（运动人体科学专业论文）老年人运动负荷试验的方法学研究.pdf

2 老年人运动负荷试验的方法学研究 研究生赵琪 指导教师陆一帆副教授 摘要 目前对老年人进行运动负荷试验时采取的方法种类繁多测试标准也不 够统一为了找到适用于老年人的简单易行安全性和准确性较高的一种或几种 方法本研究对北京市 2 0 5 名城区老年人男 6 0 7 0 岁8 8 人女 5 5 6 5 岁 1 1 7 人进行了功率车递增负荷试验功率车二次负荷试验二次台阶试验和推 测一次台阶试验并对其中的 1 3 名老人男 6 0 7 0 岁6 人女 5 5 6 5 岁7 人进行了跑台递增负荷试验和跑台二次负荷试验 结果发现老年人的功能能力f . c . 存在性别差异而递增负荷试验中的 最大心率不存在性别差异 跑台递增负荷试验与功率车递增负荷试验结果存在显 著性差异跑台结果比功率车高 1 5 % 在用二次台阶试验和一次台阶试验为 6 0 7 0岁的老年男性测定功能能力时可以考虑用 2 0 0 年龄作为最大心率的预测 值在用二次台阶试验和一次台阶试验为 5 5 6 5岁的老年女性测定功能能力时 可以考虑用 1 9 0 年龄作为最大心率的预测值用二次跑台试验测定老年人的功 能能力时可以用 2 1 0 年龄来预测最大心率采用二次功率车试验测定老年人 的功能能力时应当用 2 0 0 年龄作为预测最大心率的公式除了功率车和跑台 递增负荷试验可以直接测出 f . c . 外功率车跑台和台阶的二次试验及台阶的 一次试验都可以用于推测 f . c . 但其预测最大心率的方法又有特异性不可一 概而论通过对功率车递增负荷试验结果的回归分析得出老年人的负荷心率 回归方程男性的公式为功能能力2 0 0 年龄0 . 0 5 9 3 1 . 8 2 0 3 女性 的公式为功能能力2 0 0 年龄0 . 0 3 8 7 关键词 老年人 运动负荷试验 功能能力 最大心率 4 文献综述 目前我国的体育事业正在迅速发展作为竞技体育的基础全民健身事业 也在党和国家的领导下进入了一个全新的发展时期 全民健身是一个庞大的系统 工程 是一项跨世纪的 有战略意义和长远生命力的 造福子孙后代的宏伟事业 对于提高劳动者的素质建立科学文明健康的生活方式推动社会建设都将 起到积极作用 依据 2000 年最新的人口普查也就是第五次人口普查我们国家的大陆人 口是 12.66 亿老年人口是 8 千万占总人口是 6.96%大约是 7%这按国际通 用标准是标志中国进入所谓的老龄化社会目前我国 60 岁以上的老年人口已近 一亿约占全世界老年人口的 22%占亚洲老年人口的 50%也就是说在全世 界老年人口中每五个人中就有一个人是中国的老年人 亚洲的老年人口每两个人 中就有一个人是中国的老年人根据联合国的预测在二十一世纪前三十年是中 国老化速度最快的时间我们知道现在 60 岁以上人口已经占了 7%它翻一番的 时间是在不到三十年的时间也就是说在 2030 年之前我们国家的老龄人口就会 占据到 14%以上 面对严峻的社会老龄化问题除了不断完善老年人的医疗和社会保障体系 很重要的是提高老年人的生活质量老年人的生活质量涉及方方面面其中最基 本的一条就是维护身体的健康除了加强对已知疾病或症状的治疗及控制外加 强体育锻炼也是增进健康的良好手段由于人到老年机体各器官系统发生衰退 和老化免疫机能下降易罹患各种疾病给个人和社会造成沉重的负担健身 锻炼对防治疾病延缓衰老延年益寿有重要意义美国对 25 个州的调查表明 如果一年内不运动6569 岁死亡率占 10.38稍稍进行一些运动者死亡率为 3.8而每周进行 34 次运动者死亡率下降到 1.38在我国全民健身计 划纲要颁布后群众性体育锻炼热潮已经遍布大江南北体育健身意识正在加 强体育人口正在增长据抽样调查全国平均体育人口已达 25而北京市 城区老年体育人口高达 50许多老年人常年坚持健身锻炼获得很大的收益 但正如日本学者伊藤朗所指出的今日之运动被称为双刃剑即运动对人 体可能有益也可能有害老年人参加健身锻炼不当造成运动伤害甚至酿成悲 剧也屡见不鲜 1 因此 老年人参加健身活动必须符合安全性有效性和科学性 三个基本条件其中讲究锻炼的科学性是保证安全和达到增强体质提高健康水 平的关键为使健身活动做到个体科学化因人而异区别对待地制定合理的运 动处方和加强自我监控是至关重要的对老年人运动处方的研究不仅有助于他 们从事科学的体育锻炼谋求益寿延年之效而且对于丰富整个体育锻炼理论体 系亦有极大的帮助是一个重要的社会体育研究领域 5 下面将就老年人运动负荷试验研究中的一些问题做一综述 1运动负荷试验 运动处方制订过程中最核心的内容是确定运动中的强度适宜的运动强度 能在保证锻炼的安全性的同时使锻炼者收到良好的锻炼效果 对于不同的锻炼者 来说由于存在身体机能的个体差异每个人应执行的运动强度就应有所区别 这种区别的根据来自于制订运动处方之前对每一名锻炼者进行运动负荷试验的 结果由机能测定的结果来确定锻炼时采取的运动强度 然而目前世界各国的专家学者提出的用运动负荷试验测定机能状况的方 法种类繁多这主要是因为世界各地经济发展人种分布各不相同很难形成一 