體育與健康知識

心肺機(jī)能運(yùn)動處方

教學(xué)目標(biāo):讓學(xué)生提高對身體和健康的認(rèn)識。掌握有關(guān)身體健康的知識和科學(xué)的健身方法。

教學(xué)重點(diǎn)：心肺功能運(yùn)動處方知識教學(xué)難點(diǎn)：如何控制運(yùn)動強(qiáng)度

心肺機(jī)能（心肺耐力）是指人體的心臟、肺臟、血管、血液等組織的功能，它負(fù)責(zé)氧氣與營養(yǎng)的輸送以及代謝廢物的排除。人出生后，無時無刻不依賴心肺耐力循環(huán)系統(tǒng)的充分發(fā)揮功用而生存。因此鍛煉出健全的心肺耐力是健康體適能中最重要的任務(wù)。一般心肺耐力較差者平日比較容易精神萎靡，稍微活動即氣喘吁吁，耐力活動時間稍久，即容易顯出疲勞狀，同時罹患心血管系統(tǒng)疾病的比率也較高。鍛煉出較佳的心肺耐力則可以減少上述現(xiàn)象。一、心肺機(jī)能的含義心肺機(jī)能（CRF），也被稱為心血管機(jī)能，或有氧能力，是衡量心臟將含氧氣豐富的動脈血輸送到肌肉這一能力的良好指標(biāo)。心肺機(jī)能這個術(shù)語包括了心臟、血管、肺、以及有氧代謝等幾個方面的能力。以定量的方式，可以用下述數(shù)值來表示心肺機(jī)能：機(jī)體每分鐘利用氧的數(shù)量，以L為單位，計(jì)為L/min。機(jī)體每kg體重每min利用的氧的數(shù)量，以ml為單位，計(jì)為ml/kg/min。梅脫（MET），即安靜代謝率的倍數(shù)。1MET＝3.5ml/kg/min氧。

在過去，通過測量安靜心率、血壓和心電圖來評價心肺機(jī)能。另外，一些安靜狀態(tài)下的肺功能測試，例如肺活量等，被用來評價呼吸機(jī)能。隨著研究的進(jìn)展人們認(rèn)識到，安靜狀態(tài)下的測試對一個人的心臟和呼吸系統(tǒng)機(jī)能所提供的信息是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。而通過身體活動的手段來觀察心臟和呼吸系統(tǒng)的反應(yīng)，可以對心肺機(jī)能做出更加深入的了解。例如，在前面的章節(jié)中我們已經(jīng)對分級運(yùn)動試驗(yàn)（GXT）有所了解，它是一種典型的評價心率、血壓、心電圖、通氣量、以及攝氧量等指標(biāo)對身體運(yùn)動出現(xiàn)何種反應(yīng)的方法。二、測量心肺機(jī)能的意義心肺機(jī)能測試的結(jié)果可以用于評價受試者CRF的機(jī)能狀況，并對制訂相應(yīng)的運(yùn)動處方有所幫助。例如，對于目前日益增多的肥胖和不運(yùn)動的兒童，對他們進(jìn)行定期的CRF測試，從青少年階段一直堅(jiān)持到老年階段，是非常有益的做法。測試獲取的結(jié)果可以和健康標(biāo)準(zhǔn)得分進(jìn)行對比，從而確定受試者個人的健康狀況，并提醒受試者對其生活方式進(jìn)行調(diào)整以增進(jìn)和保持健康。可以對測試的類型和監(jiān)控的水平進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)各個年齡組的特殊要求，并取得需要的信息。出于以下幾個方面的需要可以進(jìn)行CRF測試：確定心血管和呼吸系統(tǒng)對安靜狀態(tài)和對亞極量、極量運(yùn)動的反應(yīng)。為制訂運(yùn)動計(jì)劃提供基礎(chǔ)依據(jù)?？