不同心肺耐力测试方法的信度和效度研究.docx

不同心肺耐力测试方法的信度和效度研究姓 名：耿家先 指导教师： 黄 海摘 要：本文采用文献资料法、试验法以及数理统计法，对30名男子自愿受试者进行了两种高度台阶试验、30秒30次蹲起实验，通过重复测试以及受试者两项心泵血功能指标分析结果表明:30cm高度台阶试验的可靠性系数最高；40高度台阶试验的可靠性系数较低；30秒30次蹲起实验介于台阶试验的可靠性系数之间，影响测验可靠性的主要是体重。30cm台阶试验与心泵血功能指标呈现高度相关，40cm台阶实验及30秒30次蹲起实验与心泵血功能指标呈中度相关，表明30cm台阶试验是有效性好的心血管机能试验。关键词：心血管机能；台阶试验；可靠性；有效性1前言体质是人的生命活动和劳动的基础，是身心全面发展的综合反映1。目前，国内外体质研究主要是从身体形态发育、身体机能以及身体素质和运动能力水平这三个主要的方面进行。由体力活动不足引起的心肺功能下降已成为制约人类健康和生活质量的首要问题，引起世界各国政府和学者的关注2。本研究试图对几项心血管机能试验的可靠性和有效性进行研究，对影响可靠性的因素作深入的分析和探讨，以期寻求提高心血管机能试验可靠性的方法和途径；通过对其有效性的分析讨论以及对不同试验之间对比分析确定出较为有效的反映心血管机能的试验。为我国普通大学生的体质测试提供科学依据。本文通过查阅相关的文献资料选取几种实际、可行的测试心血管机能水平的运动负荷实验，并试图以普通男大学生为研究对象，研究各项实验的可靠性和有效性，从而确定出一种适合于普通大学生的最佳的心血管机能的评定方法；并且能够对体育锻炼的效果做出简单的评定。2研究对象与方法2.1研究对象随机选取西安体育学院运动人体科学系30名本科男生作为受试对象，受试者身体健康状况良好，无心血管系统疾病，测试期间无运动系统损伤。2.2研究方法2.2.1文献资料法查阅中国期刊全文数据库1999年至2006年和我院图书馆以及外文期刊室的国内外有关体质测试、心血管机能实验和与其有关的临床医学的文献资料，以及有关测量的科学性研究的文献资料。2.2.2实验法2.2.2.1台阶实验测试前，令受试者处于相对安静状态。使用清华同方制造的台阶实验仪器进行测试。台阶高度分别为30和40，登台频率为30次/min，运动负荷时间为3min。2.2.2.230秒30次蹲起测试前，令受试者处于相对安静状态。先测量15s脉搏数，再乘以4换算成安静时的脉率，记为P1；然后令受试者按照节拍器在30秒内完成30次蹲起动作，动作要求：两臂前平举，蹲下时要求深蹲，站起时身体要保持直立，并且要按照节拍器有节奏地蹲下和站起。完成负荷后，测量运动后即刻15s脉搏，再乘以4换算成运动后即刻脉率，记为P2；受试者休息1min后，再测15s脉搏，乘以4换算为恢复期脉率，记为P3。将测量值代入公式计算心功指数K，K=( P1P2P3200)/10。2.2.2.3心脏泵血功能生理指标的测试测试仪器为MCA-3C多域多维心功能检测仪。测量受试者在安静状态下的心泵血功能指标时，要使受试者充分休息，并测量其连续三个10秒钟的脉搏数检测其是否处于相对安静状态，然后再进行心泵血功能的测量。对受试者进行心脏泵血功能(ICG)检测时，同步录取心电(ECG)、阻抗微分(dz/dt)、颈动脉(CPT)三路生理信号。识别R、Q、Zm、U、IN等生理指标点，经分析处理选取每搏输出量(SV)、心搏指数(SI)两项指标进行分析。2.2.3数据统计法采用Microsoft Excel 2003软件对测试所得原始数据进行计算，对各选测实验重复测量的结果进行方差分析，分别计算其可靠性；对各项选测实验之间及其与效标之间进行相关分析，讨论其有效性的高低。3结果与讨论3.1对心血管机能实验方法可靠性的分析与讨论3.1.1三项心血管机能测试方法可靠性系数的计算结果测量的可靠性，又称信度，测量的可靠性是用可靠性系数，即真值方差与实测值方差之比，进行描述的3。目前，方差分析法是估算可靠性系数较好的方法。方差分析法的计算公式如下：台阶实验是一项在全世界范围内被广为使用的运动负荷试验4。我国目前在成年人体质测试中所使用的台阶高度为30，在学生体质测试中所使用的台阶高度为40。