个统一的标准但各种测试的基本原理则大同小异测试的各个组成部分也是缺 一不可 11 试验前的医学检查和筛选 为了保证运动负荷试验能安全准确地进行必须对受试者进行适当的生 理医学检查和生活方式等的调查对于平时不参加或很少参加体育锻炼的人 特别是 60 岁以上的老年人突然进行大运动量的活动机体难以适应容易出 现意外 2 但从另一个方面来说让所有人在开始投身体育锻炼之前都进行有医生监 护的运动负荷试验也不现实 一是因为目前我国的运动医学研究和服务还没有达 到这种普及程度二是锻炼者的接受程度也有限因此就要根据受试者的具体情 况区别对待 检查和筛选过程一定要有效经济省时简单的可以用 par-qphysical activity readiness questionnaire 3 必要时可以进行相当复杂的诊断和检查 试验人员要根据受试者的具体情况和需求来确定适当的检查程序 健康人可以采用无医生监控的运动负荷试验或自测运动试验如 rockport 一英里计时走试验或 kenneth. h. cooper12 分钟跑试验 8,9 有一定危险的人必须在试验前提交个人病史身体检查报告体脂分析 空腹血糖和安静心电图等资料在进行递增负荷运动试验时要求有医生现场监 护 第三类人在试验前要出具医学证明提交详细的病史身体检查报告详 细的体脂分析空腹血糖和 12 导联心电图在进行递增负荷运动试验时要求有 医生现场监护根据受试者的具体情况预测其最大功能能力以便选择适当的运 动负荷试验方案 12 运动负荷试验的实施 由于老年人身体条件的特殊性对他们进行运动负荷试验时要注意如下一 些问题 4 6 因为老年人的功能能力较低试验的起始负荷应该相应的降低23mets 作 为开始递增负荷也应适当减小0.51mets 对于那些平衡能力较差神经肌肉协调性差视力差出现老年步态承重 能力受限和有足部问题的老年人用功率自行车作为负荷方式比用跑台合适 用跑台作为负荷方式时需要加强手扶护栏的保护因为老年人平衡能力下 降肌肉力量减小神经肌肉协调性较差和试验时心情紧张等因素都可能造 成意外伤害然而手扶护栏和步态异常可能会使估计最大功能能力的准确 性下降 跑台的速度需要根据受试者的行走能力来调整 对于那些不能很快适应测试设备的受试者起始负荷的运动时间可能需要延 长必要时试验可以重新开始或反复试验 运动引起的心律失常在老年人中发生的频率要高于其他年龄组 药物通常会影响运动中的心电图和血液动力学变化 经过认真仔细的检查和筛选确定受试者可以接受运动负荷试验征得其 本人和其医生的同意还须向其详细说明试验过程和注意事项 穿着宽松舒适的衣服进行试验 在试验前的 24 小时内要保证充分的水分摄入以防在试验过程中脱水 在试验前的至少 3 个小时内不能进食吸烟饮酒和饮咖啡 在试验当天不能进行锻炼和剧烈的身体活动 在试验前夜要保证充足的睡眠68 小时 121 运动负荷试验的种类 运动负荷试验就是将运动刺激施加于人体通过测量一定的人体反应指标 直接或间接地测量人体的功能能力各种运动负荷试验的原理大致相同而运动 方式有不同的选择下面就介绍几种常用的运动负荷试验 1211 场地试验 场地试验需要受试者尽自己最大的努力来完成有两种形式的场地试验 一种是在规定的时间内走或跑尽量长的距离如 cooper12 分钟跑试验另一种 是用尽量短的时间来完成规定距离的走或跑如 1 英里走和 1.5 英里跑试验 场地试验的最大好处是可以同时进行很多人的测试并且需要的设备也非 常简单通常只需要秒表但是只能间接地推测出受试者本人的机能状况而 且受试者参与试验的的主动性对试验结果的影响非常大另外一个问题是这种 试验尤其是 12 分钟跑和 1.5 英里跑要求受试者付出最大的努力这样对于 有些不经常参加体育运动的人来讲可能会因为力不从心而发生一定的危险 折衷的办法是用 1 英里走试验这种试验也要求受试者在尽量短的时间内 走完一英里并在 1 英里的终点处测量心率然后根据受试者的体重年龄性 7 别 走路时间和完成时的心率代入回归方程得出最大摄氧量的估计值 公式如下 vo2max132.853-0.1692体重 千克 -0.3877年龄+6.315性别 女为 0 男为 1-3.2649时间分钟-0.1565心率次分. (1) 1 英里走场地试验比较适合老年人因为这个测试的方法比较简单运动强 度也比较适中用走的方式运动比较容易被接受尤其是平常习惯快走慢跑或 登山等活动的老人更倾向于户外的这种测试方法 1212 跑台试验 跑台试验可以用于最大强度和次大强度的运动负荷试验也是常常用作诊 断的试验它可以满足不同受试者的需要可以通过调节速度和坡度来组合出不 同的运动强度在试验前要让受试者适应一下在跑台上走或跑的习惯以使其在 试验中不致过分紧张跑台试验的不利因素是造价昂贵不易搬运另外会给某 些测试如测量血压造成困难 老年人肌肉力量薄弱神经肌肉协调性降低下肢活动也没有年轻人灵便 在进行跑台试验时需要额外加以保护 跑台试验的方案有很多种负荷强度的大小也有所不同有的是固定速度 递增坡度有的是固定坡度递增速度还有的是速度坡度都递增可以根据受试 