关于评定心肺耐力指标的探讨研究①

姚亚娟温丽华朱琳

（1.广州体育学院； 2.广东省足球运动中心； 3.广州体育学院运动与健康系 广东广州 510050）

关于评定心肺耐力指标的探讨研究①

姚亚娟1温丽华2朱琳3*

（1.广州体育学院； 2.广东省足球运动中心； 3.广州体育学院运动与健康系 广东广州 510050）

通过查阅有关心肺耐力指标的文献资料，对心肺耐力的相关概念进行了阐述。并对反映心肺耐力的几个重要指标—最大摄氧量（VO2max）、无氧阈（Anaerobic Threshold，AT）、最大摄氧量平台的持续时间（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）、最大摄氧量速度（vVO2max）等进行了综合分析，同时探讨了这几个指标的概念、测定以及应用情况。为青少年心肺耐力的测定以及心肺耐力训练提供理论指导。

心肺耐力 最大摄氧量 无氧阈 最大摄氧量平台

心肺耐力又称有氧耐力，是身体持续工作的根本，用于评定健康体适能指标中较为重要的因素之一[1]。有氧耐力是指人体长时间进行有氧工作的能力。或身体在氧供给比较充分的环境下，长时间进行工作的能力。它是机体利用氧的能力，以及氧的最大摄取和输送。最大摄氧量（VO2max）、无氧阈（Anaerob ic Threshold，AT）、最大摄氧量平台的持续时间（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）、最大摄氧量速度（vVO2max）都是用来评定它的几个较为重要的指标。其中，最大摄氧量(VO2max)是最为重要的指标，反映的是综合指标；无氧阈（Anaerobic Threshold，AT）用来评价机体最大有氧运动能力的重要评价标准之一；最大摄氧量平台的持续时间（VO2max Plateau Duration，VO2maxPD）是反映最大摄氧能力以及身体利用氧的综合能力[2]。青少年体质下降引起了国内各届人士密切的关注，尤其以耐力素质的下降最为突出，国外研究报道也层出不穷[3-5]。因此，从心肺耐力的指标入手，对近年来相关评定心肺耐力指标的研究进展进行综合分析，为增强青少年心肺耐力提供理论基础。

1 心肺耐力与最大摄氧量

最大摄氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）是指机体每分钟运动时吸入并被机体利运用的氧气的最大量，或身体大部分骨骼肌较长时间进行剧烈运动时，心肺功能和肌肉利用氧气的能力达到身体极限状态时，单位时间所能摄取的氧气量。我国成年男性最大摄氧量绝对值约为3.0～3.5 L/min，相对值约为50～55 mL/kg·min；女性约为2.0～2.5 L/min，相对值约为40～45 mL/kg·min。优秀耐力运动员约为4～6 L/min[6]。测定方法有以下两种。

1.1 直接测定法

该方法是指受试者运用功率自行车等负荷器材在操场或室内进行自身的极限训练，运用气体代谢仪测出最大摄氧量的数值。该方法精确、可靠，但花费高而且操作复杂，不适合大规模的测试。

1.2 间接测定法

它是指受试者在进行亚极限负荷运动时，依据他的摄氧量、心率和心率所对应的做功数值等，推算出最大摄氧量的值。目前用的较多的是20 m折返跑、库博12 min测试、台阶测试和Astrand-Ryhmin列线图法等。陈嵘[7]等人认为，评定人体心肺功能时，20 m折返跑和库博12 min跑的训练方法的有效性要好于台阶测试的方法。

1.2.1 20 m折返跑法

采用由美国有氧研究所Fitness gram提供的CD，是Leger和Lambertmin共同建立的录音带[8]。以单程跑20 m一次记下数值为1 lap，来回跑20 m一次记下数值为2 laps，按照此方法得到最后成绩，训练结束时的最大速度为最后跑速（running speed at the final completed stage of the 20-mSRT），计算的公式为[9]：MAS=8.5+0.5×运动终止时达到的最高级别（stage max）。

1.2.2 库博12 min跑测试

库博博士[10]在研究115人进行12 min跑时发现：它的训练成绩与最大摄氧量相对值之间呈高度相关（r=0.897）。进一步表明，12 min跑的运动成绩可以间接推算出最大摄氧量的相对值。蔡秋和王步标等人[11]选取30人进行的研究也发现两者具有相关性（r=0.741）。相对比得出，最大摄氧量绝对值的相关性12 min跑要优于1 000 m跑测试方法。因此，有氧供能消耗的比例12 min跑的消耗高于1 000 m跑。

