臺階試驗(yàn)負(fù)荷誤差控制的初步研究①

蘇宇

(西北師范大學(xué)體育學(xué)院 甘肅蘭州 730030)

臺階試驗(yàn)負(fù)荷誤差控制的初步研究①

蘇宇

(西北師范大學(xué)體育學(xué)院 甘肅蘭州 730030)

大學(xué)生體質(zhì)健康測試已經(jīng)成為學(xué)生體質(zhì)監(jiān)測中的重要項(xiàng)目,而測量人體心肺功能的臺階實(shí)驗(yàn)是必測項(xiàng)目。綜合國內(nèi)外研究成果臺階試驗(yàn)負(fù)荷誤差有可能會(huì)影響臺階試驗(yàn)準(zhǔn)確度。該文采用文獻(xiàn)資料法對國內(nèi)外臺階測試進(jìn)行了研究,對控制臺階試驗(yàn)復(fù)合誤差做出了綜述,闡明了控制負(fù)荷誤差對臺階試驗(yàn)研究的重要意義。

臺階試驗(yàn) 負(fù)荷 誤差控制 準(zhǔn)確度

1943年美國哈佛大學(xué)疲勞實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)完成了臺階試驗(yàn),用以測量人體對定量體力負(fù)荷的適應(yīng)能力和身體機(jī)能的恢復(fù)能力,然后演變成不少國家和地區(qū)在對國民體質(zhì)健康水平評價(jià)的一種簡易測量方法。我國頒布的《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中,將臺階試驗(yàn)作為評價(jià)學(xué)生心肺功能的重要指標(biāo)之一,并規(guī)定為城市學(xué)校必測項(xiàng)目。然而,臺階試驗(yàn)測試的準(zhǔn)確性及臺階指數(shù)能否反映心血管功能等問題一直備受爭議。當(dāng)前,在臺階測試中還存在著許多問題,在測試中應(yīng)當(dāng)引起我們足夠的重視[1]。

1 臺階試驗(yàn)的概念

可以用來確定人體耐力,也可以評定心血管系統(tǒng)機(jī)能的實(shí)驗(yàn),同時(shí)也是一項(xiàng)可以對定量負(fù)荷機(jī)能的測試,稱之為臺階試驗(yàn)。對于每一個(gè)受試者來說,臺階高度與運(yùn)動(dòng)的頻率都是固定的,因此,讓受試者在固定的時(shí)間內(nèi)完成其固定負(fù)荷測試,例如:180 s內(nèi)完成固定負(fù)荷測試,同時(shí),可以根據(jù)受試者在恢復(fù)期內(nèi)的心跳頻率與恢復(fù)的快慢來計(jì)算指數(shù),從理論上來說可以反映出心跳的承受能力。

2 臺階試驗(yàn)的國外研究現(xiàn)狀

臺階實(shí)驗(yàn)是哈佛疲勞實(shí)驗(yàn)室的BROUHA及其同事于1943年設(shè)計(jì)完成的,其在David B.Bill跑步機(jī)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立,依據(jù)同樣的原理,用來替代跑步機(jī)、踏車、劃船等進(jìn)行測試,評定機(jī)體對超負(fù)荷運(yùn)動(dòng)的適應(yīng)能力和運(yùn)動(dòng)后身體機(jī)能的恢復(fù)能力[2]。半個(gè)多世紀(jì)以來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)臺階試驗(yàn)評價(jià)指數(shù)與最大耗氧量(VO2max)具有一定的相關(guān)性。又由于受試者的身高、體重、體表面積以及下肢長度的不同,使得研究結(jié)果存在較大的差異,比如：對臺階運(yùn)動(dòng)中的耗氧和心率等參數(shù)的影響。另外還有10多項(xiàng)研究指出,在青少年和兒童人群中,這些因素的不同和臺階試驗(yàn)指數(shù)并無顯著相關(guān)性[3]。作為一種標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)方法,臺階試驗(yàn)在心血管功能評價(jià)中仍然存在一些問題。比如:對心血管功能的評價(jià)上臺階試驗(yàn)指數(shù)具有“高誤差和低相關(guān)”的現(xiàn)象。Baum Gartner等研究表明臺階試驗(yàn)僅適用于一般人的心血管機(jī)能水平的評價(jià),但對于最大耗氧量的預(yù)測和心率的精確評價(jià)是不適用的[4]。