者的实际情况选择适当的方案来进行试验一般来讲老年人的负荷方案常用恒 定的快走速度配合递增的坡度来进行 这样能在确保安全的情况下达到测试的要 求 1213 功率自行车试验 机械阻力功率自行车是进行最大和次大强度运动负荷试验的最佳设备价 格相对便宜便于搬运易于测量血压和心电监护功率自行车试验是一种无负 重的试验可以调节出很小强度的递增负荷受试者在进行试验时也比较放松 功率车必须要经常校准受试者也必须维持一定的登车频率因为大多数的试验 都要求在一定的负荷强度下测量心率 电子功率车能在一定的登车频率范围内维 持相同的负荷强度但是这种功率车的校准需要特殊的设备大多数实验室并不 具备这种条件 astrand5 功率车试验是一种单一负荷的试验总共持续 6 分钟通过大样 本的试验研究发现在试验中的心率男性达到 128 次分女性达到 138 次分 时的摄氧量约为人体最大摄氧量的 50假设一女性受试者在试验中达到的摄 氧量为 1.5lmin-1同时她的心率又为 138 次分那么她的最大摄氧量约为 3 lmin-1针对不同情况的受试者采用的负荷强度有如下建议 男性无锻炼基础的300 或 600kgm/min50 或 100 瓦 有锻炼基础的600 或 900kgm/min100 或 150 瓦 女性无锻炼基础的300 或 450kgm/min50 或 75 瓦 8 有锻炼基础的450 或 600kgm/min75 或 100 瓦 登车频率设置为 50 周分调整适宜的强度以使试验中的心率达到 125 170 次分在试验进行到第五和第六分钟时测量心率取它们的平均值代入特 制计算图中计算最大摄氧量测得的值还需用年龄系数进行修正 与单级负荷试验不同的是ymca6 试验用的是 24 级负荷每级负荷持 续 3 分钟 试验中至少要保证在两个连续的负荷下受试者的心率保持在 110 次 分到 85最大心率220年龄的范围内在每级负荷的第二和第三分钟的末 15 到 30 秒测量心率如果两次心率的值相差在 6 次分以上仍要以该负荷运 动一分钟以达到一个稳定的心率然后将每级的负荷与对应的心率绘制成坐标 图以推测的最大心率求得最大功能能力此试验方法有一定的误差主要是因 为推测最大心率的公式例如 220年龄只能提供一个近似值 功率自行车试验是老年人比较理想的测试手段运动方式相对于跑台来讲 更安全比跑台更容易适应如果使用递增负荷至力竭可以直接测得老人的功 能能力如果用几级负荷推算也可以得到功能能力的估计值老年人功率车试验 负荷方案的特点主要是起始负荷相对较小递增负荷跨度也较小这样有利于老 年人在试验过程中有充分的时间来适应运动的刺激逐渐调动心肺功能尽量减 少因运动刺激过强过快而发生意外的可能 1214 台阶试验 台阶试验是预测心肺功能能力的一种很好的试验手段它只需要测量在一 定台阶高度和登阶频率下的心率或者测量运动后心率的恢复情况台阶试验需 要的设备很简单也可以就地取材台阶便于搬运登台阶的动作也无需专门练 习试验持续的时间很短可以同时进行多人的试验运动后心率恢复很快结 果也便于向受试者解释这种方法很适合老年人机能能力差承受运动负荷小的 特点 台阶试验也可用来预测最大摄氧量astrand 等用单级台阶来进行试验台 阶高度设置为女子 33 厘米男子 40 厘米登阶频率为 22.5 次分在试验的 最后测量心率结果发现男女的摄氧量大约为 29.5 和 25.8ml/kgmin利用测得 的心率代入特定的计算图可以得到最大摄氧量的估计值与此不同的是 maritz 等7 采用的是一个高度为 30.5 厘米的台阶4 级递增的登阶频率来进行试验 测 量每级负荷对应的心率可以在坐标图上得到一条直线根据预测最大心率如 220年龄可以得到最大功能能力也就是该受试者的最大摄氧量 另外一种预测最大摄氧量的台阶试验不是测量运动中的心率而是测量运 动后恢复期的心率ymca 台阶试验6 就是利用一个 30.5 厘米12 英寸的台 阶24 次分的频率进行 3 分钟的登台阶运动运动后立即令受试者取坐位 在 5 秒钟之内开始测量恢复期一分钟的心率 根据心率查计算表来得出其功能能 9 力 考虑到老年人运动器官产生的退行性变化台阶试验中台阶的高度应相应 降低降低的台阶可能会使运动刺激的强度大大减小从而不能达到推算功能能 力所需的心率区间110170 次分为了提高运动强度同时台阶高度又保 持较低的水平可以增加登台阶的频率这就需要在台阶高度和登台阶频率之间 找到一个适合于老年人的平衡点这方面尚待进一步研究 122 不同负荷方式之间的差异 尽管上述几类试验方法都可以测量或预测人体的最大功能能力但由于试 验方法对人体各部位参与活动的要求略有不同 可能出现对同一受试者用不同的 试验方法得出的结果有一定的差异 chassford8 等人报道跑台测得的最大摄氧量要多于功率自行车 8此外 chase9faulkner10 等人也分别报道了相同的结果1511与上述研究 的结果相反davis11 等人的研究指出跑台与功率自行车所测得的最大摄氧量 之间并无显著性差异kohrt12 等人对运动员进行了这两种负荷方式的测定也 发现相同的结果 ahmaidi13 等人对同一组受试者进行了跑台20 