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無(wú)氧能力檢測(cè)研究范文

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無(wú)氧能力檢測(cè)研究

《河北體育學(xué)院學(xué)報(bào)》2016年第6期

摘要:

無(wú)氧能力在競(jìng)技訓(xùn)練與比賽過(guò)程中具有重要意義,但對(duì)其研究仍然薄弱、局限性強(qiáng)。鑒于此,歸納與梳理了最大氧虧積累測(cè)試、最大血乳酸水平測(cè)試、運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗測(cè)試、臨界功率測(cè)試與總效率測(cè)試等無(wú)氧能力評(píng)價(jià)方法的原理、可靠性及有效性。認(rèn)為,最大氧虧積累測(cè)試、最大血乳酸測(cè)試和臨界功率測(cè)試可以作為定性評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力的有效方法;運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗受眾多因素影響,在評(píng)價(jià)無(wú)氧能力方面存在較大誤差;在對(duì)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力進(jìn)行調(diào)控時(shí),總效率測(cè)試能夠表達(dá)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧與無(wú)氧能量的分配問(wèn)題,同時(shí)該方法考慮了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量利用率降低的問(wèn)題,對(duì)于進(jìn)一步理解疲勞與評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)節(jié)奏是有利的;由于存在個(gè)體差異及項(xiàng)目專(zhuān)項(xiàng)性特征,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)價(jià),五種測(cè)試方法在測(cè)試過(guò)程中不能交叉使用。

關(guān)鍵詞:

無(wú)氧能力檢測(cè);最大氧虧積累;最大血乳酸水平;運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗;臨界功率;總效率;信度;效度

人體運(yùn)動(dòng)能力是身體各個(gè)系統(tǒng)機(jī)能協(xié)調(diào)活動(dòng)的集中體現(xiàn)。根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能源物質(zhì)分解供能的方式及其比例可以分為有氧運(yùn)動(dòng)和無(wú)氧運(yùn)動(dòng)。無(wú)氧能力是指運(yùn)動(dòng)中的人體通過(guò)無(wú)氧代謝途徑提供能量進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的能力。其供能系統(tǒng)分別由非乳酸能(ATP-CP分解供能)和乳酸能(糖的無(wú)氧酵解供能)兩部分組成。在短跑、投擲、跳躍、短道速滑、擊劍以及足球等諸多運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中,無(wú)氧能力占主導(dǎo)地位,決定運(yùn)動(dòng)員的比賽成績(jī)。FosterC等人[1]研究發(fā)現(xiàn),在1500m自行車(chē)比賽中,無(wú)氧供能比例達(dá)到了50%左右;Spencer和Gastin[2]在200m、400m、800m和1500m的比賽項(xiàng)目研究中發(fā)現(xiàn),無(wú)氧供能比例分別達(dá)到71%、57%、34%和16%。同時(shí),在長(zhǎng)距離運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目比賽的后程沖刺階段,無(wú)氧能力是比賽制勝的重要保障。與有氧能力檢測(cè)方法相比,無(wú)氧能力檢測(cè)方法在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐中還面臨著諸多困境。在方法學(xué)層面,無(wú)氧能力檢測(cè)方法在較準(zhǔn)確確定非乳酸能和乳酸能供能比例問(wèn)題上仍未得到廣泛認(rèn)同;在操作層面,不存在針對(duì)某一專(zhuān)項(xiàng)所進(jìn)行的無(wú)氧能力的檢測(cè)方法,測(cè)試結(jié)果存在較大誤差;在基礎(chǔ)研究層面,體適能與健康研究者更傾向于使用有氧能力測(cè)試方法評(píng)價(jià)身體機(jī)能與健康狀態(tài),測(cè)定功率輸出時(shí),優(yōu)先選擇亞強(qiáng)度以及平均功率而非最大功率作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。無(wú)氧能力的測(cè)試方法雖然在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料中出現(xiàn)較多,但是到目前為止還并不存在一種方法既可以作為無(wú)氧能力評(píng)價(jià)的科學(xué)指示器,也可以解決目前存在的諸多問(wèn)題。基于無(wú)氧能力在各個(gè)運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目制勝中體現(xiàn)出的重要性,以及各測(cè)試方法在科學(xué)性、項(xiàng)目針對(duì)性、研究基礎(chǔ)方面所呈現(xiàn)的特點(diǎn),本文從提出背景、測(cè)試原理與方法、可靠性及使用效度等方面對(duì)各種方法進(jìn)行縱向梳理與橫向?qū)Ρ取?/p>

