王 伟，刘 杰，汪巧琴，修立伟

（1.北京市上地实验学校，北京 100085；2.安徽省宿松县许岭初级中学，安徽 安庆 246523）

实验与调查

北京体育大学乒乓球方向本科生（男生）心肺功能测定与分析

王 伟1，刘 杰1，汪巧琴1，修立伟2

（1.北京市上地实验学校，北京 100085；2.安徽省宿松县许岭初级中学，安徽 安庆 246523）

本文采用文献资料法、实验法和数理统计法等研究方法，通过在不同阶段下摄氧量（VO2）、心率（HR）、呼吸频率（RF）、通气量（VE）、氧脉搏（O2Pulse）等指标的变化分析北京体育大学本科生（男生）心肺功能的变化规律。

最大摄氧量；心肺功能；体育专业

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

北京体育大学乒乓球方向本科生（男生）心肺功能情况。

1.2 研究方法

1.2.1 文献资料法 通过中国知网图文数据库等进行心肺功能方面相关资料搜集，为全面了解本课题领域的研究现状和前沿动态提供理论基础。

1.2.2 实验法 （1）实验对象。随机选择北京体育大学乒乓球本科生（男生）每年级各10名，共30名（经健康检查，无心肺肝肾及内分泌等疾病病史）。要求测试者在测试前几天内没有过大、过强的运动量，没有吸烟、饮酒等行为，在饭后2h进行实验。（2）测试仪器。意大利COSMEDk4b2运动心肺功能测试系统、德国H/P/cosmospular运动跑台。（3）测试方案。本文所采用的Bruce方案，其是一种标准化的递增负荷运动，由于Bruce方案的负荷起点相对较高，级差较大，能够较稳步且层次分明地调动人体的生理机能变化，更适合用于体能较强的体育学院学生进行生理功能的测试。通过意大利COSMEDk4b2运动心肺功能测试系统和德国H/P/cosmospular运动跑台对随机选的实验对象进行试验，测试时保证测试系统在正常状态，受试者佩戴心率带。运动速度与跑台坡度按Bruce方案（表1）程控调节步行的速度与坡度分7个负荷等级。每级负荷阶段运动时间为3min。运动时要求受试者双手不扶扶手，直至力竭为止。通过传感器收集受试者在每一阶段的心肺活动。测试要求：当继续增加运动负荷后，其摄氧量的递增值小于2ml/kg或150ml/min。受试者的心律大于180次/ min。运动时呼吸商大于1.10。在测试停止后2min时，血乳酸浓度＞100mg/dl。继续运动时摄氧量出现下降。体力达到力竭状态，受试者不能保持原有的运动速度。（4）测试步骤。测试前，先向受试者简要讲解测试方法和要求，令受试者做适应性练习，以消除紧张恐惧心理并适应跑台运动的规律。然后建立个人信息档案，输入相关信息，佩戴好心率带，带好呼吸面罩，检查是否漏气，佩戴好跑台安全带，准备好后，即按Bruce方案开始运动，直至受试者力竭而终止测试。（5）主要检测指标。包括摄氧量的绝对值（VO2L/min）和相对值（VO2ml/kg/min）、通气量（VE L/min）、心率（HR）、氧脉搏（O2Pulse）、呼吸频率（RF）等。（6）注意事项。在做最大摄氧量直接测量前，应对受试者进行严格体格检查，以免发生意外。测试过程中，应注意观察受试者体力变化。受试者运动节奏明显失调应立即停止测试。运动速度与跑台坡度及自动分析气样的时间，应按标准化程序严格控制。

1.2.3 数理统计法 所有测试数据均在计算机上通过 Excel 2003建立原始数据库。通过平均数（）、标准差（S）进行比较。

2 结果与分析

由于本实验是递增负荷运动试验，故将其划分为3个研究阶段，分别是一二阶段、三四阶段、五六阶段观察。由于第七阶段没完成人数较少，故不作为研究阶段。

2.1 实验对象基本情况及相关概念界定

测试人员平均年龄为21.13岁，运动年限平均在4.5年，身高平均在172.4cm。实验对象的基本情况见表2。心肺功能与BMI：心肺功能是人体心脏泵血及肺部吸入氧气的能力，而两者的能力又直接影响全身器官及肌肉的活动。BMI指数，即身体质量指数，英文为Body Mass Index，简称BMI，是用体重公斤数除以身高米数平方得出的数字，是目前国际上常用的衡量人体胖瘦程度及是否健康的一个标准。

2.2 安静时心肺功能的指标分析

安静时人体各项的生理指标相对稳定，机体处于一个合理的状态。心率（HR）：用来描述心动周期的专业术语，是指心脏每分钟跳动的次数，以第一声音为准。每分钟呼吸的次数称为呼吸频率（RF）。摄氧量（VO2）是指组织细胞所能消耗或利用的氧气量，即摄氧量的多少，反映有氧能量系统运作的情形。通气量指单位时间内气体量。每分摄氧量与心率之比为氧脉搏（亦即VO2/HR）。氧脉搏（O2Pulse）是评定摄氧能力的一个重要指标，氧脉搏越高说明心肺功能越好，效率越高，运动时O2P的大小反映血氧饱和度的高低。呼吸商（RQ）又称气体交换率，指生物体在同一时间内，释放二氧化碳与吸收氧气的体积之比或摩尔数之比。2011级与2012级、2013级的安静是心肺功能数据见表3。

表2 实验对象基本情况±S

表2 实验对象基本情况±S

年级 年龄/y 身高/cm 体重/kg BMI/（kg/㎡）2012级、2013级 20.6±0.97 173.2±5.76 65.5±6.88 22.14±1.42 2011级 22.3±1.36 171.6±5.68 70.6±7.88 23.68±2.58

