20 m多級往返跑預(yù)測青年女足運動員最大攝氧量的探討

趙海燕，王晨

20 m多級往返跑預(yù)測青年女足運動員最大攝氧量的探討

趙海燕，王晨

評價20 m多級往返跑(20-MST)作為預(yù)測青年女足運動員最大攝氧量（VO2max）指標(biāo)的有效性；建立20-MST預(yù)測青年女足運動員VO2max的線性回歸方程，為優(yōu)秀青年女足運動員的選材和科學(xué)訓(xùn)練提供簡易的監(jiān)控依據(jù)。方法：9名上海市U18青年女足的運動員，在室內(nèi)跑道進行20-MST。測試過程中受試者佩戴心肺測試儀（K4b2：意大利、Cosmed公司）和polarRS400（芬蘭）實時監(jiān)測攝氧量和心率（HR）的變化，并測試記錄安靜時和運動結(jié)束后即刻的HR和血乳酸值。結(jié)果：K4b2測得的VO2max和20-MST預(yù)測值相關(guān)性系數(shù)r=0.85（P≤0.01）；預(yù)測值顯著低于K4B2測得的結(jié)果（P≤0.01），平均低7.9 ml/kg/min；20-MST中的跑動距離與K4b2測得的VO2max的相關(guān)系數(shù)r=0.911（P≤0.01）；本研究建立的回歸方程為：y= 0.034×S（y：VO2maxml/kg/min；S：跑動距離m；R2=0.998，P≤0.01），且DW檢驗殘差具有獨立性，殘差符合正態(tài)分布的趨勢，具有較好的線性擬合度。結(jié)論：（1）20-MST軟件預(yù)測的VO2max值與K4b2測得的VO2max相關(guān)，但預(yù)測值偏低；（2）20-MST中的跑動距離與K4b2測得的青年女足運動員的VO2max高度相關(guān)，可以用來預(yù)測青年女足運動員的VO2max；（3）本研究建立的回歸方程為：y=0.034×S。

20-MST；青年女足；最大攝氧量；線性回歸

足球是一項穿插著多次沖刺跑的持續(xù)運動，足球運動員不僅要具有良好的無氧代謝能力，還必須具備良好的有氧代謝能力。最大攝氧量（VO2max）是評價心肺功能和有氧代謝能力的重要依據(jù)，也可作為運動員選材和教練員制定訓(xùn)練強度的依據(jù)。然而實驗室測試VO2max程序復(fù)雜，測試時間長，對實驗設(shè)備、實驗人員均有較高要求，且價格昂貴，足球作為一個團隊項目，現(xiàn)實中需要一個實用、簡便、可靠的測試方法來預(yù)測VO2max。

20 m多級往返跑測試（themultistage 20 meter shuttle run test，20-MST）是Leger等[1]于1982年提出的用逐步遞增負荷運動評價有氧耐力的方法，是評價足球運動員體能狀況的常用方法，一些研究認為20-MST可以預(yù)測VO2max[1-2]。為評價其作為預(yù)測青年女足運動員VO2max方法的有效性和可靠性，本研究采用20-MST和K 4b2氣體分析設(shè)備測試青年女足運動員的有氧能力，并進行比較研究，以期為青年女足運動員有氧能力的評定提供一個簡單易行的可靠方法，為教練員科學(xué)訓(xùn)練提供依據(jù)。

1 實驗對象和方法

1.1 實驗對象

9名上海市U18青年女足運動員，年齡：（17±0.5）歲，身高：（166.7±5.1）cm，體重：（60.7±9）Kg。所有的受試者都是健康的，沒有心律不齊和傷病。