1無(wú)氧能力檢測(cè)指標(biāo)與方法

依據(jù)測(cè)試性質(zhì)劃分,無(wú)氧能力檢測(cè)可以分為生理學(xué)檢測(cè)和動(dòng)力學(xué)檢測(cè)。根據(jù)測(cè)試的內(nèi)容,無(wú)氧能力檢測(cè)可分為無(wú)氧能力檢測(cè)和無(wú)氧功率檢測(cè)兩部分。無(wú)氧能力從宏觀的角度強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)員在無(wú)氧代謝系統(tǒng)供能下所表現(xiàn)出來(lái)的運(yùn)動(dòng)能力或運(yùn)動(dòng)成績(jī),從微觀角度指人體肌肉通過(guò)無(wú)氧供能代謝系統(tǒng)能夠提供能量的總量或完成無(wú)氧功的總量[3]。其檢測(cè)多是通過(guò)生理指標(biāo)對(duì)機(jī)體所完成的總功進(jìn)行測(cè)量。無(wú)氧功率是指機(jī)體在最短時(shí)間內(nèi),在無(wú)氧條件下發(fā)揮最大力量和速度的能力[4],多從動(dòng)力學(xué)角度,通過(guò)測(cè)試與計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)體在無(wú)氧條件下完成的功率進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體測(cè)試方法與指標(biāo)如圖1所示。本文所談的無(wú)氧能力檢測(cè)指的是生理學(xué)方面的檢測(cè)。

2無(wú)氧能力檢測(cè)方法與原理

2.1最大氧虧積累(MAOD)檢測(cè)

1920年Krogh和Lindhard發(fā)表文章《從工作到休息轉(zhuǎn)變時(shí)呼吸的改變》[5]提出了“氧債”的概念;Hermansen于1969年重新界定“氧債”;1988年,Medb等人研究表明最大氧虧積累是無(wú)氧能力測(cè)試的定量表達(dá)方法。此后經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展,最大氧虧積累測(cè)試已經(jīng)成為無(wú)氧能力評(píng)價(jià)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。最大氧虧積累(Maxi-malaccumulatedoxygendeficit,MAOD)是指人體從事極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)時(shí)(一般持續(xù)2—3min),完成該項(xiàng)目的理論需氧量與實(shí)際耗氧量之差[4]。MAOD測(cè)試方法以個(gè)人跑臺(tái)速度(亞極量強(qiáng)度)或者功率輸出與攝氧量的關(guān)系為基礎(chǔ),建立線性方程。通過(guò)外推法,在超極限強(qiáng)度負(fù)荷下求得該負(fù)荷的理論需氧量,在此期間連續(xù)收集呼出的氣體,以求得在此過(guò)程中實(shí)際消耗的氧量。最大氧虧積累可以通過(guò)極限負(fù)荷理論上需要的氧量減去實(shí)際需要的氧量求得,如圖2所示。按照Medb等人的研究,亞極量強(qiáng)度的選取在35%—100%VO2max,維持20次,每次持續(xù)10min,測(cè)試穩(wěn)態(tài)耗氧量取自運(yùn)動(dòng)最后1—2mim;超極限強(qiáng)度的持續(xù)時(shí)間為2—3min。

2.1.1MAOD測(cè)試的可靠性

MAOD測(cè)試方法評(píng)價(jià)無(wú)氧能力主要基于以下兩個(gè)假設(shè):①最大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的需氧量可以通過(guò)線性關(guān)系外推亞最大強(qiáng)度與耗氧量的關(guān)系求得;②恒定運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度下所需要的氧量是一個(gè)常數(shù)。然而,根據(jù)Hansen等人[6]的研究結(jié)果,亞最大強(qiáng)度活動(dòng)肌肉的效率高于最大強(qiáng)度功率輸出時(shí)的活動(dòng)肌肉效率,此研究表明根據(jù)假設(shè)①所測(cè)的結(jié)果要小于實(shí)際需氧量與氧虧積累值。在Bangsbo[7]的一項(xiàng)研究中,令受試者在5%坡度的跑步機(jī)上做6min不同跑速運(yùn)動(dòng),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在亞最大強(qiáng)度條件下,較快速度所產(chǎn)生的吸氧量比較慢速度的回歸曲線預(yù)測(cè)值大,表明吸氧量并不是隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加而成線性的單調(diào)遞增。同時(shí)研究關(guān)于定量運(yùn)動(dòng)人體活動(dòng)肌肉所需要的能量是在不斷變化的,并非假設(shè)②中所提及的需氧量恒定不變。