30秒30次蹲起实验方法简便实用，作为测量一般人及运动员的心血管机能指标被广泛应用。本文对两种不同高度台阶实验和30秒30次蹲起实验的可靠性进行深入的分析和讨论，探寻提高心血管机能试验可靠性的方法。 由于本文所选取的两种高度的台阶实验和30秒30次蹲起实验都属于运动强度较大而持续时间较短的测试，因此分别对三项心血管机能试验进行三次重复测试。每一项试验每人每天测量一次，连续测量三天完成测试。利用公式对两种高度的台阶试验以及30秒30次蹲起实验三次重复测量的可靠性系数计算（结果如表1所示）。由表中可以看出，对三项心血管机能实验分别进行三次重复测量，计算结果三项心血管机能实验的可靠性系数都达到了0.8以上。其中，30高度台阶试表1三项心血管功能测验指标的测试结果和可靠性系数项目S最好值S最差值S可靠性系数30cm高度台阶试验48.364.9850.855.3648.024.250.907240cm高度台阶试验86.686.6589.575.7484.634.310.821330秒30次蹲起试验8.032.659.652.697.852.650.8389验的可靠性系数是最高的，达到了0.9072；40高度台阶试验的可靠性系数最低，仅为0.8213；30秒30次蹲起实验的可靠性系数介于两种高度的台阶试验的可靠性系数之间，为0.8389。3.1.2影响心血管机能实验可靠性因素的分析对于造成三项心血管机能实验可靠性系数大小不同的因素，首先是由于客观测量条件不同所引起的误差；其次是由于受试对象身体机能和精神状态主观条件的变化所产生的误差，例如身高和体重。这些因素所引起的误差均能使测量的可靠性降低。3.1.3身高、体重因素对心血管机能实验可靠性的影响 无论是台阶试验，还是30秒30次蹲起实验，受试者在跟随固定的节奏进行运动负荷时，都要克服自身的体重，而且由于在运动负荷时，受试者的重心在竖直方向上不断地起伏变化，因此，受试者的身高和体重等身体形态指标在一定程度上影响着运动负荷强度的大小。所以，这些因素就有可能影响运动负荷试验重复测试时指数计算结果的可靠性的高低。表230cm台阶试验的指数与身高、体重比值可靠性系数计算结果项目S最好值S最差值S可靠性系数与身高的比值（指数）31.652.6532.362.5230.241.980.9076与体重的比值（指数）0.860.40.910.130.850.10.9478分别计算30台阶试验的指数与受试者身高、体重的比值，再利用公式计算其可靠性的大小（结果见表2）。由表2中计算结果可以看出，30cm台阶试验的可靠性为0.9072（见表1），指数所计算出的可靠性系数有所升高，达到了0.9478；而用指数所计算得出的可靠性系数为0.9076，变化不大。这说明受试者的体重较身高对30cm台阶试验的影响稍微大些。对于台阶试验运动负荷量的大小，主要是通过改变台阶的高度、登台的频率来控制，根据现有条件，本试验选取40高台阶进行试验，分析并讨论其测量心血管机能可靠性的大小。分别计算40台阶试验的指数与受试者身高、体重的比值，再利用公式计算其可靠性的大小（结果见表3）。表340cm台阶试验的指数与身高、体重比值可靠性系数计算结果项目S最好值S最差值S可靠性系数与身高的比值（指数A）50.013.9550.663.9148.922.560.8196与体重的比值（指数B）1.610.761.660.271.480.270.9058从表3中的计算结果，我们可以看出：用指数A计算所得的可靠性系数与40cm台阶试验的可靠性系数（0.8213）相比，不但没有升高，反而略有所下降，而用指数B计算所得的可靠性系数升高稍微明显，达到了0.9058，这种变化的趋势与低台阶试验计算所得的结果是相一致的，这进一步说明受试者体重略微大于身高对于台阶试验结果的可靠性的影响。表430秒30次蹲起试验的指数与身高、体重比值可靠性系数计算结果项目S最好值S最差值S可靠性系数与身高的比值（指数X）4.650.354.980.644.510.540.8384与体重的比值（指数Y）0.130.010.140.020.120.010.8710与台阶试验比较而言，30秒30次蹲起实验是测量心血管机能水平的一种更为简便的方法，通过计算其指数与受试者身高、体重的比值，并使用公式计算其可靠性系数来分析讨论（计算结果如表4所示）。