米往返跑和 um-tt university of montreal track test试验结果显示三种方法测得的最大摄氧量 没有显著性差异用 20 米往返跑预测的最大摄氧量与用跑台进行实际测定值之 间存在较高度相关r=0.76而 um-tt与跑台之间的相关系数达到 0.83 londeree14 等人用六种不同的负荷方式对十名受试者进行了测试其中用 跑台进行测试的最大摄氧量与用功率车台阶测试的结果都有显著性差异分别 高出 12和 9而功率车和台阶两种负荷方式之间不存在显著性差异 同样是进行机能测试都是对同一受试者进行试验某些方法之间还是会 产生一定的差异这种差异的来源是多样的 上述研究中所采用的测试方法有的是直接测试如跑台功率车试验有 的则是采用间接推算的方法如 20 米往返跑台阶试验等直接测定的结果通 常作为衡量的标尺间接推算的值都要与其进行相关性的比较由于间接推算所 采用的公式各有不同甚至同样的负荷方式采用的推算公式也不尽相同而这些 公式多是来自于大样本测试后的回归统计出现一定的差异也在所难免 另一个很重要的差异来源就是研究对象之间的差异有的研究选取的是专 业运动员有的是有锻炼基础的健康人有的是无锻炼基础的一般人由于各种 人群的机能状态之间存在差异各自对不同的负荷方式有不同的适应程度这也 会造成不同负荷方式间的差异 就负荷方式本身而言有的要求全身运动如跑台20 米往返跑等有的 则侧重上肢或下肢的运动如上肢曲柄记功器功率自行车等一般来说运 10 动中调动的肌群越多最大心率和最大摄氧量也越高运动中的身体姿势也会影 响最大心率例如平卧登功率车或游泳时身体为水平姿势这种姿势有利于血 液回流可以减少能量消耗所达到的最大心率也会相应降低 15 研究表明 最大有氧能力不仅受到心脏功能限制而且呼吸机能也受到显著的限制功率车 运动主要刺激心脏机能而跑台运动不但刺激心脏机能而且刺激呼吸机能这可 能就是有的跑台试验所得的最大摄氧量比功率车试验和其它试验的结果高的缘 故 16 2运动强度的确定 进行了运动负荷试验后受试者的最大有氧能力被测定或推算出来就可 以进行运动处方的制定了在处方中练习强度和持续时间决定了能量消耗的总 量这两者呈反比关系也就是说采用较低的强度配以较长的持续时间和用较 高的强度配以较短的时间理论上的能量消耗是相同的但在实际应用时要考虑 受试者本身的机能状况以降低发生危险的可能性 21 指示运动强度的指标 根据运动负荷试验的结果在制定运动强度时可用的指标有很多其中常 用的有功能能力最大摄氧量最大心率摄氧量储备心率储备和 rpe 等通常是用它们的百分率或等级来表示运动强度它们的概念和计算方法 各不相同但它们之间又有一定的关系 211 功能能力 功能能力是较为常用同时又比较准确的指标标准的递增负荷试验能测 定人体的功能能力根据测定的值可以确定运动时应当采用的强度范围例如 测定的功能能力为 10mets 则练习时就采用 6080功能能力 即 68mets 用功能能力来确定强度区间较为直接适用于一些能输出固定功率的健身 器材如跑台功率自行车登山机等也就是说这些器械可以通过调节速度 坡度转速阻力等物理量来达到一定的负荷强度较为方便准确但它们的 普遍问题是造价昂贵占地面积大不利于大范围推广所幸的是ainsworth 等17已经将常见的运动项目及休闲活动的能量消耗用 met 的单位表示出来 这对 大众健身具有很强的指导作用 212 最大心率 心率是一项简单实用的指标心率可以用于指示运动强度是因为它与功能 能力和最大摄氧量的百分率之间有良好的线性关系 用递增负荷试验可以测定一 个人的最大心率然后就可以在运动处方中用最大心率的百分率来确定运动强 度的范围例如受试者在递增负荷试验中达到的最大心率是 180 次分那么 在锻炼中应该达到最大心率的 7085也就是 126153 次分将运动时 的心率保持在这个范围就能达到提高或维持机能的锻炼效果 11 用最大心率的 7085确定的运动强度大约相当于最大摄氧量的 55 75 因为人的最大心率是随年龄的增长而降低的这就产生了由年龄来预测最 大心率的公式 现在较为流行的公式是用 220年龄的值作为最大心率的预测值 kallio15等提出用 2051/2 年龄作为最大心率的预测值但这种方法有一定的局 限性它只适用于身体素质很好的人运动员和长期坚持锻炼的部分老年人他 们由于训练有素减慢了年龄增长引起的身体机能下降的速度从而能保持较好 的机能水平 也有人提出用 195年龄18 作为预测值来制定运动处方 这几种方 法更为简便但有一个明显的缺陷它无法区分同龄但机能状态不同的情况因 此只能在没有运动负荷试验条件的情况下作为一种粗略的参考 213 摄氧量储备 摄氧量储备在近来的试验研究和实际应用中逐渐被人们接受它是根据 最大摄氧量和安静摄氧量计算出来的例如一个人在试验中的最大摄氧量为 6mets安静摄氧量为 1mets运动强度要确定为摄氧量储备的 6080那 么根据公式 靶摄氧量强度百分率vo2maxvo2rest+vo2rest .