2.1.2MAOD測(cè)試的有效性

目前關(guān)于MAOD測(cè)試無(wú)氧能力的方法有效性存在較大爭(zhēng)議,主要集中在運(yùn)動(dòng)肌肉數(shù)量與MAOD大小的關(guān)系和肌肉運(yùn)動(dòng)無(wú)氧產(chǎn)生ATP與MAOD的關(guān)系上。Bangsbo等人[7]讓無(wú)訓(xùn)練經(jīng)歷的男性測(cè)試者進(jìn)行恒定的超極限強(qiáng)度單腿伸膝運(yùn)動(dòng),在此過(guò)程中只有股四頭肌被動(dòng)員釋放無(wú)氧能量,通過(guò)肌肉活檢測(cè)定了ATP、磷酸肌酸含量、肌苷-磷酸、乳酸濃度的變化。結(jié)果表明MAOD與極限強(qiáng)度單腿無(wú)氧代謝供能高度相關(guān),以此證明了對(duì)單一肌群運(yùn)動(dòng)而言,MAOD可以作為無(wú)氧能力檢測(cè)的定量方法。Green[8]以有良好訓(xùn)練經(jīng)歷的男性運(yùn)動(dòng)員作為研究對(duì)象,研究了MAOD、無(wú)氧代謝產(chǎn)生的ATP以及肌肉無(wú)氧潛力測(cè)試三者的關(guān)系,從股側(cè)肌群取樣分析了ATP、磷酸肌酸、乳酸濃度、ADP的含量,通過(guò)公式1計(jì)算了運(yùn)動(dòng)前后無(wú)氧代謝產(chǎn)生的ATP總量。anATPm=1.5Δ[La-]+Δ[PCr]+(2Δ[ATP]-Δ[ADP])公式1在受試對(duì)象的測(cè)試中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)無(wú)氧代謝產(chǎn)生的ATP與MAOD存在相關(guān)性,但發(fā)現(xiàn)無(wú)氧代謝產(chǎn)生的ATP與相關(guān)酶活動(dòng)存在高度相關(guān),由此斷定測(cè)定肌肉無(wú)氧代謝產(chǎn)生ATP總量的方法是有效的。然而Green并不贊同Medb等人的測(cè)試方法(公式2),因?yàn)镸edb等人認(rèn)為在測(cè)定運(yùn)動(dòng)肌無(wú)氧代謝產(chǎn)生的ATP與全身所產(chǎn)生的ATP存在較高的相關(guān)性。anATPm=1.5Δ[La-]+Δ[PCr]+[ATP]公式2Green和Medb等人的研究存在不同之處,所以研究結(jié)果存在差異。Green所用公式1為公式2的擴(kuò)展版,但是兩個(gè)公式都沒(méi)有計(jì)算釋放入血的乳酸量。根據(jù)Bangsbo的研究,釋放入血的乳酸所產(chǎn)生的ATP占總ATP的5%—38%,所以所測(cè)結(jié)果小于實(shí)際產(chǎn)生的ATP。此外,兩者的研究并沒(méi)有明確指出參加運(yùn)動(dòng)肌肉的質(zhì)量占身體總質(zhì)量的百分比。Medb研究認(rèn)為當(dāng)活動(dòng)肌肉占身體質(zhì)量的25%時(shí),活動(dòng)肌肉能量(ATP)釋放數(shù)據(jù)才與MAOD存在高度相關(guān)性,他用此數(shù)據(jù)分析與探討了跑步運(yùn)動(dòng)員MAOD的代謝部分。但是估算的活動(dòng)肌肉質(zhì)量沒(méi)有經(jīng)過(guò)直接測(cè)試,也沒(méi)有考慮性別、體脂上的差異。在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練實(shí)踐領(lǐng)域,MAOD作為項(xiàng)目測(cè)試方法在準(zhǔn)確測(cè)量無(wú)氧能力時(shí)仍存在較多問(wèn)題。例如,Green和Wenger認(rèn)為最大氧虧積累與400—1000m的成績(jī)存在低度相關(guān)(r=0.05—0.21),項(xiàng)目的優(yōu)異成績(jī)部分取決于無(wú)氧能力,運(yùn)動(dòng)技術(shù)被認(rèn)為是決定性的因素。然而Scott等人研究了短跑運(yùn)動(dòng)員的MAOD和Wingate無(wú)氧功率值,發(fā)現(xiàn)300m成績(jī)與MAOD相關(guān)性為-0.76(p≤0.01),而與Wingate最大功率相關(guān)性為-0.54,表明MAOD在無(wú)氧能力檢測(cè)上有較好的效度[9]。

