對不同運動負荷方案下的心率及RPE效度研究

吳景程，彭 莉，曹澤亮，易東平

1 前言

RPE（Rating of Perceived Exertion主觀感覺運動負荷評估表)是指人在進行激烈運動時，個體對自身疲勞度的整體感受做出的主觀性評價。主觀疲勞評分表的建立源于對運動對象出汗量、心跳、呼吸等生理指標的掌握，并結合運動時對自身疲勞程度、肌肉酸楚水平的主觀感覺等心理因素的感知。創立者Borg在改良15等級RPE評級表中，把運動時的主觀感覺與運動脈搏心跳串聯一起，推算出HR=RPEx10，即參與者在運動時的心率等于RPE級數乘以10。盡管心率會受到環境、心理、運動模式等因素的影響，多年以來，Borg的評估表仍取得很高的可靠度系數。在自行車遞增負荷運動以及恒定負荷運動中，RPE值仍能與心率表現出高度相關嗎?RPE的不同評價方式會對其有效性產生影響嗎?國內關于這些方面的研究文獻很少，大部分研究來自于國外文獻。本研究試著通過自行車遞增負荷運動與恒定負荷運動測試來探討上述問題。

2 研究對象與方法

2.1 研究對象

研究對象為在校體育學院男生7名（表1)。受試者須按照要求，首先完成一次遞增負荷至力竭運動測得本人˙VO2max。之后，受試對象根據其出現˙VO2max平臺的負荷完成相應的自行車恒定負荷運動。運動測試前告知受試者測試方法、程序及注意事項，并征得受試者書面同意，進行常規體格檢查，選取無運動禁忌或心血管疾病且心功能較優者參加測試。要求受試者在測試前2天不進行劇烈運動，測試前2 h內不進食。

表1 本研究對象基本情況一覽表

2.2 實驗程序

測試程序如下：測試1，遞增負荷運動至力竭：測試當天，要求受試者在實驗室先靜坐15 min以上，測得安靜時心率與攝氧量；測試身高、體重，準備運動測試。

運動測試的具體方法如下：受試者在功率自行車（荷蘭LODE)上進行0 W負荷熱身3 min后，以50 W為起始負荷，50 W/3 min負荷進行遞增運動至力竭，要求受試者踏車節奏始終保持55～60 r/min左右。在測試過程中，受試者佩戴心率遙測表、呼吸面罩，所有測試指標均通過心肺功能測試儀（德國CONTEX)檢測與記錄，并同步顯示和保存在與之連接的計算機上，同時，在每一級負荷最后20 s詢問一次受試者的主觀運動感覺（RPE等級)。

滿足下述指標的任意3項即為達到 ˙VO2max：1)隨著負荷的遞增，吸氧量不變或稍有下降（150 m l/min)；2)呼吸商大于1；3)HR＞180 b/min；4)雖然經反復鼓勵，受試者仍不能保持55～60 r/mim的踏車速度[4，5]。

測試2：根據7名受試者出現 ˙VO2max平臺的對應負荷設定自行車的恒定負荷運動方案。本實驗選取低于無氧代謝（85％˙VO2max)的負荷[14]，即˙VO2max負荷的60％、70％、80％。受試者在功率自行車（荷蘭LODE)上進行50 W負荷熱身5 min后，以個人60％˙VO2max負荷，蹬踏功率自行車 8 min。間隔 3 min休息時間后，以個人 70％ ˙VO2max負荷，蹬踏功率自行車8 min。同樣間隔3 min休息后，以個人80％˙VO2max負荷蹬踏功率自行車8 min，結束測試。要求受試者踏車節奏始終保持55～60 r/min左右。在測試過程中，受試者佩戴心率遙測表、呼吸面罩，所有測試指標均通過心肺功能測試儀（德國CONTEX)檢測與記錄，并同步顯示和保存在與之連接的計算機上，并在每級負荷第5 min末20 s和第8 min末20 s詢問一次受試者的主觀運動感覺（RPE等級)。

主要測試指標及處理方法：遞增負荷運動中每級負荷第3 min末20 s測試受試者的主觀運動感覺（RPE等級)，第3 min連續60 s的平均心率值；恒定負荷運動中每級負荷第5 min末20 s和第8 min末20 s測試受試者的主觀運動感覺（RPE等級)，第5 min、第8 min連續60 s平均心率值，估算心率值按Borg“HR=RPEx10”計算。

