最大攝氧量測試方法的比較分析學生：任賀指導老師：馬國東摘要：物質代謝和能量代謝是機體內各組織器官技能活動的基礎，而運動能力是身體各種機能活動的集中表現(xiàn)。根據(jù)能量方式的不同，運動能力可以劃分為有氧運動和無氧運動。而有氧供能的能力是基礎，對于它已經(jīng)有大量學者做過研究，其中最大攝氧量是評價有氧能力最常用和最有效的方法。本文通過閱讀大量文獻資料闡述最大攝氧量的各種測試方法對人體測試的效果分析。關鍵詞：最大攝氧量；測試方法；比較分析1最大攝氧量的測試方法及研究進展最大攝氧量(maximaloxygenconsumption,VO2max)是指在人體進行最大強度的運動，當機體出現(xiàn)無力繼續(xù)支撐接下來的運動時，所能攝入的氧氣含量。作為耐力運動員的重要選材依據(jù)之一，是反映人體有氧運動能力的重要指標， 高水平最大攝氧量是高水平有氧運動能力的基礎。以下綜合了國內外最大攝氧量的測試方法及研究進展。1.1最大攝氧量的直接測試根據(jù)測試方法的不同，最大攝氧量的測試可以分為直接測試法和間接測試法。兩者間的差異在于：直接測試法中受試者做極限強度的運動，最大攝氧量數(shù)值為直接測得；間接測試法中受試者做一定時間的次最大強度運動，通過心率以及其他監(jiān)測指標推算最大攝氧量。直接測試法是指受試者在實驗室或者在訓練場地利用功率計等進行極限運動 ，使用氣體代謝分析儀直接測定最大攝氧量的一種方法。氣體代謝分析儀直接測得通氣量，吸氣時的氧濃度和呼氣時氧濃度，再用公式獲得最大攝氧量。直接測試法通常采用遞增負荷實驗方案，常用的負荷方式為跑臺；功率自行車和臺階。針對某些特殊人群的測試(如：游泳運動員，皮艇運動員或殘疾人等)會采用手搖式功率計進行測試。直接測試法通常讓受試者在功率計上進行遞增負荷實驗 ，以測試其最大攝氧量。隨著科技進步，運動過程中呼吸機能的測試方法由初始的道格拉斯氣袋法 (Douglas一bag)發(fā)展到混合氣室法(Mixingehamber),進而發(fā)展到一口氣接一口氣分析法(BreathbyBreath);氣體代謝的測試技術也有了很大的進步，測試的精確度與準確度都得到了提高。1.1.1直接測試法的負荷通過直接測試法進行最大攝氧量測試屬于遞增負荷實驗 ，其運動負荷隨運動時間的延長而逐級遞增。遞增負荷實驗(GXT)可分為最大遞增負荷試驗和次極量遞增負荷實驗。美國運動醫(yī)學學會(ACSM)研究表明：測試的原因，受試對象的類型，是否提供適當?shù)脑O備和人員等因素決定了是采用最大遞增負荷測試或者次極量遞增負荷測試。一般來說，對于運動員和健康人群常常采用最大遞增負荷實驗通過氣體代謝分析儀直接測得最大攝氧量；次最大負荷往往應用于存在運動風險的非健康人群。1.1.2直接測試法提供負荷的方式提供負荷的方式即在測試過程中通過何種運動方式提供相應的運動負荷?，F(xiàn)在國際上比較流行的有跑臺測試和功率車測試兩種方法。其本質的區(qū)別就是運動方式的不同和運動負荷的差異。跑臺測試法是讓受試者在跑臺上以一定的運動負荷完成最大攝氧量測試的方法 。跑臺測試法有兩種遞增運動負荷的方式，一種是增加坡度；另一種是增加跑速，其具體方法是：受試者在運動過程中用特制的呼吸面罩是受試者正常吸入空氣，而將呼出氣體收集到特制的氣袋內以備用專門的氣體分析儀進行氣體分析，或直接輸入到氣體分析儀內進行氣體分析，氣體分析儀根據(jù)呼出氣中的氧含量計算出受試者的最大攝氧量。功率自行車測試是以功率車作為負荷方式，在轉速一定的情況下，通過增加阻力為受試者增加負荷。然后通過氣體分析儀對受試者的呼出氣體進行分析 ，得出最大攝氧量。由于最大攝氧量的測試結果與參與工作肌群的動員程度有關，所以不同測試方法測得的最大攝氧量數(shù)值有一定差別 ，通常跑臺測試所得的值比功率車要大，其關系詳見表1:表1:不同運動方式測定最大攝氧量值比較運動形式最大攝氧量（%）上坡跑（＞3%100水平跑95~100功率自行車（60轉/分）92~96手臂搖動曲柄65~75（依據(jù)Astrand,1982）跑臺和功率車這兩種負荷形式，既可以用于極限強度測試也可以用于次極限強度測試，測試方案比較靈活；對于受試者而言，這兩種運動方式易于接受；同是，它們都能在測試期間為受試者提供連續(xù)的遞增負荷。但是，他們自身也存在缺點，一般使用兩種儀器都需要一定的資金購買； 受試者對跑臺的運動方式都會感覺不適應和緊張；跑臺的運輸比較麻煩，功率車相對容易；功率車的儀器校對相對困難；跑臺的生理指標采集有一定的困難程度。