2.2最大血乳酸水平檢測(cè)

通常在在體的情況下,血乳酸分解成H+和乳酸根負(fù)離子,乳酸根離子與血液中的K+、Na+形成鹽存在于血液中。依據(jù)血乳酸濃度檢測(cè)原理與方法的不同,可以分為化學(xué)分光度法、紫外分光酶法、熒光酶法、氣相酶法以及酶電極法。目前酶電極法的血乳酸自動(dòng)分析儀是生理學(xué)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究的主要檢測(cè)工具。最大血乳酸水平作為一種評(píng)價(jià)無(wú)氧能力的方法在早期的研究中被用于鍛煉和運(yùn)動(dòng)生理學(xué)中,然而在使用上仍然存在爭(zhēng)議。該方法的運(yùn)用主要基于以下兩方面的理論支持:①最大血乳酸水平與依靠無(wú)氧供能的短距離項(xiàng)目運(yùn)動(dòng)成績(jī)存在高度相關(guān)性;②短跑運(yùn)動(dòng)員的最大血乳酸值明顯高于耐力運(yùn)動(dòng)員和無(wú)訓(xùn)練者。

2.2.1最大血乳酸水平測(cè)試的可靠性

最大血乳酸水平檢測(cè)結(jié)果的可靠性首先表現(xiàn)在取樣的位置上,Margaria等人[10]的研究表明,10min大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)的血乳酸水平在股部與上肢靜脈中所測(cè)值高度相似,然而也有研究表明股部的血乳酸水平是頭部和肘前靜脈的兩倍,同時(shí)指尖毛細(xì)血管處的血乳酸要比前臂靜脈高8%,但在指尖處可以測(cè)到與耳垂處的相似值。此種結(jié)果可能是由測(cè)試方案與活動(dòng)肌肉的選擇及個(gè)體差異所致,所以在進(jìn)行測(cè)試時(shí)要選擇不同測(cè)試對(duì)象的同一位置選樣。其次表現(xiàn)在測(cè)試與取樣的時(shí)間上,最大血乳酸水平測(cè)試結(jié)果容易受到前一次運(yùn)動(dòng)形成的肝糖原水平及緩沖對(duì)的影響,所以測(cè)試之前要確定機(jī)體是否從上次的運(yùn)動(dòng)中恢復(fù)過(guò)來(lái)(恢復(fù)時(shí)間一般為24—48h)。血乳酸濃度主要由肌乳酸的釋放以及血乳酸的再利用決定,在大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,肌乳酸的生成速率較快,但其擴(kuò)散速率較慢,眾多研究也已經(jīng)表明,肌肉乳酸的生成速率是其擴(kuò)散速率的三倍(Bangsbo,etal.1990;Juel,etal.1990;Hultman1986)。雖然肌肉乳酸的擴(kuò)散過(guò)程可以延遲酸中毒,但是多數(shù)乳酸仍停留在肌肉組織中,根據(jù)Sahlin和Sjoholm的研究[11],30s急速自行車(chē)運(yùn)動(dòng)后,運(yùn)動(dòng)員肌肉血乳酸值達(dá)到28—35mmol/L,然而血乳酸的濃度僅僅為8—12mmol/L;同時(shí)隨著運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的進(jìn)一步增加,肌乳酸濃度增加,但擴(kuò)散速率下降,導(dǎo)致血乳酸濃度與肌乳酸濃度失去線性關(guān)系。Maglischo等人[12]也研究認(rèn)為,在3min極限強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后,當(dāng)肌乳酸<5mmol/kg時(shí),肌乳酸與血乳酸呈線性增加;當(dāng)肌乳酸為10mmol/kg時(shí),血乳酸為4.3mmol/L,肌乳酸繼續(xù)增加時(shí),血乳酸降低。因此血乳酸濃度并不能真正反映肌乳酸的生成。

