臺階試驗負荷誤差控制的初步研究①

蘇宇

(西北師范大學體育學院 甘肅蘭州 730030)

臺階試驗負荷誤差控制的初步研究①

蘇宇

(西北師范大學體育學院 甘肅蘭州 730030)

大學生體質健康測試已經成為學生體質監測中的重要項目,而測量人體心肺功能的臺階實驗是必測項目。綜合國內外研究成果臺階試驗負荷誤差有可能會影響臺階試驗準確度。該文采用文獻資料法對國內外臺階測試進行了研究,對控制臺階試驗復合誤差做出了綜述,闡明了控制負荷誤差對臺階試驗研究的重要意義。

臺階試驗 負荷 誤差控制 準確度

1943年美國哈佛大學疲勞實驗室設計完成了臺階試驗,用以測量人體對定量體力負荷的適應能力和身體機能的恢復能力,然后演變成不少國家和地區在對國民體質健康水平評價的一種簡易測量方法。我國頒布的《國家學生體質健康標準》中,將臺階試驗作為評價學生心肺功能的重要指標之一,并規定為城市學校必測項目。然而,臺階試驗測試的準確性及臺階指數能否反映心血管功能等問題一直備受爭議。當前,在臺階測試中還存在著許多問題,在測試中應當引起我們足夠的重視[1]。

1 臺階試驗的概念

可以用來確定人體耐力,也可以評定心血管系統機能的實驗,同時也是一項可以對定量負荷機能的測試,稱之為臺階試驗。對于每一個受試者來說,臺階高度與運動的頻率都是固定的,因此,讓受試者在固定的時間內完成其固定負荷測試,例如:180 s內完成固定負荷測試,同時,可以根據受試者在恢復期內的心跳頻率與恢復的快慢來計算指數,從理論上來說可以反映出心跳的承受能力。

2 臺階試驗的國外研究現狀

臺階實驗是哈佛疲勞實驗室的BROUHA及其同事于1943年設計完成的,其在David B.Bill跑步機試驗的基礎上建立,依據同樣的原理,用來替代跑步機、踏車、劃船等進行測試,評定機體對超負荷運動的適應能力和運動后身體機能的恢復能力[2]。半個多世紀以來,科學家發現臺階試驗評價指數與最大耗氧量(VO2max)具有一定的相關性。又由于受試者的身高、體重、體表面積以及下肢長度的不同,使得研究結果存在較大的差異,比如：對臺階運動中的耗氧和心率等參數的影響。另外還有10多項研究指出,在青少年和兒童人群中,這些因素的不同和臺階試驗指數并無顯著相關性[3]。作為一種標準的評價方法,臺階試驗在心血管功能評價中仍然存在一些問題。比如:對心血管功能的評價上臺階試驗指數具有“高誤差和低相關”的現象。Baum Gartner等研究表明臺階試驗僅適用于一般人的心血管機能水平的評價,但對于最大耗氧量的預測和心率的精確評價是不適用的[4]。

3 臺階試驗的國內研究現狀

在我國,現在大部分的臺階測試方法是被測試人員按照節拍器的節奏上下臺階,2 s上、下臺階一次,3 min上下臺階90次。但可能因為人沒有跟上節拍器的節奏等原因,無法實現想要取得準確結果的假設條件,致使上下臺階的周期大于兩秒。因此,受試者3 min完成的運動負荷小于設定的運動負荷。因為運動量不夠,因而在測試心率的時候,心率會小于理想測試的預期值,導致最終通過公式算出的成績會偏高。因此,傳統臺階實驗系統存在成績準確性不高的缺點。

臺階試驗和其改進方法對心血管功能評價的可靠性一直是學者們研究的重要課題。周志雄等,在對心血管功能評價指標的同質性和有效性的實驗研究中,反映出評價心血管功能的臺階試驗指標同VO2max之間并沒有密切關系,也就是說臺階試驗指數不能有效反映心血管系統功能水平和有氧運動的能力[5]。王健和鄧樹勛也提出了類似的問題,認為臺階試驗指數同運動耐力能力、VO2max之間無密切聯系,該指數無法對人體心血管系統機能做出精確的評價[6]。此外,臺階試驗值和800 m或1000 m的成績之間不存在顯著的線性關系,說明臺階試驗值和800 m或1000 m的成績是人為設置的兩項指標之間的得分對應關系,并非是真正的內涵關系[7]。陳東良等認為,男生的臺階試驗指數同1000 m成績兩個評價指標存在差異,而女生的臺階試驗指數同800 m成績基本上都是一致的[8]。測試結果不同,這可能與被試驗人員的測試條件、測試環境、心理素質等因素有關,這也說明臺階試驗指數在評價人體心血管機能的有效性上存在問題。一些學者對臺階試驗的科學性提出質疑,其中劉定一研究指出,體重不同的人進行相同的臺階實驗所做的功不相同,這將影響測試的效度。黃建華等指出:根據不同性別和年齡而制定的改良運動負荷方案還需要進一步的研究和論證［9］。而研究者則是從研究方向上研究了臺階試驗對心血管功能評價所產生的有效性問題,其研究的目的就是對臺階試驗指數的可信度與科學性的相對提高,從而完善了大學生體質的測量工作和健康評價,對《國家學生體質健康標準》的推廣與實施起到積極作用。