直接測試法作為測定和評價最大攝氧量的標準實驗，在實驗當中需要對實驗的終止標準進行嚴格的監(jiān)控。終止遞增負荷實驗的絕對特征：1.中度或重度胸部疼痛；2.隨負荷的增加收縮壓突然下降超過10mmHg,并伴有其他缺血癥狀；3.出現(xiàn)神經(jīng)癥狀，如共濟失調，眩暈或者接近暈厥；4.出現(xiàn)缺血癥狀；5.技術上無法監(jiān)測心電圖或者血壓；6.受試者自己要求終止實驗；7.持續(xù)性室性心動過速終止遞增負荷實驗的相對特征：1.隨負荷的增加收縮壓突然下降超過10mmHg,但不伴有其他缺血癥狀；2.出現(xiàn)胸部疼痛3.疲勞、呼吸緊促、哮喘、腿部痙攣或者跛行；4.高血壓表現(xiàn)（收縮壓大于250mmHg和/或舒張壓大于115mmHg）；5.心律失常，如室上性心動過速！傳導阻滯或者換慢性心律失常等；6.出現(xiàn)束支傳導阻滯或者室內傳導延遲，并且不能于室上性心動過速鑒別。1.2最大攝氧量間接測試法12min跑12min跑作為一種場地測試法，要求受試者在田徑跑道，完成12分鐘的勻速跑動。測試要求受試者盡自己的最大努力完成盡可能遠的跑動距離。 測試結束后，由測試人員記錄受試者的跑動距離，然后代入公式，推算最大攝氧量。其公式為：VO2max（ml/kg.min-1）=［跑動距離（m）—504.9］：44.73庫拍的研究表明，12min跑的成績與最大攝氧量的相關系數(shù)為0.897,呈顯著相關1381"同時有實驗研究表明：對于少年男子而言，12min跑的測量結果與直接測試法（功率車測試法）的相關系數(shù)較低（r=0.383,p=0.117）139］。提示本方法可能不適合本年齡段男子進行最大攝氧量測試。20M折返跑20M折返跑作為一種間接評價最大攝氧量的手段，己在歐洲各國，美國，加拿大和日本等廣泛施行。我國對20M折返跑的研究尚不充分。其方法為：讓受試者在長度為20米的跑道上做折返運動，受試者的步頻受到間隔雙音的控制，隨著節(jié)奏逐漸加快，受試者的運動負荷不斷增加"在運動結束的即刻，記錄受試者的跑動級別和跑動回合，從而推算其最大攝氧量"目前比較成熟的方案有應用于網(wǎng)球運動員的beep一test,主要是評價網(wǎng)球運動員的心血管機能.試選取最大有氧速度（MAS）和年齡作為影響因子，20米折返跑更加適用于成年人測試，由于少年兒童的意志力較為薄弱，在沒有達到個體最大攝氧量時就終止測試，若想提高測試的準確性，必須對方案進行改進。臺階試驗臺階試驗是一種成本較低的評價心肺功能的方法，通過測量在一定高度、一定頻率上下臺階后的恢復期心率來評定心肺功能。其基本原理為在運動后恢復期，心率恢復的快慢是心肺功能能力強弱的簡易表現(xiàn)，心肺功能越好，定量負荷運動后心率恢復得越快最早的臺階試驗始于哈佛疲勞實驗室，稱為哈佛臺階試驗，用于評價人體對運動負荷的適應能力。后來為了適應不同人群的需耍 ，研究者對臺階試驗從臺階高度或運動負荷時間等方面進行了修正 ，逐漸用于評價人體的心血管功能，因而出現(xiàn)了不同形式的臺階試驗。其中“俄亥俄”臺階試驗是適用于 18歲以上男性的多級遞增負荷測試，通過測試當心率達到150次/分時的運動組數(shù)來推測最大攝氧量。查因臺階試驗是專門為大學女生設計的試驗，該方法是通過22次/分上下臺階，3分鐘后的即刻心率推測最大攝氧量。斯庫比克在哈佛臺階試驗的基礎上，制定了適合于女性的斯庫比克心血管功能指數(shù) ，用于評價女性的心血管功能；日本也將哈佛臺階試驗進行了改良，用于日本體力活動評價中對心血管功能的評價。 我國學者在1984年根據(jù)中國兒童青少年的特點，重新修改了臺階高度，并通過大樣本測試制定了7-16歲中國兒童青少年心功能評價等級。但是，眾多改良臺階試驗的研究結果不一致，利用臺階試驗評價人體的心肺功能仍存在一定的局限性。我國于2002年開始將臺階試驗用于我國學生體質監(jiān)測中，以評價學生心血管功能。臺階試驗因對設備要求簡單、廉價、上下臺階技術幾乎無需培訓、臺階指數(shù)對體宵鍛煉的敏感性強等優(yōu)點，被廣泛用于群體測試中。但是，隨著人們對心肺功能評價方法研究的發(fā)展，臺階試驗能否有效評價人體心肺功能能力受到許多質疑。有研究表明通過臺階試驗測得的臺階指數(shù)不能對人體心血管功能做出精確判斷，不能反映不同年齡和性別間的差昇。