2.2.2最大血乳酸測(cè)試的有效性

盡管1985年Berg&Keul[13]、1990年La-cour等人[14]、1987年Cheetham&Williams[15]以及1977年Komi等人[16]研究認(rèn)為短跑運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績(jī)、400m跑成績(jī)、800m跑成績(jī)、跑臺(tái)30—60s成績(jī)以及Wingate最大無(wú)氧功率與最大血乳酸之間存在高度相關(guān)性,Komi還對(duì)Ⅱ型肌纖維與最大血乳酸相關(guān)性(r=0.24)進(jìn)行了研究,表明最大血乳酸可以作為評(píng)定運(yùn)動(dòng)員與非運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力的定性與定量方法。然而依然有很多研究認(rèn)為血乳酸濃度并不能真正作為無(wú)氧能力測(cè)試的定量方法,Graham[17]認(rèn)為乳酸在運(yùn)動(dòng)后處于從肌肉向血液擴(kuò)散的過(guò)程,使得血乳酸濃度不斷變化;Gastin等人[18]研究了全力1min自行車(chē)運(yùn)動(dòng)所測(cè)得的血乳酸值高于1.5—3.5min定量至疲勞運(yùn)動(dòng)的值;同一時(shí)間還有Koziris和Montgomery[19]關(guān)于90s的全身運(yùn)動(dòng)與定量至疲勞運(yùn)動(dòng)的測(cè)試,結(jié)果顯示兩者輸出功率相同但血乳酸存在較大差異,推測(cè)造成差異可能是由于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間的關(guān)系。較有說(shuō)服力的是Bro-Rasmussen等人[20]的另外一項(xiàng)研究,通過(guò)對(duì)在2700m高度訓(xùn)練的滑雪運(yùn)動(dòng)員的研究表明,體現(xiàn)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力指標(biāo)的肌肉緩沖對(duì)、氧債能力、跑臺(tái)成績(jī)有較大的提高,但是血乳酸減少8%。其他研究也證明了訓(xùn)練強(qiáng)度的提高并沒(méi)有導(dǎo)致在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)中血乳酸的升高。

2.3運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗檢測(cè)

機(jī)體的攝氧量由能量代謝率決定,盡管運(yùn)動(dòng)結(jié)束后,多數(shù)肌肉已經(jīng)停止活動(dòng),由于能量代謝率未恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前的水平,機(jī)體的攝氧量也不能立即恢復(fù)到運(yùn)動(dòng)前水平。這種運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)期機(jī)體的耗氧量水平高于運(yùn)動(dòng)前(或安靜狀態(tài))耗氧水平的現(xiàn)象稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗[4],如圖3所示。早在20世紀(jì)20年代,Hill、Meyerhof和Mar-gria等人就將此種現(xiàn)象定義為氧債,傳統(tǒng)氧債理論認(rèn)為,劇烈運(yùn)動(dòng)時(shí),由于機(jī)體所提供的能量滿足不了運(yùn)動(dòng)的需要,此時(shí)機(jī)體要進(jìn)行無(wú)氧代謝,產(chǎn)生乳酸形成氧債,運(yùn)動(dòng)結(jié)束后,機(jī)體仍保持較高的耗氧量水平,以氧化乳酸,償還氧債。運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗生成曲線常被用來(lái)劃分為兩個(gè)不同的部分:運(yùn)動(dòng)結(jié)束后的初期快速恢復(fù)部分和后續(xù)的慢速恢復(fù)部分。2002年,Beneke[21]在綜合前人研究的基礎(chǔ)上,提出運(yùn)動(dòng)后3min為快速恢復(fù)部分與慢速恢復(fù)部分的臨界點(diǎn),利用氧債的快速部分可以計(jì)算無(wú)氧非乳酸部分的能量供應(yīng),其公式為:無(wú)氧非乳酸能量=運(yùn)動(dòng)后攝氧量的快速部分(ml)×能量當(dāng)量(J/ml)。無(wú)氧乳酸部分能量通過(guò)運(yùn)動(dòng)中血乳酸的凈增加量計(jì)算獲得,無(wú)氧乳酸能量=運(yùn)動(dòng)中生成的血乳酸(mmol/L)×氧氣—乳酸換算系數(shù)(ml/kg/mmol•l)×體重(kg)×能量當(dāng)量(J/ml)。自20世紀(jì)80年代以來(lái),Brooks、Gasser和Bang等人認(rèn)為運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗并不是完全用于償還運(yùn)動(dòng)中所欠下的氧債,特提出了三點(diǎn)理論依據(jù)來(lái)質(zhì)疑傳統(tǒng)氧債觀點(diǎn):①短時(shí)間大強(qiáng)度力竭運(yùn)動(dòng)之后恢復(fù)早期,血乳酸持續(xù)升高,此時(shí)耗氧量已恢復(fù)到安靜水平;②從事長(zhǎng)時(shí)間力竭性運(yùn)動(dòng)過(guò)程中血乳酸已經(jīng)達(dá)到峰值,并隨著運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)逐漸降低到安靜水平,運(yùn)動(dòng)恢復(fù)期耗氧量仍高于安靜水平;③McArdle癥患者由于缺乏磷酸化酶運(yùn)動(dòng)過(guò)程不能產(chǎn)生乳酸,但運(yùn)動(dòng)后仍出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗現(xiàn)象。以上三點(diǎn)理論依據(jù)表明運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗與乳酸不存在線性關(guān)系。此外,體溫的升高、腎上腺素和去甲腎上素以及鈣離子等的恢復(fù)都需要消耗一定量的氧氣。所以單純用運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗來(lái)評(píng)價(jià)無(wú)氧能力并不可靠。運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗并不完全用來(lái)償還運(yùn)動(dòng)中所欠下的氧量,測(cè)試方法的理論基礎(chǔ)與最大氧虧積累相同,但結(jié)果由眾多因素導(dǎo)致,不能作為測(cè)試與評(píng)價(jià)無(wú)氧能力的科學(xué)方法手段。

