CS-200運動心肺功能測試系統在機能評定中的應用

楊淑媛，呂嬋

（哈爾濱體育學院，黑龍江 哈爾濱 150008）

心肺功能評價是世界各國各種形式的體質研究和健康體能評價系統中最為重要的內容之一，也是運動員機能評定中重要的指標。心肺運動試驗是一種評價心肺儲備功能和運動耐力的無創性檢測方法，它綜合應用呼吸氣體監測技術、電子計算機和活動平板或踏車技術，實時檢測在不同負荷條件下，機體耗氧量和二氧化碳排出量的動態變化，從而客觀、定量地評價心肺儲備功能和運動耐力［1］,是人群普查研究、體能評估和運動處方制定的基本評價手段［2-5］。目前，該試驗廣泛應用于指導運動實踐中，使訓練計劃的安排更符合運動員自身的特點，更具科學性。

文章主要介紹該系統的使用方法和在運動實踐中的應用，使相關教練員、科研人員更加了解該系統，使其更好地為教學、訓練、科研服務。

1 使用方法

該系統使用前需對儀器進行環境、容量和氣體定標，定標通過后方可進行測試。測試前需要錄入受試者姓名、性別、年齡、身高、是否佩戴心臟起搏器、有無疾病等基本信息，然后讓受試者熟悉跑臺、調節面罩松緊度、佩戴電極片、血壓帶,查看呼吸商指標，符合要求后，開始測試。測試采用遞增負荷運動進行，使用的是Bruce運動方案，根據受試者的自我表現及運動過程中氧攝入的變化情況，決定何時終止運動。運動過程中，儀器不斷收集受試者呼出氣體并輸入分析泵，定點取樣分析。通過與之配套的軟件，兩個電腦屏幕實時顯示受試者心肺功能指標。指標主要包括運動時間、負荷、呼吸頻率、心率、血壓、每分通氣量、攝氧量、二氧化碳排出量、呼吸商、氧脈搏以及各指標的動態變化曲線等。另外，該系統可以進行安靜狀態下的最大肺活量、補呼氣量、深吸氣量、潮氣量等指標的測定。

2 常用指標及意義

2.1 攝氧量和最大攝氧量

攝氧量（oxygen uptake , VO2）是指單位時間內，機體攝取并被實際消耗或利用的氧量。通常以L/min或ml/kg/min或MET(1個MET相當于3.5ml/kg/min)表示。最大攝氧量（maximal oxygen uptake,VO2max）是指在進行有大量肌肉群參加的長時間劇烈運動中，當心肺功能和肌肉利用氧的能力達到本人極限水平時，單位時間內（通常以每分鐘為計算單位）所能攝取的氧量，其數值取決于循環、呼吸、運動三大系統的生理功能及耦聯活動。它的意義在于反映人體有氧代謝能力，反映心肺功能轉運氧和二氧化碳的能力［6］。在運動實踐中，最大攝氧量：（1）作為評定運動能力變化的指標。VO2max的增加與運動員運動能力的提高或運動成績的好壞是一致的，耐力運動項目尤為明顯；（2）作為科學選材的生理指標。VO2max明顯受遺傳的影響，并且從童年到成年該指標具有很好的穩定性，所以可以根據兒童的VO2max來預測其成年的心肺功能，從而進行科學的選材；（3）可以反映運動在不同訓練狀態時心肺功能的變化，從而評定訓練狀態的好壞。當由于訓練過度等原因引起心肺功能下降時，運動負荷量尚未達到極量，攝氧量已達到極限。所以完成負荷時，呼吸頻率快而表淺。而訓練良好的運動員，伴隨著負荷的增加，心輸出量和肺通氣量增加，氧利用率提高，呼吸深且頻率較慢，代謝產物乳酸在體內積累較少，訓練后恢復較快；（4）指導訓練計劃的制定。VO2max大小與訓練項目有關，經常進行400m、800m、1500m跑訓練容易發展VO2max，因此其他項目的可以通過針對性訓練來發展心肺功能。在運動實踐中，跟蹤檢測VO2max變化，可以評價訓練效果，適時調整訓練計劃。

2.2 個體乳酸閾和呼吸商

個體乳酸閾（AT）是運動心肺功能檢測中一個非常重要的指標，是指人體在遞增強度時，由有氧代謝供能開始轉換成無氧代謝供能的臨界點，也就是有氧代謝尚不需要無氧代謝補充供能時的最大VO2值，在運動訓練中常用于評價機體有氧代謝能力，其值越高說明有氧代謝能力越好。

