不同负荷跑心率积分的信度研究

【摘要】 研究目的：作为监控运动训练常用指标的心率，被许多学者和体育工作者广泛应用运动实践当中。一些学者和体育工作者们常用运动过程中的平均心率监控运动过程中的运动强度。运动中最高心率反应运动中外负荷对心脏的刺激。运动后即刻心率应用率最广泛的心率指标。心率又是一个易变指标，并且自身具有波动性，它随着一定的数值上下波动，因此，应用到运动训练中又有自身的局限性。本文应用心率积分，并采用实验法验证心率积分的稳定性，以期为运动训练的监控提出较准确地指标。研究对象与研究方法：招募河北师范大学体育学院2010级自愿参加实验的体育教育专业男生志愿者24人。把受试者分为负荷一组和负荷二组，分别进行不同的五级负荷，运动两次。受试者充分休息后，再进行下一级负荷。受试者参加分组时记录受试者基本信息，包括年龄、身高、体重和身体成分等。进行正式试验时，记录正式试验中的安静心率和血压、运动完之后的主观体力感觉以及跑步的距离和时间等，用芬兰POLAR遥测心率表记录整个运动过程的所有心率（5s为单位）。本文采用的方法包括，文献资料法、实验法和数理统计法。对受试者的各心率指标和运动后主观体力感觉的前后两次数据，进行相关性分析，通过对数据进行分析，确定指标的稳定性。实验结果：通过对受试者的运动中平均心率、运动中最高心率、运动结束后10s心率、心率积分和运动后主观体力感觉进行相关分析，前后两次的相关系数分别为0.936、0.906、0.827、0.960和0.865（P＜0.05），说明心率积分的相关系数高于其他指标，并具有较高的相关性，即心率积分的稳定性较好。平均心率与心率积分的相关系数为0.978，心率积分与平均心率有较高的相关性。研究结论：在整体运动中，心率积分的相关系数最高，及心率积分的稳定性高于其他各个指标。心率积分与运动中平均心率有较高的相关性。
 
【关键词】 运动监控； 跑台； 重测信度； 心率积分；

1  文献综述 

随着社会的发展，生活节奏的加快，工作效率提高，闲暇时间相对延长，想通过体育锻炼来增强体质、调整心理状态、丰富文化生活的人们越来越多。现阶段人们已经由原来的盲目运动或随意运动转变为找专门的运动教练，进行目的性更强的、更科学的、更全面的运动训练。随着人们需求的不断变化，体育工作者应根据人们的不同需求，对锻炼者提供不同的运动处方，科学合理的、个性化的运动处方越来越受到人们的关注，并在健身运动中凸显出其重要性。在制定科学合理、个性化的运动处方时，首先需要以机能评定和体能测试作为首要前提。现阶段进行机能评定的方法，主要以健康体适能各项指标进行测试。主要测试心肺功能、柔韧等。根据测试者的结果和个人锻炼目的，制定个性、针对性较强的运动处方。运动处方适用范围较广，即有针对健康人群制定的运动处方，还有针对于一些亚健康人群或一些疾病患者的运动处方。在实施运动处方时，需要教练引导测试者实施计划。进行监控运动时，对受试者的全称进行监控，使测试者按照计划实施。为达到计划目标一步一步准确实现。在竞技体育中大量运动实践表明，中等强度训练对运动员身体各机能状态的影响较小，起不到相应的刺激作用，不易提高运动成绩，但大强度训练又容易引起机体疲劳，最终导致损伤，运动强度问题一直困扰着竞技体育。竞技体育中面临的困扰，在大众健身方面也同样存在。教练员针对不同人群，制定好运动处方之后进行锻炼，但是在锻炼实施过程中，容易造成运动强度过大或过小等问题，进而影响着测试者，不利于运动目标的实现，或使测试者丧失运动信心等。对测试者进行运动干预过程中既要科学合理的监控，又要给测试者心理上的安慰，以防其对运动丧失信心，从而整体提高锻炼效果，最终达到锻炼目标。现与大众运动处方相关的文章较多，针对不同人制定好运动处方之后，如何监控运动强度，如何使受试者根据预计的强度进行锻炼，是否能够达到预计目标，是最值得关注的问题，并且这一问题还需要体育工作者及时解决。在大众健身中需要寻找一个易测、无损伤、相对准确的指标为健身者服务。 

