体力活动与初中生心肺功能的关联性研究

王福杰,杨春华

(陇东学院体育学院，甘肃 庆阳 745000)

《中共中央国务院关于加强青少年体育增强青少年体质的意见》中指出：改革开放以来，我国青少年体育事业蓬勃发展，学校体育工作取得很大成绩，青少年营养水平和形态发育水平不断提高，极大地提升了全民健康素质。但是，必须清醒地看到，一方面由于片面追求升学率的影响，社会和学校存在重智育、轻体育的倾向，学生课业负担过重，休息和锻炼时间严重不足；另一方面由于体育设施和条件不足，学生体育课和体育活动难以保证。近期体质健康监测表明：青少年耐力、力量、速度等体能指标持续下降，视力不良率居高不下，城市超重和肥胖青少年的比例明显增加，部分农村青少年营养状况亟待改善。这些问题如不切实加以解决，将严重影响青少年的健康成长，乃至影响国家和民族的未来[1]。我国学生体质健康调研表明,中学生体力活动水平下降是导致其身体机能素质停滞下降的主要原因[2]。

1 研究对象

庆阳市第四中学、第六中学初中在校学生共193人，男生100人，女生90人。测试对象要求能进行正常活动、发育健全、身体健康并无明显生理缺陷。

2 研究方法

2.1 一般形态指标测量：

身高、体重测量：测试仪器为健民牌GMCS-Ⅱ系列身高体重测试仪(北京鑫东华腾体育器械有限公司生产)，身高精确度为0.1 cm，体重精确到0.1 kg。采用常规体质测量方法测试受试者身高、体重。

2.2 体力活动水平测定

受试者通过培训、讲解，填写7天体力活动和日常生活习惯问卷调查。

2.3 加速度传感器测定

使用 Actigraph GT3X传感器以及ActiLife 5软件(ActiLife Desktop Client.U.S.A.),设定数据采样间隔为60秒。佩戴七天后回收仪器，将仪器连接软件，输入仪器佩戴者的基本信息，下载仪器记录的原始数据。记录每天体力活动能耗(PAEE)、METs、轻强度体力活动时间(LPA)、中等强度体力活动时间(MPA)、高强度体力活动时间(VPA)。

2.4 心肺功能测试

使用指压法测受试者安静时心率，使用尤西姆学生体质健康测试仪测试学生的肺活量。采用20米节奏往返跑推算最大摄氧量，公式：Vo2max=31.025+3.238 V max-3.248A+0.1536·A·V max。

2.5 数据处理

所有数据均采用SPSS17.0统计软件进行处理，进行测试结果分析和测试结果的相关性分析。测试结果均以“平均数±标准差”表示，年级间样本做显著性检验，以P<0.05具有显著性的差异，以P<0.01具有非常显著性的差异。体力活动水平与心肺机能两样本间相关性用Pearson相关分析(r值)。以P<0.05作为相关具有显著性的水平，以P<0.01作为相关具有非常显著性的水平。

3 实验结果

3.1 初中学生身体形态测试结果(见表1)

表1 不同年级、性别身体形态测试结果

3.2 初中学生日常体力活动测试结果(见表2)

表2 初中生体力活动测试结果

注：* 表示男女组间显著性差异(P<0.05),**(P<0.01)

3.3 初中学生心肺机能测试结果(见表3)

表3 初中学生心肺机能指标统计结果

注：* 表示男女组间显著性差异(P<0.05),** (P<0.01)

表3数据可知，初中学生安静心率、肺活量、最大摄氧量处在正常范围之内，男、女生肺活量和最大摄氧量有差异，每公斤体重肺活量有非常明显的差异。

3.4 初中学生心肺机能与体力活动相关分析(见表4、表5)

表4数据可知，男生各组之间均有显著性差异，男生肺活量优良组与不及格组的BMI、静坐时间、中等以上体力活动时间、每公斤体重体力活动能耗均有非常显著的差异。男生肺活量优良组与及格组静坐时间没有差异，BMI、中等以上体力活动时间有差异。男生肺活量及格组与不及格组每公斤体重体力活动能耗有显著差异，BMI、静坐时间、中等以上体力活动时间有差异。

表4 初中男学生肺活量与体力活动显著性检验

注* 表示及格组与不及格组间显著性差异(P<0.05),** (P<0.01)，# 表示优良组与不及格者间显著性差异(P<0.05),## (P<0.01)，& 表示优良组与及格组间显著性差异(P<0.05),&& (P<0.01)