计算所得结果的变化趋势与高台阶试验所得结果相类似：用指数X计算所得可靠性系数与原可靠性系数（0.8389）相比，略有所下降；用指数Y计算所得的可靠性系数与原可靠性系数相比有较为明显的增加，达到了0.8710，这表明对于30秒30次蹲起实验而言，受试者的体重因素大于身高因素对可靠性的影响。因此，在使用30秒30次蹲起实验测量心血管机能水平时，指数的计算还要考虑受试者的体重因素。综上所述，受试者的身高因素对于30台阶试验、40台阶试验以及30秒30次蹲起实验测试结果的可靠性没有明显的影响；而考虑了受试者体重因素计算所得的指数，三项心血管机能实验的可靠性都有显著的增加，其中40台阶试验测试结果的可靠性增加最为显著，因此，建议在计算台阶试验指数和30秒30次蹲起实验指数时，要考虑到受试者的体重因素，从而提高心血管机能试验的可靠性。3.2 心血管技能试验方法有效性的分析3.2.1心血管技能试验效标的选择测量的有效性，又称效度，是指所选择的测量手段在测量欲测属性时的准确性程度，即所测量的属性与欲测属性之间的一致性程度5。本文研究几项测量方法有效性的方法是选择一项测量方法精密、测量结果准确的方法所测得的结果作为效标，所谓效标是已被检验证明能够作为参照标准，并被证明是一项有效性高的测量6。研究效标有效性的关键因素是效标的选择，只有当所选择的效标准确、有效时，讨论其他实验方法的有效性才有意义。效标有效性的大小是通过计算其他实验方法的测量结果与效标之间的相关系数进行讨论的，当两者之间的相关系数高时，说明其测量的有效性高；当两者之间的相关系数低时，则说明其测量的有效性低7。根据现有实验条件，本研究选取受试者在安静状态下的每搏输出量（SV）、心搏指数（SI）作为心血管机能实验的效标，分析讨论其有效性的大小。每搏输出量（SV）是心室舒张末期容积与收缩末期容积之差，SV主要反映心肌的收缩力量8。安静状态下，同时出现心搏量增加和心率降低是心脏功能提高的重要标志9。心搏指数（SI）是每搏输出量与体表面积的比值，也能够比较准确地反映心室泵功能，且有利于个体之间的对比10；血液在循环系统内流动过程中所消耗的能量是由心脏做功得到补充的，即心脏做功供给了血液在循环过程中所失去的能量，因此，用心脏的做功量来评价心脏的泵血功能也有着重要的意义（结果见表5）。心脏功能的检测方法分为创伤性和无创伤性两大类11。心阻抗微分图（ICG）是定量估计左室泵血功能的一种无创性方法之一，能够准确反映心脏泵血功能的心输出量各指标及左心室泵力、心肌收缩力和心室顺应性等指标12。表5心泵血功能指标的测试结果XSD最高值最低值每搏输出量（SV）63.783.4584.3748.14心博指数（SI）37.492.8348.7920.85在心血管机能实验可靠性的分析中，通过计算机能实验的指数与受试者身高、体重的比值分析得出，在考虑了受试者的体重因素之后，心血管机能实验的可靠性都有显著的提高。可靠性是有效性的必要条件，但是一项可靠性高的测量，其有效性却不一定高13。通过这种方法是否也能使心血管机能实验的有效性提高，还需要通过计算进行分析讨论。要分析讨论心血管机能实验的有效性，需要计算各机能实验的指数与心泵血功能指标之间的相关系数以讨论之。3.2.2心血管技能效标之间的相关分析30高度台阶试验指数与心泵血功能指标的相关性分析：台阶试验是用定量负荷下机体持续运动的时间和负荷后心率恢复速度之间的比例关系，评价心血管系统对负荷的适应能力。由于台阶指数越高，说明心功能状况越好15。因此选取台阶试验重复测试结果中的最大值作为测量值，计算其与心泵血功能指标之间的相关系数（如表6所示）。表630cm台阶试验指数最大值与心泵血功能指标之间的相关系数SVSI30cm台阶试验指数0.80040.7078指数I（与身高比值）0.76180.7348指数 （与体重比值）0.67230.8587注：* P0.05，* P0.01由表中计算结果可以看出，30台阶试验指数与反映心肌收缩力量的指标SV呈现高度相关，达到了0.8004；而与SI呈中度相关，为0.7078。