定量負荷狀態下體育專業與非體育專業女研究生呼吸機能比較研究

王 鵬，陳樂琴

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定量負荷狀態下體育專業與非體育專業女研究生呼吸機能比較研究

王 鵬，陳樂琴

目的：通過比較定量負荷狀態下體育專業與非體育專業女研究生呼吸機能的各項指標，旨在得出經常參加體育鍛煉與不參加體育鍛煉之間的差距。倡導女研究生積極參加體育鍛煉。方法：通過對體育專業與非體育專業女研究生各20名進行實驗，在實驗中進行逐級遞增負荷運動，記錄各級負荷的攝氧量（VO2）、二氧化碳輸出量（VCO2）、潮氣量（VT）、呼吸頻率（Rf）、通氣量（VE）及呼吸商（RQ）。結果：在遞增負荷運動中，體育專業與非體育專業女研究生呼吸機能指標——攝氧量（VO2）、二氧化碳輸出量（VCO2）、潮氣量（VT）、呼吸頻率（Rf）、通氣量（VE）和呼吸商（RQ）均存在差異。結論：經常參加體育鍛煉的體育專業女研究生呼吸技能的各項指標優于不參加體育鍛煉的非體育專業女研究生。

定量負荷；研究生；呼吸機能；比較研究

隨著社會的進步和經濟的快速發展，人們的生活水平不斷提高，人們在日常生活中過于依賴現代科技：出行坐汽車，上樓坐電梯。工作或學習時間，也是久坐在電腦桌前，坐可能是人們最普遍的行為。對很多人來說，坐的時間甚至超過了睡覺的時間[1]。并且人們在日常生活中缺乏體育鍛煉的同時，日常的體力活動也在減少，形成慢性疾病的風險在增加。慢性疾病已成為全球公共健康領域的焦點問題，體力活動不足和靜坐少動的生活方式成為當今慢性疾病發生的第一獨立危險因素，也是21 世紀最大的公共衛生問題[2]。所以我們必須引起重視。有研究表明運動訓練對呼吸機能會產生積極作用，進行運動尤其是長期的有規律的運動能提高肺活量、通氣量、最大攝氧量等[3]。

本研究旨在發現體育專業與非體育專業女研究生在遞增負荷運動中呼吸機能的變化，探討長期參加運動與不經常參加運動對呼吸系統的影響是否有差異。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

選取山西師范大學體育專業和非體育專業女研究生各20名，篩選符合無嚴重心血管疾病、無肺臟和代謝性疾病、無肢體殘疾以及無運動禁忌癥的要求。研究對象基本情況見表1。

表1 受試者基本情況一覽表（M±SD）

1.2 研究方法

1.2.1 實驗法 （1）主要測試儀器：體成分儀（Body-pass），功率自行車（型號：Custo-Med 3000），氣體分析儀（運動心肺機能測試儀K4b2）。

（2）主要測試指標：本研究的測試指標為：身高、體重、BMI、攝氧量（VO2）、二氧化碳輸出量（VCO2）、潮氣量（VT）、通氣量（VE）和呼吸商（RQ）。

（3）運動負荷測試：受試者采用功率Custo-Med 3000型自行車，以60rpm騎蹬進行逐級遞增負荷運動測試。具體負荷安排見表4。

表2 運動負荷安排一覽表

1.2.2 本實驗采取逐級遞增負荷試驗，受試者年齡較大，因此采用限制性運動負荷試驗終止的標準：（1）血壓異常：≥200/110mmHg或者舒張壓下降20mm以上；（2）心率達到預計最大心率；（3）受試者提出停止測試；（4）受試者主觀感受（RPE）≥17；（5）不能維持所要求的速度10s。出現上述其中某一終止標準時，立即停止測試。安靜時呼吸機能的相關指標和心率為坐在功率自行車上靜坐1min的測試值。

實驗前及實驗過程中注意事項：向受試者介紹實驗過程和相關注意事項，征得同意并在知情同意書上簽字。測試前48 h內不得參加劇烈運動、不吸煙、不喝酒、不喝咖啡，保證正常飲食，未服任何治療藥物。實驗前熟悉實驗程序。

1.2.3 數據分析法 實驗所得的數據采用SPSS19.0統計軟件進行處理，結果用平均數±標準差方差。體育專業組與非體育專業組各個呼吸機能指標比較均采用獨立樣本T檢驗分析。顯著性差異取P<0.05。

2 結 果

2.1 呼吸機能指標測試情況

2.1.1 體育專業組與非體育專業組攝氧量（VO2）的比較 表3顯示的是體育專業組與非體育專業組在遞增負荷運動中攝氧量（VO2）情況。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W、100W時，體育專業組與非體育專業組攝氧量（VO2）不存在顯著性差異（P>0.05），當負荷為125W時，體育專業組與非體育專業組攝氧量（VO2）存在顯著性差異（P<0.05）。

