某軍校大學(xué)生5000 m跑成績(jī)與相對(duì)最大攝氧量的回歸模型

張桐碩，薄 海，秦永生，彭 朋

論 著

某軍校大學(xué)生5000 m跑成績(jī)與相對(duì)最大攝氧量的回歸模型

張桐碩1，薄 海2，秦永生2，彭 朋2

目的 研究軍校大學(xué)生5000 m跑成績(jī)與相對(duì)最大攝氧量(VO2max)之間的函數(shù)關(guān)系，為評(píng)估他們的有氧耐力素質(zhì)，為提高5000 m跑訓(xùn)練效果提供依據(jù)。方法 采用整群抽樣法，測(cè)量67名某軍校大學(xué)生的各項(xiàng)身體形態(tài)指標(biāo)，通過(guò)PWC170臺(tái)階實(shí)驗(yàn)間接推算VO2max，對(duì)5000 m跑成績(jī)和VO2max進(jìn)行回歸分析。結(jié)果 受試對(duì)象5000 m跑時(shí)間(Y)與相對(duì)VO2max(X)呈顯著負(fù)相關(guān)(r=-0.813，P<0.01)，線性方程式為：Y=32.997-0.205X(r2=0.661，P<0.01)；二次曲線方程為：Y=56.067-1.147X+0.0094X2(r2=0.686，P<0.01)。結(jié)論 相對(duì)VO2max水平的高低很大程度上決定5000 m跑成績(jī)。可通過(guò)降低體脂率等方法提高相對(duì)VO2max，達(dá)到提高5000 m跑訓(xùn)練成績(jī)的目標(biāo)。

相對(duì)VO2max；5000 m耐力跑；軍校大學(xué)生；回歸模型

最大攝氧量(maximal oxygen intake，VO2max)是衡量人體有氧耐力水平、評(píng)估訓(xùn)練效果、預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)成績(jī)和反映訓(xùn)練方法合理性的可靠指標(biāo)[1]。其表示方法有兩種，即絕對(duì)值(ml/min)和每千克體重或瘦體重(去脂體重)對(duì)應(yīng)的相對(duì)值[ml/(kg·min)]。長(zhǎng)期研究表明，在5000 m耐力跑項(xiàng)目中VO2max水平越高，運(yùn)動(dòng)成績(jī)?cè)胶肹2,3]。多年來(lái)，我國(guó)對(duì)5000 m耐力跑影響因素的研究主要集中于運(yùn)動(dòng)員或基層戰(zhàn)士，對(duì)軍校大學(xué)生關(guān)注較少[4,5]。針對(duì)軍校大學(xué)生有氧耐力水平相對(duì)薄弱、5000 m耐力跑訓(xùn)練質(zhì)量不高的現(xiàn)狀，本研究通過(guò)探討VO2max對(duì)軍校大學(xué)生5000 m耐力素質(zhì)的影響，提出兩者之間函數(shù)關(guān)系，為有針對(duì)性地探索5000 m跑耐力訓(xùn)練方法提供參考依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 整群抽取某軍校67名二年級(jí)大學(xué)生志愿者，均為地方入伍的醫(yī)學(xué)專業(yè)男學(xué)員。剔除無(wú)效數(shù)據(jù)，有效樣本為58名，年齡(19.98±0.13)歲，身高(174.75±1.27) cm，體重(65.55±1.83) kg。

1.2 方法

1.2.1 測(cè)試器材 歐姆龍身體脂肪測(cè)量?jī)x(HBF-306)、Polar-T31型心率表、M-3凱倫機(jī)械節(jié)拍器、秒表、雙層臺(tái)階(h1=0.3 m，h2=0.4 cm)、體重計(jì)。

1.2.2 測(cè)試指標(biāo) 包括受試者體重P(kg)、體脂率(BFR，F(xiàn)%)、5000 m耐力跑成績(jī)(min)、兩次負(fù)荷運(yùn)動(dòng)登臺(tái)階的頻率n1、n2，以及運(yùn)動(dòng)后即刻心率f1、f2(用心率表監(jiān)控)、PWC170，VO2max系列指標(biāo)包括絕對(duì)VO2max、相對(duì)VO2max和去脂相對(duì)VO2max三項(xiàng)指標(biāo)。

1.2.3 質(zhì)量控制 測(cè)試人員要熟練操作使用實(shí)驗(yàn)儀器，嚴(yán)格掌握測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真記錄。PWC170臺(tái)階實(shí)驗(yàn)前保證受試者處于安靜狀態(tài)，第一次負(fù)荷的心率應(yīng)超過(guò)120次/min，第二次負(fù)荷的心率不能超過(guò)180次/min。

