吸氣肌訓(xùn)練對(duì)健康大學(xué)生VO2peak、肺功能及運(yùn)動(dòng)能力的影響

趙敬國(guó) 朱同樂(lè) 曹麗鳳

(山東師范大學(xué)體育學(xué)院,山東濟(jì)南 250014)

吸氣肌訓(xùn)練對(duì)健康大學(xué)生VO2peak、肺功能及運(yùn)動(dòng)能力的影響

趙敬國(guó) 朱同樂(lè) 曹麗鳳

(山東師范大學(xué)體育學(xué)院,山東濟(jì)南 250014)

探討呼吸肌訓(xùn)練能否影響以主觀感覺(jué)為主要判定標(biāo)準(zhǔn)的VO2peak值以及肺功能和運(yùn)動(dòng)能力。方法:觀察了為期4周的吸氣肌力量訓(xùn)練過(guò)程中VO2peak值、肺功能及運(yùn)動(dòng)能力的動(dòng)態(tài)改變。結(jié)果:隨吸氣肌訓(xùn)練周期的延長(zhǎng),吸氣肌力量、GXT運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間及完成的最大負(fù)荷值以及VO2peak的絕對(duì)值和相對(duì)值均呈顯著性意義的增加(P＜0.01);而對(duì)照組則沒(méi)有顯著性意義的改變(P＞0.05)。MV、VCmax和FEV1均沒(méi)有顯著性意義的差異(P＞0.05)。結(jié)論:4周吸氣肌力量訓(xùn)練可顯著性提高以主觀感覺(jué)為主要判定標(biāo)準(zhǔn)的VO2peak值以及遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(GXT)的運(yùn)動(dòng)能力。

VO2peak;吸氣肌訓(xùn)練;運(yùn)動(dòng)能力;遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(GXT);肺功能

人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的氧供應(yīng)是由呼吸系統(tǒng)、血液、心血管系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,傳統(tǒng)的理論認(rèn)為,在健康人群中,呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和機(jī)能有很大的儲(chǔ)備,完全能夠滿(mǎn)足高強(qiáng)度短時(shí)間或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)對(duì)肺通氣和肺換氣能力的需求。然而新近的研究顯示,在正常人群中,呼吸系統(tǒng)的功能在其耐力成績(jī)中的重要性比以往的假設(shè)要重要的多,在高強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)中會(huì)發(fā)生由于氣道狹窄或需求過(guò)高而出現(xiàn)的氣流限制、由于心內(nèi)或肺內(nèi)分流而導(dǎo)致的動(dòng)脈低氧血癥、由于呼吸肌疲勞而引起肢體血管的縮血管效應(yīng),進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)能力的降低[1]。呼吸肌訓(xùn)練能使其力量和耐力加強(qiáng),導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)時(shí)呼吸肌疲勞減輕,從而減低肢體血管的縮血管效應(yīng)和呼吸困難的感覺(jué),進(jìn)而使運(yùn)動(dòng)能力得以改善和提高[2-4]。VO2max是反映人體氧運(yùn)輸系統(tǒng)功能能力的綜合指標(biāo),也是反映人體有氧運(yùn)動(dòng)能力的重要指標(biāo),已成為耐力運(yùn)動(dòng)員選材的重要依據(jù),決定VO2max的生理學(xué)機(jī)制主要是心臟的泵血功能(中央機(jī)制)和肌肉利用氧的能力(外周機(jī)制)。但在實(shí)際測(cè)定時(shí)非運(yùn)動(dòng)員群體中的大多數(shù)人都難以達(dá)到VO2max的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),于是研究人員開(kāi)始逐漸采用VO2peak來(lái)表述不符合VO2max測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的攝氧量的最高值,VO2peak已是近年來(lái)國(guó)外運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻度較高的一個(gè)專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ),應(yīng)用對(duì)象多為普通人群和病人,其判定標(biāo)準(zhǔn)主要是參考受試者的主觀感覺(jué)或部分生理指標(biāo),VO2peak具有較高的再測(cè)信度,是一項(xiàng)穩(wěn)定性較好的測(cè)試指標(biāo)[5]。既然呼吸肌訓(xùn)練可降低運(yùn)動(dòng)時(shí)的呼吸吃力和腿部疲勞的感覺(jué)[2],那么經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的呼吸肌訓(xùn)練是否會(huì)影響以主觀感覺(jué)為主要判定標(biāo)準(zhǔn)的VO2peak值?呼吸系統(tǒng)的功能能力是否是影響VO2peak的重要生理學(xué)因素?為此本文對(duì)為期4周吸氣肌訓(xùn)練過(guò)程中健康女大學(xué)生VO2peak值、常規(guī)肺功能及運(yùn)動(dòng)能力的改變進(jìn)行了動(dòng)態(tài)觀察。