1.1  监控训练的常用指标概述 

1.1.1  竞技体育中训练监控的常用指标 

1.1.1.1  竞技体育中训练监控的常用客观指标 

现阶段竞技体育中针对不同的项目、不同训练目的进行监控的指标不同。对于一些教练员在给耐力性项目运动员训练时，会通过利用高原环境进行训练。在进行训练时进行监控的指标包括最大摄氧量、心率、晨脉、呼吸商等。有时还会应用监控血常规、血清肌酸激酶等进行检测运动量。针对短跑运动员教练员可能会通过监控心率、血乳酸、血清肌酸激酶等指标进行监控。通过个指标的变化规律，反应运动员的各方面的状态，减少运动损伤的发生。在进行冬训时测试指标会再以上指标基础上加上血清睾酮、血尿素等指标。教练员常用最大摄氧量、血乳酸、血常规、血清肌酸激酶、血尿素、心率、晨脉和呼吸商等指标监控训练。竞技体育中应用的一系列指标中最大摄氧量、心率、晨脉、呼吸商等指标是没有创伤性的，但是最大摄氧量的测试需要达到力竭，运动量相对较大，测试时受干扰因素较多，不易测试。一些血液指标存在一定的创伤性，不易被教练员、运动员所接受。心率指标时效性较好，是监控运动强度的首选指标。 

最大摄氧量评定人体有氧代谢能力的经典指标。研究表明，最大摄氧量受到很多因素的影响。其中包括先天因素——遗传、心脏功能的影响，还包括后天的体能水平等。有时还受到测试方法、负荷模式等因素的影响。也有研究表明，不同的测试方法影响最大摄氧量的测试结果，并且判断最大摄氧量的标准、指标数量不统一，在测量过程中还存在受试者达不到标准的问题。保持各标准和达到最大摄氧量标准的一致性保证测试最大摄氧量测试准确性的重要因素。

无氧阈是机体进入无氧代谢的标志，作为评价运动时骨骼肌代谢能力的很重要的指标被教练员和科研人员所应用。检测无氧阈的常用指标分别为乳酸阈、通气阈和心率阈。有研究表明，不同运动方案、负荷大小对氧通气量、乳酸阈、通气阈和心率阈都有影响，并且存在统计学差异。因此，在测试无氧阈指标时也存在与最大摄氧量测试相同的问题，并且若测试乳酸值还需要采血，有一定的创伤性，不易被运动员接受。 

血常规、血清肌酸激酶、血尿素这三个指标主要能够反映运动员有氧能力的变化，并且还能够反映肌肉微细结构的损伤程度。这类指标变化较明显，经过休息这类指标恢复情况较好，但是一旦恢复不到训练之前的水平，则说明运动强度过大，前一天的训练对运动员造成疲劳的积累。这类指标虽能反应运动量，但是有一定的滞后性，需要休息后才能确定运动量是否够大，因此在反应运动强度、运动量时存在一定的滞后性，缺少时效性。 

心率和晨脉是最常用的指标。心率是指每分钟心脏跳动的次数，它能够反映运动、最大摄氧量并且与能量代谢呈线性关系。通过对心率的监控，可以了解到运动员心血管的机能状态，并且准确的了解机体对应外部刺激做出的即刻反应。有研究表明，运动员机能状态发生变化时，其运动心率会有显著性差异，心率可以作为监控训练负荷的依据。晨脉作为一个评价运动量的指标，主要是监控运动员是否达到疲劳以及其恢复情况等。 

1.2  心率指标的应用 

1.2.1  运动中最高心率的应用      

运动中最高心率即运动过程中某一时间点的心率值，但是根据不同的运动项目不同时间点测试的心率值有所不同。由于人存在差异性，其心率指标的个体差异性也较大，每个人的最大心率也存在差异性，但是对于同一个人在同一项目同一强度，机体没有出现疲劳或疾病时，运动过程中最高心率是没有显著性差异的。对受试者进行运动训练时会影响到运动中最高心率。内、外在条件不变的情况下，运动中最高心率变化较小。学者通过实验的方法，通过低、高频运动对运动员进行 12 周训练，最大心率无显著影响。因此，运动员的最大心率运受动形式对影响较小。运动过程中的最大心率常用来确定运动时的负荷强度。运动中最大心率在训练、教学和健身等领域中有广泛应用。曹红仙在停止课外训练对小学女生最大心率的影响一文中通过对8名停训8周的小学女生的最大心率进行比较，结果显示停训后的女生最大心率没有显著性差异。即运动训练对最大心率影响较小。最大心率受年龄、性别、地域等因素影响，相对是一个比较稳定的指标，但在运动过程中不易测量。 

1.2.2  运动中平均心率的应用 

Strath,S.J等通过对61名受试者进行15分钟运动，通过对心率和摄氧量的相性关系的检验，并验证了心率估测能量消耗的准确性。在研究中，研究者们认为心率是评价身体活动量的有效工具。在运动过程中平均心率稳定性与其他心率指标的稳定性相比哪项指标更稳定，在结果与结论中进行分析。 