2 結(jié) 果

2.1 5000 m耐力跑成績(jī)與VO2max系列指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì) 5000 m耐力跑成績(jī)?yōu)?22.94±1.71)min，絕對(duì)VO2max為(3198.46±112.29)ml/min，相對(duì)VO2max為(49.02±6.78)ml/(kg·min)，去脂相對(duì)VO2max為(56.78±5.44)[ml/(kg·min)]。而去脂相對(duì)VO2max的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差和方差均小于相對(duì)VO2max(表1)。

表1 某軍校大學(xué)生5000 m耐力跑成績(jī)與VO2max系列指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)

2.2 5000 m跑成績(jī)與相對(duì)VO2max的關(guān)系

2.2.1 樣本分組后的t檢驗(yàn) 按照軍事院校制定的軍校大學(xué)生5000 m耐力跑考核標(biāo)準(zhǔn)[6,7]，成績(jī)<23 min為合格，≥23 min為不合格，將受試者分為合格組和不合格組，并進(jìn)行兩組獨(dú)立樣本VO2max系列指標(biāo)的t檢驗(yàn)。樣本分組情況以及各組VO2max系列指標(biāo)見(jiàn)表2。合格和不合格兩組的絕對(duì)VO2max差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而相對(duì)VO2max和去脂相對(duì)VO2max差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。

表2 某軍校大學(xué)生兩組的相對(duì) VO2max系列指標(biāo)比較

注：與不合格組比較，①P<0.01

2.2.2 5000 m跑成績(jī)與VO2max系列指標(biāo)的相關(guān)性分析 經(jīng)樣本總體的K-S正態(tài)性檢驗(yàn)可知5000 m跑成績(jī)和VO2max系列指標(biāo)均服從正態(tài)分布(P>0.05)，滿足進(jìn)行相關(guān)分析的要求。由表3可知，無(wú)論從單相關(guān)系數(shù)還是偏相關(guān)系數(shù)比較，相對(duì)VO2max的r都大于其他兩個(gè)變量，超過(guò)(或接近)0.8(P<0.001)，所以相對(duì)VO2max與5000 m耐力跑成績(jī)的負(fù)相關(guān)程度密切。而去脂相對(duì)VO2max的單相關(guān)r雖然較大，但去除相對(duì)VO2max影響后的偏相關(guān)r很小，說(shuō)明絕對(duì)VO2max和去脂相對(duì)VO2max與5000 m跑成績(jī)的相關(guān)性較弱。因此，相對(duì)VO2max更適合與5000 m跑成績(jī)進(jìn)行回歸分析。

表3 某軍校大學(xué)生5000 m跑成績(jī)與VO2max系列指標(biāo)的相關(guān)性比較

2.2.3 5000 m跑成績(jī)與相對(duì)VO2max的回歸模型 以相對(duì)VO2max為自變量5000 m跑成績(jī)?yōu)橐蜃兞拷⒁辉€性和各類非線性回歸模型(表4和圖1)。決定系數(shù)r2越大回歸模型的擬合效果越好，通過(guò)比較可知在非線性回歸模型中，二次曲線回歸模型的擬合效果最好[8]。線性與二次曲線兩種回歸模型的方程如下：

Y=32.997-0.205X

Y=56.067-1.147X+0.0094X2

表4 某軍校大學(xué)生相對(duì)VO2max與5000 m跑成績(jī)的回歸模型

圖1 線性與二次曲線模型對(duì)實(shí)際數(shù)值據(jù)點(diǎn)分布的擬合

3 討 論

3.1 VO2max對(duì)5000 m成績(jī)的影響 VO2max是人體氧運(yùn)輸系統(tǒng)中的心泵功能和肌肉用氧能力達(dá)到極限水平時(shí)，單位時(shí)間所能攝取的氧量，它與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練水平和成績(jī)密切相關(guān)。BonkoB早在1967年就發(fā)現(xiàn)了5000～10000 m跑的成績(jī)與VO2max的相關(guān)系數(shù)(r)處于0.79～0.82[9]。本研究發(fā)現(xiàn)合格和不合格兩組的相對(duì)VO2max具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，證實(shí)了相對(duì)VO2max對(duì)軍校大學(xué)生5000 m跑成績(jī)具有影響作用。通過(guò)進(jìn)一步的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn)，測(cè)試對(duì)象的5000 m跑成績(jī)與相對(duì)VO2max高度相關(guān)(r=-0.813)，與上述結(jié)論基本吻合。