Santo等人根據(jù)受試者身高與下肢長短對臺階高度進行相應調整后，發(fā)現(xiàn)改良后的臺階試驗測得的臺階指數(shù)可以有效地反映人體的心肺功能，提示目前體質測量中常用的臺階試驗在方法、運動時間、上下臺階頻率和臺階高度等方面還有待改進。臺階試驗不能準確反映特殊人群的心血管功能能力，對于平衡能力差和體能差的人群來說，單次臺階試驗所需能耗是7-9代謝當量，這可能超過一些人的最大做功能力運動負荷要適用于受試者的體適能水平，不按節(jié)拍上下臺階和下肢過度疲勞均會影響測試結果。日本于1999年將臺階實驗從體力評價等級中剔除，其原因是認為青少年不斷長高，而使用同一臺階高度進行測試，其數(shù)據(jù)可比性差。1000(800)米跑男生1000米、女生800米跑是我國最早用于評價學生耐力素質的方法。其對場地設施要求簡單，只需度量標準的場地和秒表即可。目前 1000(800)米跑仍是我國學生體育達標的測試項目。前人經(jīng)調查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學生不喜歡1000(800)米跑這一測試項目，認為耐力跑測試較枯燥乏味。1000(800)米跑是以糖酵解系統(tǒng)供能為主的項目，運動后機體會產(chǎn)生大量乳酸，可能會有酸痛感出現(xiàn)。因此會出現(xiàn)厭跑、怕跑的現(xiàn)象，導致學生未盡自身最大能力完成測試。對大學生的研究報道［3?,1000m(男)、800m〈女〉跑成績與最大攝飄量值兩者無顯著性相關。在 1000(800)米跑測試成績與臺階試指數(shù)的一致性的研究中，黃今認為兩種測試方法的測試結果不一致 ，推薦使用臺階試驗作為評價心肺功能的方法。Safritetal于1988年分析了使用長距離跑的各種研究的有效性問題 ，發(fā)現(xiàn)長距離跑評價心肺功能的有效性對男女孩都有普遍意義 ，但是距離不能過短;KrahenbuhletaL提出，要想提高長距離跑成績與最大攝氧量值的相關性 ，最好的方法為適當?shù)卦黾泳嚯x，認為1600米跑對于男孩和女孩來說均是預測最大攝氧量較有效的方法。由上看出 ，大量研究證明，1000(800)米跑測試不能準確、有效反映人體的心肺功能。1.3 其他方法除了上述幾種間接測試意外，采用功率車對最大攝氧量的預測具體有很多方法，比如Astrand-Rhyming法，陳文靖法，賈金鼎法，F(xiàn)ox法等，其主要理論基礎都是基于Pwc170機能測驗。PWC是英語“PhysicalWorkCapacity”一詞的縮寫，可把它直譯成“身體工作能力”。 身體工作能力測驗和最大攝氧量測驗一樣，是一種測量身體健康適應(Physicalfitness)的現(xiàn)代方法。其主要原理是心率接近170次/min時與肌肉工作強度呈直線相關關系，心率達到170次/min時，在這種肌肉工作條件下，呼吸和循環(huán)系統(tǒng)的機能相互適應，變化是顯著和強有力的，機能水平平均相當最大工作能力的70%—80%。根據(jù)PWC170值與最大吸氧量之間在一定范圍內存在著高度相關關系 ，故可用PWC170值來推算運動員的最大吸氧量。測定PWC170的意義在于，PWC170指數(shù)是一項反映人體有氧工作能力的指標，其數(shù)值的高低與人體的有氧工作能力有直接關系 ，測試者可以根據(jù)不同時期個

體PWC170數(shù)值的變化評定受試者個體機能狀態(tài)〃如在一定的運動干預下，經(jīng)過一定時期的鍛煉，個體的PWC170指數(shù)一直沒有提高，甚至出現(xiàn)下降，則提示可能出現(xiàn)鍛煉方法不當，身體疲勞，或者病態(tài)表現(xiàn)這些方法的信度和效度以得到專家的研究和證實，由于這些試驗的測試方法各不相同，所以其測試結果也存在著一定的差異。有待于進一步的校對。目前己經(jīng)實行的間接測定法，各有其優(yōu)缺點詳見表2:表2:不同測試方法負荷方式的比較優(yōu)點缺點臺階試驗功率車測試（Astrand一Rhyming法，陳文峭法，F(xiàn)ox法）負荷設備簡易負荷大小精確，能夠準確調整受試者位置固定，能夠提供動態(tài)的心電或血壓監(jiān)控（ECG,BP…）負荷量依賴人體重量有摔倒的危險（特別對于老年人）心肺功能未達到最大時，肌肉首先出現(xiàn)疲勞需要定期校