有氧能力的影响因素及其检测

2019-11-24李贤珍

体育科技文献通报 2019年12期

李贤珍

有氧能力也称有氧耐力，是指长时间进行有氧供能的工作能力，其于二零一六年被美国运动医学学会评为“临床生命特征”，随后受到人们广泛关注。有氧代谢能力是指机体在供氧充足的情况下，经过能源物质氧化分解供应能量完成工作的能力。充足的供养为确保落实有氧工作的基础，同样为制约有氧工作的主要原因。所以，单位时间内机体的最大摄氧水平以及氧利用率是评价人体有氧工作能力主要指标[1]。近段时间，在有氧能力、运动训练的密切关联的全新指标逐渐进入人们的眼球并得以应用，虽然在20世纪具备专家学者提出相关的指标，出于尚未有效呈现运动训练实践价值。该文章重点对有氧能力的影响因素和检测指标展开研究分析。

1 有氧能力的影响因素

1.1 肺通气、肺换气的能力

肺呼吸是外界环境与血液气体交换和新陈代谢所需能量运转的保证，一般来说，肺呼吸运动包括肺通气和肺换气。因呼吸肌持续有节律的工作又为整个肺呼吸过程提供着动力，所以肺呼吸能力(除组织换气)受肺通气与呼吸器官的影响较大。研究表明[2]，在适高海拔地区运动状态下，肺气体扩散会受到抑制，动脉氧分压一旦下降会致使氧供应提高，运动能力增加，增加的氧供应加速氧气的扩散，为入血提供动力。从呼吸系统看，肺通气量越大，吸入体内的氧气量就越多，有氧运动具备约好的能力。

1.2 心脏的射血能力

心脏射血能力可实现血液循环的促进，可在很短的时间中，倘若提高了心脏出血量，运送氧气就会显著提高。运动水平可影响心脏的形态，且其变化也和运动员的最大有氧运动能力紧密联系。在体育运动中，人体心脏射血量的影响因素：心室体积与心肌收缩能力的变化，若心脏收缩面积扩大，人体心脏的射血能力就会显著增强。

1.3 血液的载氧能力

人体中的糖、蛋白质和脂肪的氧化分解反应因氧气的参与得以顺利进行，人体自身不能生成氧气，也不能对氧气进行储藏，所以获取氧气只可借助外界空气。机体将氧气从空气中输送进肌肉组织内部，该过程就是血液运输氧气系统[3]。人体肺部中的氧气通过血红蛋白组织传送到人体组织细胞，若人体生理机能血红蛋白含量增加，人体中的氧气含量就会显著增多。假如人体血红蛋白降低百分之十的话，对有氧能力的影响比较明显。

1.4 骨骼肌利用氧的能力

骨骼肌中有氧代谢能力发展为影响有氧能力的重要因素，有氧代谢中酶含量提高之后，应用氧气技能持续提高，其表示机体有氧代谢能力持续提升。但骨骼肌组织的有氧代谢能力、纤维种类紧密关联，例如肌肉中红肌纤维具备很大的占比，有氧代谢的能力就越强。研究表明[4]，耐力训练能够让线粒体酶活性升高，增加骨骼肌中有氧代谢酶的活性含量。酶活性的适应性提高对运动员有氧代谢能力和运动成绩的提高或许拥有决定性作用。当下，基本表示骨骼肌应用氧能力、心脏射血能力为影响有氧耐力重要因素。

1.5 肌糖原含量

肌糖原为人肌肉有氧代谢影响因素，具有转化效率高的特征。运动环节消耗了特别多的血糖，肌糖原拥有分解技能，不可以直接将其划分为葡萄糖，历经分解可获得乳酸，通过血液进入人体肝脏中，在肝脏中转换为合成葡萄糖或肝糖原。在很长时间的高强度运动过程中，运动前肌糖原储量决定了感觉力竭的时间，基于此肌糖原针对耐力运动、极量运动全部为必备能源。实现身体肌糖原储量的提升，降低运动过程中利用糖原的速率，提高运动之后糖原的恢复能力，且落实超量恢复，对提升耐力运动能力具备特别重要的意义。降低机体氧气消耗量后，代谢过程中形成的产物会排出到身体之外，不会在体内堆积，对身体形成不利的影响。基于此，在肌肉下具备更高的糖原，就具备更多的有氧供能潜力。

2 有氧能力检测指标

2.1 最大摄氧量

最大摄氧量(VO2max)主要指人体在剧烈运动时，人体肌肉与心肺功能中氧气能力达到最高的水平，人体技能在短时间内获取的氧气含量，同时被称为最大吸氧量或耗氧量。它能够反映人体机能氧气运输、吸收、利用的技能，发展为有氧工作能力评判的主要指标[5]。VO2max是评判心肺功能和有氧能力的金指标，其于19世纪20年代被Hill和Lupton发现并定义[6]，而后在世界各国的运动生理实验室得到普遍使用，且做出了许多研究。研究表明，摄氧量越高，反映出运动员有氧功能水平较高，运动员的耐力水平就越高，主要以耐力性强的运动项目为主，如游泳、马拉松、足球、滑雪等均以提高运动员的VO2max为关键目标。VO2max是反映有氧能力的关键指标，并不适用于运动员有氧能力的动态检测[7]。当前，测量VO2max的方式有多种，主要可以分为直接测试法和间接测试法。

