不同負荷跑心率積分的信度研究

發(fā)布時間：2014-09-18 11:37

【摘要】研究目的：作為監(jiān)控運動訓練常用指標的心率，被許多學者和體育工作者廣泛應用運動實踐當中。一些學者和體育工作者們常用運動過程中的平均心率監(jiān)控運動過程中的運動強度。運動中最高心率反應運動中外負荷對心臟的刺激。運動后即刻心率應用率最廣泛的心率指標。心率又是一個易變指標，并且自身具有波動性，它隨著一定的數(shù)值上下波動，因此，應用到運動訓練中又有自身的局限性。本文應用心率積分，并采用實驗法驗證心率積分的穩(wěn)定性，以期為運動訓練的監(jiān)控提出較準確地指標。研究對象與研究方法：招募河北師范大學體育學院2010級自愿參加實驗的體育教育專業(yè)男生志愿者24人。把受試者分為負荷一組和負荷二組，分別進行不同的五級負荷，運動兩次。受試者充分休息后，再進行下一級負荷。受試者參加分組時記錄受試者基本信息，包括年齡、身高、體重和身體成分等。進行正式試驗時，記錄正式試驗中的安靜心率和血壓、運動完之后的主觀體力感覺以及跑步的距離和時間等，用芬蘭POLAR遙測心率表記錄整個運動過程的所有心率（5s為單位）。本文采用的方法包括，文獻資料法、實驗法和數(shù)理統(tǒng)計法。對受試者的各心率指標和運動后主觀體力感覺的前后兩次數(shù)據(jù)，進行相關性分析，通過對數(shù)據(jù)進行分析，確定指標的穩(wěn)定性。實驗結果：通過對受試者的運動中平均心率、運動中最高心率、運動結束后10s心率、心率積分和運動后主觀體力感覺進行相關分析，前后兩次的相關系數(shù)分別為0.936、0.906、0.827、0.960和0.865（P＜0.05），說明心率積分的相關系數(shù)高于其他指標，并具有較高的相關性，即心率積分的穩(wěn)定性較好。平均心率與心率積分的相關系數(shù)為0.978，心率積分與平均心率有較高的相關性。研究結論：在整體運動中，心率積分的相關系數(shù)最高，及心率積分的穩(wěn)定性高于其他各個指標。心率積分與運動中平均心率有較高的相關性。

【關鍵詞】運動監(jiān)控；跑臺；重測信度；心率積分；

1 文獻綜述

隨著社會的發(fā)展，生活節(jié)奏的加快，工作效率提高，閑暇時間相對延長，想通過體育鍛煉來增強體質(zhì)、調(diào)整心理狀態(tài)、豐富文化生活的人們越來越多�，F(xiàn)階段人們已經(jīng)由原來的盲目運動或隨意運動轉(zhuǎn)變?yōu)檎覍ｉT的運動教練，進行目的性更強的、更科學的、更全面的運動訓練。隨著人們需求的不斷變化，體育工作者應根據(jù)人們的不同需求，對鍛煉者提供不同的運動處方，科學合理的、個性化的運動處方越來越受到人們的關注，并在健身運動中凸顯出其重要性。在制定科學合理、個性化的運動處方時，首先需要以機能評定和體能測試作為首要前提�，F(xiàn)階段進行機能評定的方法，主要以健康體適能各項指標進行測試。主要測試心肺功能、柔韌等。根據(jù)測試者的結果和個人鍛煉目的，制定個性、針對性較強的運動處方。運動處方適用范圍較廣，即有針對健康人群制定的運動處方，還有針對于一些亞健康人群或一些疾病患者的運動處方。在實施運動處方時，需要教練引導測試者實施計劃。進行監(jiān)控運動時，對受試者的全稱進行監(jiān)控，使測試者按照計劃實施。為達到計劃目標一步一步準確實現(xiàn)。在競技體育中大量運動實踐表明，中等強度訓練對運動員身體各機能狀態(tài)的影響較小，起不到相應的刺激作用，不易提高運動成績，但大強度訓練又容易引起機體疲勞，最終導致?lián)p傷，運動強度問題一直困擾著競技體育。競技體育中面臨的困擾，在大眾健身方面也同樣存在。教練員針對不同人群，制定好運動處方之后進行鍛煉，但是在鍛煉實施過程中，容易造成運動強度過大或過小等問題，進而影響著測試者，不利于運動目標的實現(xiàn)，或使測試者喪失運動信心等。對測試者進行運動干預過程中既要科學合理的監(jiān)控，又要給測試者心理上的安慰，以防其對運動喪失信心，從而整體提高鍛煉效果，最終達到鍛煉目標�，F(xiàn)與大眾運動處方相關的文章較多，針對不同人制定好運動處方之后，如何監(jiān)控運動強度，如何使受試者根據(jù)預計的強度進行鍛煉，是否能夠達到預計目標，是最值得關注的問題，并且這一問題還需要體育工作者及時解決。在大眾健身中需要尋找一個易測、無損傷、相對準確的指標為健身者服務。