表3 攝氧量（VO2 ml/m ）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖1 攝氧量（VO2）變化曲線圖

從圖1可看出，安靜狀態及負荷為25W時，體育專業組攝氧量（VO2）明顯高于非體育專業組，負荷為25W～50W時，體育組與非體育組攝氧量（VO2）趨近于同一直線，負荷為50W～125W時，體育組攝氧量（VO2）又明顯高于非體育組。兩組攝氧量（VO2）隨運動負荷的增加而增加，體育組攝氧量（VO2）呈勻速增長趨勢且沒有明顯的起伏變化，而非體育組攝氧量（VO2）在負荷為0～25W時增長幅度較大，而后負荷為25W～125W增長幅度逐漸減小。

2.1.2 體育組與非體育組二氧化碳輸出量（VCO2）的比較 表4顯示的是體育組與非體育組在遞增負荷運動中二氧化碳輸出量（VCO2）情況。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W、100W時，體育組與非體育組二氧化碳輸出量（VCO2）不存在顯著性差異（P>0.05），當負荷為125W時，體育組與非體育組二氧化碳輸出量（VCO2）存在顯著性差異（P<0.05）。

從圖2可看出，安靜狀態下，體育組的二氧化碳輸出量（VCO2）高于非體育組，在遞增負荷運動中，負荷為25W～100W，非體育組的二氧化碳輸出量（VCO2）逐漸略高于體育組，在負荷為100W～125W時，體育組的二氧化碳輸出量（VCO2）明顯高于非體育組。兩組的二氧化碳輸出量（VCO2）總體呈上升趨勢，體育組的二氧化碳輸出量（VCO2）呈勻速增長趨勢且沒有明顯的起伏變化。而非體育組的二氧化碳輸出量（VCO2）在負荷為0～100W時，呈勻速增長趨勢，負荷為100W～125W時，增長幅度逐漸減小。

表4 二氧化碳輸出量（VCO2 ml/m ）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖2 二氧化碳輸出量（VCO2）變化曲線圖

2.1.3 體育組與非體育組潮氣量（VT）的比較 表5顯示的是體育組與非體育組在遞增負荷運動中潮氣量（VT）情況。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組潮氣量（VT）不存在顯著性差異（P>0.05），當負荷為100W和125W時，體育組與非體育組潮氣量（VT）存在顯著性差異（P<0.05）。

從圖3可看出，安靜狀態下，體育組的潮氣量（VT）高于非體育組，在遞增負荷運動中，負荷為25W～75W時，非體育組的潮氣量（VT）略高于體育組并逐漸趨于一條直線，負荷為75W～125W時，體育組的潮氣量（VT）明顯高于非體育組。兩組的潮氣量（VT）總體呈上升趨勢，體育組的潮氣量（VT）呈勻速增長趨勢且沒有明顯的起伏變化。而非體育組的潮氣量（VT）隨著負荷的增加，增長幅度逐漸減小且趨于平緩。

表5 潮氣量（VT l/m ）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖3 潮氣量（VT）變化曲線圖

2.1.4 體育組與非體育組呼吸頻率（Rf）的比較 表6顯示的是體育組與非體育組在遞增負荷運動中呼吸頻率（Rf）情況。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組呼吸頻率（Rf）不存在顯著性差異（P>0.05），當負荷為100W和125W時，體育組與非體育組呼吸頻率（Rf）存在顯著性差異（P<0.05）。

從圖4可看出，在遞增負荷運動中，負荷為0W～50W時，體育組與非體育組的呼吸頻率（Rf）變化曲線趨于重合。負荷為50W～125W時，非體育組的呼吸頻率（Rf）明顯高于體育組。兩組的呼吸頻率（Rf）總體呈上升趨勢。

表6 呼吸頻率（Rf b/min）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖4 呼吸頻率（Rf）變化曲線圖

2.1.5 體育組與非體育組通氣量（VE）的比較 表7顯示的是體育組與非體育組在遞增負荷運動中通氣量（VE）情況。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組通氣量（VE）不存在顯著性差異（P>0.05）。當負荷為100W時，體育組與非體育組通氣量（VE）存在顯著性差異（P<0.05）。負荷為125W時，體育組與非體育組通氣量（VE）不存在顯著性差異（P>0.05）。

從圖5可看出，安靜狀態下，體育組的通氣量（VE）高于非體育組，在遞增負荷運動中，負荷為25W時，體育組的通氣量（VE）高于非體育組。負荷為25W～50W時，非體育組的通氣量（VE）與體育組趨于一條直線。負荷為50W～100W時，非體育組的通氣量（VE）略高于體育組。負荷為125W時，體育組的通氣量（VE）高于非體育組。兩組的通氣量（VE）大致呈勻速增長趨勢且沒有明顯的起伏變化。