2.1.1 直接测试法

直接测试法是指运动员在运动场地或在实验室使用运动跑台、功率自行车等进行逐级递增负荷运动，并利用气体分析仪直接测定摄氧量。最大摄氧量的判断标准：(1)继续运动后，摄氧量差小于1.5ml/kg/min；(2)呼吸商成人大于1.1,少儿大于1,心率>95%最大心率(220-年龄)，血乳酸大于7～8mmol/L；(3)体力消耗完毕后，无法保持原本的运动速度；(4)摄氧量伴随提高运动强度产生平台或降低。其中，满足以上3项即可判定达到VO2max。

2.1.2 间接测试法

间接测试法是指受试者进行亚极限强度运动，依据心率等数据运算出最大摄氧量的方法，该方法简便、易于接受、可适用于不同人群，但精确度不高，误差较大。在应用一样模式获得结果后，对比相同受试成员身体机能改变上则体现较好的作用。

2.2 无氧阈

无氧阈(AT)[8]为在递增负荷运动环节，其为有氧代谢功能更改为无氧代谢供能的转折。该指标反映了人体在渐增负荷运动中血乳酸开始积累时的最大摄氧量百分利用率，关键是反映骨骼肌对氧的使用能力。经剖析看出[9-10]，伴随着运动强度的变化，最大摄氧量虽停止增加，但最大摄氧量还会不断提高，训练实践也证实了AT强度监控训练是发展有氧运动能力最有效方法。

2.2.1 通气阈

人体在运动过程中，会提高负荷，应用通气改变拐点测量乳酸阈，将其当做通气阈。通气阈为判断乳酸阈的非损伤性模式，在判断过程中，其模式应用通气量大量提高的开始点进行确定。确定肺通气阈的方式主要有气体交换率(RQ)、V-slop法、EQ法。其中，RQ法为无创确定无氧阈最简单的模式。RQ为CO2排出量和O2摄入量的比重，按照糖供能化学定比关系而言，脂肪功能过程中，1000ml氧气可形成7000ml二氧化碳，该时期的气体交换比率是0.7；氨基酸供能下RQ=0.8，糖有氧代谢供能RQ=1。出于提升了运动强度，提升人体下的H+浓度，乳酸中缓冲物与生成乳酸钠能够分解出大量的二氧化碳，该时期RQ会超出1。实际无氧阈下RQ=1,实际数值取决于运动过程中代谢容量、运动强度。

V-slop法：Beaver等分析表示，倘若VCO2比VO2大，人体会形成代谢性酸中毒。Beaver明确表示，运动开始后的某时间中，递增功率会导致组织二氧化碳的溶解不具备线性关系。与此同时，较大强度负荷检测下，人体代谢性酸中毒呼吸代偿和二氧化碳降低会导致通气时难以排尽废弃物质，V-slop法与标准碳酸氢根逐渐降低，动脉血乳酸数值大于1mmol/L时，达到标准值[11]。

2.2.2 心率无氧阈

Conconi等[12]研究表明，运动强度增加后运动员的心率、跑速表现出线性提高，实现某速度后，会降低人心率，产生平台态势。Conconi将跑速、心率产生的非线性点当其当做心率阈值，该方式为“Conconi test”。

2.2.3 积分肌电

Chaffin、光益宫下表明，在开展递增负荷训练时，由于运动强度不断提高，人体肌肉中积肌电值表现出递增的线性关系，实现最大负荷情况下，提高IEMG值会造成偏离非线性的情况，该偏离现状被当做积分肌电阈。积分肌电阈作为确认无氧阈的主要方法，检测方法较为简便、可接受程度较高。学者吴纪尧应用积分肌电阈检测方法对江西赛艇二十五名运动员的无氧阈测试评定,结果表明积分肌电阈与乳酸无氧阈、3000米跑成绩、6分钟最大功有密切联系。

2.3 血氧饱和度

血氧饱和度(SpO2)主要指人体血红蛋白中能够和氧气结合的含量与所有血红蛋白结合的比率，也就是血液中血液和氧气的浓度。一般人的动脉血液中氧气的饱和度为百分之九十八，静脉血液浓度为百分之七十五。在正常大气压下运动时，正常功能的肺可以很好地完成动脉血和氧结合，即使在大强度运动时，动脉的血氧饱和度仍可维持在较高的水平。机体在正常大气压下运动时，肺部能将氧气与动脉血管融合起来，虽然运动强度有所提高，动脉的血氧饱和度仍可维持在较高的程度。当运动强度大时，血氧饱和度未出现明显降低，但可判断肺部毛细血管中血液流动速度会不断提高，红细胞经过时间很短，血氧结合时间会缩短，所以肺泡中的动脉血也许不易达到绝对平衡。在大强度运动时，和正常个体相比较，因优秀运动员有更高的最大心输出量，让其肺毛细血管红细胞运输时间缩短，从而导致氧气和血液融合的时间较短，血氧饱和度更易降低。