2.4臨界功率(CP)檢測(cè)

定量運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的強(qiáng)度有關(guān)。1965年,Monod和Scherrer最先提出了臨界功率(CP),認(rèn)為當(dāng)以不同強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),定量功率輸出與疲勞時(shí)間存在線性關(guān)系,CP強(qiáng)度是維持單一肌肉或肌肉群持續(xù)長(zhǎng)時(shí)間不疲勞運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度[22]。實(shí)驗(yàn)方法通過(guò)對(duì)受試者進(jìn)行4次以上的定量功率輸出測(cè)試至疲勞,測(cè)試強(qiáng)度選擇遞增范圍75%—105%,每次測(cè)試保證運(yùn)動(dòng)員完全恢復(fù)。此種測(cè)試方法較為簡(jiǎn)單,對(duì)運(yùn)動(dòng)員沒(méi)有創(chuàng)傷性。眾多的研究也表明兩參數(shù)模型所代表的P-t關(guān)系可以較好地描述無(wú)氧能力(Green,1995)。P-t關(guān)系的曲線以及W-t的直線關(guān)系如圖5所示,W’代表無(wú)氧作功能力,CP×t代表有氧作功能力。

2.4.1CP測(cè)試的可靠性

根據(jù)Hill[23]的研究,CP測(cè)試?yán)碚撝饕谝韵滤狞c(diǎn)重要的假設(shè):①?gòu)哪芰看x角度分析,人體三大供能系統(tǒng)分別為磷酸原、糖酵解和氧化能。依據(jù)供能過(guò)程是否有氧的參與可以分為有氧供能與無(wú)氧供能系統(tǒng)。②有氧供能是無(wú)限的,但供能比例是有限的;限制參數(shù)即為臨界功率CP。因?yàn)橛醒豕┠苓^(guò)程中需要能源底物參與,這些能源底物并不是無(wú)限制的,所以有氧供能無(wú)限性的生理表達(dá)是不準(zhǔn)確的,只是建立在數(shù)學(xué)模型的可能性。③無(wú)氧供能比例是不受限制的,但無(wú)氧能力受限于無(wú)氧做功能力。無(wú)氧供能同樣需要能源底物參與供能,所以無(wú)氧能力受到限制是合理的。④當(dāng)疲勞發(fā)生時(shí),無(wú)氧能量被耗竭,同時(shí)運(yùn)動(dòng)終止。眾所周知,當(dāng)人體發(fā)生疲勞時(shí),體內(nèi)仍然有大量的能源物質(zhì)可以參與供能,無(wú)氧能量被耗竭是不太正確的表達(dá)方法,依據(jù)此假設(shè)求出的無(wú)氧能力比實(shí)際無(wú)氧能力要低。理論上通過(guò)描述功率輸出與時(shí)間的線性關(guān)系,只需要測(cè)試兩個(gè)指標(biāo)參數(shù)(P、t)即可求出臨界功率與無(wú)氧做功值;實(shí)踐中必須通過(guò)對(duì)受試者進(jìn)行多次測(cè)試以減少測(cè)試誤差,例如測(cè)試次數(shù),CP實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程要求受試者進(jìn)行多次運(yùn)動(dòng)至疲勞,間隔休息充分,使受試者完全恢復(fù)才可進(jìn)行下一次測(cè)試,多數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試要求受試者次間隔休息時(shí)間為30min[24],然而多數(shù)研究表明機(jī)體疲勞恢復(fù)至少需要24h[25-26]。如果在機(jī)體尚未完全恢復(fù)的情況下進(jìn)行下一次測(cè)試,累積的疲勞會(huì)縮短受試者達(dá)到疲勞的時(shí)間,從而低估了無(wú)氧能力。