2.3 數理統計

所有測試數據經SPSS 17.0軟件處理，統計方法主要為描述性統計、Pearson相關分析和配對t檢驗，顯著性水平定義為P＜0.05。

3 研究結果與分析

3.1 不同運動負荷方案對RPE估算值的影響

表2顯示，在遞增負荷運動中，受試者的安靜心率為70.17±5.28 b/min。受試對象在低負荷階段 （20％ ˙VO2max、40％˙VO2max強度)運動時，RPE等級估算心率低于實測心率，t檢驗結果表明，估算值與實測值之間無顯著差異（P＞0.05)。提示：在此階段的RPE等級能較準確地反映受試者的身體狀態，原因主要與受試對象體力充沛，注意力集中有關。而隨著運動負荷的增高，在中、高負荷階段（60％˙VO2max、80％˙VO2max強度)運動時，RPE等級估算心率依然低于實測心率，但t檢驗結果表明，受試對象的 RPE等級估算心率與實測心率有顯著差異（P＜ 0.05)。在100％˙VO2max強度的運動中，RPE等級估算心率高于實測心率，t檢驗結果表明，RPE等級估算心率與實測心率有顯著差異（P＜0.05)，說明此時的RPE等級不能準確反映運動者的身體狀態，運動疲勞感覺可能被夸大。此外，不排除與受試者數量較少影響實驗結果可靠性有關。提示：從本研究中發現，根據公式 HR=PREx10，在男子進行遞增負荷運動時得出的心率可能不夠準確。

結果顯示，在遞增負荷運動中，受試對象評定RPE等級的估算心率其特點呈現低負荷及中、高負荷時偏低，最大負荷時偏高的特點，且中、高負荷及最大負荷運動時RPE估算心率值與實測心率值有顯著差異（P＞0.05)。

表3顯示，在恒定負荷運動中，受試對象的 RPE估算心率值呈現整體偏低的特點。受試對象在（60％˙VO2max、70％˙VO2max、80％˙VO2max)強度運動時的RPE等級估算心率值均低于實測心率值，且無顯著差異（P＞0.05)。一般情況下，初試者最初所表達的 RPE估算值高于實測心率，有訓練者的這一誤差會被顯著縮小[8]。是什么原因造成RPE值估算的心率低于實測心率呢?資料顯示[7]，在 RPE值偏低的人當中，這些人多為身體素質十分出色的運動員，為顯示他們勇敢和體能強健而不愿意暴露他們實際費力的程度。本實驗受試者均為體育學院在校學生，個人資料顯示為每周運動大于6h，從事專項運動時間在5.25 ±3.8年之間，經常參加體育鍛煉。受試對象身體素質較好，不排除有為顯示自身體能強健而有意降低 RPE程度的因素，本推論與資料結論基本相似。此外，受試者恒定負荷運動是在同一負荷下持續運動8 min，間歇3min。同一負荷持續的時間較長，受試者對每級負荷變化的敏感度下降，且由于中間有間歇，受試者在主觀上表現出疲勞程度下降，導致RPE值評價偏低。

表2 遞增負荷運動中各等級負荷實際心率與RPE估算心率差異一覽表

表3 各等級恒定負荷運動的實測心率與RPE估算心率差異一覽表

3.2 相同負荷下不同測定方式對實際心率與 RPE估算心率之影響

RPE評價的方式會對RPE值的有效性產生影響。Jo. Co rbett等人的研究表明，評價差異可能受到評價方式的影響。RPE/60 s與RPE/10 min在15 min、25 min和35 min時評價差異顯著，RPE/60s評定的效度更為精確，這與RPE/60 s的評價方式可能引起受試對象注意力集中有一定的聯系。

表4、表5顯示，在本次測試中，同等級負荷下共有3種RPE評價方式：RPE/3 min，RPE/5 min，RPE/8 min。研究發現：在遞增負荷運動中，60％˙VO2max、80％˙VO2max負荷3 min末均表現出估算心率值與實測心率值有顯著差異（P＜0.05)。提示：男子在進行遞增負荷運動時，RPE估算心率的有效性受到質疑，可能是引起這一差異的原因。而在恒定負荷運動中（60％、80％˙VO2max)強度時，5 min末與8 min末估算心率值與實測心率值差異不顯著。60％ ˙VO2max負荷3 min時估算心率低于實測心率5.71 b/ min，5 min時為28.50 b/min，8 min時為9.74 b/min；80％ ˙VO2max負荷3 min時估算心率低于實測心率10.33 b/ min，5 min時為20.13 b/min，8 min時為19.45 b/min。可以看出，隨著評價時間的延長，估算心率與實測心率之間的差值呈現遞增的趨勢。

