，这有可能是推算公式原因造成的。在此公式当中认为所有人以134次/min频率上下台阶时其负荷量为28.9ml/kg.min，然而在实际的受试者中每个人的体重并不都一样，当以一样的频率上下台阶时，所做的功不同，所消耗的能量也就不同，因此这有可能是其测试结果与国内所报道平均水平有差异的原因。

在本实验中ACSM功率自行车方案推算出最大摄氧量高于国内所报道的平均值，这可能是由于负荷量过低的原因造成的。在ACSM方案中停止运动的标志是要求受试者的心率达到年龄预测最大心率的85%，而在本实验中男生终止时最高心率才达到123.33次/min差不多为年龄预测最大心率的60%，没有达到ACSM方案的要求。因此推算出的最大摄氧量高于国内所报道的平均值，这种研究结果与国外的研究结果也是相符合的。Greiwe等研究报道由ACSM方案推算出最大摄氧量高于直接法的测定值，他们也认为是ACSM方案负荷量偏低的原因造成的，实验终止时受试者心率只有年龄预测最大心率的65%-70%，此外他们还认为ACSM方案高估最大摄氧量还与其推算公式有关，在推算机体最大输出功率时没有考虑到无氧供能的部分，也就是把机体无氧供能部分也算进有氧供能，因此这也可能是推算出的最大摄氧量偏高的原因。

表4显示了三种测试方法推算出的男生最大摄氧量情况，ACSM功率自行车方案推算出最大摄氧量最大，而1步台阶实验法推算出最大摄氧量最小。对三种方法所测出的男生最大摄氧量结果进行方差检验发现三种测试方法的结果存在显著性差异。进一步作多重比较检验，两种台阶实验方法推算出最大摄氧量并无显著性差异，而这两种方法与ACSM方案推算最大摄氧量差异具有显著性。表5显示了三种测试方法的相关性，其中两种台阶实验的测试方法具有高度的相关性，且其相关性具有高度的显著性，而ACSM方案与两种台阶实验只有低度相关。以上的统计结果表明两种台阶实验测试方法在测试最大摄氧量方面有相同的效果，而由ACSM方案测试的最大摄氧量与两台阶测试结果是有差别的，但由于两种台阶实验测试方法测试结果比所报道的直接法测试平均水平低，因此这两种测试方法有待进一步研究，在1步台阶实验法测试强度方面及2步台阶实验法推算公式方面需作改进，才能更加准确地反映我国大学生的有氧耐力水平。

目前在我国大学生体质测试中大多采用1步台阶实验法，与2步台阶实验法相比较，后者测试中所用的时间更短，如果两种测试方法经改进后，后者将更适用于大样本体质测试调查与研究。在美国ACSM方案中，如果增加一定的负荷量使最后终止阶段的心率达到预测最大心率的85%，并且能推算出机体最大功率中无氧功的比率，然后减去这部分的无氧功，这样推算出的最大摄氧量可能更接近于真实的最大摄氧量，但由于此方案所用时间长以及实验仪器的限制，也不宜作为大样本测试，只适宜用于评估个体健康状况以及制定个人的运动处方。

3.2 女生测试结果的分析与讨论

表4显示了三种测试方法所推算的女生最大摄氧量值，与男生一样由ACSM方案推算出最大摄氧量最大，而35cm台阶推算出最大摄氧量最小。表4显示三种测试方法推算结果，经方差检验差异具有显著性，经多重比较法检验每两种方法推算结果之间差异都具有显著性。由于国内直接法测定女生最大摄氧量所报道平均值相差比较大 （蔡秋报道40.50ml/kg.min，李绍荣报道33.52ml/kg.ml）因此不好与全国水平作比较。

表4显示女生三种负荷方法的最高心率，其中2步台阶实验法与ACSM方案的最高心率分别为 159.5次/min，与140.0次/min。2步台阶实验法的最高心率是在台阶实验所要求的负荷范围之内，其负荷是适宜的；而ACSM方案的最高心率是低于实验所要求的年龄预测最大心率的85%，因此负荷过低，这与国外的一些研究报道也是一致的。Greiwe、Kaminsky等研究发现当受试者以年龄预测心率65%-75%终止运动时，推算出的最大摄氧量无论男女都高于实际值的25%。此外Richard等研究发现女性采用此方案来预测其最大摄氧量时与直接法测试的结果相关性也不高，相关性的变化范围是-0.22-0.38。2步台阶实验法虽然负荷是适宜的，但其推算公式同样存在与男生推算公式一样的问题，公式中以定量的耗能来规定每个人相同运动条件下的耗能量是不适合的。由于这两种测试方法都有不足之处，因此虽然表5统计结果显示这两种测试方法推算结果有中度的相关性，且相关性具有高度的显著性，但这种结果有可能是偶然性的。

女生1步台阶实验法最高心率达到167.5次/min高于台阶实验所要求的最大负荷，因此1步台阶实验法负荷对于女生来说也过高，而且与另外两种负荷方式相比，此方法的负荷量也是最高的。这也可能是1步台阶实验法推算出的最大摄氧量明显比2步台阶实验法和ACSM方案推算出的最大摄氧量小的原因。此外其推算结果与2步台阶实验法和ACSM方案推算结果的差异也具有显著性，相关性也不高。所以此方法也有待于进一步研究，需要在运动量方面加以改进，才能更加准确地反应女生的最大摄氧量。

4 小结

1）在男生测试中，1步台阶实验法与2步台阶实验法在推算男大学生最大摄氧量时低于国内报道的平均值，但这两种方法测试结果差异无显著性，而且有高度的相关性，其相关性具有显著性。而两种台阶实验与ACSM功率自行车方案测试结果差异有显著性，且相关性不高。2）在女生测试中，1步台阶实验法、2步台阶实验法和ACSM功率自行车方案三种运动方式推算女生最大摄氧量结果差异都具有显著性，但2步台阶实验法与ACSM方案测试结果有中等的相关性，且其相关性具有显著性。而两种台阶实验测试结果呈低度相关，显著性也不高。3）1步台阶实验法无论对男生还是女生运动量都过高，而ACSM功率自行车方案无论对男生还是女生来说运动量过底，2步台阶实验运动量对于男女生都适宜。

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