定量负荷状态下体育专业与非体育专业女研究生呼吸机能比较研究

王 鹏，陈乐琴



定量负荷状态下体育专业与非体育专业女研究生呼吸机能比较研究

王 鹏，陈乐琴

目的：通过比较定量负荷状态下体育专业与非体育专业女研究生呼吸机能的各项指标，旨在得出经常参加体育锻炼与不参加体育锻炼之间的差距。倡导女研究生积极参加体育锻炼。方法：通过对体育专业与非体育专业女研究生各20名进行实验，在实验中进行逐级递增负荷运动，记录各级负荷的摄氧量（VO2）、二氧化碳输出量（VCO2）、潮气量（VT）、呼吸频率（Rf）、通气量（VE）及呼吸商（RQ）。结果：在递增负荷运动中，体育专业与非体育专业女研究生呼吸机能指标——摄氧量（VO2）、二氧化碳输出量（VCO2）、潮气量（VT）、呼吸频率（Rf）、通气量（VE）和呼吸商（RQ）均存在差异。结论：经常参加体育锻炼的体育专业女研究生呼吸技能的各项指标优于不参加体育锻炼的非体育专业女研究生。

定量负荷；研究生；呼吸机能；比较研究

随着社会的进步和经济的快速发展，人们的生活水平不断提高，人们在日常生活中过于依赖现代科技：出行坐汽车，上楼坐电梯。工作或学习时间，也是久坐在电脑桌前，坐可能是人们最普遍的行为。对很多人来说，坐的时间甚至超过了睡觉的时间[1]。并且人们在日常生活中缺乏体育锻炼的同时，日常的体力活动也在减少，形成慢性疾病的风险在增加。慢性疾病已成为全球公共健康领域的焦点问题，体力活动不足和静坐少动的生活方式成为当今慢性疾病发生的第一独立危险因素，也是21 世纪最大的公共卫生问题[2]。所以我们必须引起重视。有研究表明运动训练对呼吸机能会产生积极作用，进行运动尤其是长期的有规律的运动能提高肺活量、通气量、最大摄氧量等[3]。

本研究旨在发现体育专业与非体育专业女研究生在递增负荷运动中呼吸机能的变化，探讨长期参加运动与不经常参加运动对呼吸系统的影响是否有差异。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

选取山西师范大学体育专业和非体育专业女研究生各20名，筛选符合无严重心血管疾病、无肺脏和代谢性疾病、无肢体残疾以及无运动禁忌症的要求。研究对象基本情况见表1。

表1 受试者基本情况一览表（M±SD）

1.2 研究方法

1.2.1 实验法 （1）主要测试仪器：体成分仪（Body-pass），功率自行车（型号：Custo-Med 3000），气体分析仪（运动心肺机能测试仪K4b2）。

（2）主要测试指标：本研究的测试指标为：身高、体重、BMI、摄氧量（VO2）、二氧化碳输出量（VCO2）、潮气量（VT）、通气量（VE）和呼吸商（RQ）。

（3）运动负荷测试：受试者采用功率Custo-Med 3000型自行车，以60rpm骑蹬进行逐级递增负荷运动测试。具体负荷安排见表4。

表2 运动负荷安排一览表

1.2.2 本实验采取逐级递增负荷试验，受试者年龄较大，因此采用限制性运动负荷试验终止的标准：（1）血压异常：≥200/110mmHg或者舒张压下降20mm以上；（2）心率达到预计最大心率；（3）受试者提出停止测试；（4）受试者主观感受（RPE）≥17；（5）不能维持所要求的速度10s。出现上述其中某一终止标准时，立即停止测试。安静时呼吸机能的相关指标和心率为坐在功率自行车上静坐1min的测试值。

实验前及实验过程中注意事项：向受试者介绍实验过程和相关注意事项，征得同意并在知情同意书上签字。测试前48 h内不得参加剧烈运动、不吸烟、不喝酒、不喝咖啡，保证正常饮食，未服任何治疗药物。实验前熟悉实验程序。

1.2.3 数据分析法 实验所得的数据采用SPSS19.0统计软件进行处理，结果用平均数±标准差方差。体育专业组与非体育专业组各个呼吸机能指标比较均采用独立样本T检验分析。显著性差异取P<0.05。

2 结 果

2.1 呼吸机能指标测试情况

2.1.1 体育专业组与非体育专业组摄氧量（VO2）的比较 表3显示的是体育专业组与非体育专业组在递增负荷运动中摄氧量（VO2）情况。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W、100W时，体育专业组与非体育专业组摄氧量（VO2）不存在显著性差异（P>0.05），当负荷为125W时，体育专业组与非体育专业组摄氧量（VO2）存在显著性差异（P<0.05）。