勺鳛楣谛牟〉臋z查手段。確定受試者執(zhí)行某項(xiàng)特殊工作的能力。選擇測試的適應(yīng)范圍時要考慮以下因素：年齡和體適能水平的差異，是否患有疾病，是否具有冠心病的危險(xiǎn)因素，甚至要考慮到受試者的經(jīng)濟(jì)狀況等。部分測試方法及評價一、慢跑/跑步測試1、12分鐘跑在室外的CRF測試中，由Cooper提出的12min跑或者2.4km跑是使用最多的方法之一。這種測試方法是：受試者在12min之內(nèi)，或者在2.4km之內(nèi)盡可能快地慢跑/跑步。測試的原理是跑的速度與以該速度跑時的需氧量兩者之間的相關(guān)性。跑的速度越快，以該速度跑時的需氧量就越大。之所以要跑一定長的時間是為了減少在跑的過程中無氧供能系統(tǒng)的影響?？梢杂靡韵鹿酵ㄟ^跑的速度來計(jì)算最大吸氧量：VO2max＝跑速（m·min-1）×0.2ml·kg-1·min-1/m·min-1＋3.5ml·kg-1·min-1

這一公式適用于跑完了12min或2.4km的成年人。對于兒童，該公式的估計(jì)值可能偏低，因?yàn)閮和谂軙r會消耗更多的氧。而對于訓(xùn)練有素的運(yùn)動員，該公式計(jì)算的值則可能偏高，因?yàn)樗麄冊谂軙r更好地實(shí)現(xiàn)了能量節(jié)省化。例如：一位20歲女性，進(jìn)行12min跑，完成的距離為2414m。她的最大吸氧量為：跑速＝2414m÷12min＝201m·min-1VO2max＝201m·min-1×0.2ml·kg-1·min-1/m·min-1＋3.5ml·kg-1·min-1＝43.7ml·kg-1·min-112分鐘跑測試的優(yōu)點(diǎn)在于其不需要昂貴的儀器，并可以定期有規(guī)律地復(fù)測。對于騎自行車、游泳以及采用其他運(yùn)動形式的練習(xí)者，他們對這種方法也可以很快地適應(yīng)，并可以通過測試判斷自身通過練習(xí)所取得的進(jìn)步。但即使是Cooper本人也曾表示，這種耐力跑的測試對于剛剛開始運(yùn)動健身計(jì)劃的人不宜馬上應(yīng)用。剛剛開始鍛煉的人應(yīng)通過慢跑等手段逐步使自身的體適能水平有所提高，然后才考慮進(jìn)行室外的耐力跑測試。2、1.6km步行測試用1.6km步行測試預(yù)計(jì)CRF的方法目前已發(fā)展到適用于所有年齡和體適能水平的人。測試時受試者在跑道上盡可能快地步行，在結(jié)束即刻測量10秒鐘的心率。用以下公式計(jì)算：VO2max＝132.853－0.0769（體重）－0.3877（年齡）＋6.315（性別）－3.2649（時間）－0.1565（心率）此處體重單位是英鎊（1英鎊＝0.4536公斤），年齡單位是年，性別賦值為女性＝0，男性＝1，時間單位是min，心率單位是次/min。二、實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分級運(yùn)動試驗(yàn)1．臺階測試臺階測試非常經(jīng)濟(jì)實(shí)用，它能夠進(jìn)行極量和亞極量的運(yùn)動試驗(yàn)。其不利之處在于，針對不同體適能水平的受試者，在某一高度的臺階上所能夠進(jìn)行的運(yùn)動強(qiáng)度等級較為有限；測試過程中對某些指標(biāo)的測量有困難（例如血壓）。臺階運(yùn)動的氧耗量計(jì)算在第七章已有討論2．