臺階試驗對于動態心臟功能是一種較好的評價方法,它比起安靜心率、心電圖來說有利于表現評價上的敏感度,而在實際試驗中試驗效度指數存在著很大的差異。多年來,通過對臺階的高度、運動時間等方面進行相應的改進與研究,可以很好的對不同人群心血管系統機能進行評價,因此,產生出不同的臺階試驗。如洪芝文等制定了按照身高選擇五種臺階高度進行試驗的方法［10］,身高在180 cm以上的則使用50 cm高的臺階試驗,而身高170 cm且18歲的使用40 cm高的臺階試驗,而這項試驗要比高度統一的臺階試驗更有利于科學評價。

然而,《標準》并沒有采用類似的方法可能是考慮到測試的簡便性,更為重要的是,它仍然缺乏有關大學生臺階試驗方法的論證和研究［11］。

4 復合誤差對臺階試驗的影響

因此,當完成相同的負荷,運用心輸出量潛力越多,心跳頻率越快指數越低,心功能水平也越低,反之越高[12]。但在不同運動負荷下對臺階得分和臺階指數具有顯著的影響作用,相同受試者在不同運動負荷下測出的臺階得分和臺階指數有著很大差異。而作為影響運動負荷重要指標的臺階頻率直接影響臺階得分和臺階指數,從而影響著心功能測試的準確性。雖然目前采用的臺階實驗上下臺階的次數、時間和頻率是固定的,但在實驗中經常出現跟不上節拍器的節拍等一些問題影響試驗結果,如果把這時測試出的數據當成正常成績顯然不夠合理。這就表明臺階試驗中應該盡量控制在相同的頻率下測試得出實驗結果,在考慮試驗簡便性的同時,如何控制負荷強度誤差,即如何控制臺階試驗頻率,對提高測試的有效性具有重要意義。

[1]劉彩玲,紀玉泉．《國家學生體質健康標準》在大學實施中的探討［J］．體育世界,2009(1):21．

[2]謝曉斌.臺階試驗準確度影響因素分析［J］.吉林體育學院學報.2012,28(2):47-49.

[3]PATTERSON J L,GRABIEL A.Evaluation and prediction ofPhysical fitness,utilizing modified apparatus of the HarvvardStep test[J].Am J Cardiol,1964（14）:811-827.

[4]BOSCO J S,GREENLEAF J E.Reduction of serum uric acid inyoung men during physical training[J].AmJCardiol,1970 (25):46-52.

[5]周志雄,季鋼,張凡.《學生體質健康標準》中心血管功能評定指標的同質性和有效性的實驗研究[J].體育科學,2006,26(11): 7 5-7 9.

[6]陳東良,徐南強,張明來,等.男、女大學生哈佛臺階試驗指數與中跑評價標準的比較實驗研究[J].體育科學,2004,24(1):28-29.

[7]王健,鄧樹勛.臺階試驗質疑[J].中國體育科技,2003,39(2):61-64.

[8]方光新.臺階試驗現狀及發展趨勢研究［J］.銅陵學院，2011(3): 122-124.

[9]黃建華,沈國琴.臺階試驗的應用及研究進展［J］.浙江體育科學,2004,26(4):68-69.

[10]洪芝文,朱福武,陸軍.青少年心臟機能臺階試驗方法及評［1］定標準的研究［J］.武漢體育學院學報,1985(4):78-85.

[11]郭海英,安平,余紹森.臺階指數的年齡變化特征及影響［12］因素［J］.北京體育大學學報,2005,28(5):626-628.

[12]教育部,國家體育總局．《學生體質健康標準(試行方案)》解讀［M］．北京:人民教育出版社,2002:78－79．

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:2095-2813(2015)10(a)-0249-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.28.249

蘇宇(1991,4—),男,漢,西北師范大學體育學院在讀碩士研究生,研究方向:運動人體科學。