1.2 實驗方法

實驗在室內(nèi)進行，9名受試者在實驗前2 h均未進行大強度運動，測試開始前分別測試安靜心率（HR）和血乳酸值。受試者戴好心肺測試儀的呼吸面罩和polarRS400心率表，在兩端畫有端線、總長度為20m的室內(nèi)跑道上，以踏上或踏過端線為標(biāo)準(zhǔn)進行測試。用軟件（Stand beep Text-標(biāo)準(zhǔn)Version4.0）中預(yù)先設(shè)定好的聲音提示來控制受試者的跑動速度，單生“嘟”控制每一段20m的跑動速度，連續(xù)2聲的“嘟”提示受試者進入下一級跑動速度。最初的跑動速度為8.5 km/h，每分鐘遞增0.5 km/h。當(dāng)受試者經(jīng)鼓勵，出現(xiàn)2次不能在規(guī)定的時間內(nèi)按要求踏上或踏過端線標(biāo)記，或自感的確無法堅持運動時測試結(jié)束。20-MST軟件預(yù)測的VO2max值是根據(jù)Ramsbottom等[2]的研究結(jié)果得到的。用polarRS400心率表記錄運動中的HR，手掌式血乳酸分析儀（日本、LT-1710）測試受試者安靜和運動結(jié)束后即刻的血乳酸值，K4b2氣體分析設(shè)備同步測試受試者的攝氧量。當(dāng)受試者運動結(jié)束后即刻的血乳酸值大于7～8mmol/l，HR值均大于180次/分，呼吸商（R）超過或接近1.1，且測試過程中受試者已發(fā)揮最大能力，經(jīng)鼓勵后無法保持規(guī)定的負荷，認為受試者已達到最大有氧能力。

1.3 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行處理，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(M ean±SD)表示，本研究中采用的分析方法為：配對樣本T檢驗，皮爾遜積矩相關(guān)分析，線性回歸分析，統(tǒng)計顯著性水平選取雙側(cè)0.05。

2 結(jié)果與分析

表1中數(shù)據(jù)顯示，受試者運動結(jié)束后即刻的血乳酸值均大于7～8mmol/l，HR值均大于180次/分，R值均超過或接近1.1，且測試過程中受試者已發(fā)揮最大能力，經(jīng)鼓勵后無法保持規(guī)定的負荷，說明測試結(jié)束時受試者均已達到最大有氧能力，20-MST可以作為測試VO2max的一種負荷方案。

表1 受試者乳酸、心率和呼吸商測試數(shù)據(jù)TableⅠTest Data of the Subjects’Lactic Acid,Heart Rate and Respiration

2.1 兩種方法測得的VO2max比較

表2顯示：20-MST預(yù)測的VO2max明顯低于K 4b2心肺測試儀測得的結(jié)果（P≤0.01），平均低7.9 m l/kg/min,不同于Léger和Lambert[1]、Ramsbottom等[2]和Léger等[3]的研究報道。這些研究中的受試者是19～36歲，VO2max范圍在24～70 m l/kg/m in的普通成年人，但本研究中受試者均為同一個足球隊中16～18歲，VO2max范圍在51～63m l/kg/m in的女性運動員。Sproule等[4]和Clair Gibson等[5]研究中亦發(fā)現(xiàn)20-MST預(yù)測的VO2max值低于直接測得值，與本研究結(jié)果具有一致性。年齡，性別，體重等因素對有氧能力和其變化具有很大的影響[6-7]，本研究認為受試者之間的差異可能是造成20-MST預(yù)測的VO2max值低于直接測得值的原因。20-MST預(yù)測的VO2max與K4b2測得VO2max的相關(guān)分析結(jié)果如表3所示，相關(guān)系數(shù)r為0.85（P≤0.01），因此可以認為20-MST可以用來預(yù)測青年女足運動員的VO2max，但為了20-MST能夠有效地預(yù)測青年女足的VO2max，需要建立新的預(yù)測方程。

表2 20-MST預(yù)測值和K 4b2測得的VO2maxTableⅡ Predicted Value of 20-MST and the VO2maxMeasured by K4b2

表3 20-MST預(yù)測值和K4b2測得的VO2max相關(guān)分析TableⅢ Correlation Analysis of the Predicted Value of 20-MST and the VO2maxM easured by K4b2

2.2 20-MST指標(biāo)與K4B2測得的VO2max的偏相關(guān)分析

表4顯示20-MST指標(biāo)中的跑動距離（r=0.911，P≤0.01）與K4B2測得的VO2max具有很好的線性關(guān)系，可以將其作為自變量預(yù)測青年女足運動員的VO2max。

表4 20-MST測試指標(biāo)和K4b2測得的VO2max相關(guān)分析TableⅣ Correlation Analysis of the 20-MST Test Indexes and the VO2maxObtained by K4b2

2.3 多元線性回歸分析建立預(yù)測方程

以受試者的年齡、身高、體重、20-MST測得的跑動距離作為自變量，K4b2測得的VO2max作為因變量，進行逐步回歸分析，選入變量的標(biāo)準(zhǔn)為P≤0.05。建立的回歸方程：y=0.023×S-18.242（y：VO2maxm l/kg/m in；S：跑動距離m）調(diào)整R2=0.79，P≤0.01。