表5数据可知，女生肺活量优良组与不及格组BMI、静坐时间、每公斤体重体力活动能耗均有非常显著的差异，中等以上体力活动时间有差异。女生肺活量优良组与及格组BMI有显著差异，静坐时间有差异，其它两项无差异。女生肺活量及格组与不及格组BMI有非常明显的差异，静坐时间、每公斤体重体力活动能耗有差异，中等以上体力活动时间无差异。

3.5 初中学生静坐时间与心肺机能指标相关分析(见表6)

表5 初中女学生肺活量与体力活动显著性检验

注* 表示及格组与不及格组间显著性差异(P<0.05),** (P<0.01)，# 表示优良组与不及格者间显著性差异(P<0.05),## (P<0.01)，& 表示优良组与及格组间显著性差异(P<0.05),&& (P<0.01)

表6数据可知，男、女学生静坐时间与BMI非常显著的相关，与安静心率无相关，与肺活量成非常显著的负相关，与最大摄氧量成显著负相关。

3.6 初中学生最大摄氧量与体力活动相关分析(见表7)

表6 初中学生静坐时间与心肺机能指标相关系数

表7数据可知，男、女学生最大摄氧量与BMI成非常显著的负相关。男、女学生最大摄氧量与中等以上体力活动时间、每公斤体重体力活动能耗均成非常显著的相关，女生最大摄氧量与体力活动能耗成非常显著相关，男生最大摄氧量与体力活动能耗显著相关。

表7 初中学生最大摄氧量与体力活动相关系数

4 讨论

4.1 体力活动对身体健康的重要性

随着研究的不断深入，人们逐渐意识到青少年体质不是成年人体质的简单缩影，青少年生长发育的过程决定了青少年体质研究的独特性。体力活动对青少年体质与健康的研究虽然是成年人体质研究的延续，但由于青少年生长发育和青春期的影响，青少年个体差异大、体力活动不规律、各种慢性疾病发病率低，运动干预对健康直接效应不明显等诸多因素的影响，使青少年体质研究比成年人更加复杂。随着体力活动量和活动强度的增大，健康收益也将增加，体力活动的项目应该令人愉悦、多样化、适合个体的体质状况[3]。青少年每天至少参加1小时中等强度的体力活动是各国基本认可的作为推荐青少年体力活动的基础值。美国卫生与公共服务部正式向美国国民发布《2008 美国体力活动指南》，这是美国联邦政府迄今发布的第一部有关体力活动的全方位指导手册，与以前指南不同在于，建议青少年每周至少3天参与大强度的体力活动[4]。体力活动指南中多元化健康体适能目标的促进方案已日渐清晰，但相关的量化研究却刚刚起步。随着研究的进一步深人，针对青少年成年后可能的“健康问题”的体力活动方案和健康收益的大小等量化关系的研究，将成为今后关注的焦点。

本研究结果如表2显示，初中各年级体力活动水平存在显著的性别差异，静坐时间女生要多于男生，中等以上体力活动时间、总体力活动量、体力活动能耗、每公斤体力活动能耗男生都大于女生。在三个年级之间各组体力活动水平不同，其中静坐时间最短、中等以上体力活动时间最长、总体力活动量最大、体力活动能耗和每公斤体力活动能耗最多的都是初中二年级男女生。也就说明初中二年级男女学生的体力活动水平最高。初中三年级体力活动水平最低。各年级组中等以上体力活动时间普遍都低于60分钟，均未达到国际推荐的水平，以初中三年级最少。性别也是体力活动模式的影响因素,男生的体力活动较女生活跃，在初中三年级时期,中等以上体力活动时间明显下降,可能与学习压力增大、放弃体育课、业余体育活动等原因有关。静态活动是身体移动很少的，消耗的能量接近于静息代谢率的一类活动。学生的静态活动包括学习时间和闲暇时间静态活动，本研究调查结果显示静态活动时间长,则体力活动水平相对较差。