1.2.3  运动结束后即刻心率的应用 

运动结束后即刻心率广泛应用在体育训练中，尤其是在训练条件和监控设备较落后地区。由于没有监控全程的设备只能用即刻心率反应运动强度。通过即刻心率教练员能够观察运动员对运动负荷的反应，为安排日后训练计划做准备。在学校体育中也常用运动结束后即刻心率来监控运动量。 

1.2.4  心率变异性的应用  

心率变异性 (HRV, heart rate variability，)是反应和评价心脏神经的张力和平衡性的指标。心率变异性，主要通过分析R-R间期或者对心动周期的进行分析、统计使其数量化，为医疗、保健和健身服务。现阶段对的HRV研究主要分为运动训练、体育保健康复和不同人群健身三大方面进行研究。 

1.2.5  心率指标的不稳定性 

有研究表明，心率是一个敏感且易变的指标，通过每个人的心电图即可得出，每个心动周期的时间不是完全相同的。影响心率的因素包括自身和外界两类因素。心理焦虑与紧张、身体出汗与失水等原因属于自身的因素。外界因素包括环境温度、海拔高度、衣着、性别等。心率具有不稳定性，引用心率指标应考虑其影响因素。

由于射击运动员需要较安静的状态下进行比赛，需要使心率保持在最佳的范围内，才能取得较好的比赛成绩，但是研究表明心率容易根据运动员思维、情绪波动、注意力等各种因素而发生变化，最终影响运动成绩。心率易受外界或自身的原因影响，影响运动成绩。对于监控运动量、运动强度也造成一定影响。 

徐文静、王珍武通过观察相对生理强度稳定条件下绝对生理强度的变化。本文通过把 12 名运动训练专业的学生的相对耗氧量控制在 29-31mlkg-1.min-1的窄小范围内，进行 50 分钟的有氧运动实验。实验结果表明，心率、摄氧量、代谢当量等指标的均值处于相对稳定的状态，但是每个指标的离散程度较大。研究还表明即便是运动强度即速度不变，上述指标也会发生漂移现象。这一现象充分说明瞬时心率的不稳定性。 

2  实验对象与方法 

2.1  实验对象 

实验对象：招募河北师范大学体育学院 2010 级自愿参加实验的体育教育专业男生志愿者24人。招募条件，受试者均无心肺系统疾病史，测试期间无发热、咳嗽、流涕、腹泻等症状，能够按照实验要求进行测试，熟知测试流程和注意事项。测试前48h内受试者不进行大运动量的训练，正常饮食。两次测试之间至少间隔 48h，保证能够在不同日期的同一时间段进行测试。实验室室温在18-25℃。受试者基本信息如表1。 

测试方法：严格按照 2000 年由国家体育总局颁布的学生体质健康标准(试行方案)中的《大学生体质健康标准》进行测试。测试要求，直立姿势站在体重计踏板上，双腿、足跟并拢，脚尖成 60 度角，两臂自然垂直于体侧，目视前方，躯干、头部保持直立。记录身高、体重时，分别以厘米、千克为单位，记录到小数点后一位。根据身高、体重两个指标计算出BMI（体重（Kg）/身高（m）2）值。 

如表1，受试者最小为19岁，最大为23岁，平均年龄为20.40岁，标准差为1.18；受试者最低身高为 170.50cm，最高身高为 180.40cm，平均身高为 175.14cm，标准差为2.49；受试者最轻体重为 63.40 Kg，最重体重为 78.80 Kg，平均值为 70.2 Kg ，标准差为 3.73；BMI 最小值为 20.81，最大值 24.44，平均值为 22.90，标准差为 1.12。根据教育部和体育总局 2002 年颁布的《大学生体质测试评分标准表》了解到，身高在175.00-175.90cm 范围内，在 61.60-69.90 范围内属于正常，在 70.00-72.70Kg 范围内属于超重，即根据受试者平均身高、体重得出体重处于超重范围，这与体育学院学生肌肉含量较高，有一定关系。通过文献了解到BMI评价标准得出亚洲居民在≤24时体重属于正常，即受试者BMI处于正常范围内。对受试者通过使用生物电阻抗身体成分分析仪（BIODY NAMICS MODE 310E，Korea）进行身体成分测试得出，受试者脂肪含量都处于正常范围内，部分受试者肌肉含量超标。受试者生长发育正常，肌肉含量超出国家平均水平。

2.2  研究方法 

2.2.1  文献资料法 

通过 CNKI、NCBI 等数据库以运动监控、运动处方、心率、heart rate、exercise prescription为检索词，查阅近百篇文献，撰写文献综述，提出心率积分的概念，并确定本研究的研究目的、意义以及选题依据。