自行車功率計(jì)自行車功率計(jì)具有簡便實(shí)用、價格適中的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)運(yùn)動負(fù)荷達(dá)到1200kpm/min（參見第七章）左右時，可以用以下公式估算吸氧量：VO2（ml/min）＝運(yùn)動負(fù)荷（kpm/min）×2mlO2/kpm＋3.5ml/kg/min×體重（kg）3．跑臺與登臺階和功率自行車相比，跑臺的速度在一定范圍內(nèi)可以根據(jù)受試者的具體情況隨意調(diào)節(jié)，因而其運(yùn)動負(fù)荷方案可以有很多種，可以適用于各種體適能水平的人進(jìn)行測試。由于走和跑是很自然的運(yùn)動形式，而且能對心血管系統(tǒng)產(chǎn)生很強(qiáng)的作用，因此跑臺運(yùn)動對于CRF的測試是非常有利的。但是，跑臺價格昂貴，不能攜帶。附注1：運(yùn)動試驗(yàn)的禁忌癥一、絕對禁忌癥1、近期安靜心電圖出現(xiàn)提示心肌缺血的明顯改變，或其他急性的心臟疾患。2、近期出現(xiàn)心肌梗塞（患者病情穩(wěn)定并且不感覺疼痛者除外）。3、不穩(wěn)定心絞痛。4、未得到控制的室性心律不齊。5、未得到控制的房性心律不齊并損害了心功能。6、三度房室傳導(dǎo)阻滯并未安裝起搏器。7、急性充血性心力衰竭。8、嚴(yán)重的大動脈狹窄。9、懷疑或已知有動脈瘤。10、懷疑或確診有心肌炎或心包炎。11、血栓性靜脈炎或心臟內(nèi)血栓。12、近期有肺部或其他系統(tǒng)的栓塞。13、急性感染。14、重大的情緒應(yīng)激。二、相對禁忌癥1、安靜舒張壓大于115mmHg，或安靜收縮壓大于200mmHg。2、中度的心瓣膜疾患。3、已知的電解質(zhì)異常（低血鉀或低血鎂等）。4、安裝了心臟起搏器。5、室壁瘤。6、未得到控制的新陳代謝疾患（如糖尿病、甲亢、黏液水腫等）7、慢性感染性疾?。ㄈ鐔魏思?xì)胞增多癥、肝炎等）8、神經(jīng)、肌肉骨骼系統(tǒng)疾患，以及風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等可能因運(yùn)動而加重的疾病。9、妊娠。附注2：健康人進(jìn)行GXT時一般結(jié)束指征1．心絞痛或心絞痛類似癥狀發(fā)作。2．收縮壓明顯下降（20mmHg），或運(yùn)動強(qiáng)度增加而收縮壓不再上升。3．血壓顯著升高：收縮壓大于260mmHg或舒張壓大于115mmHg。4．缺血征象：頭暈、意識模糊、共濟(jì)失調(diào)、蒼白、發(fā)紺、嘔吐、皮膚濕冷等。5．運(yùn)動強(qiáng)度增加而心率不再上升。6．可覺察到的心律變化。7．受試者要求停止。8．受試者聲稱或客觀上出現(xiàn)了嚴(yán)重疲勞的表現(xiàn)。9.測試設(shè)備故障。心肺功能運(yùn)動處方從健身運(yùn)動的角度而言，要達(dá)到一定的健身效果所需要的運(yùn)動形式和運(yùn)動量，就好比醫(yī)生要治療某種疾病在處方中開列的藥物種類和劑量。眾所周知，治療頭痛所需的藥物和治療結(jié)核病所需的藥物是不同的，同樣在體育運(yùn)動中以提高競技運(yùn)動能力為目的的運(yùn)動訓(xùn)練和以促進(jìn)健康為目的的體育鍛煉也是有差別的。一、運(yùn)動鍛煉的基本原則（一）超負(fù)荷原則超負(fù)荷原是指要達(dá)到一定的鍛煉效果，運(yùn)動者所做的運(yùn)動必須達(dá)到某個基本閾值，亦即運(yùn)動量的最低要求要超出平常所習(xí)慣的負(fù)荷。