表3 摄氧量（VO2 ml/m ）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图1 摄氧量（VO2）变化曲线图

从图1可看出，安静状态及负荷为25W时，体育专业组摄氧量（VO2）明显高于非体育专业组，负荷为25W～50W时，体育组与非体育组摄氧量（VO2）趋近于同一直线，负荷为50W～125W时，体育组摄氧量（VO2）又明显高于非体育组。两组摄氧量（VO2）随运动负荷的增加而增加，体育组摄氧量（VO2）呈匀速增长趋势且没有明显的起伏变化，而非体育组摄氧量（VO2）在负荷为0～25W时增长幅度较大，而后负荷为25W～125W增长幅度逐渐减小。

2.1.2 体育组与非体育组二氧化碳输出量（VCO2）的比较 表4显示的是体育组与非体育组在递增负荷运动中二氧化碳输出量（VCO2）情况。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W、100W时，体育组与非体育组二氧化碳输出量（VCO2）不存在显著性差异（P>0.05），当负荷为125W时，体育组与非体育组二氧化碳输出量（VCO2）存在显著性差异（P<0.05）。

从图2可看出，安静状态下，体育组的二氧化碳输出量（VCO2）高于非体育组，在递增负荷运动中，负荷为25W～100W，非体育组的二氧化碳输出量（VCO2）逐渐略高于体育组，在负荷为100W～125W时，体育组的二氧化碳输出量（VCO2）明显高于非体育组。两组的二氧化碳输出量（VCO2）总体呈上升趋势，体育组的二氧化碳输出量（VCO2）呈匀速增长趋势且没有明显的起伏变化。而非体育组的二氧化碳输出量（VCO2）在负荷为0～100W时，呈匀速增长趋势，负荷为100W～125W时，增长幅度逐渐减小。

表4 二氧化碳输出量（VCO2 ml/m ）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图2 二氧化碳输出量（VCO2）变化曲线图

2.1.3 体育组与非体育组潮气量（VT）的比较 表5显示的是体育组与非体育组在递增负荷运动中潮气量（VT）情况。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组潮气量（VT）不存在显著性差异（P>0.05），当负荷为100W和125W时，体育组与非体育组潮气量（VT）存在显著性差异（P<0.05）。

从图3可看出，安静状态下，体育组的潮气量（VT）高于非体育组，在递增负荷运动中，负荷为25W～75W时，非体育组的潮气量（VT）略高于体育组并逐渐趋于一条直线，负荷为75W～125W时，体育组的潮气量（VT）明显高于非体育组。两组的潮气量（VT）总体呈上升趋势，体育组的潮气量（VT）呈匀速增长趋势且没有明显的起伏变化。而非体育组的潮气量（VT）随着负荷的增加，增长幅度逐渐减小且趋于平缓。

表5 潮气量（VT l/m ）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图3 潮气量（VT）变化曲线图

2.1.4 体育组与非体育组呼吸频率（Rf）的比较 表6显示的是体育组与非体育组在递增负荷运动中呼吸频率（Rf）情况。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组呼吸频率（Rf）不存在显著性差异（P>0.05），当负荷为100W和125W时，体育组与非体育组呼吸频率（Rf）存在显著性差异（P<0.05）。

从图4可看出，在递增负荷运动中，负荷为0W～50W时，体育组与非体育组的呼吸频率（Rf）变化曲线趋于重合。负荷为50W～125W时，非体育组的呼吸频率（Rf）明显高于体育组。两组的呼吸频率（Rf）总体呈上升趋势。

表6 呼吸频率（Rf b/min）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图4 呼吸频率（Rf）变化曲线图

2.1.5 体育组与非体育组通气量（VE）的比较 表7显示的是体育组与非体育组在递增负荷运动中通气量（VE）情况。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组通气量（VE）不存在显著性差异（P>0.05）。当负荷为100W时，体育组与非体育组通气量（VE）存在显著性差异（P<0.05）。负荷为125W时，体育组与非体育组通气量（VE）不存在显著性差异（P>0.05）。

从图5可看出，安静状态下，体育组的通气量（VE）高于非体育组，在递增负荷运动中，负荷为25W时，体育组的通气量（VE）高于非体育组。负荷为25W～50W时，非体育组的通气量（VE）与体育组趋于一条直线。负荷为50W～100W时，非体育组的通气量（VE）略高于体育组。负荷为125W时，体育组的通气量（VE）高于非体育组。两组的通气量（VE）大致呈匀速增长趋势且没有明显的起伏变化。

表7 通气量（VE l/m ）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图5 通气量（VE）变化曲线图