表3 安静时心肺功能的指标±S

表3 安静时心肺功能的指标±S

年级 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/mi） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012级、2013级 0.52±0.15 7.41±2.35 15.34±4.1 85±22 20.03±4.5 6.38±2.28 0.74±0.08 2011级 0.5±0.17 7.3±2.35 15.81±5.6 81±11 19.14±5.00 6.18±2.00 0.76±0.08

表4 一二阶段时心肺功能的指标±S

表4 一二阶段时心肺功能的指标±S

年级 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/min） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012级、2013级 3.29±0.36 33.01±5.50 52.18±8.26 130.86±14.39 31.99±5.06 18.70±4.03 0.74±0.06 2011级 2.04±0.43 27.90±6.17 46.55±8.61 117.68±13.65 29.33±3.45 17.32±3.41 0.75±0.08

表5 三四阶段心肺功能指标±S

表5 三四阶段心肺功能指标±S

年级 VO2/（L/min） VO2/（ml/kg/ min） VE/（L/min） HR/（beat/min） RF/（breath/ min）O2Pulse/（ml/ beat） RQ 2012级、2013级 4.03±0.48 57.62±7.74 105.25±19.21 177.93±12.15 43.83±8.96 24.41±6.51 0.88±0.08 2011级 3.67±1.07 50.23±14.99 105.85±33.49 170.56±25.46 44.04±8.17 22.12±5.52 0.89±0.12

表6 五六阶段的心肺功能指标±S

表6 五六阶段的心肺功能指标±S

年级 VO2/（L/min）VO2max/（ml/kg/min） VE/（L/min） HRmax/（beat/ min）RF/（breath/ min） O2Pulse/（ml/beat） RQ 2012级、2013级 4.27±0.73 61.00±11.33 132.74±24.36 193.53±7.64 53.20±9.70 24.42±9.66 0.93±0.12 2011级 3.60±1.09 49.10±15.92 112.94±33.83 182.8±13.64 45.02±8.20 19.80±6.25 0.92±0.13

2.3 心肺功能指标分析

一二阶段是指在前6min的运动，此阶段分为2个等级，第1等级的速度为2.7km/h，坡度为10/%；时间：3min。第2等级的速度为4.0km/h，坡度为12/%；时间：3min，三四阶段是指测试时间在6～12min，在这一阶段变化很大。速度、坡度都有明显提升。五六阶段受试者感觉非常吃力甚至力竭。这一阶段的测试时间指12min到测试停止。

测试结果显示（表4～表6），在一二阶段，2012级、2013级与2011级的各项指标在此阶段有一定的差异显现，但不明显。三四阶段在摄氧量、通气量、心率上有显著的差异。这一阶段2012级、2013级与2011级各项指标都有明显的差异，各项指标随着负荷的递增而表现出递增的变化，反应出2012级、2013级整体的心肺功能在此阶段要强于2011级。到了五六阶段，摄氧量、气量、心率反应、呼吸频率的明显变化充分说明2012级、2013级与2011级在最大负荷运动时表现出的心肺功能差异，在运动时身体机能吸收氧和利用氧的能力差异。在氧脉搏方面也出现了一定的差异，2012级、2013级的显示要比2011级的要高。由此说明，2012级、2013级心肺功能要好于2011级，其效率也高于2011级。在呼吸商方面没有大的差异。可以看出，2012级、2013级更能适应大强度的运动，并能持续坚持。2011级的心肺功能虽然达到最大值，但坚持测试的时间说明，其持续运动的能力比2012级、2013级要弱。

2.4 极限负荷时心肺功能指标分析

最大摄氧量反映人体在极量负荷时心肺功能水平的一个重要指标，主要由循环系统的功能来决定，它表示氧运转能力的总和，它由最大心输出量和最大氧摄取量来确定。它反映了肺的储备能力。经测定分析北京体育大学乒乓球方向本科生（男生）的摄氧量与普通男子摄氧量相比，相对摄氧量处于较佳的范围，说明体育专业学生每公斤体重利用氧的能力是比较强的。也反应出体育专业学生的肺储备能力是比较好的。

3 结 论

3.1 在安静时，2011级与2012级、2013级的各项指标没有明显差异，都在正常的指标范围，此时不能看出心肺功能的差异。

3.2 在测试初期（一二阶段），2011级的各项指标显示要优于2012级、2013级；测试中期（三四阶段），2011级的各个指标内部波动幅度较大，说明个体差异较大。2012级、2013级各个指标波动幅度较小，说明整体的心肺功能较强；测试后期（五六阶段），2011级各个指标相对稳定，各指标均低于2012级、2013级，说明在最大负荷时2011级的承受能力较强，但是测试数据显示，2012级、2013级运动的时间相对较长。由此说明，2012级、2013级在大负荷下持续运动强于2011级。

3.3 极限负荷的运动说明北京体育大学的学生有氧运动能力较强，机体运动时表现出竞技性，在长期训练中获得了较好身体素质。

[1]陈嵘.常用运动心肺功能非损伤评价方法及其应用研究进展[J].浙江体育科学，2007（3）：101-109.

[2]李艳斌，贾巍.少年中长跑运动员心肺功能特点的研究[J].沈阳体育学院学报，2011（5）：64-71.

[3]张佑琏.大学生Bruce方案运动中气体代谢特征的实验研究[J].山西师大体育学院学报，2003（4）：99-101.

[4]朱威，曹峰锐.高校学生心肺功能特征及各指标间的相关性研究[J].运动， 2012（21）：66-68.

G846

A

1674-151X（2017）01-057-03

10.3969/j.issn.1674-151x.2017.02.030

投稿日期：2016-12-16

论文说明：第七届首都青年学者论坛一等奖。

王伟，体育教师。研究方向：体育教学。