影响大学生最大吸氧量的因素及其测定方法(综述)

陈瀚文，徐恒通

最大吸氧量是指通过整个身体的骨骼肌肉群的募集所参加的逐级递增负荷运动中，运动一段时间过后，不论怎么呼吸或者加大运动的负荷功率，氧气都无法再被人体更多的利用，这时单位时间(通常以分钟为单位)所能吸取的氧气数量就是最大吸氧量(VO2max)。最大吸氧量是目前公认的用来反映一个人心肺功能的指标，而心肺功能是用来反映大学生体质的重要指标之一，因此通过最大吸氧量数值的高低可以直接反映大学生的身体素质和有氧工作能力。本文主要对影响我国高校大学生最大吸氧量的因素及最大吸氧量的测定方法的研究成果进行综述，为更好的提高我国高校大学生的身体素质和有氧工作能力提供理论参考。

1 最大吸氧量的影响因素

1.1 遗传因素

最大摄氧量(VO2max)是指在递增负荷运动时人体所消耗的氧气量的最大值，是评估人体有氧能力的重要因素之一。自20世纪70年代以来，国内外大多数学者开始对最大吸氧量于遗传的关系进行大量研究，认为遗传因素对最大吸氧量的影响较为显著。其中生理学家克索拉斯于1972年进行的25对双生子(15对单卵和10对双卵)VO2max的实验最为人熟知，他通过实验发现最大吸氧量的遗传度为93.4%，说明遗传因素对最大吸氧量有较大的决定因素[1]。此外通过研究，包查(1983)认为70%-80%的最大吸氧量受遗传因素的影响。但也有部分学者认为，人类的有氧工作能力基本不靠遗传影响[2]。

1.2 训练因素

根据文献的资料说明，大部分作者通过设定锻炼的项目、频率和时间，干预一般大学生进行为期数周乃至数月的体育锻炼，通过对体育锻炼前后两次VO2max的数据进行对比分析，确定了受试者最大吸氧量的数值相较于训练之前有所提升。李广宁通过对普通年轻男性进行8周大强度间歇训练干预后，包括中等强度的对照组在内的男性的最大吸氧量都得到了明显的提升[3]。需要注意的是，不同的运动项目对于VO2max的影响也有所不同。大量研究表明，系统训练可以使受试者的最大吸氧量提升5%—20%，只是对受试者自身水平而言，但也有个别人可以通过训练提高25%以上，这通常是由于在训练前初始健康水平较低或训练时体重和体脂率下降较多。

1.3 肺呼吸能力因素

肺是通过呼吸肌有节奏的，持续的收缩来吸入空气，从而完成肺泡与肺毛细血管血液之间的气体互换，将氧气输送至人体各处，所以，肺呼吸能力一部分受到呼吸肌工作能力的影响。有研究表明，一般人在短时间进行大强度或者长时间进行耐力运动时，呼吸肌会出现疲劳。同时，又有研究证明，一般人的呼吸肌疲劳可能是由于在进行递增负荷运动或者长时间进行耐力运动时，人体内大量的血液会进入骨骼肌群进行养分运输和废物代谢，从而使身体内的呼吸肌得不到充足的血液[4]。所以，呼吸肌疲劳可能是制约高强度或者长时间进行耐力运动中血氧交换的因素之一。在文献综述中，国内学者郭堉圻通过研究显示普通大学生通过干预呼吸肌的训练后，最大吸氧量得到了明显的提高，但王男等对运动员的呼吸肌进行训练干预后，运动员的最大吸氧量没有显着增加。说明在类似的呼吸肌训练过后，没有接受过系统训练大学生的最大吸氧量相较于运动员来说出现了相对较明显的提升[5]。