2.4.2CP測(cè)試的有效性

為了評(píng)價(jià)CP測(cè)試無(wú)氧能力的有效性,眾多的研究通過(guò)CP與Wingate試驗(yàn)作比較,如Nebelsick-Gullett等人[27]對(duì)25名女性受試者通過(guò)W-t的線性關(guān)系評(píng)價(jià)了無(wú)氧能力,認(rèn)為無(wú)氧能力與30s的Wingate試驗(yàn)結(jié)果存在高度相關(guān)(r=0.74);Hill等人用CP與最大氧虧積累作比較以此評(píng)價(jià)無(wú)氧能力,研究發(fā)現(xiàn)13男與13女的W’與MAOD無(wú)明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,并且具有較好的相關(guān)性(r=0.55-0.62)。為此Hill贊成W’可以作為評(píng)價(jià)無(wú)氧能力的可靠參數(shù)[28]。

2.5總效率(GE)檢測(cè)

通過(guò)總效率方法評(píng)價(jià)機(jī)體無(wú)氧能力是建立在通過(guò)計(jì)算有氧機(jī)械功率和總輸出功率減去有氧功率求得無(wú)氧功率的理論基礎(chǔ)之上的,如圖5所示[29]。有氧機(jī)械功率可以通過(guò)代謝輸入功率PI計(jì)算求得,即PI×GE。GE通常被定義為機(jī)械輸出功率(PO)與代謝輸入功率(PI)的比值,PI可以通過(guò)PI=VO2×((4940RER)+16040)公式計(jì)算求得,在確定GE時(shí),需讓受試者進(jìn)行亞最大強(qiáng)度的穩(wěn)態(tài)訓(xùn)練,在公式中,RER代表呼吸交換率(≤1.0),只要求得PO、VO2、RER、GE,無(wú)氧機(jī)械功率便可以求得[30-31]。

2.5.1GE測(cè)試的可靠性

國(guó)內(nèi)外研究文獻(xiàn)較少涉及GE作為評(píng)價(jià)無(wú)氧能力的指標(biāo)方法,同時(shí)缺少測(cè)定GE方法的標(biāo)準(zhǔn)。Koning等人[32]讓有訓(xùn)練經(jīng)歷的受試者(n=28)進(jìn)行了1min、3min和6min的漸增負(fù)荷運(yùn)動(dòng),以此確定了測(cè)試GE所需要的運(yùn)動(dòng)時(shí)間及相對(duì)強(qiáng)度,工作能力通過(guò)GE和最大功率輸出(PPO)評(píng)價(jià)。與此相對(duì)應(yīng)的研究為9名受試者,GE的測(cè)試強(qiáng)度為50%PPO,測(cè)試前不進(jìn)行漸增強(qiáng)度負(fù)荷。在3-和6-min時(shí),GE值相似(19.7±2.8%和19.3±2.0%),但在1min時(shí),測(cè)試值偏高(21.1±2.7%)。在50%PPO以及通氣閾強(qiáng)度以前,GE隨著強(qiáng)度增加而增大,然后處于穩(wěn)定狀態(tài)。同時(shí)該研究表明工作能力與GE不存在相關(guān)性。