表7 通氣量（VE l/m ）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖5 通氣量（VE）變化曲線圖

2.1.6 體育組與非體育組呼吸商（RQ）的比較 表8顯示的是體育組與非體育組在遞增負荷運動中呼吸商（RQ）情況。在遞增負荷運動中，安靜狀態及負荷為25W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）不存在顯著性差異（P>0.05）。當負荷為50W、75W、100W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）存在顯著性差異（P<0.05）。負荷為125W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）不存在顯著性差異（P>0.05）。

從圖6可看出，安靜狀態下，體育組與非體育組呼吸商（RQ）接近于相等，在遞增負荷運動中，負荷為25W～100W時，非體育組呼吸商（RQ）明顯高于非體育組。當負荷為125W時，體育組與非體育組的呼吸商（RQ）接近于相等。非體育組的呼吸商（RQ）逐漸增加，當負荷上升為100W后略趨于下降。體育組在負荷為25W時，呼吸商（RQ）較安靜時有所下降，而后隨著負荷的增加而逐漸增加。

表8 呼吸商（RQ）情況（M±SD）

*表示體育組與非體育組相比，P<0.05。

圖6 呼吸商（RQ）變化曲線圖

3 分析與討論

3.1 體育專業與非體育專業女研究生參加體育鍛煉現狀分析

體育專業女研究生在本科階段室外課非常多，有專修訓練課和各種體育比賽訓練，大量體育訓練可以增加能量消耗，改善呼吸系統機能。在研究生階段，她們雖然減少室外課，但課余時間仍進行有規律的體育運動，或繼續參加自己喜歡的體育項目，或在一些學校、健身俱樂部代課。而非體育專業女研究生，在研究生階段因為沒有體育課，且日常課程多時間緊而很少參加體育鍛煉。

3.2 體育專業與非體育專業女研究生呼吸機能對比分析

目前，在運動與呼吸機能研究方面的文章很多。有大量的研究結果表明，經常參加體育鍛煉可以有效改善和提高循環系統和呼吸系統的生理功能，增加肺活量，促進血液循環，增強機體利用氧的能力。寇一凡[4]在對大學生通過3個月的藝術集體操訓練后，受試者呼吸機能指標中，最大攝氧量較實驗前期差呈現極顯著增長趨勢，肺活量明顯增加，負荷后心率明顯降低。尹偉[5]在高水平太極拳運動員和太極拳愛好者的對比實驗中得出長期練習太極拳對人體心肺功能有良好影響，表現為運動中潮氣量增加，相對攝氧量實驗組較對照組高，高水平太極拳運動員攝取和利用氧的能力較好，運動過程中呼吸頻率增加，主要是靠呼氣時間的縮短使其增加，而吸氣時間無明顯變化。李曉蕓等[6]對華中師范大學體育專業和非體育專業大學生研究發現，體育專業男生女生肺活量、最大通氣量、最大攝氧量均高于非體育專業男生女生，并且男生肺活量、最大通氣量、最大攝氧量平均高于女生。