第一，首次实验测试之前，测量并记录受试者基本信息。记录身高、体重、年龄、身体成分等。每次运动之前佩戴polar表。 

第二，受试者取坐位，运动前静坐10分钟后，用电子血压计测量2次血压和心率，取两次测量数值平均值为安静血压和安静心率。 

第三，每次运动都是按照由小到大的负荷强度，进行运动，受试者充分休息（运动前静坐10分钟，每级负荷之后充分休息）。达到安静心率并进行下级负荷的标准：与上级负荷运动前的安静心率上下不超过 3 次（包括 3 次）。受试者由坐位起立，步行到跑台上，开启跑台，逐渐加速到目标速度，在目标速度上运动3分钟后，逐渐降到0.8km/h的速度，受试者下跑台，步行至坐位处，坐位休息，记录运动后即刻的主观体力感觉、跑步距离和跑步时间。充分休息（大约在运动结束后15-30分钟）后，平均心率恢复到上下不超过3次即视为恢复到安静水平。记录休息时间，大约确定需要多长时间能够恢复到安静心率，为正式实验保证第2、3次休息时间保持基本一致。 

第四，测量血压、心率，确定是已达到安静水平，进行下一级负荷。安静心率取法同上。用芬兰POLAR遥测心率表记录整个过程的心率情况。 第四，48小时后，采用与上次相同的运动方案进行。并要求受试者采用与上次测试相同时间、相同的服装进行第二次运动。 

2.2.2.2  运动负荷 

第一，预实验 

按照预计运动方案，进行运动，根据受试者心率、血压、自主体力感觉等指标变化确定最终的运动方案。预实验作用：首先，了解受试者身体状况，确定最终的运动负荷；其次，使受试者适应跑台运动，使受试者身体和心理对跑台运动有一定的适应，避免出现由于身体不适应或者心理恐惧引起的心率变化，影响实验数据。

按照最低负荷为4.8km/h的速度进行运动，运动负荷以1.2km/h的速度进行递增，最大负荷为 9.6km/h。 

第二，正式试验 

通过预实验各指标的变化和主观体力感觉，把受试者分负荷一组和负荷二组。经过分组负荷一组为14人，负荷二组为 10人。第1次运动为适应运动负荷，并进一步适应跑台，为2、3次运动作准备。实验过程中记录各相关指标，对第2、3次运动获得的数据进行分析。

3  结果与分析.........15 

3.1  前、后两次运动恢复情况分析..............15 

3.1.1  前、后两次运动安静心率恢复情况分析 ..............15 

3.1.2  前、后两次运动血压恢复情况分析 ............16 

3.1.3  跑步距离和跑步时间分析 ................19 

3.2  各指标的相关系数分析.....................20 

3.2.1  各指标散点图结果分析 ...........20 

3.2.2  各指标的相关性分析结果 ................21 

3.3  心率积分与平均心率对比结果.................22 

3  结果与分析 

3.1  前、后两次运动恢复情况分析 

3.1.1  前、后两次运动安静心率恢复情况分析 受试者在每一负荷运动完之后，进行充分休息，运动之前进行安静心率测量，测量标准为连续测量2次心率，取其平均值，确定为安静心率。心率达到与上次安静心率相比上下不超过3次/分，视为安静心率，进行下一负荷。记录休息时间，保证第2、3次运动休息时间基本一致。负荷一组受试者 2、3 次运动各级负荷之前的安静心率结果如表4。 

注：*与第2次运动相比有显著性差异，显著水平取p＜0.05。

 从表4中可以看出，第3位受试者第2次运动和第3次运动各负荷之前的安静心率有显著性差异，即两次运动的心率恢复情况存在差异性，在下面的分析中，除去第3位受试者的所有数据。以此来保障受试者心率恢复到安静状态，使前、后两次运动保持一致。 

负荷二组受试者的安静心率取法同上，安静心率结果如表 5。如表 5 所示，负荷二组安静心率两次运动均无无显著性差异，即负荷二组所有受试者，安静心率前、后两次恢复情况基本一致。 

通过表 4、5 的结果看出，负荷一组的安静心率普遍高一些，对两组受试者的安静心率进行作图。

结  论 

1.通过对受试者心率指标的相关性分析，在运动中心率积分的稳定性最高，平均心率和最高心率稳定性次之，运动后即刻、心率稳定性稍差，主观体力感觉的稳定性最差，并且运动能力越强，主观体力感觉稳定性越好。 

2.心率积分受受试者身体状况的影响，身体素质好，心率积分的相关系数稍好。 

3．心率积分与运动中平均心率相关性较高。   
 

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