2.1.6 体育组与非体育组呼吸商（RQ）的比较 表8显示的是体育组与非体育组在递增负荷运动中呼吸商（RQ）情况。在递增负荷运动中，安静状态及负荷为25W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）不存在显著性差异（P>0.05）。当负荷为50W、75W、100W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）存在显著性差异（P<0.05）。负荷为125W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）不存在显著性差异（P>0.05）。

从图6可看出，安静状态下，体育组与非体育组呼吸商（RQ）接近于相等，在递增负荷运动中，负荷为25W～100W时，非体育组呼吸商（RQ）明显高于非体育组。当负荷为125W时，体育组与非体育组的呼吸商（RQ）接近于相等。非体育组的呼吸商（RQ）逐渐增加，当负荷上升为100W后略趋于下降。体育组在负荷为25W时，呼吸商（RQ）较安静时有所下降，而后随着负荷的增加而逐渐增加。

表8 呼吸商（RQ）情况（M±SD）

*表示体育组与非体育组相比，P<0.05。

图6 呼吸商（RQ）变化曲线图

3 分析与讨论

3.1 体育专业与非体育专业女研究生参加体育锻炼现状分析

体育专业女研究生在本科阶段室外课非常多，有专修训练课和各种体育比赛训练，大量体育训练可以增加能量消耗，改善呼吸系统机能。在研究生阶段，她们虽然减少室外课，但课余时间仍进行有规律的体育运动，或继续参加自己喜欢的体育项目，或在一些学校、健身俱乐部代课。而非体育专业女研究生，在研究生阶段因为没有体育课，且日常课程多时间紧而很少参加体育锻炼。

3.2 体育专业与非体育专业女研究生呼吸机能对比分析

目前，在运动与呼吸机能研究方面的文章很多。有大量的研究结果表明，经常参加体育锻炼可以有效改善和提高循环系统和呼吸系统的生理功能，增加肺活量，促进血液循环，增强机体利用氧的能力。寇一凡[4]在对大学生通过3个月的艺术集体操训练后，受试者呼吸机能指标中，最大摄氧量较实验前期差呈现极显著增长趋势，肺活量明显增加，负荷后心率明显降低。尹伟[5]在高水平太极拳运动员和太极拳爱好者的对比实验中得出长期练习太极拳对人体心肺功能有良好影响，表现为运动中潮气量增加，相对摄氧量实验组较对照组高，高水平太极拳运动员摄取和利用氧的能力较好，运动过程中呼吸频率增加，主要是靠呼气时间的缩短使其增加，而吸气时间无明显变化。李晓芸等[6]对华中师范大学体育专业和非体育专业大学生研究发现，体育专业男生女生肺活量、最大通气量、最大摄氧量均高于非体育专业男生女生，并且男生肺活量、最大通气量、最大摄氧量平均高于女生。

本实验研究结果显示，体育专业女研究生呼吸机能的各项指标都是随着运动负荷的增加平稳上升，没有明显的波动起伏。而非体育专业女研究生呼吸机能的各项指标虽然也是随着运动负荷在增加，但是有明显的波动起伏。原因是由于从事体育锻炼可以改善呼吸功能能力，肺组织和胸廓的弹性增强，呼吸肌力量增大，呼吸储备力加大。（1）摄氧量（VO2）：在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W、100W时，体育组与非体育组摄氧量（VO2）不存在显著性差异，当负荷为125W时，体育组与非体育组摄氧量（VO2）存在显著性差异。原因是因为体育专业女研究生呼吸深度较非体育专业大，在负荷较大时，摄氧量相对增加明显。（2）二氧化碳输出量（VCO2）：在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W、100W时，体育组与非体育组二氧化碳输出量（VCO2）不存在显著性差异，当负荷为125W时，体育组与非体育组二氧化碳输出量（VCO2）存在显著性差异。原因在于负荷较高时，体育专业女研究生的换气机能的优势逐渐显现出来，二氧化碳输出量较非体育专业大。（3）潮气量（VT）：潮气量是指每一呼吸周期中吸入或呼出的气量，似潮汐涨落，故名潮气量[7]。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组潮气量（VT）不存在显著性差异，当负荷为100W和125W时，体育组与非体育组潮气量（VT）存在显著性差异。原因在于：经常参加体育活动，呼吸机能增强，肺活量增加，相应潮气量也有所增加。（4）呼吸频率（Rf）：在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组呼吸频率（Rf）不存在显著性差异，当负荷为100W和125W时，体育组与非体育组呼吸频率（Rf）存在显著性差异。由于体育锻炼或体力劳动会使呼吸肌更发达，呼吸肌收缩力量增强，肺活量增大，因此呼吸频率会降低。（5）通气量（VE）：此处指每分肺通气量：是指每分钟吸进或呼出肺的气体总量，它等于潮气量与呼吸频率的乘积[8]。在递增负荷运动中，负荷为25W、50W、75W时，体育组与非体育组通气量（VE）不存在显著性差异。当负荷为100W时，体育组与非体育组通气量（VE）存在显著性差异。负荷为125W时，体育组与非体育组通气量（VE）不存在显著性差异。原因可能由于负荷在100W时，非体育组呼吸频率相对于体育组大幅度增加，随之通气量增加较大，所以通气量比体育组的均值大，差异明显。通过参加锻炼，呼吸肌更加发达，呼吸频率降低，呼吸深度增加，通气量相应加大。（6）呼吸商（RQ）：又称气体交换率，指人体在一定时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比，即指呼吸作用所释放的 CO2和吸收的 O2的分子比[7]。在递增负荷运动中，安静状态及负荷为25W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）不存在显著性差异。当负荷为50W、75W、100W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）存在显著性差异。负荷为125W时，体育组与非体育组呼吸商（RQ）不存在显著性差异。原因是由于二氧化碳输出量（VCO2）增长幅度较大，而摄氧量（VO2）增长幅度较小，导致呼吸商（RQ）变大。总结其原因：经常参加锻炼，会使呼吸肌得到充分的锻炼，使肌纤维变粗，会使呼吸肌更发达，呼吸肌收缩力量得到加强，可以扩大胸廓的活动范围，使呼吸的深度加大、加深，使胸围差加大；参与气体交换的肺泡数量增多。经常参加体育锻炼，可以大大增强呼吸系统的功能，随之呼吸机能的各项指标也会更加优化。