3 臺階試驗(yàn)的國內(nèi)研究現(xiàn)狀

在我國,現(xiàn)在大部分的臺階測試方法是被測試人員按照節(jié)拍器的節(jié)奏上下臺階,2 s上、下臺階一次,3 min上下臺階90次。但可能因?yàn)槿藳]有跟上節(jié)拍器的節(jié)奏等原因,無法實(shí)現(xiàn)想要取得準(zhǔn)確結(jié)果的假設(shè)條件,致使上下臺階的周期大于兩秒。因此,受試者3 min完成的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷小于設(shè)定的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷。因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)量不夠,因而在測試心率的時(shí)候,心率會(huì)小于理想測試的預(yù)期值,導(dǎo)致最終通過公式算出的成績會(huì)偏高。因此,傳統(tǒng)臺階實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)存在成績準(zhǔn)確性不高的缺點(diǎn)。

臺階試驗(yàn)和其改進(jìn)方法對心血管功能評價(jià)的可靠性一直是學(xué)者們研究的重要課題。周志雄等,在對心血管功能評價(jià)指標(biāo)的同質(zhì)性和有效性的實(shí)驗(yàn)研究中,反映出評價(jià)心血管功能的臺階試驗(yàn)指標(biāo)同VO2max之間并沒有密切關(guān)系,也就是說臺階試驗(yàn)指數(shù)不能有效反映心血管系統(tǒng)功能水平和有氧運(yùn)動(dòng)的能力[5]。王健和鄧樹勛也提出了類似的問題,認(rèn)為臺階試驗(yàn)指數(shù)同運(yùn)動(dòng)耐力能力、VO2max之間無密切聯(lián)系,該指數(shù)無法對人體心血管系統(tǒng)機(jī)能做出精確的評價(jià)[6]。此外,臺階試驗(yàn)值和800 m或1000 m的成績之間不存在顯著的線性關(guān)系,說明臺階試驗(yàn)值和800 m或1000 m的成績是人為設(shè)置的兩項(xiàng)指標(biāo)之間的得分對應(yīng)關(guān)系,并非是真正的內(nèi)涵關(guān)系[7]。陳東良等認(rèn)為,男生的臺階試驗(yàn)指數(shù)同1000 m成績兩個(gè)評價(jià)指標(biāo)存在差異,而女生的臺階試驗(yàn)指數(shù)同800 m成績基本上都是一致的[8]。測試結(jié)果不同,這可能與被試驗(yàn)人員的測試條件、測試環(huán)境、心理素質(zhì)等因素有關(guān),這也說明臺階試驗(yàn)指數(shù)在評價(jià)人體心血管機(jī)能的有效性上存在問題。一些學(xué)者對臺階試驗(yàn)的科學(xué)性提出質(zhì)疑,其中劉定一研究指出,體重不同的人進(jìn)行相同的臺階實(shí)驗(yàn)所做的功不相同,這將影響測試的效度。黃建華等指出:根據(jù)不同性別和年齡而制定的改良運(yùn)動(dòng)負(fù)荷方案還需要進(jìn)一步的研究和論證［9］。而研究者則是從研究方向上研究了臺階試驗(yàn)對心血管功能評價(jià)所產(chǎn)生的有效性問題,其研究的目的就是對臺階試驗(yàn)指數(shù)的可信度與科學(xué)性的相對提高,從而完善了大學(xué)生體質(zhì)的測量工作和健康評價(jià),對《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》的推廣與實(shí)施起到積極作用。

臺階試驗(yàn)對于動(dòng)態(tài)心臟功能是一種較好的評價(jià)方法,它比起安靜心率、心電圖來說有利于表現(xiàn)評價(jià)上的敏感度,而在實(shí)際試驗(yàn)中試驗(yàn)效度指數(shù)存在著很大的差異。多年來,通過對臺階的高度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等方面進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)與研究,可以很好的對不同人群心血管系統(tǒng)機(jī)能進(jìn)行評價(jià),因此,產(chǎn)生出不同的臺階試驗(yàn)。如洪芝文等制定了按照身高選擇五種臺階高度進(jìn)行試驗(yàn)的方法［10］,身高在180 cm以上的則使用50 cm高的臺階試驗(yàn),而身高170 cm且18歲的使用40 cm高的臺階試驗(yàn),而這項(xiàng)試驗(yàn)要比高度統(tǒng)一的臺階試驗(yàn)更有利于科學(xué)評價(jià)。

