臺階試驗現狀及發展趨勢研究

方光新

（銅陵學院，銅陵 銅陵 244000）

臺階試驗現狀及發展趨勢研究

方光新

（銅陵學院，銅陵 銅陵 244000）

綜合國內外研究人員對臺階試驗有氧耐力評定現狀和發展趨勢的分析，指出臺階評定指數評價心血管功能的有效度存在問題，造成效度低的原因是臺階評定公式存在缺陷，提出制定和完善《國家學生體質健康標準》中評價心血管功能指標的思路。

臺階試驗；現狀；趨勢；思路

新中國成立以來，黨和國家一直非常關心和重視廣大學生的身體健康，在不同時期先后制定了一系列政策和措施來確保提高青少年體質和健康水平，并于2002年開始在全國試行《國家學生體質健康標準》（以下簡稱《標準》）。《標準》中規定，臺階試驗是城市小學五、六年級和初中以上(含大學)的必測指標。通過這幾年的實施發現，《標準》中臺階試驗評定指數不能完全正確反映學生心功能狀態的好壞，主要原因是臺階試驗評定公式存在缺陷性。本研究綜合國內外研究人員對臺階試驗有氧耐力評定現狀和發展趨勢的分析，以及自己在臺階測試過程中發現的問題，提出制定和完善《標準》中評價心血管功能指標的思路,以促進《國家學生體質健康標準》的評價效度更加準確、更加科學。

一、臺階試驗國內外現狀研究

臺階實驗 (step test)最初是Harvard疲勞實驗室的BROHA及其同事于第二次世界大戰期間在David B.Bill跑步機試驗的基礎上建立起來的,主要用來替代跑步機和踏車功量計測量機體對強體力負荷的適應能力和身體機能的恢復能力。由于該試驗指數是以定量運動負荷后心率恢復為主要計算依據,后被逐漸演化為一種評價心血管活動對運動的反應能力(efficiency)或心血管活動適應能力(cardiovascular fitness)的簡易測量方法，在不少國家和地區國民體質與健康水平評價的實踐中被推廣和應用[1]。半個多世紀以來,隨著國外研究人員對心血管系統功能水平的研究和認識的逐漸深入，人們采用最大耗氧量（VO2max）作為效標來研究臺階試驗的評價效度，發現臺階試驗評價指數與最大耗氧量（VO2max）之間的相關系數在0.35～0.77之間，具有一定的相關性。又由于試驗檢測條件的不同，使得研究結果存在較大的差異。比如受試者的身高、體重、體表面積以及下肢長度的不同，一些研究指出這些因素的不同可對臺階運動期的心率和耗氧等參數產生明顯的影響。而另有10余項研究指出，在兒童和青少年人群中，這些因素的不同與測試臺階試驗指數無明顯相關[2]。作為一種標準評價方法，臺階試驗在評價心血管功能時仍存在一些問題，認為臺階試驗指數評價心血管功能具有“高誤差和低相關”的現象。BAUM GARTNER，BOOK WALTER，COST，CURETON，MONTOYE等研究證明臺階試驗只適用一般人心血管功能水平的一般性評價，不適合于精確評價和最大耗氧量（VO2max）的預測[3]。

在我國，臺階試驗及其改良方法在評價心血管功能的有效性上一直是學者關注的重要問題。哈佛臺階試驗是通過受試者有節律的登臺階運動持續時間與心律恢復時段的脈博次數的比值來量化評定心血管機能水平，較靜態的心血管機能檢查更有意義。盡管它在國際上運用了60年，但在實驗中對心血管功能評定的有效性很多人研究不一。周志雄在評價心血管功能指標的同質性和有效性實驗研究中，認為大學生的最大耗氧量與臺階測試值之間無顯著的相關關系，反映出評價心血管功能的臺階試驗指標與最大耗氧量之間無密切聯系，也就是臺階試驗評定指數不能有效地反映人體心血管系統的機能水平和有氧運動能力[4]。王建，鄧樹勛對臺階試驗指標也提出質疑，認為臺階試驗與運動耐力和最大耗氧量之間無高度相關，臺階試驗指數不能對心血管系統功能做出精確評價[5]。