1 對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

經(jīng)詢(xún)問(wèn)人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征及健康狀況、填寫(xiě)PARQ&Y OU問(wèn)卷及身體活動(dòng)指數(shù),并進(jìn)行一次 GXT測(cè)試,篩選出能勝任且符合健康要求的山東師范大學(xué)女大學(xué)生14名作為受試對(duì)象,隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組(n=8)和對(duì)照組(n=6),所有受試者均無(wú)呼吸系統(tǒng)及心血管系統(tǒng)疾患史,向受試者詳細(xì)介紹本試驗(yàn)的目的、過(guò)程及可能出現(xiàn)的痛苦,所有受試者均書(shū)面同意并愿意配合該實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)組受試者進(jìn)行為期四周的吸氣肌訓(xùn)練,對(duì)照組不進(jìn)行任何專(zhuān)門(mén)性呼吸訓(xùn)練。

受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征見(jiàn)表1,組間比較,P＞0.05。

表1 受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征(±SD)

表1 受試者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征(±SD)

組別 年齡(歲) 身高(cm) 體重(Kg)實(shí)驗(yàn)組 23.38±1.19 165.13±5.82 56.81±5.70對(duì)照組 23.0±1.10 165.0±2.76 51.47±3.49

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 吸氣肌力量訓(xùn)練

吸氣肌訓(xùn)練裝置:采用本研究室專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的吸氣肌訓(xùn)練測(cè)試裝置。該裝置是由帶有刻度的U形玻璃管組成,高度為150cm,內(nèi)徑為1cm。管內(nèi)裝有一定高度的水。

最大吸氣壓(MIP)測(cè)定:測(cè)量時(shí)受試者對(duì)準(zhǔn)口嘴從殘氣位開(kāi)始做深吸氣,到肺總?cè)萘拷Y(jié)束,此時(shí)U形管中水柱所能達(dá)到的最大差值即為最大吸氣壓(cmH2O)。

吸氣肌力量訓(xùn)練:以每周測(cè)定的最大吸氣壓的80%作為訓(xùn)練負(fù)荷,吸氣到預(yù)定負(fù)荷時(shí)再保持5s為一次,然后將口嘴移開(kāi)進(jìn)行平靜呼吸等待下一分鐘的訓(xùn)練,30次/30min/天,5天/周,共持續(xù)4周(20個(gè)訓(xùn)練期)[3]。

1.2.2 常規(guī)肺通氣、VO2peak及運(yùn)動(dòng)能力的測(cè)試

要求所有受試者在測(cè)試前24h內(nèi)拒絕參加任何劇烈活動(dòng),在測(cè)試當(dāng)天,受試者不能喝含咖啡因的飲料,保證7h以上的睡眠,測(cè)試前1-2h內(nèi)不要進(jìn)食,測(cè)試時(shí)適當(dāng)著裝。遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(GXT)方案:采用德國(guó)產(chǎn)ergoline 150P功率車(chē)為負(fù)荷工具,從0W開(kāi)始蹬起,每隔3min增加25 W,保持轉(zhuǎn)速在60轉(zhuǎn)/分,到受試者不能再保持60轉(zhuǎn)/min為止。記錄增量運(yùn)動(dòng)所能達(dá)到的最大負(fù)荷(W)和持續(xù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(min)以及增量運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)的RPE值。

VO2peak及常規(guī)肺通氣功能的測(cè)定:采用德國(guó)耶格公司生產(chǎn)的MasterScreen CPX運(yùn)動(dòng)肺功能儀,測(cè)定受試者 GXT運(yùn)動(dòng)至受試者主觀感覺(jué)不能再堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)時(shí)的VO2峰值,即為VO2peak值。同時(shí)測(cè)定受試者安靜時(shí)的常規(guī)肺通氣功能,評(píng)價(jià)指標(biāo)選用每分通氣量(MV)、肺活量(VCmax)和一秒量(FEV1)。實(shí)驗(yàn)前及呼吸肌訓(xùn)練期間,每周所有受試者(實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組)均測(cè)定一次常規(guī)肺功能及運(yùn)動(dòng)肺功能。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

將所得數(shù)據(jù)經(jīng)核實(shí)無(wú)誤后,采用SPSS 15.0 for windows對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,分別進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)和推斷性統(tǒng)計(jì)。差異顯著性檢驗(yàn)采用重復(fù)測(cè)量方差分析、配對(duì)樣本T檢驗(yàn)及獨(dú)立樣本T檢驗(yàn),差異顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用 P＜0.05,極顯著性標(biāo)準(zhǔn)采用 P＜0.01,結(jié)果均以 X—±SD表示。