1.2.3 台阶负荷推测法

是指利用台阶为测试模型，通过测定受试者体重和第五分钟训练时的心率来预测最大摄氧量数值。

最大摄氧量的判断标准为[12]：(1)随着负荷的逐渐增长，身体的吸氧量不变或呈下降趋势；（2）呼吸商≥1.10；（3）最高心率≥180次/min；（4)经反复鼓励仍不能坚持运动。满足其中三项就可以判断最大摄氧量。

相关结果发现最大摄氧量具有一定的遗传性[13]，因为血管紧张素转化酶（ACE）由基因决定。当损耗同样多的能量时，体内动用较多ACE-I基因的运动员能做出较多的有用功[14]。调查发现，进行长期规律性的耐力训练可在某种程度上增强身体的最大摄氧量。最大摄氧量与其训练成效联系密切，在一定程度上可以预测运动成绩。但最大摄氧量并非是影响他的独一因素，此外，最大摄氧量还可以作为评定机体有氧能力、运动员选材以及制定训练计划的指标和依据。因此，准确评定最大摄氧量对提高心肺耐力具有重要的影响。

2 心肺耐力与无氧阈

无氧阈(AT)是指机体随着训练量的增加，由有氧供能逐步向无氧供能转变的临界点。它是用来评价人体最大有氧运动能力的重要指标，通常以血乳酸含量达到4 mmol/L时所对应的心率或强度来测得。由Wasserman[15]首次提出并确定其数值，引起了同领域专家学者的关注并验证其研究。其测定方法有以下两种。

2.1 乳酸阈测定法

它是以乳酸-强度曲线为机理，采用逐步递增的方式获得。它的强度越大，说明它的有氧代谢能力加强。经过某一阶段的训练后，如果受试者乳酸阈强度提高，有氧代谢也逐步提高，表明训练效果较好；反之，则训练效果差，训练强度过大。

2.2 通气阈测定法

它是指人体在进行逐级递增负荷运动时，肺通气量呈现迅速增加的拐点，即通气量与运动强度之间失去联系的拐点。该法具有客观、无创、精确的特点，可较为切确的测出受试者的无氧阈，进而评价受试者的有氧能力。

无氧阈的判断标准[16]：（1）VE、VCO2出现非线性增加的拐点；（2）VE/VO2突然增大，并且VE/VCO2不下降；（3）呼吸商（R）忽然增高的拐点（通常RQ=1）。

无氧阈主要反映肌肉对氧的利用能力，人体在逐级递增负荷运动中，乳酸从开始直至积累到最大摄氧量时的百分利用率。

李俊勇等[6]研究发现，无氧阈同最大摄氧量相似，男生12 min跑成绩大于1 000 m跑。进一步得出12 min跑不仅可以用来评定人体有氧工作能力，还可以反映学生的有氧耐力。吴卫等[17]研究表明，VO2max与AT具有显著性的正相关（r=0.766，P<0.05），VO2max与AT(%VO2max)无显著相关（r=0.351，P>0.05），提示：VO2AT可能以VO2max为基础，受遗传影响较大，而AT(%VO2max)主要受训练变化影响较大。运动员有氧能力的提高并不完全是最大吸氧量增长的结果，而是由于骨骼肌代谢能力的提高导致能量供应效率提高的结果。研究已经证明：A T标志着无氧代谢效率的水平与有氧能力有非常密切的联系。

3 心肺耐力与最大摄氧量平台

最大摄氧量平台的持续时间(VO2maxPD)是指在获取最大摄氧量数值时，跟着训练强度的逐步增加，而摄氧量值不变，摄氧量在最高水平维持的时间。这一概念是由陆绍中[18]提出的。它的提出对耐力项目运动员的选材及训练方法的选取都有一定的研究价值，但对其详细的解释还有待进一步研究。与VO2max类似，心肺功能是制约它的主要的生理机制，取决于血液携带氧气的能力、心脏的泵血功能和血流动力学等。

VO2maxPD的判断：随着运动强度的增加，VO2在一定程度后不在增长并且逐步落后于VE的增长，呈现平台状态，逐步与VE出现分叉，根据分叉情况并结合VO2max的判断原则来确定VO2maxPD[19-21]。

李俊勇[16]等人在研究男生12 min跑成绩同最大摄氧量平台的相关性时得出，两者没有相关性，表明VO2maxPD可能是从另一个方面反映有氧能力的重要评价指标。VO2maxPD反映了机体的速度保持能力或称速度耐力。在胡国鹏[22]的研究中，VO2maxPD与中长跑成绩高度相关(r>0.80)，与VO2max、VT相关系数介于0.67～0.72之间，是一个有效的反映中长跑运动员有氧耐力的指标，反应了机体保持高强度的能力。与VO2maxPD相比，VO2max和AT更能周全地体现机体的有氧运动能力，所以VO2max和AT都应成为发展机体有氧运动能力的评价指标。