由此可推斷，通過運(yùn)動增強(qiáng)和提高了的生理功能是可逆的，它可在降低負(fù)荷或中斷鍛煉后又復(fù)下降。運(yùn)動負(fù)荷的改變包括運(yùn)動強(qiáng)度、持續(xù)時間和運(yùn)動頻度，三者綜合作用的果就是達(dá)到提高心肺系統(tǒng)功能所需的工作量或能量消耗。（二）特殊性原則運(yùn)動鍛煉的特殊性原則是指運(yùn)動效果與參與運(yùn)動的組織器官其形態(tài)機(jī)能變化之間的對應(yīng)性。例如，以跑步作為主要運(yùn)動方式的人，他的上肢肌肉不會有多大變化；同樣，低強(qiáng)度的運(yùn)動對同一塊肌肉中的快肌纖維不會產(chǎn)生訓(xùn)練效果，因?yàn)檫@種運(yùn)動中動用的主要是I型慢肌纖維。不被動用的肌纖維沒有產(chǎn)生適應(yīng)，因此就不會產(chǎn)生鍛煉效果。哪里有訓(xùn)練，哪里就有適應(yīng)。二、實(shí)施心肺功能運(yùn)動計(jì)劃的一般步驟根據(jù)運(yùn)動的超負(fù)荷原則和特殊性原則，在增強(qiáng)心肺功能的健身計(jì)劃中所采用的活動要考慮使其負(fù)荷要超出平時習(xí)慣的水平；還要求參與活動的是大肌肉群，并且是一種節(jié)律性的持續(xù)收縮活動；一些動用小肌肉群的活動和舉重訓(xùn)練都是不適宜的鍛煉方式，因?yàn)檫@些活動可能會進(jìn)一步增加心血管的負(fù)荷。同時，用于提高心肺功能的活動由于要消耗較多的熱量，因此會有助于減少身體脂肪。下面主要討論實(shí)施此項(xiàng)健身計(jì)劃的一般步驟。1、篩選參與對象首先讓有意參加者填寫一份健康狀況表。參照第三章關(guān)于確定哪些人應(yīng)該在運(yùn)動前進(jìn)行體檢的內(nèi)容。2、鼓勵長期參與運(yùn)動鍛煉運(yùn)動必須成為人們生活方式中一個有價值的組成部分。偶爾的運(yùn)動或短期的運(yùn)動是不可能建立一種健康儲備的。因?yàn)檫\(yùn)動鍛煉的效果會因?yàn)闇p少或終止鍛煉而很快消失。只有那些把運(yùn)動當(dāng)作一種生活方式的人才可能享受它的長期效益。3、提供不同類型的活動運(yùn)動健身計(jì)劃的開始階段要采用一些容易量化的活動方式，如步行或騎自行車，這樣可以較好地把握運(yùn)動強(qiáng)度。當(dāng)健身達(dá)到了一定的水平后，可以增加一些人們感興趣的活動。概括的活動的3個階段：（1）逐漸能夠完成6Km的輕快步行；（2）開始慢跑，逐漸達(dá)到能夠連續(xù)慢跑5Km；（3）增加新的活動，如伴隨音樂的活動。4、循序漸進(jìn)開始時的運(yùn)動要以參與者較易完成為宜，然后鼓勵他們在鍛煉中逐漸增加運(yùn)動量。例如，一個經(jīng)常靜坐的參與對象，在一開始要先讓他以不會感到明顯疲勞或肌肉酸痛的步行活動為主，逐漸地就可以完成較長距離的步行；當(dāng)他可以很輕快地連續(xù)步行6Km時就可以逐漸讓他向慢跑5Km的目標(biāo)發(fā)展，也可以先采用走跑交替的形式，當(dāng)適應(yīng)后再逐漸延長跑步距離同時縮短步行時間。5、善始善終健身運(yùn)動的主體部分是由一定強(qiáng)度和運(yùn)動持續(xù)時間的大肌肉群活動組成。但完整的健身運(yùn)動還應(yīng)該包括運(yùn)動前的準(zhǔn)備活動和運(yùn)動結(jié)束后的整理活動，這無論是在生理、心理還是安全方面都有著重要意義。