这说明30台阶试验的指数能够比较有效地反映心脏的做功能力以及心肌的收缩能力。指数与SV、SI呈中度相关，这也进一步印证了可靠性分析中的结论，受试者的身高因素对于台阶试验指数并无影响。指数与SI呈现高度的相关性，为0.8587；而与SV呈中度相关，这说明指数能够较为全面地反映心脏功能，也表明受试者的体重因素对于台阶试验指数有着比较明显的影响。即在计算台阶试验指数要考虑受试者的体重因素。40高度台阶试验指数与心泵血功能指标的相关性分析：计算得40台阶试验指数、指数A、指数B的最大值所组成的一组测量值与两项心泵血功能指标之间的相关系数（见表7）。表740cm台阶试验指数最大值与心泵血功能指标之间的相关系数SVSI40cm台阶试验指数0.72440.6157指数A（与身高比值）0.68140.6430指数B（与体重比值）0.60230.7959 注：* P0.05由表中的计算结果可知，40台阶试验指数与SV、SI两项心泵血功能指标都呈中度相关，这与30台阶试验的相关结果相比，其相关程度较差，这说明台阶高度增加后，台阶试验的负荷强度增加，以至于其测量的有效性降低。因此在对普通大学生进行心血管机能测量时，使用30高度的台阶试验更为合适。表830秒30次蹲起试验指数最小值与心泵血功能指标之间的相关系数SVSI蹲起试验指数-0.6486-0.5331指数X（与身高比值）-0.6502-0.5121指数Y（与体重比值）-0.5490-0.3178注：* P0.0530秒30次蹲起实验指数与心泵血功能指标的相关性分析：由于30秒30次蹲起实验的指数越小，说明心血管机能越好，因此对于蹲起实验的三次重复测量值，选取其中的最小值作为测量值，计算得30秒30次蹲起实验指数、指数X、指数Y的最小值所组成的一组测量值与两项心泵血功能指标之间的相关系数（如表8所示）。从表中的计算结果可知，蹲起实验的指数与SV和SI两项心泵血功能指标呈现出中度相关的关系，指数X也与SV和SI两项心泵血功能指标呈现出中度相关的关系，指数Y与SV呈现中度的相关性。这表明30秒30次蹲起实验还不能够较为全面地反映心血管机能水平，也有可能与30秒30次蹲起实验的负荷不容易控制有关。如何对其进行改进还需要作进一步的研究和讨论。3.3三项心血管机能测验的相关分析及应用中应注意的问题表9是对本文所选取的三项心血管机能试验两两之间相关系数的计算结果。表9三项心血管机能试验比较研究的结果30高度台阶试验40台阶试验30秒30次蹲起实验30高度台阶试验1 40高度台阶试验0.8451130秒30次蹲起实验-0.4378-0.43931注：* P0.05，* P0.01从表中的计算结果可以看出，两种高度的台阶试验之间有显著的相关关系（r0.8451）。但是，通过可靠性和有效性的分析表明：相比较于40高度台阶试验，30高度的台阶试验的测试结果更为准确、可靠；而且也更能全面、有效地反映心泵血功能，对普通大学生而言是较好的心血管机能试验，应该在普通大学生中间推广30cm高度的台阶试验。30秒30次蹲起实验与两种高度的台阶试验都呈现中度的相关性，这说明两项试验之间存在着一定的联系，未能表现出较高的相关关系可能是因为30秒30次蹲起实验的负荷不容易控制，使得其测量的可靠性和有效性都受到了影响，进而使得两项试验之间的相关程度有所下降。但是30次30秒蹲起试验具有操作简单方便，易于在大多数地区进行的优点，所以在条件达不到的地区可以考虑推广应用。4结论与建议4.1结论1.本文对两种高度的台阶试验以及30秒30次蹲起实验的可靠性进行了研究，结果表明：30高度台阶试验的可靠性系数最高；40高度台阶试验的可靠性系数较低；30秒30次蹲起实验介于台阶试验的可靠性系数之间。2.受试者的体重因素对三项机能实验的可靠性都有较为显著的影响，其中对30台阶试验的可靠性影响最为显著；而受试者的身高因素对三项机能试验的可靠性没有影响。3.30台阶试验与两项心泵血功能指标都呈现较好的相关性，甚至是高度相关；40台阶试验与两项心泵血功能指标呈中度相关；而30秒30次蹲起实验与两项心泵血功能指标呈中度相关；这表明30台阶试验是有效性好的心血管机能试验。4.2建议1.建议对普通大学生进行心血管机能试验时使用30台阶试验，40台阶试验由于台