1.1 監(jiān)控訓練的常用指標概述

1.1.1 競技體育中訓練監(jiān)控的常用指標

1.1.1.1 競技體育中訓練監(jiān)控的常用客觀指標

現(xiàn)階段競技體育中針對不同的項目、不同訓練目的進行監(jiān)控的指標不同。對于一些教練員在給耐力性項目運動員訓練時，會通過利用高原環(huán)境進行訓練。在進行訓練時進行監(jiān)控的指標包括最大攝氧量、心率、晨脈、呼吸商等。有時還會應用監(jiān)控血常規(guī)、血清肌酸激酶等進行檢測運動量。針對短跑運動員教練員可能會通過監(jiān)控心率、血乳酸、血清肌酸激酶等指標進行監(jiān)控。通過個指標的變化規(guī)律，反應運動員的各方面的狀態(tài)，減少運動損傷的發(fā)生。在進行冬訓時測試指標會再以上指標基礎上加上血清睪酮、血尿素等指標。教練員常用最大攝氧量、血乳酸、血常規(guī)、血清肌酸激酶、血尿素、心率、晨脈和呼吸商等指標監(jiān)控訓練。競技體育中應用的一系列指標中最大攝氧量、心率、晨脈、呼吸商等指標是沒有創(chuàng)傷性的，但是最大攝氧量的測試需要達到力竭，運動量相對較大，測試時受干擾因素較多，不易測試。一些血液指標存在一定的創(chuàng)傷性，不易被教練員、運動員所接受。心率指標時效性較好，是監(jiān)控運動強度的首選指標。

最大攝氧量評定人體有氧代謝能力的經(jīng)典指標。研究表明，最大攝氧量受到很多因素的影響。其中包括先天因素——遺傳、心臟功能的影響，還包括后天的體能水平等。有時還受到測試方法、負荷模式等因素的影響。也有研究表明，不同的測試方法影響最大攝氧量的測試結果，并且判斷最大攝氧量的標準、指標數(shù)量不統(tǒng)一，在測量過程中還存在受試者達不到標準的問題。保持各標準和達到最大攝氧量標準的一致性保證測試最大攝氧量測試準確性的重要因素。

無氧閾是機體進入無氧代謝的標志，作為評價運動時骨骼肌代謝能力的很重要的指標被教練員和科研人員所應用。檢測無氧閾的常用指標分別為乳酸閾、通氣閾和心率閾。有研究表明，不同運動方案、負荷大小對氧通氣量、乳酸閾、通氣閾和心率閾都有影響，并且存在統(tǒng)計學差異。因此，在測試無氧閾指標時也存在與最大攝氧量測試相同的問題，并且若測試乳酸值還需要采血，有一定的創(chuàng)傷性，不易被運動員接受。