準(zhǔn)備活動和整理活動主要是一些小型的拉伸活動和耐力性運(yùn)動：·活動的內(nèi)容要與主體運(yùn)動內(nèi)容相近，但強(qiáng)度要小。·對參與主體運(yùn)動的肌肉進(jìn)行拉伸練習(xí)?！ぜ∪饽土π跃毩?xí)，尤其是腹肌。這些活動有助于參與者進(jìn)入和結(jié)束運(yùn)動狀態(tài)，同時有助于改善腰背功能。如果要縮減運(yùn)動時間，應(yīng)該在主體運(yùn)動時間中進(jìn)行縮減，而不是縮減準(zhǔn)備活動和整理活動的時間。三、心肺機(jī)能的運(yùn)動處方的制訂心肺功能的訓(xùn)練效果是由心肺功能系統(tǒng)所承受的負(fù)荷，即運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動持續(xù)時間和運(yùn)動頻度來決定。通常以50％～85％VO2max的運(yùn)動強(qiáng)度進(jìn)行運(yùn)動，每次運(yùn)動持續(xù)時間達(dá)20～60min，每周鍛煉2～5天，就可以明顯改善鍛煉者的心肺功能。這其中每次鍛煉的運(yùn)動強(qiáng)度和持續(xù)時間的總工作量約是消耗200～300千卡的熱量。（一）運(yùn)動強(qiáng)度在健身運(yùn)動中能夠達(dá)到提高心肺功能水平的運(yùn)動強(qiáng)度為50％～85％VO2max。通常這個強(qiáng)度閾值范圍的下限是用于那些經(jīng)常處于靜坐狀態(tài)的人群，而它的上限則是用于體質(zhì)較好的人。但對于大多數(shù)人而言，最佳運(yùn)動強(qiáng)度通常是60％～80％VO2max。同時鍛煉的運(yùn)動強(qiáng)度必須與持續(xù)時間相對應(yīng)，這樣才能保證每次運(yùn)動工作量達(dá)到200～300千卡的總目標(biāo)。（二）運(yùn)動持續(xù)時間最佳運(yùn)動持續(xù)時間是由運(yùn)動強(qiáng)度來決定的。當(dāng)達(dá)到最小強(qiáng)度閾值時，運(yùn)動的總工作量就是決定心肺功能效應(yīng)的重要因素。如果運(yùn)動強(qiáng)度為每min消耗熱量10千卡，耗氧量為每min2L，要達(dá)到300千卡的總工作量，運(yùn)動的持續(xù)時間則是30min。如果運(yùn)動強(qiáng)度減半，那么運(yùn)動的持續(xù)時間也應(yīng)該隨著延長。當(dāng)以較大的強(qiáng)度（75％VO2max）運(yùn)動時，若持續(xù)時間超過30min時可能會產(chǎn)生一些不利因素，如疲勞和受傷等發(fā)生的危險(xiǎn)增加。（三）運(yùn)動頻度一般情況下，心肺功能的提高會隨著運(yùn)動頻度的增加而增加，但在運(yùn)動頻度超過每周4天時，心肺功能的提高呈現(xiàn)平穩(wěn)狀態(tài)。開始參加運(yùn)動健身計(jì)劃時的運(yùn)動頻度要以每周3～4次為宜，在以后長期的運(yùn)動中，以隔天運(yùn)動的頻度進(jìn)行鍛煉會明顯改善心肺功能，而且可以減少損傷的發(fā)生和保持體重。盡管每周鍛煉少于3次時也能改善心肺功能，但必須采用較大的運(yùn)動強(qiáng)度，而且也不會達(dá)到減重的效果。超過每周4次的運(yùn)動頻度對于經(jīng)常處于靜坐的人來說就有些過多。