2.3.1 回歸方程線性關(guān)系檢驗

回歸方程的線性檢驗：表5顯示方差分析的結(jié)果為F=31.049，P≤0.01；表6顯示自變量和常數(shù)項對應(yīng)的回歸系數(shù)在0.05水平上均顯著（P≤0.05），表明受試者20-MST中的跑動距離與K4b2的測試結(jié)果之間具有明顯的線性關(guān)系。另外，線性回歸擬合度檢驗的判定指標(biāo)是R2，R2越接近1擬合優(yōu)度就越好。本研究中回歸方程調(diào)整后的R2為0.79,說明該線性回歸具有較好的擬合度。

表5 線性回歸方差分析TableⅤLinear Regression Analysis of Variance

表6 線性回歸中變量系數(shù)的顯著性檢驗TableⅥ Significance Test of the Variable Coefficients in Linear Regression

2.3.2 殘差獨立性檢驗和正態(tài)性檢驗

在線性回歸中如果殘差之間不是彼此獨立的，一些方程的擬合結(jié)果就會出現(xiàn)問題。Durbin-Watson統(tǒng)計量通過確定兩個相鄰誤差項的相關(guān)性是否為零來檢驗回歸殘差之間是否存在自相關(guān)。

檢驗的參數(shù)DW的取值范圍是0＜D＜4，與2越接近表示殘差與自變量越獨立，該檢驗根據(jù)樣本量n和自變量個數(shù)k查DW分布表得下臨界值LD和上臨界值UD，并根據(jù)下列準(zhǔn)則判斷殘差的自相關(guān)情形：0＜DW＜4-LD表示殘差存在一階正自相關(guān)；LD＜DW＜UD和4-UD＜DW＜4-LD時表示無法判斷是否有自相關(guān)；UD＜DW＜4-UD表示殘差不存在一階正自相關(guān)；4-LD＜DW＜4表示殘差存在一階負自相關(guān)。

本研究中回歸方程的DW為0.9 UD=0.998，LD=0.554，回歸方程的DW值處在LD＜DW＜UD無法判斷殘差是否有自相關(guān)，所以根據(jù)R2為0.79得到的回歸方程具有較好的擬合度可能不正確。另外線性回歸得到的標(biāo)準(zhǔn)化殘差直方圖（圖1）和標(biāo)準(zhǔn)化殘差P-P圖（圖2）顯示，該方程的殘差不具有正態(tài)分布的趨勢。所以需要對該回歸方程進行優(yōu)化調(diào)整。

圖1 回歸方程標(biāo)準(zhǔn)化殘差的直方圖Figure 1 Histogram of the Standardized Residuals of the Regression Equation

圖2 回歸方程標(biāo)準(zhǔn)化殘差的P-P圖Figure 2 P-P Plot of the Standardized Residuals of the Regression Equation

2.4 調(diào)整后的回歸方程

本研究將上文建立的回歸方程調(diào)整為無常數(shù)項的回歸方程：y=0.034×S（y：VO2maxm l/kg/m in；S：跑動距離m）調(diào)整R2=0.998，P≤0.01，試圖找到具有較好線性擬合度的回歸方程。

回歸方程的線性檢驗：表7顯示方差分析的結(jié)果為F=3754.028，P≤0.01；表8顯示自變量對應(yīng)的回歸系數(shù)具有顯著性意義（P≤0.05），表明受試者20-MST中的跑動距離與K4b2的測試結(jié)果之間具有明顯的線性關(guān)系。另外該方程的調(diào)整后R2為0.998，DW值為1.539處在UD＜DW＜4-UD區(qū)間，表明方程中的隨機誤差項具有獨立性，認為回歸方程具有很好的擬合度。

3 結(jié)論

表7 線性回歸方差分析TableⅦLinear Regression Analysis of Variance

表8 線性回歸中變量系數(shù)的顯著性檢驗TableⅧ Significance Test of the Variable Coefficients in Linear Regression

回歸方程的標(biāo)準(zhǔn)化殘差直方圖（圖3）和標(biāo)準(zhǔn)化殘差正態(tài)分布圖（圖4）顯示，該方程的殘差具有正態(tài)分布的趨勢，認為本研究建立的回歸方程是有效的，鑒于本研究中樣本量偏小，認為該回歸方程如果應(yīng)用于實踐，還需要進一步增大樣本量對其實際預(yù)測效果進行評估。