(2) 即靶摄氧量6080611 就可以得出其靶摄氧量的范围为 45mets 214 心率储备 心率储备公式也称为 karvonen19 公式即 靶心率强度百分率hrmaxhrrest+hrrest . (3) 例如一个人在试验中的最大心率为 180 次分安静心率为 60 次分运 动强度要确定为心率储备的 6080由公式可以计算出其靶心率范围为 132 156 次分可以看出这与直接取最大心率的 6080所得的 108144 次 分有所不同 215 rpe rperating of perceived exertion被称为主观体力感觉等级表由瑞典生 理学家 borg20 设计是用来监测人在运动时的疲劳程度的可信的指标它通常 用在递增负荷试验中与心率和工作负荷呈现高度相关性rpe 的出现使锻炼者 可以自己估计当时的锻炼强度并已经将锻炼者的机能水平外界环境因素和身 体疲劳情况考虑在内熟练并精确掌握 rpe 等级对应的身体反应可以使锻炼 者摆脱其它监测仪器轻松安全地进行身体锻炼 22 各指标之间的关系 尽管各种指标的测试或推算方法不同但它们都是用来指示运动中的强度 区间的它们之间有一定的数量对应关系见表 1表 2 和表 3 12 表 1 最大心率心率储备摄氧量储备和 rpe 的对应关系21 强度 %hrmax %hrr或%vo2r rpe 很小 35 20 10 小 35-54 20-39 10-11 中等 55-69 40-59 12-13 大 70-89 60-84 14-16 很大 90 85 17-19 最大 100 100 20 表 2 心率储备摄氧量储备和最大摄氧量的对应关系22 %vo2ma x %hrr %vo2r 功能能力5mets 功能能力 10mets 功能能力 20mets 0% 0% 20% 10% 5% 40% 40% 52% 46% 43% 50% 50% 60% 55% 53% 85% 85% 88% 87% 86% 100% 100% 100% 100% 100% 表 3 最大心率和最大摄氧量的对应关系23 %hrmax %vo2max 35% 30% 60% 50% 80% 75% 90% 85% 100% 100% swain 等24 认为相同范围的心率储备与摄氧量储备确定的强度大致相当 而与最大摄氧量的百分率的范围略有不同 由表 1 和表 2 可见除了心率储备与摄氧量储备相同外最大摄氧量百分 比与心率储备或摄氧量储备百分比呈现运动强度越高差距越小的趋势 而且依个 人功能能力的差异最大摄氧量与心率储备或摄氧量储备的差别也不尽相同 对于老年人来讲普遍功能能力较低也就是说老年人最大摄氧量百分 比与心率储备或摄氧量储备百分比之间的差异要比其他年龄段的差异大 在选定 运动强度指标时要充分考虑上述差别 13 上述指标在实际应用时可以单独使用但最好能进行搭配以确保运动强 度的准确执行一般来讲 rpe 总是可以同其他几种指标共同使用在有条件的 情况下可以用摄氧量储备心率储备和 rpe 共同监测运动强度这三个指标 就可以将运动中的组成因素准确的反映出来 摄氧量储备可以用来控制跑台或功 率车的输出功率用 mets 值代表心率储备可以客观反映心血管系统的反应 而 rpe 则从主观上体现运动强度对机体的刺激 3结语 综上所述运动负荷试验种类繁多实施方案各有不同但是以上的报道 中关于老年人的研究并不多尤其是具体某种试验如何应用于老年人尚未见报 道因此有必要对应用于老年人的运动负荷试验进行系统的研究 通过安全准确的运动负荷试验可以了解人们的体质水平从而为制定运动 处方提供可靠的依据运动处方的目的就是指导人们进行安全有效的锻炼不管 采取什么样的测试手段和练习方式最终都是要提高或维持人们的健康水平体 育工作者始终在致力于找到适合于不同人种不同年龄不同健康水平的人群的 健身规律创造出适合他们的最简单最有效的健身方法但由于受到种种条件限 制尤其是以老年人为对象的研究中更多的制约因素我国目前的研究和应用水 平还比较落后大众的科学健身意识还有待提高增强全民的体质水平任重而道 远 14 1 前言 根据 2000 年全国人口普查的结果我国已步入老龄化社会随着人们生活 水平的提高和医学技术的不断进步我国人口的平均寿命也出现逐渐延长的趋 势 随之而来的一系列社会老龄化问题的出现给社会发展的各个方面提出了新的 课题2008 年北京将举办第二十九届奥运会这无疑将大大推动中国竞技体育 事业和全民健身运动的进程 老年人的健身活动在全民健身运动中一直占有重要 的地位这一方面是因为老年人离开工作岗位后有自由的时间进行身体锻炼另 一方面是因为老年人逐渐开始关注自己的健康状况接受了生命在于运动的观 念希望通过健身锻炼强健体魄延年益寿 但就我国目前的情况来看大多数老年人从事健身锻炼都存在一定的盲目 性缺乏科学的指导往往是随大流很少考虑自身的适应情况以致花费在这 种身体活动上的时间和精力很多而收效甚微甚至产生负作用鉴于这种情况亟 待建立一套相对完整的针对我国老年人具体情况的科学的健身指导体系 运动处 方是这一体系中的具体实施手段也是这个体系的核心本研究着眼于运动处方 制订过程中如何确定运动强度这一关键问题进行了方法学上的探讨 以期为老年 