四、運(yùn)動強(qiáng)度的測定（一）靶心率直接測定法可以通過心率來直接測定運(yùn)動強(qiáng)度，在運(yùn)動中所應(yīng)達(dá)到的心率稱為靶心率。靶心率的直接測定是：在進(jìn)行分級運(yùn)動試驗(yàn)（GXT）時，監(jiān)測每個階段的心率，并在心率與VO2max（或METs）坐標(biāo)關(guān)系圖中進(jìn)行標(biāo)記，然后根據(jù)VO2max的百分比所對應(yīng)的心率來確定運(yùn)動強(qiáng)度。例如，60％～80％VO2max所對應(yīng)的心率為132～156次·min-1，這就是運(yùn)動強(qiáng)度的靶心率范圍值。（二）靶心率間接測定法在靶心率的直接測定中，個體需要做力竭性的GXT。因此推出了以下兩種間接測定法：1、心率儲備測定法：心率儲備（HRR）是指最大心率與靜息心率之間的差額。若個體的最大心率為200次·min-1，安靜心率為60次·min-1，那么個體的心率儲備就是140次·min-1。心率儲備的百分比與VO2max的百分比是相當(dāng)?shù)?，?0％的心率儲備就相當(dāng)于60％的VO2max。用心率儲備測定運(yùn)動強(qiáng)度的具體方法如下：用最大心率減去靜息心率得到心率儲備值；計(jì)算60％和80％的心率儲備值。用此計(jì)算結(jié)果加上靜息心率就是靶心率范圍值。例如：一個40歲的男子，測得其最大心率為175次·min-1，安靜心率為75次·min-1；要用儲備心率確定其運(yùn)動的靶心率，計(jì)算如下：心率儲備＝175次·min-1－75次·min-1＝100次·min-1心率儲備×60％＝100次·min-1×60％＝60次·min-1

心率儲備×80％＝100次·min-1×80％＝80次·min-1靶心率＝60次·min-1＋75次·min-1＝135次·min-1，相當(dāng)于60％VO2max的運(yùn)動強(qiáng)度；靶心率＝80次·min-1＋75次·min-1＝155次·min-1，相當(dāng)于80％VO2max的運(yùn)動強(qiáng)度；因此，該男子在運(yùn)動中的靶心率范圍值為135～155次·min-1。2、最大心率百分比測定法：這是另一種間接測定運(yùn)動靶心率的方法，即采用個體最大心率的百分比（％HRmax）。此方法的優(yōu)點(diǎn)就是方便簡單，而且經(jīng)過驗(yàn)證也比較可靠。由于％HRmax與％VO2max呈線性關(guān)系，因此可以用％HRmax來估算運(yùn)動中的代謝負(fù)荷。運(yùn)動的適宜強(qiáng)度通常是70％～80％HRmax，相當(dāng)于55％～75％VO2max。這種方法計(jì)算出來的運(yùn)動強(qiáng)度要比用心率儲備測定法中的運(yùn)動強(qiáng)度（60％～80％VO2max）相對保守。

以上這兩種間接測定運(yùn)動強(qiáng)度的方法都可以運(yùn)用在運(yùn)動健身計(jì)劃中，兩種方法之間的差異不是很重要。但因?yàn)閷τ谌魏我粋€預(yù)算方程式而言都存在預(yù)算誤差，這兩種方法測定的運(yùn)動強(qiáng)度在運(yùn)動健身計(jì)劃也僅作參考。3、閾值前面提到，引起心肺功能提高的運(yùn)動刺激強(qiáng)度會因活動水平和年齡而不同，其變化范圍為50％～85％VO2max。但對于大多人來說，運(yùn)動強(qiáng)