臺階試驗評定指數是用以評價心血管機能，間接推斷機體的耐力。耐力跑是測試學生的耐力素質，特別是心功能水平和肌肉耐力。《國家學生體質健康標準》中把這兩個項目作為有氧耐力評定的指標，可以任選其一進行測試，也就是臺階試驗得分和1000m、800m成績得分可以相互替代。眾多學者在研究臺階試驗和耐久跑可替換的相關性上確有不同的看法。周志雄等人研究結果表明，臺階試驗得分和耐久跑成績得分的曲線圖無顯著的線性關系，認為臺階試驗得分和耐久跑成績得分是人為對稱關系，其實并不是這兩指標的真正內涵關系[4]。段黔冰等分析表明，男、女生中長跑成績與臺階試驗得分兩項目之間呈低度相關，建議把臺階試驗得分作為個人的體質健康評價指標，中長跑和臺階試驗不要相互替換；陳東良等分析表明，男生的臺階試驗成績得分與耐久跑成績得分兩個評價指標不完全一致，女生的臺階試驗成績得分與耐久跑成績得分卻基本一致[6]。實驗的結果存在差異，也許跟被測試人員的心理素質、測試條件、測試環境有關，影響了指標的可信度，也間接說明了臺階評定指數評價心血管功能效度存在問題。

以上學者從各自的研究思路探討臺階試驗評價心血管效度問題，目的都是提高臺階評定指數的可信度和科學性，完善大學生體質健康的測量與評價工作，有利于國家更好地推廣和實施《國家學生體質健康標準》。

二、臺階試驗發展趨勢

為了使臺階試驗測得的數據更能體現我國國民體質的現狀，準確、客觀地反映個體的心血管機能。眾多學者先后對影響臺階試驗評定的參數和因素進行了深入研究，并提出改良意見，主要表現在以下趨勢中：

第一，臺階試驗測試的適宜負荷量變化趨勢。哈佛臺階最初高度男子為50.8cm，女子為42.6cm，由于受國民身高和體質的限制，上下50.8cm高度的臺階試驗負荷比較大，臺階指數不能正確反映心血管系統的功能。我國在引用哈佛臺階時，將臺階高度降為成年男子30cm、女子25cm；在校五年級以上的學生，男子臺階高度40cm、女子35cm，上下臺階時間為3min，這樣高度的定量負荷能較好地反映成年人和學生的心血管功能水平。有學者研究報道動態機能臺階實驗適宜負荷量為運動后即刻的心率在140～160次/min之間。蔡廣等人采用一步臺階測試和兩步臺階測試進行比較研究，研究表明一步臺階實驗超出了臺階實驗負荷范圍，二步臺階屬于基本適量的負荷，也就是說兩步臺階的負荷與最大攝氧量之間相關度高，這樣的負荷能準確反映個體的心血管系統的功能，適合我國國情的大面積測試[7]。對于臺階高度的改良，我國的張雪教授對臺階試驗也進行了大膽的改革。根據中國人個體的特點把膝高（受試者的自身腓骨頭上緣）定位臺階高度來完成試驗，個體之間的膝高因人而異，相對與自身的高度臺階是活動的，根據對比齊性的原則進而提出了活動式臺階試驗，認為活動式臺階試驗比較客觀、準確反映個體心血管系統的水平[8]。周永平以最大耗氧量（VO2max）作為心血管功能指標，用三種不同高度的臺階對普通男性和有訓練的男性進行臺階試驗后心率恢復期曲線圖與最大耗氧量VO2max、臺階指數的比較分析，研究認為臺階越高，負荷越大，運動后即刻心率越快。即刻心率和早期恢復心率能很好地反映有氧耐力和臺階試驗指數[9]。以上臺階高度改革目的都是提高臺階試驗評價心血管功能的精確度。

第二，臺階試驗評定指數受年齡、身高、體重增長影響的趨勢。一個人從幼兒到老年人的安靜心率變化規律看，隨著年齡增長而安靜心率下降的趨勢十分明顯，其原因可能是隨著年齡的增長，人體相對基礎代謝率下降，導致機體所需的血流量下降，進而使安靜心率降低。完成同樣負荷和頻率的臺階試驗運動后，心率升高的情況也具有年齡特征，不同年齡所能達到的最大心率是不同。蔣冠林在對12～15歲的男女學生進行臺階試驗時，發現不同年齡、不同性別學生在運動后，他們的心率恢復速度不同，存在明顯的年齡和性別差異[10]。我國洪芝文等人認為在兒童和青少年人群中，臺階試驗指數與身高、體重有相關關系，青少年兒童應根據不同性別和身高來確定臺階高度。楊錫讓以美國北卡大學體育系24名男生為研究對象，發現身高和臺階高度可對臺階運動的恢復心率、耗氧量等項參數產生明顯影響。郭海英對36267名20～59歲的成年人進行了臺階測試，統計中發現安靜心率隨著年齡的增長呈下降趨勢，可是運動后的恢復心率在50歲后確有升高的趨勢。研究指出安靜心率對臺階指數有一定影響，認為只用運動時間和恢復心率來計算臺階指數存在不足，降低了臺階試驗的評價效度[11]，對臺階評定指數公式產生質疑。