人的运动处方设计提出一些有益的建议 2 研究对象与方法 2 1 研究对象 本研究的试验对象是来自北京地区的 205 名健康老人男子 6070 岁女 子 5565 岁根据我国老年人权益保障法的规定老年人的年龄起点标准 是 60 周岁即凡年满 60 周岁的中华人民共和国公民都属于老年人国际上发达 国家老年人年龄起点标准为 65 岁发展中国家的标准为 60 岁我国属于发展中 国家因此采用 60 岁作为标准较为适宜西方国家把 4564 岁称为初老期65 89 岁称为老年期90 岁以上称为长寿期发展中国家规定男子 60 岁女子 55 岁为老年期限本研究中选取的受试人群是刚刚步入老年期的人可以称之 为轻老年本文中提到的老年人实际上就属于轻老年范围 所有受试者在此前均无参加运动负荷试验的经验受试者基本情况见表 1 表 1 受试者基本情况 人数 年龄 身高厘米 体重千克 男子 88 63.484.93 168.286.28 71.189.87 女子 117 59.695.19 157.204.96 63.1810.04 总体 205 61.325.40 161.957.81 66.6110.70 数值以平均数标准差表示下同 15 在所有受试者中另有 13 名参加了附加试验他们的基本情况见表 2 表 2 附加试验受试者基本情况 性别 人数 年龄 身高厘米 体重千克 男 7 65.572.82 166.707.63 67.099.54 女 6 60.173.31 159.276.01 64.276.87 总数 13 63.084.05 163.277.69 65.788.20 在进行运动负荷试验之前所有受试者均接受医学检查包括健康问卷调查 安静时的心率血压和心电图由医生根据上述检查的结果经过筛选确定受试者 能否参加运动负荷试验以此确保受试者的安全在进行正式试验之前由实验 人员向他们解释试验的目的和方法经受试者同意并签署试验同意书后开始试 验 2 2 研究方法 所有受试者都进行二次台阶试验和功率自行车试验其中 13 名受试者还进 行跑台试验功率车试验在二次台阶试验的次日进行跑台试验在功率车试验的 次周进行 2 2 1 台阶试验 采用二次台阶试验法台阶高度固定为 15 厘米登台阶频率为 15 次分 和 25 次分依照标准登台阶动作进行每次登台阶运动持续 3 分钟两次运 动之间站立休息 3 分钟记录安静时站立位心率记录每次运动后即刻心率 台阶试验计算 met 值的公式为met=台阶高度m登阶频率次/min 0.684登阶频率 次/min /10 . (4) 测量心率用日本产 cateye 耳夹式心率测试仪登台阶节拍由国产摆式机械 节拍器发出 2 2 2 功率车试验 采用递增负荷试验法起始功率为 30w以后每 3 分钟增加一级负荷男 子递增 30w女子递增 15w登车频率设置为 60 周分直至力竭或出现症状 限制心率血压心电图变化受试者主观感觉等达到或超过运动负荷试验终 止标准 试验全过程及运动后的恢复期用动态心电监护仪一次性电极粘贴于左右 锁骨下窝和胸导 v5 处进行监护并在每级负荷末描记心电图之后用心电图 测量尺量出每级负荷末的心率在每级负荷的第三分钟内测量血压并记录询问 并记录每级负荷后的主观体力感觉等级rpe运动后令受试者平卧继续心 电监护并测量血压直至基本恢复至安静水平 16 功率车试验计算 met 值的公式为 met=负荷功率w/体重kg3.0875+2 .(5) 功率自行车采用的是瑞典产 monark 机械阻力功率车 心电监护仪为日本产 mac 1200登车节拍由日本产摆式机械节拍器发出 2 2 3 跑台试验 采用递增负荷试验法递增负荷采用 balke标准跑台试验方案运动速 度固定为 3 英里小时坡度每 2 分钟递增 2.5受试着双臂自然摆动不扶 护栏直至力竭或出现症状限制心率血压心电图变化受试者主观感觉等 达到或超过运动负荷试验终止标准 试验全过程及运动后的恢复期用动态心电监护仪一次性电极粘贴于左右 锁骨下窝和胸导 v5 处进行监护并在每级负荷末描记心电图之后用心电图 测量尺量出每级负荷末的心率在每级负荷的第二分钟内测量血压并记录询问 并记录每级负荷后的主观体力感觉等级rpe运动后令受试者平卧继续心 电监护并测量血压直至基本恢复至安静水平 功率车试验计算 met 值的公式为met = 速度m/min0.13.5坡度 %速度m/min1.8 / 3.5.(6) 跑台采用美国产 trackmaster by jas心电监护仪为日本产 mac 1200 2 3 数据统计 数据采用 spss10.0进行单因素方差分析和相关分析 显著性水平取p0.05 非常显著水平取 p0.01 3 结果 3 1 老年人功能能力和最大心率的性别差异 3 1 1 功能能力的性别差异 功率自行车试验作为一项递增负荷试验在同时进行气体分析时可以直 接测量出受试者的摄氧量摄氧量的单位常用 ml/kg min 和 mets它们之间的关 系是1mets=3.5ml/kg min本试验统一用 mets 为单位健康青年人在出现最大 摄氧量的时候就体现人体的功能能力functional capacity, f.c.