2 結(jié)果

2.1 四周訓(xùn)練期間吸氣肌力量的動(dòng)態(tài)變化

表2 四周訓(xùn)練期間吸氣肌力量(MIP)的變化(X—±SD)(cmH2O)

可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)組隨吸氣肌訓(xùn)練周期的延長(zhǎng),吸氣肌力量(MIP)呈顯著性意義的增加(P＜0.01),而對(duì)照組的吸氣肌力量則沒(méi)有顯著性意義的改變(P＞0.05)。

2.2 四周訓(xùn)練期間增量運(yùn)動(dòng)至最大負(fù)荷的時(shí)間及最大負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化

表3 四周訓(xùn)練期間增量運(yùn)動(dòng)至最大負(fù)荷的時(shí)間及最大負(fù)荷的動(dòng)態(tài)變化(X—±SD)

可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)組隨吸氣肌訓(xùn)練周期的延長(zhǎng),GXT運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間呈顯著性意義的增加(P＜0.01),完成的最大負(fù)荷值也呈顯著性意義的增加(P＜0.01);而對(duì)照組則沒(méi)有顯著性意義的改變(P＞0.05)。

2.3 四周訓(xùn)練期間 VO2peak值的動(dòng)態(tài)變化

表4 四周訓(xùn)練期間VO2peak絕對(duì)值及相對(duì)值的動(dòng)態(tài)變化(X—±SD)

可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)組隨吸氣肌訓(xùn)練周期的延長(zhǎng),VO2peak的絕對(duì) 值和相對(duì)值均呈顯著性意義的增加(P＜0.01);而對(duì)照組則沒(méi)有顯著性意義的改變(P＞0.05)。

2.4 四周訓(xùn)練期間常規(guī)肺通氣功能的動(dòng)態(tài)變化

表5 四周訓(xùn)練期間常規(guī)肺通氣功能動(dòng)態(tài)變化(X—±SD)

可見(jiàn),實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組在四周吸氣肌訓(xùn)練期間,肺每分通氣量(MV)、肺活量(VCmax)和一秒量(FEV1)均未見(jiàn)有顯著性意義的差異(P＞0.05)。說(shuō)明四周吸氣肌力量訓(xùn)練的效應(yīng)并不能在常規(guī)肺通氣功能指標(biāo)上得以體現(xiàn)。

3 討論

影響人體運(yùn)動(dòng)能力的因素是多方面的,其中運(yùn)送氧氣到工作肌的最大能力(動(dòng)脈血氧含量×血流量)以及依次發(fā)生在肌肉毛細(xì)血管擴(kuò)散氧氣到線(xiàn)粒體的最大能力是決定最大攝氧量的主要因素,也即決定耐力運(yùn)動(dòng)成績(jī)的主要因素。此外,運(yùn)動(dòng)成績(jī)還受大腦的努力知覺(jué)及其對(duì)中樞驅(qū)動(dòng)的抑制作用的影響。這些外周因素和中樞因素是緊密相關(guān)的,外周疲勞可通過(guò)從工作肌至運(yùn)動(dòng)中樞的反饋途徑影響中樞疲勞的發(fā)生。一般認(rèn)為,在健康人群中,呼吸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能有很大的儲(chǔ)備量,完全能夠滿(mǎn)足高強(qiáng)度短時(shí)間或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)對(duì)肺通氣和肺換氣能力的需求。然而一種漸漸清晰的觀點(diǎn)認(rèn)為,在健康人群中以及一些經(jīng)過(guò)耐力訓(xùn)練的個(gè)體中,運(yùn)動(dòng)時(shí)氣道、氣體交換機(jī)制及胸腔壁的功能能力也已成為對(duì)運(yùn)動(dòng)成績(jī)構(gòu)成有效限制的一種值得注意的問(wèn)題。研究顯示,呼吸系統(tǒng)對(duì)氧運(yùn)輸和運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)斐上拗频脑蚩赡苡幸韵氯齻€(gè)方面:①由于氣道的狹窄和過(guò)度反應(yīng),在運(yùn)動(dòng)期間發(fā)生胸內(nèi)氣道的氣流限制。②由于肺泡-動(dòng)脈氧分壓差的過(guò)度擴(kuò)大而導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)性動(dòng)脈低氧血癥。這種低效率的氣體交換部分是由于運(yùn)動(dòng)期間心臟內(nèi)或肺內(nèi)發(fā)生了混合靜脈血的分流。③由于持續(xù)高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的呼吸肌疲勞以及由此而引起的對(duì)四肢肌肉內(nèi)血管的縮血管效應(yīng)[1]。