血常規(guī)、血清肌酸激酶、血尿素這三個指標主要能夠反映運動員有氧能力的變化，并且還能夠反映肌肉微細結構的損傷程度。這類指標變化較明顯，經(jīng)過休息這類指標恢復情況較好，但是一旦恢復不到訓練之前的水平，則說明運動強度過大，前一天的訓練對運動員造成疲勞的積累。這類指標雖能反應運動量，但是有一定的滯后性，需要休息后才能確定運動量是否夠大，因此在反應運動強度、運動量時存在一定的滯后性，缺少時效性。

心率和晨脈是最常用的指標。心率是指每分鐘心臟跳動的次數(shù)，它能夠反映運動、最大攝氧量并且與能量代謝呈線性關系。通過對心率的監(jiān)控，可以了解到運動員心血管的機能狀態(tài)，并且準確的了解機體對應外部刺激做出的即刻反應。有研究表明，運動員機能狀態(tài)發(fā)生變化時，其運動心率會有顯著性差異，心率可以作為監(jiān)控訓練負荷的依據(jù)。晨脈作為一個評價運動量的指標，主要是監(jiān)控運動員是否達到疲勞以及其恢復情況等。

1.2 心率指標的應用

1.2.1 運動中最高心率的應用

運動中最高心率即運動過程中某一時間點的心率值，但是根據(jù)不同的運動項目不同時間點測試的心率值有所不同。由于人存在差異性，其心率指標的個體差異性也較大，每個人的最大心率也存在差異性，但是對于同一個人在同一項目同一強度，機體沒有出現(xiàn)疲勞或疾病時，運動過程中最高心率是沒有顯著性差異的。對受試者進行運動訓練時會影響到運動中最高心率。內(nèi)、外在條件不變的情況下，運動中最高心率變化較小。學者通過實驗的方法，通過低、高頻運動對運動員進行 12 周訓練，最大心率無顯著影響。因此，運動員的最大心率運受動形式對影響較小。運動過程中的最大心率常用來確定運動時的負荷強度。運動中最大心率在訓練、教學和健身等領域中有廣泛應用。曹紅仙在停止課外訓練對小學女生最大心率的影響一文中通過對8名停訓8周的小學女生的最大心率進行比較，結果顯示停訓后的女生最大心率沒有顯著性差異。即運動訓練對最大心率影響較小。最大心率受年齡、性別、地域等因素影響，相對是一個比較穩(wěn)定的指標，但在運動過程中不易測量。

1.2.2 運動中平均心率的應用

Strath,S.J等通過對61名受試者進行15分鐘運動，通過對心率和攝氧量的相性關系的檢驗，并驗證了心率估測能量消耗的準確性。在研究中，研究者們認為心率是評價身體活動量的有效工具。在運動過程中平均心率穩(wěn)定性與其他心率指標的穩(wěn)定性相比哪項指標更穩(wěn)定，在結果與結論中進行分析。

1.2.3 運動結束后即刻心率的應用

運動結束后即刻心率廣泛應用在體育訓練中，尤其是在訓練條件和監(jiān)控設備較落后地區(qū)。由于沒有監(jiān)控全程的設備只能用即刻心率反應運動強度。通過即刻心率教練員能夠觀察運動員對運動負荷的反應，為安排日后訓練計劃做準備。在學校體育中也常用運動結束后即刻心率來監(jiān)控運動量。

1.2.4 心率變異性的應用

心率變異性 (HRV, heart rate variability，)是反應和評價心臟神經(jīng)的張力和平衡性的指標。心率變異性，主要通過分析R-R間期或者對心動周期的進行分析、統(tǒng)計使其數(shù)量化，為醫(yī)療、保健和健身服務�，F(xiàn)階段對的HRV研究主要分為運動訓練、體育保健康復和不同人群健身三大方面進行研究。