2.5.2GE測(cè)試的有效性

在訓(xùn)練過(guò)程中能夠準(zhǔn)確連續(xù)地反映訓(xùn)練效果是機(jī)能評(píng)定的特點(diǎn)之一。Hopker等人[33]研究表明,GE在一個(gè)或者多個(gè)賽季后會(huì)得到提高,主要原因是運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練量或者訓(xùn)練強(qiáng)度方面的提高,所以Simon[34]的研究集中在了通過(guò)訓(xùn)練能否改變GE上。Hopker等人讓29名耐力運(yùn)動(dòng)員在12周內(nèi)完成三次實(shí)驗(yàn)室測(cè)驗(yàn),測(cè)試了GE和最大攝氧量,受試者被隨機(jī)分成A、B兩組,在前6周中,A組運(yùn)動(dòng)員每周進(jìn)行兩次專(zhuān)項(xiàng)高強(qiáng)度訓(xùn)練,B組運(yùn)動(dòng)員未進(jìn)行大強(qiáng)度訓(xùn)練;在后6周,B組運(yùn)動(dòng)進(jìn)行高強(qiáng)度訓(xùn)練,A組運(yùn)動(dòng)員不進(jìn)行強(qiáng)度限制,研究結(jié)果顯示,在前6周,A組GE增加(+1.6±1.4%;p<0.01),而B(niǎo)組GE無(wú)顯著改變(+0.1±0.7%;p>0.05)。在后6周,B組運(yùn)動(dòng)員GE增加明顯(+1.4±0.8%;p<0.01),A組運(yùn)動(dòng)員GE改變不大(+0.4±0.4%;p>0.05)。此研究表明高強(qiáng)度訓(xùn)練是改變GE的重要因素,同時(shí)Hopker等人在2009、2010年的研究顯示,訓(xùn)練可增加GE,但是最大攝氧量不變,這無(wú)疑為GE作為評(píng)價(jià)無(wú)氧能力方法指標(biāo)提供了可靠的理論依據(jù)。

3結(jié)論

應(yīng)用具體測(cè)試方法準(zhǔn)確反映運(yùn)動(dòng)員在實(shí)際運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中所表現(xiàn)出來(lái)的無(wú)氧能力是無(wú)氧能力檢測(cè)的價(jià)值追求。在五種測(cè)試方法中,MAOD、最大血乳酸、CP在測(cè)試可靠性與有效性上存在較大爭(zhēng)議,爭(zhēng)議的焦點(diǎn)在于能否定量準(zhǔn)確地表達(dá)無(wú)氧能力。但是MAOD、最大血乳酸和CP可以作為定性評(píng)價(jià)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力的有效方法。運(yùn)動(dòng)后過(guò)量氧耗與MAOD作為測(cè)試方法在定義表達(dá)上存在一致性,但實(shí)際測(cè)試過(guò)程中受諸多因素影響,故不能作為評(píng)定無(wú)氧能力的科學(xué)手段。MAOD與W’在測(cè)試無(wú)氧能力方面缺少在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有氧與無(wú)氧能量產(chǎn)生分配比例的相關(guān)信息,GE測(cè)試方法卻能夠表達(dá)二者的分配問(wèn)題,這對(duì)于評(píng)價(jià)與監(jiān)控周期性耐力項(xiàng)目全程速度節(jié)奏意義重大,GE也是唯一考慮了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能量利用率降低問(wèn)題的方法,對(duì)于進(jìn)一步理解疲勞是有利的。GE的耗時(shí)較少,但要求運(yùn)動(dòng)員在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)且RER≤1.0。在對(duì)運(yùn)動(dòng)員無(wú)氧能力進(jìn)行調(diào)控時(shí),MAOD或GE可以作為測(cè)評(píng)方法,但W’并不能真正反映無(wú)氧能力。由于運(yùn)動(dòng)員個(gè)體之間存在著差異性,五種測(cè)試方法各自存在優(yōu)缺點(diǎn),在使用過(guò)程中要結(jié)合運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的動(dòng)作模式,活動(dòng)肌肉的質(zhì)量、數(shù)量,以及運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間等變量因素來(lái)進(jìn)行測(cè)評(píng)。各種測(cè)試方法不能交叉使用。

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作者:李釗 單位:清華大學(xué)體育部

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