4.2 心肺功能对身体健康的影响

心肺机能是健康与体质评价的重要内容。国内外运动医学的大量研究证明，人体心肺功能水平与健康状况和运动能力密切相关。所以，心肺功能水平的优劣是反映机体体能水平高低的重要标志，因此检测和评价人体运动心肺功能是反映人体健康的重要方法。20米往返跑测验因其操作方法简便、易于实施与控制,有较高的效度和可靠性,目前已成为欧洲各国、美国、加拿大和日本等许多国家采用的主要心肺机能评价方法之一[5]。评定有氧工作能力最直接而有效的指标为最大摄氧量(VO2mxa),最大摄氧量在评定人体的心肺功能和健康状况中具有非常重要的意义。因为它是反映和评定人体在极量负荷时心肺功能水平高低的一个主要指标，也是评定人体有氧工作能力的重要指标之一[6]。最大摄氧量是在心肺功能和全身各器官,系统充分动员的条件下,单位时间内机体吸收和利用的氧容量,它的意义在于反映人体最大有氧代谢能力,反映心肺功能的转运能力和肌肉对氧的吸收和利用能力。虽然最大摄氧量较多受遗传因素的影响，但是通过运动训练也可以得到一定的提高[7]。国内外已有许多研究验证了该方法预测最大吸氧量的有效性和可靠性,包括不同的国家,不同的海拔高度和不同的性别和年龄。本研究如表3、4、5、7所示，初中学生安静心率、肺活量、最大摄氧量处在正常范围之内，男生的数值高于女生。男、女生肺活量和最大摄氧量有差异，每公斤体重肺活量有非常明显的差异，如上表所示，三个年级的男女学生肺活量都是高年级最多，低年级最少，这是受年龄和体重影响的正常现象。三个年级的安静心率基本在80次/分，初二男生(85.46±13.37次/分)最高，初三男生(77.5±8.6次/分)最少。最大摄氧量男生基本是(40 ml kg min)，女生(38ml kg min)，以初二年级男生(42.88±4.45 ml kg min)最高，初三年级女生(37.01±3.4 ml kg min)最低。

4.3 体力活动水平与心肺功能的关联性

儿童青少年的体力活动与心肺健康之间确实存在关系，且无论青春期前，还是在青春期中，通过体育锻炼都能促进其心肺健康，耐力训练可使最大摄氧量提高5 %～15 %。最常见的方式是有氧运动，如跑步、骑自行车、器械锻炼、爬楼梯、打篮球和快步走等。但由于研究过程的差异性，对于到底多少量的体力活动能促进心肺健康还没有公认的数据[8-9]。

本研究如表6所示：体力活动水平高的组别肺活量也处于相对较高的水平；男生各组之间均有显著性差异，男生肺活量优良组与不及格组BMI、静坐时间、中等以上体力活动时间、每公斤体重体力活动能耗均有非常显著的差异。男生肺活量优良组与及格组静坐时间没有差异，中等以上体力活动时间、BMI有差异。男生肺活量及格组与不及格组各项均有差异。女生肺活量优良组与不及格组BMI、静坐时间、每公斤体重体力活动能耗均有非常显著的差异，中等以上体力活动时间有差异。女生肺活量优良组与及格组只有BMI有显著差异，其他各项无差异。女生肺活量及格组与不及格组BMI有非常明显的差异，静坐时间、每公斤体重体力活动能耗有差异，中等以上体力活动时间无差异。本研究表7显示，男学生最大摄氧量与BMI指数、中等以上体力活动时间、每公斤体重体力活动能耗均成非常显著的相关(r=-0.527**;r=0.584**;r=0.718**)，男生最大摄氧量与每天体力活动能耗显著相关(r=0.230*)。女学生最大摄氧量与BMI指数、中等以上体力活动时间、每天体力活动能耗、每公斤体重体力活动能耗均成非常显著的相关(r=-.468**;r=.608**;r=.424**;r=.713**)。总体上，本研究通过对初中学生体力活动水平与心肺机能的测试，其结果显示，体力活动水平高的组别最大摄氧量、肺活量也处于相对较高的水平；静坐时间与最大摄氧量、肺活量成负相关；中等以上体力活动时间长的组别最大摄氧量和肺活量处于相对较高的水平。各年级组中等以上体力活动时间不足现象普遍均未达到国际推荐的水平，超重、肥胖的检出率与闲暇静态活动时间有关。同时表明中等以上体力活动时间和能量消耗与体质健康存在量效关系，增加中等强度及大强度的体力活动能够提高青少年体质。本研究结果也显示中等以上体力活动时间和能耗与心肺功能相关。

5 结论与建议

5.1 结论

初中学生静坐时间过长，中等以上体力活动时间不足，尤其以初中三年级最为严重。男生体力活动水平显著高于女生体力活动水平，提示提高女生体力活动水平对初中女学生更为重要。体力活动能耗水平显著影响最大摄氧量和肺活量水平，提示提高体力活动水平可以有效改善初中学生的心肺机能。体力活动水平与安静心率无相关性，提示青少年体力活动水平尚未影响到安静心率。

5.2 建议

学校的健康教育要重视加强学生对运动重要性的认识,鼓励中学生养成热爱体育锻炼的良好生活习惯,帮助学生选择适宜的体育锻炼，并注意保证学生在学校活动期间每天的体育锻炼时间，尽量减少学生的静坐时间。对于初中三年级学生，学校的体育课被占用或被挤掉，学生的精力集中在频繁的考试上，是学生的体质健康水平下降的重要影响因素。为了孩子的健康成长，积极响应中国的发展观，必须保证孩子足够的体力活动时间，以保证其正常的生长发育。