而 f.c.常用来 衡量人体的机能状况但是对于大多数人如老年人身体机能较弱或不经常参加 体育运动的人来讲f.c.的值小于最大摄氧量本试验研究中用功率车递增负荷 试验直接测定老年人的 f.c.不同性别受试着之间 f.c.的对比结果见表 3 17 表 3 功率车试验测定 f.c.的性别差异 n f.c. 男 88 6.891.26* 女 117 5.681.11* * 组间存在非常显著性差异 p0.01 由表 3 可见功率车递增负荷试验结果显示老年男性和女性之间的功能能 力存在显著性差异 3 1 2 最大心率的性别差异 在功率车递增负荷试验中达到的最大心率结果见表 4 表 4 递增负荷试验中的最大心率 n 最大心率 与功率车 f.c.相关 男 88 142.3516.04 0.595 女 117 139.7017.53 0.611 总体 205 140.8416.92 0.568 相关有显著性意义显著性水平取 p0.05 表 4 显示老年男性和女性在进行最大负荷运动时所能达到的最大心率不 存在差异 为了能得到普遍适用的推算老年人最大心率的公式本研究比较了功率车 试验中所达到的实际最大心率和四种不同推算公式所得结果之间的差异 结果见 表 5表 6 表 5 递增负荷试验中的最大心率与公式预测值之间的比较 n 最大心率 实际最大心率 205 140.8416.92 220年龄 205 158.685.40* 210年龄 205 148.685.40* 200年龄 205 138.685.40 195年龄 205 133.685.40* * 与实际最大心率比较 非常显著性水平 p0.01 18 表 6 不同推算方法之间的差异tukey hsd 220年龄 210年龄 200年龄 195年龄 220年龄 * * * 210年龄 * * * 200年龄 * * * 195年龄 * * * 代表没有显著性差异 * 代表有显著性差异显著性水平为 p0.01 依表 5 所示本研究涉及 205 名受试老人由公式 200年龄计算的最大心 率与实际最大心率之间不存在显著性差异 提示该年龄段的老人运动中的最大心 率可由 200年龄来推算而不是常用的 220年龄显然后者所得结果明显高 于前者 按照 220年龄计算最大心率将使老年人在运动中发生意外的机会增加 表 6 说明这四种推算方法各不相同 3 2 不同负荷方式的运动试验测定功能能力的比较 3 2 1 跑台与功率车递增负荷试验结果的差异 跑台递增负荷试验的原理与功率车递增负荷试验大致相同二者均经常被 用作直接测定受试者的功能能力本试验中有 13 名受试者参加了跑台试验跑 台试验与功率车试验测定的功能能力结果见表 7 表 7 跑台与功率车测定的功能能力对比 n f.c. r 跑台试验 13 7.751.42 功率车试验 13 6.741.04* 0.645 * 与跑台试验比较 非常显著性水平 p0.01 相关有显著性意义显著性水平取 p0.05 由表 7 可见跑台与功率车虽同为递增负荷试验所得结果之间却存在显 著性差异并且是跑台试验测得的结果高于功率车试验同时两组结果之间存在 较高的相关度 3 2 2 功率车递增负荷试验与二次台阶试验的比较 二次台阶试验是预测最大摄氧量的常用试验本试验研究中用功率车递增 负荷试验直接测定 f.c.同时用二次台阶试验预测 f.c.男女老人的对比结果见 表 891011 19 表 8 男性功率车试验和二次台阶试验测定 f.c.对比tukey hsd n f.c. 与功率车 f.c.相关 功率车试验 88 6.891.26 二次台阶试验220年龄 88 8.771.58* 0.433 二次台阶试验210年龄 88 7.811.40* 0.455 二次台阶试验200年龄 88 6.851.26 0.468 二次台阶试验195年龄 88 6.371.21 0.468 * 与功率车试验比较 非常显著性水平 p0.01 相关有显著性意义非常显著性水平取 p0.01 表 9 男性二次台阶试验推算方法间的差异tukey hsd 220年龄 210年龄 200年龄 195年龄 220年龄 * * * 210年龄 * * * 200年龄 * * 195年龄 * * 代表没有显著性差异 * 代表有显著性差异显著性水平为 p0.01 二次台阶试验能预测 f.c.的原理是运动强度和运动中的心率在一定范围内 呈现良好的线性关系因此可由二次试验的强度心率对应点确定一条直线然 后可以在这条直线上找到最大心率对应的强度 即受试着的最大功能能力 f.c. 而最大心率可以由不同的公式进行预测目前国际上最为流行的公式是 220年 龄的值作为最大心率的预测值还有人提出用 195年龄预测最大心率并制定 出运动处方取得了良好的锻炼效果本研究考虑到这两者之间区间跨度太大 故细分出 210年龄和 200年龄来预测心率然后用不同的算法推算出功能能 力将其与递增负荷试验实际测得的功能能进行对比以期得到适合老年人的预 测最大功能能力的方法 以下的二次功率车和二次跑台列出的结果均出于这点考 虑 鉴于老年人的功能能力存在性别差异本研究将男女的试验结果分别进行 方差分析 由表 8 可见以 200年龄和 195年龄作为男性老年人最大心率的预测方 法来推算功能能力所得的值与功率车递增负荷试验实际测得的值之间没有显著 性差异 由表 9 可见男性的各种二次台阶的推算方法之间只有 200年龄和 195 20 年龄之间没有显著性差异 表 10 女性功率车试验和二次台阶试验测定 f.c.