然而,《標(biāo)準(zhǔn)》并沒有采用類似的方法可能是考慮到測試的簡便性,更為重要的是,它仍然缺乏有關(guān)大學(xué)生臺階試驗(yàn)方法的論證和研究［11］。

4 復(fù)合誤差對臺階試驗(yàn)的影響

因此,當(dāng)完成相同的負(fù)荷,運(yùn)用心輸出量潛力越多,心跳頻率越快指數(shù)越低,心功能水平也越低,反之越高[12]。但在不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下對臺階得分和臺階指數(shù)具有顯著的影響作用,相同受試者在不同運(yùn)動(dòng)負(fù)荷下測出的臺階得分和臺階指數(shù)有著很大差異。而作為影響運(yùn)動(dòng)負(fù)荷重要指標(biāo)的臺階頻率直接影響臺階得分和臺階指數(shù),從而影響著心功能測試的準(zhǔn)確性。雖然目前采用的臺階實(shí)驗(yàn)上下臺階的次數(shù)、時(shí)間和頻率是固定的,但在實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常出現(xiàn)跟不上節(jié)拍器的節(jié)拍等一些問題影響試驗(yàn)結(jié)果,如果把這時(shí)測試出的數(shù)據(jù)當(dāng)成正常成績顯然不夠合理。這就表明臺階試驗(yàn)中應(yīng)該盡量控制在相同的頻率下測試得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在考慮試驗(yàn)簡便性的同時(shí),如何控制負(fù)荷強(qiáng)度誤差,即如何控制臺階試驗(yàn)頻率,對提高測試的有效性具有重要意義。

[1]劉彩玲,紀(jì)玉泉．《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》在大學(xué)實(shí)施中的探討［J］．體育世界,2009(1):21．

[2]謝曉斌.臺階試驗(yàn)準(zhǔn)確度影響因素分析［J］.吉林體育學(xué)院學(xué)報(bào).2012,28(2):47-49.

[3]PATTERSON J L,GRABIEL A.Evaluation and prediction ofPhysical fitness,utilizing modified apparatus of the HarvvardStep test[J].Am J Cardiol,1964（14）:811-827.

[4]BOSCO J S,GREENLEAF J E.Reduction of serum uric acid inyoung men during physical training[J].AmJCardiol,1970 (25):46-52.

[5]周志雄,季鋼,張凡.《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》中心血管功能評定指標(biāo)的同質(zhì)性和有效性的實(shí)驗(yàn)研究[J].體育科學(xué),2006,26(11): 7 5-7 9.

[6]陳東良,徐南強(qiáng),張明來,等.男、女大學(xué)生哈佛臺階試驗(yàn)指數(shù)與中跑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的比較實(shí)驗(yàn)研究[J].體育科學(xué),2004,24(1):28-29.

[7]王健,鄧樹勛.臺階試驗(yàn)質(zhì)疑[J].中國體育科技,2003,39(2):61-64.

[8]方光新.臺階試驗(yàn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究［J］.銅陵學(xué)院，2011(3): 122-124.

[9]黃建華,沈國琴.臺階試驗(yàn)的應(yīng)用及研究進(jìn)展［J］.浙江體育科學(xué),2004,26(4):68-69.

[10]洪芝文,朱福武,陸軍.青少年心臟機(jī)能臺階試驗(yàn)方法及評［1］定標(biāo)準(zhǔn)的研究［J］.武漢體育學(xué)院學(xué)報(bào),1985(4):78-85.

[11]郭海英,安平,余紹森.臺階指數(shù)的年齡變化特征及影響［12］因素［J］.北京體育大學(xué)學(xué)報(bào),2005,28(5):626-628.

[12]教育部,國家體育總局．《學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)(試行方案)》解讀［M］．北京:人民教育出版社,2002:78－79．

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:2095-2813(2015)10(a)-0249-02

10.16655/j.cnki.2095-2813.2015.28.249

蘇宇(1991,4—),男,漢,西北師范大學(xué)體育學(xué)院在讀碩士研究生,研究方向:運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)。