表4 不同負荷方案下60％2˙VO2max強度不同時間段實測心率與RPE估算心率差異對比一覽表

根據相關研究顯示[9]：Boone等人發現，運動員即使是做勻速持續運動，隨著時間的延長，心率仍保持不斷上升的狀態，在長時間運動中，即使強度不增加，心率也仍然保持一個上升水平，這種現象稱為“心率漂移現象”。表6、表7顯示，本實驗中，受試對象在60％˙VO2max強度下的實際心率隨著運動時間的延長，心率也逐漸增加。在恒定負荷運動中，5min末時實際心率與8min末時實際心率之間有顯著差異。但當運動強度達到80％˙VO2max時，盡管心率在逐漸增加，但5min時的實際心率與8min時的實際心率卻未見統計學差異。在中等強度（60％˙VO2max強度)的恒定負荷運動中，實際心率隨運動時間延長而明顯遞增，且遞增幅度逐漸增加；而在高強度（80％˙VO2max)時的恒定負荷運動中，遞增幅度減小。幅度減小的原因可能與此刻心率值接近受試者最大心率，可提升空間減小有關。

表5 不同負荷方案下80％2˙VO2max強度不同時間段實測心率與RPE估算心率差異對比一覽表

表6 不同負荷方案下60％˙VO2max強度時不同時間段實測心率間差異對比一覽表

表7 不同負荷方案下80％˙VO2max強度時不同時間段實測心率間差異對比一覽表

表8 各等級負荷時RPE值與其相關指標間的Pearson相關情況一覽表

60％˙VO2max、80％˙VO2max強度時的估算心率在 3 min末與5 min末的t檢驗結果與實際心率所得結果相反，而其他時間末估算心率與實際心率t檢驗所得結果一致，未見統計學差異。表 4、表 5顯示，60％˙VO2max、80％ ˙VO2max強度運動3 min時，均表現出估算心率值與實測心率值有顯著差異（P＜0.05)，而5 min時無顯著差異。因此，在遞增負荷運動中的 RPE估算心率的有效性是影響以上結論的主要因素。結合表4至表7可見，在利用公式估算心率時，恒定負荷運動中，心率的估算值同實際值與遞增負荷運動中的估算值同實際值相比，其差異更低，估算效果更有效。

3.3 影響RPE的主要變量

部分研究表明，在測試時RPE與血乳酸值、心率、攝氧量以及通氣量值呈線性相關，相關系數達 0.80～0.90[12-14]。表8顯示，在影響 RPE的5項主要變量中，呼吸頻率與RPE的相關系數最大，在遞增負荷運動的 100％ ˙VO2max階段（r=0.938，P＜0.01)，高于同等級負荷時心率指標與RPE值的相關系數（r=0.315，P＜0.05)，并且，不論是在遞增負荷運動還是恒定負荷運動中，呼吸頻率與RPE值間的相關性都顯著高于心率同 RPE值的相關性。在本研究中，RPE與攝氧量、心率、呼吸頻率幾項指標相關系數遠遠低于文獻記錄的相關系數0.80～0.90。Chen、Fen和Moe的結論[10]認為，以心率作為 RPE值的指標并不準確；很多報告中的受試者均是來自相近的能力，亦缺乏足夠的廣泛代表性，容易產生偏高的效度值；經過詳盡的匯總分析后，使用呼吸頻率是評定 RPE值較有效的方法。

4 小結

1.公式 HR=RPE×10得出的估算心率值，在遞增負荷運動中可能不夠準確，而在恒定負荷運動中估算效果更佳。在研究不同運動負荷方案對 RPE估算值之影響時，本試驗研究顯示，男子在進行遞增負荷運動時，受試對象評定RPE值的特點呈現低負荷至中、高負荷時偏低，最大負荷時偏高的特點，且中、高負荷至最大負荷時RPE值估算心率與實際心率值有顯著差異，公式 HR=PRE×10得出的心率值可能不夠準確。恒定負荷運動中心率的估算值與實際值的差異，比遞增負荷運動的估算值與實際值的差異更低，估算效果應該更有效。

2.在采用不同評價方式評價 RPE時，估算心率與實際心率之差值隨評價時間延長而遞增。在研究不同負荷方案下的同一強度不同時間段實際心率與估算心率之差異時，在同等級負荷運動中，RPE/3min，RPE/5min和RPE/8min這3種評價方式表現出隨著評價時間的延長，估算心率與實測心率之間的差值呈現遞增的趨勢。

3.在中等強度（60％˙VO2max強度)的恒定負荷運動中，實際心率隨運動時間延長而明顯遞增，且遞增幅度逐漸增加；而在高強度（80％˙VO2max強度 )恒定負荷運動中，遞增幅度減小。在恒定負荷運動中的 RPE估算心率的有效性會受到運動強度及持續時間的雙重影響。

4.呼吸頻率在評價RPE值時效度可能更高。本研究中，RPE與攝氧量、心率、呼吸頻率幾項指標相關系數遠遠低于文獻記錄的相關系數0.80～0.90。在影響RPE的幾個主要變量中，呼吸頻率與心率相比，顯示出更高的效度，在反映RPE指標時可能更敏感。

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