圖3 回歸方程標(biāo)準(zhǔn)化殘差的直方圖Figure 3 Histogram of the Standardized Residuals of the Regression Equation

圖4 回歸方程標(biāo)準(zhǔn)化殘差的P-P圖Figure 4 P-P Plot of the Standardized Residuals of the Regression Equation

3.1 20 -MST軟件預(yù)測的VO2max值與K4B2測得的VO2max相關(guān)，但預(yù)測值偏低。

3.2 20 -MST中的跑動距離與K4B2測得的青年女足運動員的VO2max高度相關(guān)，可以用來預(yù)測青年女足運動員的VO2max。

3.3 本研究建立的回歸方程為：y=0.034×S。

[1]Léger L A,Lambert J.(1982).A max imal multistage 20-m shuttle run test to predict VO2max[J].European Journal of Applied Physiology,49:1-12.

[2]Ramsbottom R,Brewer J,Williams C.(1988).A progressive shuttle run test to estimatemaximal oxygen uptake[J].British Journal of Sports Medicine,22:141-144.

[3]Léger L A,Mercier D,Gadoury C,Lambert J.(1988).The multistage 20 metre shuttle run test for aerobic fitness[J].Journal of Sports Sciences,6:93-101.

[4]Grant S,Corbett K.,Amjad A M.,W ilson J,Aitchison T. (1995).A comparison of methods of predicting maximum oxygen uptake[J].British Journal of Sports Medicine,29:147-152.

[5]St Clair Gibson A,Broomhead S,Lambert M I,Haw ley JA J.(1998).Prediction of maximal oxygen uptake from a 20-m shuttle run as measured directly in runners and squash players [J].Journal of Sports Sciences,16(4):331-335.

[6]Armstrong N,Welsman JR.(1994).Assessment and interpretation of aerobic fitness in children and adolescents[J].Exercise Sport Science,22:435-475.

[7]ChamariK.,M oussa-Chamari I,Boussaidi I,Hachana Y,Kaouech F,W isloff U.(2005).Appropriate interpretation of aerobic capacity:allometric scaling in adult and young soccer players[J].British Journal of Sports Medicine,39:97-101.

（責(zé)任編輯：何聰）

Research on Using 20m Multistage Shuttle Run for Predicting VO2maxof Young Female Football Players

ZHAO Haiyan,WANG Chen
(ShanghaiResearch Institute Of Sports Science,Shanghai 200030,China)

Evaluating the effectiveness of using 20m multistage shuttle run to predict VO2maxof young female football players,establishing the linear regression equation for predicting VO2maxand providing reference for the talent selection and scientific training of elite young female football players.M ethod:20m multistage shuttle run tests(20-MST)were arranged on indoor track for nine U18 female football players from Shanghai.Mobile cardiopulmonary Tester(K4b2,Cosmed company of Italy)and polarRS400(Finland)were used for real-time monitoring of the changes of oxygen uptake and HR.The heart rate(HR)and blood lactate at restand immediately after the exercises.Result:The comparison between the VO2maxobtained by K4b2 and the predicted value by 20-MST show s that the correlation coefficient is r=0.85（p≤0.01）.The predicted value is significantly lower than that obtained by K4b2 with the average of 7.9m l/kg/min.The correlation coefficient between the running distance in 20-MST and the VO2maxmeasured by K4b2 is r=0.911(p≤0.01).The regression equation established by the study is y=0.034×S(y:VO2maxm l/kg/min,S:running distance,R2=0.998,P≤0.01).The result of DW Test show s that the residual is independent.It accords with the normal distribution trend and has good linear fitting.Conclusion:1)VO2maxpredicted by 20-MST software correlates w ith that measured by K4b2,but the predicted value is lower.2)The running distance in 20-MST is highly correlated w ith the VO2maxmeasured by K4b2,which can be used to predict the VO2maxof the young female football players.3) The linear regression equation established by this study is y=0.034×S.

20-MST;Young female football player;VO2max;linear regression equation

G804.6

A

1006-1207（2015）04-0080-04

2015-02-20

上海市體育局2014年重點備戰(zhàn)項目攻堅保障研究課題（14JT014）

趙海燕，女，研究實習(xí)員、碩士。主要研究方向：運動醫(yī)學(xué)。

上海體育科學(xué)研究所，上海200030