1.4 生活习惯因素

吸烟对人体健康危害极大，人体在吸入烟后，烟中的一氧化碳会与红细胞结合，从而降低人体补充氧的能力，使人体的有氧工作能力大幅下降。根据Larry T. Wier的研究显示，吸烟指数(每天吸烟支数×吸烟年数)为轻度吸烟、中度吸烟和重度吸烟的男性的最大吸氧量相比于无吸烟史的男性分别下降6%、11%和24%。当前，我国高校的一些大学生有抽烟的习惯，这会使他们的心肺功能有不同程度的下滑。此外，长期饮酒对人体心血管系统和神经系统都有较大的损害[6]，会使人体有氧运动能力下降，从而影响最大吸氧量。

2 最大吸氧量的测定方法

2.1 直接测定法

最大吸氧量的直接测定法是指受试者在具有跑台、功率自行车的实验室内通过以上两种仪器设备进行逐级递增负荷的运动，使用呼吸面罩和气体代谢分析仪对受试者在其运动过程中呼出的气体进行收集和分析，从而计算出受试者最大吸氧量的一种方法。为保证受试者达到或接近最大吸氧量平台，在运动过程中受试者还应该至少具备以下任意一项指标才可被评定为达到最大吸氧量：(1)呼吸商达到或超过1.10；(2)运动过程的中心率达到或超过180次/分；(3)受试者主观已不愿再坚持下去(RPE等级主观达到17级以上)，精神鼓励已无效果。直接测定法方法严谨，测量出的数据较为精准，还可以获得受试者的其他多项生理指标，但是需要专门的场地和昂贵的测试仪器，对环境要求比较高；仪器的操作方法比较复杂，需要有较为专业的人来操作仪器；测试过程耗时较长，从给受试者佩戴氧气罩、心率带等仪器开始，到检查仪器，热身，开始进行递增负荷测试，结束为止，总共需要25分钟左右；实验后半部分的运动强度太大，不适合几乎没有运动基础的大学生进行测试[7]。

2.2 间接测定法

最大吸氧量的间接测定法是让受试者在专业测试仪器上或专门的场地内进行次最大强度运动来推测最大吸氧量的方法。通过测试过程中受试者的一系列生理指标，主观疲劳等级等其他数据和信息使用特定的公式计算受试者的最大吸氧量。场地测试是指在田径场等专业场地里根据计划，按照规定的时间或距离进行奔跑，计算奔跑的距离或者奔跑的时间来评定有氧工作能力的方法，同时场地测试也是评估大学生有氧工作能力的重要方式之一，例如库珀的12分钟跑。此外，还有要求受试者按照计划根据一定的节奏进行跑动的测试，比如20米折返跑[8]。上述两种测试的优点在于不受专业设备的局限，可以大批量的测试最大吸氧量，但是缺点在于容易受到受试者主观意志品质的影响，尤其是对不经常运动的大学生来说，忽然让他们进行12分钟跑测试或20米折返跑，运动强度较大，容易使受试者产生抵触情绪，在测试时不尽全力，影响测试中数据的采集。除了场地测试之外，还有功率自行车测试，常用的功率自行车测试有PWC170测试法、Fox测试法、陈文堉法等[9]，这些测试方法都是以功率自行车为基础进行次最大强度运动，运动一段时间后根据受试者的心率和功率自行车的输出功率通过特定公式来推算受试者的最大吸氧量。

3 总结

通过回顾影响最大摄氧量的因素及其测定方法，可以看出最大摄氧量是评估人体有氧能力的经典指标之一，受到遗传等先天因素影响和训练和环境等后天因素的影响[10]。此外，最大吸氧量的测定方法多种多样，但是会有一定的限制，比如需要在专业的实验室通过专业设备对受试者进行测量，过程复杂，不利于大批量测试；对于不经常锻炼的大学生来说运动强度偏大，有时还没有到最大摄氧量平台，下肢肌肉已经出现肌肉的明显酸痛，无法在继续进行递增负荷运动，从而无法准确的测量出受试者最大吸氧量的数值，需要我们在今后的应用时酌情考虑，针对不同体质的人群采用相对合理的测定方法。