3.2 5000 m成績(jī)和VO2max的情況 本研究中受試對(duì)象的5000 m跑合格率僅為58.62%，且82.6%的學(xué)員徘徊在22～24 min的合格線附近(圖1)，可見(jiàn)其有氧耐力素質(zhì)狀況不容樂(lè)觀。一般來(lái)說(shuō)，中國(guó)健康男子大學(xué)生VO2max的相對(duì)值可達(dá)到50～55 ml/(kg·min)[10,11]，運(yùn)動(dòng)員可以達(dá)到60～70 ml/(kg·min)，而受試者的相對(duì)VO2max為(49.02±6.78)ml/(kg·min)，與美國(guó)50 ml/(kg·min)的合格軍人水平也有差距[12]，顯示軍校大學(xué)生的VO2max存在很大的提高空間。軍校大學(xué)生，尤其是從地方入伍的技術(shù)類軍校大學(xué)生，入學(xué)前耐力體能素質(zhì)基礎(chǔ)薄弱，加之緊張的專業(yè)技術(shù)學(xué)習(xí)，相比于基層戰(zhàn)士和指揮類軍校學(xué)員進(jìn)行耐力訓(xùn)練的時(shí)間和精力不足，因而提高5000 m耐力訓(xùn)練效率的需求十分迫切。長(zhǎng)期以來(lái)，軍校大學(xué)生慣于以單一的集體長(zhǎng)距離跑作為5000 m跑訓(xùn)練方式，為改變訓(xùn)練質(zhì)量不高的現(xiàn)狀，可以從提高VO2max入手，制定科學(xué)合理的耐力訓(xùn)練方案。

3.3 VO2max系列指標(biāo)與5000 m跑成績(jī)的相關(guān)性比較 VO2max系列指標(biāo)與5000 m跑成績(jī)相關(guān)性的差別表明，在進(jìn)行個(gè)體VO2max比較時(shí)，需排除體重差異的影響，因?yàn)閂O2max與體重呈正相關(guān)。在評(píng)價(jià)有氧耐力時(shí)，以每千克體重每分鐘的攝氧量計(jì)算更有實(shí)際意義。根據(jù)人體各成分的生理功效不同，體重可分為瘦體重(去脂體重)和脂肪重(體脂量)兩部分。瘦體重的主要成分是骨骼和肌肉，VO2max反映的是肌肉對(duì)氧的攝取和代謝能力，而肌肉利用氧的能力主要體現(xiàn)在慢肌纖維的比例(主要依賴于遺傳因素)及發(fā)達(dá)程度[2,10]。值得注意的是，去脂相對(duì)VO2max雖然也與5000 m跑成績(jī)具有一定的相關(guān)性，但不如相對(duì)VO2max相關(guān)程度高。而且測(cè)試對(duì)象的去脂相對(duì)VO2max相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(3.79%)也小于相對(duì)VO2max(7.06%)，加之合格和不合格兩組的去脂相對(duì)VO2max不如相對(duì)VO2max差異顯著，可認(rèn)為去脂相對(duì)VO2max的離散程度不如相對(duì)VO2max明顯。因而推測(cè)單位瘦體重用氧能力對(duì)成績(jī)的影響是次要的，決定因素在于瘦體重所占人體總重的比例，即體脂率的差異。因?yàn)槿ブ鄬?duì)VO2max(56.78)高于相對(duì)VO2max(49.02)，通過(guò)降低體脂率獲得更大的相對(duì)VO2max是提高氧耐力素質(zhì)的重要途徑。除了運(yùn)用科學(xué)合理的鍛煉方法，還要從合理膳食、把控生活節(jié)奏等方面防止體脂率過(guò)高。

3.4 線性與二次曲線回歸模型的解釋 本研究得出的線性方程顯示，隨著VO2max增加，5000 m跑所用時(shí)間將無(wú)限減小，但在現(xiàn)實(shí)中不可能存在這種極限狀況。而二次曲線方程雖然也隨VO2max的增加而減小，但變化趨于緩慢，在61 ml/(kg·min)處達(dá)到時(shí)間最低點(diǎn)?？紤]到近幾十年來(lái)世界水平的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員的VO2max水平已停滯不前[徘徊在85 ml/(kg·min)]，有些學(xué)者指出若繼續(xù)把訓(xùn)練目標(biāo)局限在提高VO2max水平上可能是沒(méi)有前途的[9]。這說(shuō)明在VO2max水平接近極限的情況下，VO2max已不是運(yùn)動(dòng)能力的決定因素，即運(yùn)動(dòng)時(shí)間不可能接近于線性地一直減小下去。隨著VO2max的不斷增長(zhǎng)，其對(duì)成績(jī)的影響逐漸減弱，這與二次曲線方程描繪出的趨勢(shì)相似，但61 ml/(kg·min)的極值點(diǎn)顯然太小了，可能是樣本較少造成的偏差，是模型值得改進(jìn)的地方。