对比tukey hsd n f.c. 与功率车 f.c.相关 功率车试验 117 5.681.11 二次台阶试验220年龄 117 8.231.66* 0.327 二次台阶试验210年龄 117 7.401.47* 0.352 二次台阶试验200年龄 117 6.581.31* 0.376 二次台阶试验195年龄 117 6.161.25 0.386 二次台阶试验190年龄 117 5.751.19 0.393 * 与功率车试验比较 非常显著性水平 p0.01 相关有显著性意义非常显著性水平取 p0.01 表 11 女性二次台阶试验推算方法间的差异tukey hsd 220年龄 210年龄 200年龄 195年龄 190年龄 220年龄 * * * * 210年龄 * * * * 200年龄 * * * 195年龄 * * 190年龄 * * * 代表没有显著性差异 * 代表有显著性差异显著性水平为 p0.01 由表 10 可见以 195年龄和 190年龄作为女性老年人最大心率的预测 方法来推算功能能力所得的值与功率车递增负荷试验实际测得的值之间没有显 著性差异 由表 11 可见女性的各种二次台阶的推算方法之间200年龄和 195年 龄之间没有显著性差异195年龄和 190年龄之间也没有显著性差异 表 8表 10 中的相关分析结果显示用二次台阶试验各种方法预测和功率 车试验实测所得的结果之间存在有统计学意义的相关关系 3 3 同种负荷方式不同试验方案之间的比较 3 3 1 跑台的二次负荷试验和递增负荷试验 13 名受试者跑台递增负荷试验与二次跑台试验预测 f.c.结果见表 12 21 表 12 跑台递增负荷试验与二次跑台试验测定 f.c.对比 n f.c. 与跑台递增试验相关 跑台递增负荷试验 13 7.751.42 二次跑台试验220年龄 13 8.651.30 0.769 二次跑台试验210年龄 13 7.151.40 0.696 二次跑台试验200年龄 13 5.641.59* 0.599 二次跑台试验195年龄 13 4.891.71* 0.551 * 与跑台递增负荷试验比较非常显著性水平 p0.01 相关有显著性意义显著性水平取 p0.05 表 13 不同推算方法之间的差异lsd 220年龄 210年龄 200年龄 195年龄 220年龄 * * * 210年龄 * * * 200年龄 * * 195年龄 * * 代表没有显著性差异 * 代表有显著性差异显著性水平为 p0.01 二次跑台试验的两个负荷是从跑台递增负荷试验中选出的13 名老年受试 者的第一级负荷都相同即准备活动后的第一级负荷mets3.3第二级负荷 为跑台递增负荷的倒数第二级负荷强度因受试者完成的总级数而异用这两级 负荷对应的心率可以推算功能能力原理与二次台阶试验相同 从表 12 可见跑台试验测定的结果更接近较高强度的二次跑台推算方法 即用 220年龄和 210年龄推算与实际测定值之间无显著性差异二次跑台推 算的结果与跑台试验实测结果之间的相关度也较高 表 13 显示220年龄和 210年龄是两种不同的推算方法 3 3 2 功率车的二次负荷试验和递增负荷试验 二次功率车试验与二次跑台试验的设计方法相同它的两级负荷也是从功 率车递增负荷试验中选取的第一级负荷取递增负荷试验的第一级第二级负荷 取递增负荷试验的倒数第二级如果受试者在功率车递增负荷试验时只完成三 级那就取第三级的负荷将这两次负荷对应的心率代入公式可以推算处用功率 车作为负荷方式的功能能力原理与二次台阶试验相同 13 名受试者功率车递增负荷试验与二次功率车试验预测 f.c.结果见表 14 22 表 14 功率车递增负荷试验与二次功率车试验测定 f.c.对比 n f.c. 与功率车递增试验相关 功率车递增负荷试验 13 6.741.04 二次功率车试验 220年龄 13 8.021.79* 0.559 二次功率车试验 210年龄 13 7.201.61 0.538 二次功率车试验 200年龄 13 6.381.46 0.503 二次功率车试验 195年龄 13 5.971.39 0.480 * 与功率车递增负荷试验比较 显著性水平 p0.05 相关有显著性意义显著性水平取 p0.05 表 15 不同推算方法之间的差异lsd 220年龄 210年龄 200年龄 195年龄 220年龄 * 210年龄 * 200年龄 * 195年龄 * * * 代表没有显著性差异 * 代表有显著性差异显著性水平为 p0.01 由表 14 可见除了用 220年龄作为最大心率推算的 f.c.值与实测 f.c.值 之间有显著性差异外其他三种方法均与实测值接近但这三种推算值与实测值 之间的相关关系不明