1.2.5 心率指標的不穩(wěn)定性

有研究表明，心率是一個敏感且易變的指標，通過每個人的心電圖即可得出，每個心動周期的時間不是完全相同的。影響心率的因素包括自身和外界兩類因素。心理焦慮與緊張、身體出汗與失水等原因?qū)儆谧陨淼囊蛩�。外界因素包括環(huán)境溫度、海拔高度、衣著、性別等。心率具有不穩(wěn)定性，引用心率指標應考慮其影響因素。

由于射擊運動員需要較安靜的狀態(tài)下進行比賽，需要使心率保持在最佳的范圍內(nèi)，才能取得較好的比賽成績，但是研究表明心率容易根據(jù)運動員思維、情緒波動、注意力等各種因素而發(fā)生變化，最終影響運動成績。心率易受外界或自身的原因影響，影響運動成績。對于監(jiān)控運動量、運動強度也造成一定影響。

徐文靜、王珍武通過觀察相對生理強度穩(wěn)定條件下絕對生理強度的變化。本文通過把 12 名運動訓練專業(yè)的學生的相對耗氧量控制在 29-31mlkg-1.min-1的窄小范圍內(nèi)，進行 50 分鐘的有氧運動實驗。實驗結果表明，心率、攝氧量、代謝當量等指標的均值處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，但是每個指標的離散程度較大。研究還表明即便是運動強度即速度不變，上述指標也會發(fā)生漂移現(xiàn)象。這一現(xiàn)象充分說明瞬時心率的不穩(wěn)定性。

2 實驗對象與方法

2.1 實驗對象

實驗對象：招募河北師范大學體育學院 2010 級自愿參加實驗的體育教育專業(yè)男生志愿者24人。招募條件，受試者均無心肺系統(tǒng)疾病史，測試期間無發(fā)熱、咳嗽、流涕、腹瀉等癥狀，能夠按照實驗要求進行測試，熟知測試流程和注意事項。測試前48h內(nèi)受試者不進行大運動量的訓練，正常飲食。兩次測試之間至少間隔 48h，保證能夠在不同日期的同一時間段進行測試。實驗室室溫在18-25℃。受試者基本信息如表1。

測試方法：嚴格按照 2000 年由國家體育總局頒布的學生體質(zhì)健康標準(試行方案)中的《大學生體質(zhì)健康標準》進行測試。測試要求，直立姿勢站在體重計踏板上，雙腿、足跟并攏，腳尖成 60 度角，兩臂自然垂直于體側，目視前方，軀干、頭部保持直立。記錄身高、體重時，分別以厘米、千克為單位，記錄到小數(shù)點后一位。根據(jù)身高、體重兩個指標計算出BMI（體重（Kg）/身高（m）2）值。

如表1，受試者最小為19歲，最大為23歲，平均年齡為20.40歲，標準差為1.18；受試者最低身高為 170.50cm，最高身高為 180.40cm，平均身高為 175.14cm，標準差為2.49；受試者最輕體重為 63.40 Kg，最重體重為 78.80 Kg，平均值為 70.2 Kg ，標準差為 3.73；BMI 最小值為 20.81，最大值 24.44，平均值為 22.90，標準差為 1.12。根據(jù)教育部和體育總局 2002 年頒布的《大學生體質(zhì)測試評分標準表》了解到，身高在175.00-175.90cm 范圍內(nèi)，在 61.60-69.90 范圍內(nèi)屬于正常，在 70.00-72.70Kg 范圍內(nèi)屬于超重，即根據(jù)受試者平均身高、體重得出體重處于超重范圍，這與體育學院學生肌肉含量較高，有一定關系。通過文獻了解到BMI評價標準得出亞洲居民在≤24時體重屬于正常，即受試者BMI處于正常范圍內(nèi)。對受試者通過使用生物電阻抗身體成分分析儀（BIODY NAMICS MODE 310E，Korea）進行身體成分測試得出，受試者脂肪含量都處于正常范圍內(nèi)，部分受試者肌肉含量超標。受試者生長發(fā)育正常，肌肉含量超出國家平均水平。