三、造成臺階指數評價心血管功能具有“高誤差和低相關”的原因

通過對臺階試驗現狀及發展趨勢的綜合分析、研究，得出臺階評定指數評價心血管功能具有“高誤差和低相關”的現象，究其原因是臺階試驗評定公式存在缺陷。

此公式只是利用受試者臺階運動結束后的1分鐘至1分半鐘、2分鐘至2分半鐘，3分鐘至3分半鐘的3次脈搏和來評價心血管功能的健康與否，3個變量作為一個和，3個變量取不同的值可以得到一個和，也就意味臺階試驗評定指數無法區分運動后心率恢復的三種狀況（1）三次心率依次遞減。（2）三次心率基本不變或遞減很慢。（3）三次心率不是依次遞減，而是第2次心率比第1次心率快或第3次心率高于第2次。如：實驗中觀測到女生甲：安靜心率78次/min，臺階運動結束后1分鐘至1分半鐘、2分鐘至2分半鐘，3分鐘至3分半鐘的3次脈搏數為67：57：41次；女生乙安靜心率81次/min，臺階恢復期3次脈搏數為57：55：53次，兩女生臺階恢復期3次脈搏的和是165，臺階試驗評定指數為55，屬于良好等級。但從心臟恢復安靜時的速率情況來說，女生甲在運動后3～3.5分鐘脈搏基本恢復到安靜水平，而女生乙在運動停止后三次脈搏數變化不大，屬于心率過緩。兩者有質的區別，而在大學生體質與健康的評定中心功能為同一等級，這就失去了評定的意義。臺階試驗評定指數作為評價心功能水平的指標用于部隊、專業運動員素質單一性群體還行，用于評價個體差異多樣性群體的健康狀況顯然有其缺陷性。

四、提出制定和完善評價心血管功能指標的思路

由于臺階試驗評定公式存在缺陷性，造成臺階試驗評定指數不能完全正確反映學生心功能狀態的好壞，也就是說臺階評定指數已經不能對個體差異多樣性人群進行合理的分級評價。本研究根據學者對臺階試驗有氧耐力的實驗分析結果，提出制定和完善評價心血管功能指標的思路。

臺階試驗公式改良應該含有安靜心率作為計算參數。郭海英在測試成年人的臺階研究中得出安靜心率隨年齡增長呈下降趨勢，安靜心率對臺階評定指數有一定影響。分析原因認為基礎代謝率隨著年齡的增長，呈下降趨勢，導致人體所需的血流量下降，進而影響了安靜心率。

臺階試驗恢復期的即刻心率和早期恢復速率可以作為臺階評定公式的計算參數。周永平教授，沈國琴教授為了深入研究臺階負荷與運動心率反應和心率恢復的速度有關，以及臺階指數與運動后心率變化規律之間的關系。依據最大耗氧量Vo2max是反映心功能的重要標志，用3種不同高度的臺階（國民體質使用的標準臺階30cm、學生體質健康評價使用的臺階40cm、哈佛臺階使用的臺階50.8cm）試驗后即刻心率、心率恢復速度與Vo2max值、12min跑距離和臺階指數進行相關分析研究,研究得出：臺階試驗指數在中、高臺階運動后恢復期0～150s內呈極顯相關，時間越短，相關系數就越大。建議可以用臺階試驗后即刻心率或早期心率恢復速度取代或改良臺階試驗評定指數的計算方法，提高測試效率和可信度[9]。

哈佛臺階試驗評定指數已不能使有關部門正確、準確掌握學生心血管功能健康的現狀，為了合理、準確地利用臺階試驗來評價心血管功能，臺階試驗的評價公式應需改良，改良的公式應增加安靜心率和恢復速率作為臺階評定指數的參數。修正的公式要經的起實踐的檢驗，同時要符合個體差異的多樣性人群，這樣才能使臺階指數評價心血管功能指標更加科學、合理。

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Step Test Status and Development Trend of Study

Fang Guang-xin
（Tongling University,Tongling Anhui 244000，China）

A comprehensive domestic and foreign resear chers to assess aerobic endurance step test for the status quo and development trend analysis,that the assessment index evaluation step test the validity cardiovascular problems,resulting in effective due to low level assessment formula is flawed,on the development and improvement of the"National student health Standard"in the evaluation of cardiovascular function indicators of thinking.

step test；status；trends；thinking

G807

A

1672-0547（2011）03-0122-03

2011－05-01

方光新（1970－），女，安徽黃山人，銅陵學院講師，碩士，研究方向：學校體育與運動訓練學。

安徽省教育廳人文社會科學研究項目《臺階試驗評定指數的重構研究》（編號：2011sk433）成果。