不過(guò)軍校大學(xué)生的VO2max極少超過(guò)60 ml/(kg·min)[5]，本研究中的測(cè)試者最大的只達(dá)到56 ml/(kg·min)。在VO2max水平不高的情況下，VO2max仍應(yīng)是耐力項(xiàng)目訓(xùn)練的主要目標(biāo)[10]。在軍校大學(xué)生這一特定群體內(nèi)，VO2max分布相對(duì)集中，二次曲線方程與線性方程的差異不明顯，均具有預(yù)測(cè)成績(jī)的價(jià)值。

綜上所述，相對(duì)VO2max是決定5000 m跑成績(jī)的一個(gè)重要的生理學(xué)參數(shù)，可以將相對(duì)VO2max代入以上回歸方程預(yù)測(cè)5000 m跑成績(jī)，為評(píng)估軍校大學(xué)生有氧耐力素質(zhì)和制定訓(xùn)練計(jì)劃提供指導(dǎo)。建議通過(guò)合理施訓(xùn)以及降低體脂率等措施達(dá)到提高5000 m跑成績(jī)的目標(biāo)。

針對(duì)軍校大學(xué)生，采用PWC170臺(tái)階實(shí)驗(yàn)間接推算VO2max來(lái)預(yù)測(cè)其應(yīng)達(dá)到的5000 m跑成績(jī)具有普及性和實(shí)用性。今后的研究可通過(guò)擴(kuò)大樣本量進(jìn)一步提高回歸模型的精度[13，14]，避免出現(xiàn)極值為61 ml/(kg·min)這樣明顯的偏差。建立在更多樣本的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行Q型聚類分析將樣本的5000 m跑成績(jī)細(xì)分為幾個(gè)區(qū)間，針對(duì)每個(gè)區(qū)間分別建立回歸模型，以便更深入地探討相對(duì)VO2max對(duì)5000 m耐力水平的影響。

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(2013-09-13收稿 2013-11-17修回)

(責(zé)任編輯 岳建華)

Regression model of 5000-meters running performance and comparative VO2maxin military college students

ZHANG Tongshuo1, BO Hai2, Qin Yongsheng2, and Peng Peng2.

1. No.15 Team of No. 2 Student Brigade; 2.Deparment of Military Training Medicine， Logistics University of Chinese Armed Police Forces,Tianjin 300162, China

Objective To analyze the correlation between the performance of military academy students’ 5000-meter runningand their maximal oxygen consumption (VO2max)so as to provide a basis for military academy to assess the aerobic endurance level of its students and to provide the training effect of 5000-meters running. Methods Body indexes of 67 students from the military academy were measured by cluster sampling method and theVO2maxwas indirectly calculated through PWC170 step experiments. Then regression analysis of the performance of 5000-meters running and VO2max was conducted. Results There existed a significant negative correlation between the time(Y) of 5000-meters running of took atest subject and the comparative VO2max(X) (r=-0.813，P<0.01), which could be expressed by linear equationsand quadratic curvilinear equation respectively as follows: Y=32.997-0.205X (r2=0.661,P<0.01);Y=56.067-1.147X+0.0094X2(r2=0.686,P<0.01). Conclusions The level of comparative VO2max, to a great degree, determines the 5000-meters running performance of military academy students. Military academy students can increase their comparative VO2maxby reducing the rate of body fat or some other indexes so as to accomplish the training purpose of improving their 5000-meters running performance.

comparativeVO2max; 5000-meter endurance running; military academy students; regression model

武警后勤學(xué)院博士啟動(dòng)金課題(WYB201106);武警后勤科研項(xiàng)目(WJHQ2012-21)

張桐碩，本科在讀，E-mail: zhangtongshuo@yeah.net

300309天津，武警后勤學(xué)院:1. 學(xué)員二旅15隊(duì)，2.軍事訓(xùn)練醫(yī)學(xué)教研室

彭 朋，E-mail: doctorpeng2006@126.com

G804.23