個體乳酸閾測試評價方法有有創法和無創法兩種。有創的方法通過測定血乳酸來評定，通常以乳酸濃度達到4mmol/L時對應的運動強度、功率、耗氧量或VO2max來表示。也可以通過測試安靜、各級運動負荷后即刻、運動后2、5、8、10、15、18min的血乳酸值，繪制曲線，確定個體乳酸閾。本系統可以通過氣體交換率法即采用呼吸商法確定個體乳酸，該方法無創，易接受。呼吸商（respiratory exchange ratio: RQ值）又稱呼吸交換率，是機體攝氧量與二氧化碳排出量的比值（RQ=VCO2/VO2），為運動時利用何種物質為能量來源的指標（完全脂肪供能的情況下，RQ=0.7；由氨基酸供能時，RQ=0.8），在一般強度不是很大的運動中，主要是糖與脂肪的混合供能，RQ通常只有0.85左右；隨著運動強度的增大，糖供能的比例不斷增加，RQ值為1時，表明已全部由糖供能；若大于1則表明二氧化碳有了額外的增多,意味著能量主要由無氧代謝供給，故RQ值為1時的運動強度即為個體乳酸強度。AT的檢測對耐力的評定、訓練強度控制、運動處方制定有重要的價值。（1）評定耐力水平。運動員的耐力水平不僅取決于心血管系統，還和骨骼肌氧化代謝能力有關，而AT與肌纖維中線粒體的數目、體積、氧化酶的活性、毛細血管的發達程度密切相關，能夠反映肌肉的氧化能力，因此可以用來評價運動員的耐力水平；（2）制定訓練強度。利用AT為基準的強度進行訓練，可抑制肌肉組織中代謝性酸中毒的過早出現。Wasserman等［7］常用AT強度進行訓練，可以發展最大有氧能力，有效提高耐力項目成績；（3）運動處方的制定。有氧代謝運動沒有乳酸堆積且又不易發生過度通氣，對于增強心肺機能，防治高血壓、肥胖、高血脂等效果良好，因此被用于健身和康復的運動處方的制定［8］。

2.3 氧脈搏

氧脈搏（oxygen pulse）是指心臟每次搏動輸出的血量所攝取的氧量，即每分攝氧量除以每分心率（VO2/HR）。而攝氧量等于心輸出量（cardiac output = heart rate × stroke volume）乘以動、靜脈血氧差(A-V) O2，故氧脈搏等于stroke volume ×(AV) O2。氧脈搏越高說明心肺功能越好、工作效率越高。因此氧脈搏是評估心臟輸送氧氣至周邊組織的效率的最佳指標。如果個體外周組織攝氧能力正常，則氧脈搏可以代表stroke volume的能力，即可間接推測左心室功能的好壞。

2.4 血壓

體循環動脈血壓簡稱血壓（blood pressure，BP）。血壓是血液在血管內流動時，作用于血管壁的壓力，它是推動血液在血管內流動的動力。心室收縮，血液從心室流入動脈，此時血液對動脈的壓力最高，稱為收縮壓（systemic blood pressure，SBP）。心室舒張，動脈血管彈性回縮，血液仍慢慢繼續向前流動，但血壓下降，此時的壓力稱為舒張壓（diastolic blood pressure，DBP）。正常人運動中SBP均會升高，DBP會下降，然而運動中SBP過度增高提示血管內皮功能障礙，可作為血管功能下降的早期預警提示［9］。該系統可以進行監測運動過程每個負荷起始、結束時及運動恢復期血壓變化，進而反映受試者血管功能的好壞。在運動實踐中，通過監測運動后恢復期血壓變化情況，可以反映機體的恢復能力。

2.5 心肺訓練及減體重心率范圍

心率 (Heart Rate)即心臟每分鐘跳動的次數,是最常用、最簡單、容易測得的可以反映運動強度的指標。CS-200運動心肺功能系統通過測試根據個體乳酸閾時的心率值，確定有氧運動和無氧運動的臨界心率值，進行健康訓練指導，界定出受試者適合心肺訓練、減體重的心率范圍，用心率這個直觀的指標幫助受試人群制定運動處方、指導鍛煉，并根據恢復期心率變化評定機體的恢復能力。

3 小結

CS-200運動心肺功能測試系統能有效地監測訓練進程，通過對不同訓練階段運動員的系統追蹤比較，評估訓練方法和技術對運動員運動能力的效果，確立訓練和練習的適當強度，調節個體訓練過程中的參數，完善訓練計劃，預防過度訓練和運動損傷。另外，該系統可以幫助制定運動處方，使參加體育鍛煉的人員選擇更適合目的、符合自身身體情況的強度進行運動；此外，還可幫助教練員進行科學選材，尤其是有氧耐力性運動項目；通過監測運動過程中心電、血壓的變化，可以幫助早發現心血管方面的疾病。

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