陆绍中[23]研究两组不同等级球类运动员的VO2max和VO2maxPD都有统计学意义，而且运动员的VO2max PD与在跑台上运动的能力具有较强的相关性(r=0.723，P<0.01)。李开刚[24]等人得出游泳运动员，尤其是男性，他们的VO2maxPD与血红蛋白具有统计学意义（P<0.05）和相关性，男女运动员VO2maxPD与乳酸清除率之间的关系均具有非常显著性的相关。王翔[25]也得出普通大学生VO2maxPD与12 min跑成绩具有十分显著性的联系。

4 心肺耐力与最大摄氧量速度

1984年，Daniel[26]从理论上通过次最大强度时摄氧量-速度的关系提出了（Velocity associated with VO2max(vVO2max，最大摄氧量速度) 的概念，并认为这是整合了VO2max和跑步效率(RE，running economy) 等参数的又一心肺耐力评定的有效指标。近些年的研究表明，vVO2max有多种不同的含义。为了方便获得，vVO2max一般被认定为在逐渐增加负荷的运动实验中获得VO2max能力时的跑速[27]，也有用最大有氧速度(maximal aerobic speed，MAS)来表示。伴随研究的深入，vVO2max的研究有两种代表性的方法，一是以Daniel[26]为代表，通过间接推算法推算它的数值；另外一个是以Billat[28]等人为代表，在实验室通过逐级递增负荷测试得出的数值。

在胡国鹏[22]的研究中，虽然很难说明vVO2max是整合了VO2max和RE的有氧耐力指标，但充分说明，vVO2max与有氧耐力有关，它与1 500 m，5 000 m，10 000 m成绩高度相关。在研究中他指出，vVO2max与中长跑成绩相关系数介于0.801～0.878之间，与VO2max等其他心肺耐力评价指标等呈中度相关(r>0.6，P<0.01)，反映了机体达到VO2max时的临界状态和耐力水平，是另外一个耐力评定的有效指标。多半研究得出，vVO2max训练可以缩短机体在VO2max水平下的总体训练时间。Billat等[29]人发现间隔30 s进行训练时，会获得佳的强度并且与能够及时得到休息，使运动员的总训练时间可以提高到10 min(83%Tmax)。

5 结语

VO2max用来体现机体有氧能力的综合情况，不但能够表明心肺功能状况，而且能与机体多种机能紧密联系，同时体现了机体能到达VO2的最大值。

AT能高水平的反应机体利用氧的能力，也是VO2max的外周机制和其组成要素之一。

VO2maxPD用来反映身体机能调节系统和氧运输系统，从而保持较高能力的氧供应和最大摄氧量以及综合利用氧的能力。

vVO2max通常用来中长跑运动员运动监测、运动强度和运动时间的制订以及比赛成效等方面。

[1]翟水保，许崇高.大学生健康体适能心肺耐力测试指标效度的比较研究[J].武汉体育学院学报,2011(1):87-90.

[2]王芳君,冀文.对有氧耐力评定指标的研究[J].吉林体育学院学报,2005(2):80-81.

[3]Tomkinson GR，Leger LA，Olds TS，et al．Secular trends in theperformance of children and adolescents（1980—2000）：ananalysis of 55 studies of the 20m shuttle run test in 11 countries［J］.Sports Med，2003，33（4）：285－300.

[4]Katharine E，Darren ER，Crystal L，et al．Secular Changes inShuttle－Run Performance：A 23－Year Retrospective Comparisonof 9－to 11－Year－Old Children［J］．Pediatr Exerc Sci，2006，18（5）：364－373.

[5]Tomkinson GR，Olds TS． Secular changes in pediatric aerobicfitness test performance：The global picture［J］．Med Sport Sci，2007，50（6）：46－66.

[6]王瑞元.生理学[M].人民卫生出版社，2008:330-332.

[7]陈嵘,王健,黄滨.三种心肺功能运动负荷测试的评价效度研究[J].体育科学，2005,25（6）:52-54.

[8]Le′ger LA,Lambert J.A maximal multistage 20m shuttlerun test to predict VO2max[J].Eur J Appl Physiol，1982，49(1)：1-12.

[9]Leger LA，Mercier D.Gadoury C，et al.The multistage20 meter shuttle run for aerobic fitness[J].J Sports Sci，1988，6（2）：93-101.

[10]COOPER K,GEY G, et al. Eff ect s of cigarett e smoking on enduranceperformance.J.A.M.A,1968,203:189.

[11]蔡秋,王步标.12 min 跑与20m往返跑预测最大吸氧量的比较研究[J].体育学刊,1997(2):37-40.

[12]王维军.最大摄氧量间接测定方法PWC170法与两步台阶实验法比较研究[J].喀什师范学院学报,2007,28(6):78-79.