呼吸肌的疲勞主要是指膈肌的疲勞,膈肌是一種非常特化的肌肉,相對(duì)于四肢肌而言,膈肌具有許多獨(dú)特的抗疲勞特性,如膈肌具有較高的氧化能力,有短的毛細(xì)血管至線(xiàn)粒體間的氧氣擴(kuò)散距離,介于快肌和慢肌之間的收縮速度,膈肌中的小動(dòng)脈對(duì)縮血管物質(zhì)的敏感性較低而對(duì)舒血管物質(zhì)的敏感性則較高。然而無(wú)論是未訓(xùn)練的個(gè)體還是訓(xùn)練水平較高的個(gè)體,無(wú)論是在大強(qiáng)度(80%VO2max以上)還是長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)(大于120min)中,通過(guò)最大運(yùn)動(dòng)神經(jīng)刺激時(shí)膈肌力量變化的測(cè)量,顯示出膈肌的嚴(yán)重疲勞,這種疲勞雖并不能損害肺通氣但將反射性地誘發(fā)交感神經(jīng)介導(dǎo)的縮血管活動(dòng),進(jìn)而損害了流到活動(dòng)肢體肌肉的血流量,使到達(dá)工作肌的血流量和運(yùn)輸?shù)难鯕饬肯鄳?yīng)減少,加劇了肢體肌肉的疲勞,進(jìn)而損害了運(yùn)動(dòng)成績(jī)[6,7]。呼吸肌是形態(tài)學(xué)和機(jī)能學(xué)上的骨骼肌,因此如果應(yīng)用合理的生理負(fù)荷,它可以與運(yùn)動(dòng)肌一樣,可用同樣的方式來(lái)進(jìn)行訓(xùn)練,且一般建議,獲得吸氣肌力量增加的訓(xùn)練負(fù)荷要達(dá)到80%-90%MIP,獲得力量耐力增長(zhǎng)的訓(xùn)練負(fù)荷要達(dá)到60%-80%MIP,獲得耐力提高的訓(xùn)練負(fù)荷則要達(dá)到大約60%MIP[8]。研究顯示,進(jìn)行11周的吸氣肌訓(xùn)練,MIP增加最多(45%),但是從訓(xùn)練效果而言,4周訓(xùn)練效果最佳,繼續(xù)訓(xùn)練則變化不大[9]。高強(qiáng)度吸氣肌訓(xùn)練法可降低運(yùn)動(dòng)時(shí)的呼吸吃力和窒息的感覺(jué)、可減弱高水平運(yùn)動(dòng)員呼吸困難的感覺(jué)和增加中等訓(xùn)練人群的最大攝氧量。

4 結(jié)論

4周的吸氣肌力量訓(xùn)練(訓(xùn)練負(fù)荷為80%MIP,30次/30min/天,5天/周,共20個(gè)訓(xùn)練期)可顯著性提高以主觀感覺(jué)為主要判定標(biāo)準(zhǔn)的VO2peak值以及遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)(GXT)的運(yùn)動(dòng)能力。提示在VO2peak測(cè)定及評(píng)價(jià)過(guò)程中應(yīng)充分考慮吸氣肌訓(xùn)練的影響,建議吸氣肌力量訓(xùn)練也應(yīng)成為耐力運(yùn)動(dòng)員重要的輔助性訓(xùn)練之一。

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Effects of Inspiratory Muscle Training on VO2peak,Lung Function and Exercise Performance in Healthy University Students

Zhao Jingguo,Zhu T ongle,Cao Lifeng
(Physical Education College,Shandong Normal University,Jinan,250014,Shandong,China)

T o probe into the questionof whether the respiratory muscle training may affect the value of VO2peak determined with the subjective feeling criterion,lung function and exercise performance.Methods:The dynamic changes of VO2peak value,conventional lung ventilation and exercise performance had been measured and evaluated by MasterScreen CPX ergospirometry testing device during the four weeks of inspiratory muscle strength training(80%MIP used as training load,30 times/30 minutes/day,5 days/week,a total of 20 training periods).Results:With the accumulation of inspiratory muscle training period,the inspiratory muscle strength(MIP),GXT duration and the maximum load value,the absolute and relative VO2peak values were statistically significant increase(P＜0.01);there was no significant change in the control group(P＞0.05).In both groups,there were no significant differentces in values of MV、VCmax and FEV1 during the four weeks respectively(P＞0.05).Conclusion:The 4-week inspiratory muscle strength training can significantly increase the value of VO2peak,as well as increasing exercise performance of GXT.

VO2peak;inspiratory muscle training;exercise performance;graded exercise test(GXT);lung function

G804.21

A

1672-1365(2010)03-0062-03

2009-11-30;

2010-03-02

趙敬國(guó)(1964-),男,山東新泰人,教授,碩士研究生導(dǎo)師,研究方向:運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的機(jī)能學(xué)評(píng)價(jià)。