2.4 肌氧饱和度

肌氧饱和度(SmO2)主要是指部分肌肉组织中氧气与血红蛋白的浓度所占的比率，它能反映肌肉内的氧浓度，其变化在一定程度上可反映人体局部肌肉的氧供应和氧利用的平衡。在一定范畴内，SmO2和运动强度呈负相关分布，即是运动强度显著提高，那么SmO2降低，个体不同的SmO2可随运动强度而存在显著差异变化。通过近红外光谱技术能高效、便捷、连续检测运动肌肉的肌氧的含量，氧气在人体中运输需要经过和血液下血红蛋白融合的氧合血红蛋白，近红外光谱应用无损测氧技术过程中出于具备不同含量的血红蛋白氧气,近红外光 (600～1000nm) 下吸收谱落实氧代谢。身体骨骼肌中，除却血红蛋白吸收光之外，肌红蛋白同样会参与吸收光,其两者实现了光谱的有效重叠，并且针对所有的吸收贡献均为25%、75%，与此同时皮下组织、黑色素、脂肪在吸收光中均为恒定的数量。基于此，在骨骼肌下，血红蛋白、氧结合为改变组织下氧饱和程度的第一因素。肌氧含量可评定机体有氧能力、运动强度、机体运动后的恢复能力、判断运动性疲劳和监测评价运动训练效果，其可作为一项连续、灵敏评定机体有氧能力的新指标。

2.5 临界功率

于20世纪60年代，临界功率由Scherrer和Monodz最初提出，首先，运动符合固定时达到最大运动强度，肌肉所做的功与最大持续时间之间的线性关系，也就是肌肉在很长时间运动并不疲惫的情况下，其时间、功会实现最大比率，并且其全部表示CP可对人有氧能力进行评定。CP理论的提出为人体机能评定方法的研究开辟了新的规模。Fahimed[13]通过高强度间歇训练对最大耗氧量的影响进行了探究,并得出最大耗氧量在经过10周的训练后得到了明显提高。临界功率当下已经发展为有氧能力重要指标，并且针对训练运动员具备显著的含义。

2.6 血红蛋白

血红蛋白(Hb)生物学功能第一为运载O2、CO2，缓冲酸性物质。人活动按照其耗氧属性和运动特点划分为无氧、有氧运动，其中有氧运动需要大量氧气落实分解氧气和合成代谢。针对耐力性项目而言，血红蛋白为评定有氧运动能力、有氧能力储备的主要指标。对正常群体而言，其血红蛋白范畴：男性120-160g/L，女性110-150g/L。针对耐力项目的运动成员而言，具备更高的血红蛋白含量要求，不是越高的含量越好，由于过多的红细胞会提高血液粘稠度，降低流动性，制约了血液中运输物质和血液的循环功能，降低了运动能力。当下表示，血红蛋白在160g/L左右情况下人可更好的发挥自身的最大有氧代谢能力。

2.7 最大通气量

最大通气量能决定氧量摄取的最大限度，在机体运动的过程当中，为保证氧量充足，需对最大通气量进行保障。有研究表明了最大通气量的决定要素：(1)呼吸机的收缩力量、胸部结构的完整性、呼吸肌和吸气肌是呼吸肌的组成部分。(2)呼吸道黏膜的通透性。肺内压关键是指使用大气和肺内压之间的差，人体中气体的肺泡能够顺利进入人体组织中。在人体的呼吸结构当中，生理无效腔存在于人体当中，在对该无效腔进行解剖的时，首要过程是在吸气的过程当中，在上呼吸道到细支气管当中会存留一部分气体。而肺泡无效腔是指：在肺部，血液的分配并不是十分均匀，与血液之间的交换存在必然的问题。所以，存留气体越多，交换的气体就越少。(3)肺泡组织的弹性。肺泡的弹性首要由肺的弹性纤维和肺泡内面液减去气界面表面的张力组成。肺的弹性能维持肺的扩张状态，有益于正常呼吸运动的维持，使肺通气量进一步增加。

2.8 最大心率

个体最大心率成为判断有氧代谢供能的主要指标。运动训练量不会对心率产生较大的作用，但通过长期训练能让运动员安静状态下的心率下降[14]。随着运动员心率储备的提高，运动员的心率潜力也会得到相应的提升。如果在最大心率不变的情况下长期展开专项训练，心脏的供氧能力会得到不断地提高，心输出量水平也会相应升高。另外，运动员在运动过程中，心率增加且随着其心脏的适应性改变，心肌也会不断增厚。因此，为了提高运动员机体的有氧代谢能力，需要提高运动员的心输出量。