2.2 研究方法

2.2.1 文獻資料法

通過 CNKI、NCBI 等數(shù)據(jù)庫以運動監(jiān)控、運動處方、心率、heart rate、exercise prescription為檢索詞，查閱近百篇文獻，撰寫文獻綜述，提出心率積分的概念，并確定本研究的研究目的、意義以及選題依據(jù)。

第一，首次實驗測試之前，測量并記錄受試者基本信息。記錄身高、體重、年齡、身體成分等。每次運動之前佩戴polar表。

第二，受試者取坐位，運動前靜坐10分鐘后，用電子血壓計測量2次血壓和心率，取兩次測量數(shù)值平均值為安靜血壓和安靜心率。

第三，每次運動都是按照由小到大的負荷強度，進行運動，受試者充分休息（運動前靜坐10分鐘，每級負荷之后充分休息）。達到安靜心率并進行下級負荷的標準：與上級負荷運動前的安靜心率上下不超過 3 次（包括 3 次）。受試者由坐位起立，步行到跑臺上，開啟跑臺，逐漸加速到目標速度，在目標速度上運動3分鐘后，逐漸降到0.8km/h的速度，受試者下跑臺，步行至坐位處，坐位休息，記錄運動后即刻的主觀體力感覺、跑步距離和跑步時間。充分休息（大約在運動結束后15-30分鐘）后，平均心率恢復到上下不超過3次即視為恢復到安靜水平。記錄休息時間，大約確定需要多長時間能夠恢復到安靜心率，為正式實驗保證第2、3次休息時間保持基本一致。

第四，測量血壓、心率，確定是已達到安靜水平，進行下一級負荷。安靜心率取法同上。用芬蘭POLAR遙測心率表記錄整個過程的心率情況。第四，48小時后，采用與上次相同的運動方案進行。并要求受試者采用與上次測試相同時間、相同的服裝進行第二次運動。

2.2.2.2 運動負荷

第一，預實驗

按照預計運動方案，進行運動，根據(jù)受試者心率、血壓、自主體力感覺等指標變化確定最終的運動方案。預實驗作用：首先，了解受試者身體狀況，確定最終的運動負荷；其次，使受試者適應跑臺運動，使受試者身體和心理對跑臺運動有一定的適應，避免出現(xiàn)由于身體不適應或者心理恐懼引起的心率變化，影響實驗數(shù)據(jù)。

按照最低負荷為4.8km/h的速度進行運動，運動負荷以1.2km/h的速度進行遞增，最大負荷為 9.6km/h。

第二，正式試驗

通過預實驗各指標的變化和主觀體力感覺，把受試者分負荷一組和負荷二組。經(jīng)過分組負荷一組為14人，負荷二組為 10人。第1次運動為適應運動負荷，并進一步適應跑臺，為2、3次運動作準備。實驗過程中記錄各相關指標，對第2、3次運動獲得的數(shù)據(jù)進行分析。

3 結果與分析.........15

3.1 前、后兩次運動恢復情況分析..............15

3.1.1 前、后兩次運動安靜心率恢復情況分析 ..............15

3.1.2 前、后兩次運動血壓恢復情況分析 ............16

3.1.3 跑步距離和跑步時間分析 ................19

3.2 各指標的相關系數(shù)分析.....................20

3.2.1 各指標散點圖結果分析 ...........20

3.2.2 各指標的相關性分析結果 ................21

3.3 心率積分與平均心率對比結果.................22

3 結果與分析

3.1 前、后兩次運動恢復情況分析

3.1.1 前、后兩次運動安靜心率恢復情況分析受試者在每一負荷運動完之后，進行充分休息，運動之前進行安靜心率測量，測量標準為連續(xù)測量2次心率，取其平均值，確定為安靜心率。心率達到與上次安靜心率相比上下不超過3次/分，視為安靜心率，進行下一負荷。記錄休息時間，保證第2、3次運動休息時間基本一致。負荷一組受試者 2、3 次運動各級負荷之前的安靜心率結果如表4。