本實驗研究結果顯示，體育專業女研究生呼吸機能的各項指標都是隨著運動負荷的增加平穩上升，沒有明顯的波動起伏。而非體育專業女研究生呼吸機能的各項指標雖然也是隨著運動負荷在增加，但是有明顯的波動起伏。原因是由于從事體育鍛煉可以改善呼吸功能能力，肺組織和胸廓的彈性增強，呼吸肌力量增大，呼吸儲備力加大。（1）攝氧量（VO2）：在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W、100W時，體育組與非體育組攝氧量（VO2）不存在顯著性差異，當負荷為125W時，體育組與非體育組攝氧量（VO2）存在顯著性差異。原因是因為體育專業女研究生呼吸深度較非體育專業大，在負荷較大時，攝氧量相對增加明顯。（2）二氧化碳輸出量（VCO2）：在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W、100W時，體育組與非體育組二氧化碳輸出量（VCO2）不存在顯著性差異，當負荷為125W時，體育組與非體育組二氧化碳輸出量（VCO2）存在顯著性差異。原因在于負荷較高時，體育專業女研究生的換氣機能的優勢逐漸顯現出來，二氧化碳輸出量較非體育專業大。（3）潮氣量（VT）：潮氣量是指每一呼吸周期中吸入或呼出的氣量，似潮汐漲落，故名潮氣量[7]。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組潮氣量（VT）不存在顯著性差異，當負荷為100W和125W時，體育組與非體育組潮氣量（VT）存在顯著性差異。原因在于：經常參加體育活動，呼吸機能增強，肺活量增加，相應潮氣量也有所增加。（4）呼吸頻率（Rf）：在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組呼吸頻率（Rf）不存在顯著性差異，當負荷為100W和125W時，體育組與非體育組呼吸頻率（Rf）存在顯著性差異。由于體育鍛煉或體力勞動會使呼吸肌更發達，呼吸肌收縮力量增強，肺活量增大，因此呼吸頻率會降低。（5）通氣量（VE）：此處指每分肺通氣量：是指每分鐘吸進或呼出肺的氣體總量，它等于潮氣量與呼吸頻率的乘積[8]。在遞增負荷運動中，負荷為25W、50W、75W時，體育組與非體育組通氣量（VE）不存在顯著性差異。當負荷為100W時，體育組與非體育組通氣量（VE）存在顯著性差異。負荷為125W時，體育組與非體育組通氣量（VE）不存在顯著性差異。原因可能由于負荷在100W時，非體育組呼吸頻率相對于體育組大幅度增加，隨之通氣量增加較大，所以通氣量比體育組的均值大，差異明顯。通過參加鍛煉，呼吸肌更加發達，呼吸頻率降低，呼吸深度增加，通氣量相應加大。（6）呼吸商（RQ）：又稱氣體交換率，指人體在一定時間內，釋放二氧化碳與吸收氧氣的體積之比或摩爾數之比，即指呼吸作用所釋放的 CO2和吸收的 O2的分子比[7]。在遞增負荷運動中，安靜狀態及負荷為25W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）不存在顯著性差異。當負荷為50W、75W、100W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）存在顯著性差異。負荷為125W時，體育組與非體育組呼吸商（RQ）不存在顯著性差異。原因是由于二氧化碳輸出量（VCO2）增長幅度較大，而攝氧量（VO2）增長幅度較小，導致呼吸商（RQ）變大。總結其原因：經常參加鍛煉，會使呼吸肌得到充分的鍛煉，使肌纖維變粗，會使呼吸肌更發達，呼吸肌收縮力量得到加強，可以擴大胸廓的活動范圍，使呼吸的深度加大、加深，使胸圍差加大；參與氣體交換的肺泡數量增多。經常參加體育鍛煉，可以大大增強呼吸系統的功能，隨之呼吸機能的各項指標也會更加優化。

4 結論與建議

經常參加體育鍛煉的體育專業女研究生呼吸機能的各項指標優于不參加體育鍛煉的非體育專業女研究生。

在研究生階段，學生會注重自己的學習及學術科研，而忽略自己的身體健康不去參加體育鍛煉。建議非體育專業女研究生積極參加體育鍛煉，增進身體健康，改善呼吸機能水平。體育專業女研究生也不能拋棄自己的體育專長，也要積極參加體育鍛煉，保持自己良好的身體及精神狀態。

參考文獻：

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[3] 張小龍，彭 博.運動對呼吸機能的影響[J].文體用品與科技，2014（22）：187~189.

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[5] 尹 偉.24式太極拳呼吸及能量代謝特點研究[D].北京體育大學，2010.

[6] 李曉蕓，王 萌.高校不同專業、性別學生肺活量、通氣量與最大攝氧量的比較研究[J].吉林體育學院學報，2005（02）：82~83.

[7] 馮瑩瑩. 不同體力活動水平的中年人群在運動中呼吸機能指標的變化特征[D].山東體育學院，2014.

[8] 鄧樹勛，王 健，喬德才.運動生理學[M].北京：高等教育出版社，2009：113~116.

A Comparative Study on the Female Graduate Students in the Physical Education and non Physical Education Under the Condition of Quantitative Load

WANG Peng, CHEN Leqin

Objective: through comparative quantitative load state of the professional sports and non sports professional female graduate students ventilator can indicators to that often take part in physical exercise and not to participate in the gap between physical exercise. Advocating female graduate students to actively participate in physical exercise. Methods: through the experiment of 20 female graduates of physical education and non physical education, and gradually increasing load movement， record at all load levels of oxygen uptake （VO2） and carbon dioxide output （VCO2）, tidal volume （VT）, respiratory frequency （RF）, the quantity of ventilation （VE） and respiratory quotient （RQ）. Results: in the incremental load exercise of professional sports and non sports professional female graduate students In professional sports and non sports professional female graduate students ventilator index, oxygen uptake （VO2） and carbon dioxide output （VCO2）, tidal volume （VT）, respiratory frequency （RF）, the quantity of ventilation （VE） and respiratory quotient （RQ） there are differences. Conclusion: regular participated in the physical exercise sports professional female graduate students breathing skills of the indicator is better than not to participate in physical exercise of non sports specialized female graduate students.

Quantitative load; Graduate students; Mechanical ventilation; Comparative study

1007―6891（2016）05―0058―06

10.13932/j.cnki.sctykx.2016.05.16

G804.7

A

2016-04-13

山西師范大學體育學院，山西臨汾，041000。

Institute of P.E., Shanxi Normal University，Linfen Shanxi, 041000, China.