4 结论与建议

经常参加体育锻炼的体育专业女研究生呼吸机能的各项指标优于不参加体育锻炼的非体育专业女研究生。

在研究生阶段，学生会注重自己的学习及学术科研，而忽略自己的身体健康不去参加体育锻炼。建议非体育专业女研究生积极参加体育锻炼，增进身体健康，改善呼吸机能水平。体育专业女研究生也不能抛弃自己的体育专长，也要积极参加体育锻炼，保持自己良好的身体及精神状态。

参考文献：

[1] 王正珍，王娟，周誉.生理学进展：体力活动不足生理学[J].北京体育大学学报，2012（08）：1~6.

[2] Blair SN. Physical inactivity：the biggest public health problem of the 21st century[J]. Br J Sports Med，2009，43（1）：1~2.

[3] 张小龙，彭 博.运动对呼吸机能的影响[J].文体用品与科技，2014（22）：187~189.

[4] 寇一凡.艺术集体操训练对大学生身体形态和机能影响的实验研究[D].陕西师范大学，2015.

[5] 尹 伟.24式太极拳呼吸及能量代谢特点研究[D].北京体育大学，2010.

[6] 李晓芸，王 萌.高校不同专业、性别学生肺活量、通气量与最大摄氧量的比较研究[J].吉林体育学院学报，2005（02）：82~83.

[7] 冯莹莹. 不同体力活动水平的中年人群在运动中呼吸机能指标的变化特征[D].山东体育学院，2014.

[8] 邓树勋，王 健，乔德才.运动生理学[M].北京：高等教育出版社，2009：113~116.

A Comparative Study on the Female Graduate Students in the Physical Education and non Physical Education Under the Condition of Quantitative Load

WANG Peng, CHEN Leqin

Objective: through comparative quantitative load state of the professional sports and non sports professional female graduate students ventilator can indicators to that often take part in physical exercise and not to participate in the gap between physical exercise. Advocating female graduate students to actively participate in physical exercise. Methods: through the experiment of 20 female graduates of physical education and non physical education, and gradually increasing load movement， record at all load levels of oxygen uptake （VO2） and carbon dioxide output （VCO2）, tidal volume （VT）, respiratory frequency （RF）, the quantity of ventilation （VE） and respiratory quotient （RQ）. Results: in the incremental load exercise of professional sports and non sports professional female graduate students In professional sports and non sports professional female graduate students ventilator index, oxygen uptake （VO2） and carbon dioxide output （VCO2）, tidal volume （VT）, respiratory frequency （RF）, the quantity of ventilation （VE） and respiratory quotient （RQ） there are differences. Conclusion: regular participated in the physical exercise sports professional female graduate students breathing skills of the indicator is better than not to participate in physical exercise of non sports specialized female graduate students.

Quantitative load; Graduate students; Mechanical ventilation; Comparative study

1007―6891（2016）05―0058―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2016.05.16

G804.7

A

2016-04-13

山西师范大学体育学院，山西临汾，041000。

Institute of P.E., Shanxi Normal University，Linfen Shanxi, 041000, China.