[13]Hagberg JM,Moore GE & Ferrell RE.Specific geneticmarkers of endurance performance and VO2max[J].Exerc SportSci Rev,2001(29):15-19.

[14]Myerson S,Hemingway H, Budget R,etal.Human angiotensin I-converting enzymegene and endurance performance[J].J Appl Physiol,1999(87):1313-1316.

[15]Karlman Wasserman.Excess lactate concept and oxygendebt of exercise[J].J Appl Physiol,1965(20):1299-1306.

[16]李俊勇,任晋军,曹峰锐.最大摄氧量、无氧阈和最大摄氧量平台同高校男生12min跑和1000m跑的相关性分析[J].北京体育大学学报，2010,33(8):66-67.

[17]吴卫,彭莉,尹松.最大摄氧量、无氧阈在评价有氧能力方面的差异分析[J].西南师范大学学报:自然科学版,2009,34(5):216-217.

[18]冯连世,李开刚.运动员机能评定常用生理生化指标测试方法及应用[M].北京:人民体育出版社,2002.

[19]陆绍中.人体有氧代谢能力研究[J].浙江体育科学,1999,21(1):1-12.

[20]陆绍中,李开刚.有氧代谢能力与耐力项目训练中运动强度的选择[J].体育学刊,2002,9(6):41-44.

[21]陆绍中,郭军宗,宗丕芳.对中国优秀女子羽毛球运动员有氧能力的初步探讨[J].福建体育科技,1996,15(4):1-13.

[22]胡国鹏,王人卫，刘无逸，等.vVO2max、VO2maxPD等指标在有氧耐力评定中的比较研究[J].北京体育大学学报，2010,33(3):51-54.

[23]陆绍中,郭军，罗维丝.我国优秀女子羽毛球运动员在递增强度运动时气体代谢的变化[J].山西体育科技,1996(3):1-6.

[24]洪平,李开刚.利用IST- II型等动游泳训练测试系统测定游泳运动员上肢最大有氧能力的研究[J].游泳,2002(4):14-16.

[25]王翔.大学生最大吸氧量平台持续时间及其与耐力运动成绩关系的初步研究[J].中国运动医学杂志,2002,21(3):308-310.

[26]Daniel M,Landers Daniels JT, et al. El ite and sub-elite female middle and long distance runner[M].In: Sport and Elit e Performers,D. M.Landers( Ed.).Proceedings of the 1984 Olympic scientific Congress.Champaign,IL:Human Kinetics Publishers,1984:57-72.

[27]Smith TP, LR McNaughton, KJ Marshall. Effects of 4-wktraining using Vmax/Tmax on VO2max and performance in athletes[J].Med Sci Sports Exerc,1999, 31(6):892-896.

[28]Billat VL,Mille- Hamard L,Demarle A,et al. Eff ect of t rainingin humans on of-f and- transient oxygen uptake kinetics aft er severeexhausting int ensit y runs[J].Eu r J App l Physi ol,2002,87(6):496-505.

[29]Billat V, et al. Intermittent runs at vVO2max enables subjects toremain at VO2max for longer time than intense but submaximal runs[J].Eur J. Appl Physiol,2000(81）:188-196.

Research on Cardiopulmonary Endurance Evaluation Index

Yao Yajuan1Wen Lihua2Zhu Lin3*
(1.Guangzhou Sports University; 2.Guangdong Province Football Center;3.Department of Sport and Health,Guangzhou Sports University,Guangzhou Guangdong,510050,China )

By looking up the literature of cardiopulmonary endurance index data, expounds the concept of cardiopulmonary endurance.And reflect cardiorespiratory endurance of several important indicators-Maximal Oxygen Uptake(VO2max), Anaerobic Threshold (AT),Maximal Oxygen Uptake Platform Duration (VO2maxPD), Maximal Oxygen Uptake Speed(vVO2max)conducted a comprehensive analysis, etc.,also discussed the concept of these indicators,measurement and applications. Provide theoretical guidance for young people as well as determination of cardiorespiratory endurance cardio endurance training.

Cardiorespiratory endurance; Maximal oxygen uptake; Threshold; Maximal oxygen uptake platfoum

G80-32

A

2095-2813(2017)07(a)-0010-04

教育部人文社科研究项目（项目编号：13yjc890050）,青少年心肺耐力有效监测方法和心肺耐力预警参数及预警机制构建的研究。

姚亚娟（1992—），女，汉，河北唐山人，硕士研究生在读，研究方向：运动与健康促进。

朱琳（1975—），女，汉，黑龙江人，博士，教授，研究方向：体质健康与健康促进，运动员生理机能评定，E-mail：40848567@qq.com。

10.16655/j.cnki.2095-2813.2017.19.010