日常生活中常見運動能量消耗研究進展

孫 月，張培珍

靜坐少動的生活方式是引起肥胖、心血管疾病和代謝性疾病的主要原因，通過規(guī)律的鍛煉可以有效地降低心血管疾病的風險，并且可以控制高脂血癥和肥胖等各種慢性疾病的發(fā)病風險、降低死亡率[1]。美國體力活動指南中建議健康的人群應(yīng)參加能量消耗相當于150min/周中等強度的有氧運動；75min/周較大強度的有氧運動，或者兩者搭配可以達到相等能量消耗的生活方式以獲得健康收益。美國運動醫(yī)學會(American College of Sports Medicine, ACSM)給出了運動建議，但是在閑暇時間體力活動較少或靜坐少動時間過長的話，也會增加代謝性疾病的風險。在日常生活中，蹬樓梯、騎自行車等都會增加能量消耗，在工作環(huán)境中增加走路的部分或者進行主動騎自行車等也會增加能量消耗。

上下樓梯和蹬自行車是生活中常見的活動方式，跳繩和太極拳運動也經(jīng)常被選擇為日常鍛煉的方式之一。這些運動方式不僅可以作為健身的手段也可以作為檢測心肺功能的一種方式，性別、年齡、身體素質(zhì)、種族以及日常的鍛煉習慣不同可能產(chǎn)生的鍛煉效果也不同，根據(jù)能量消耗的特點提出不同能量消耗狀態(tài)下適合國民運動的推薦量是很重要的，因此，本文旨在分析總結(jié)蹬樓梯、自行車、跳繩和太極拳這四種日常生活中常見的運動方式的能量消耗特征，為今后人們進行日常鍛煉提供依據(jù)以及指導(dǎo)建議。

1 蹬車能量消耗與健康

對于成年人來說，久坐的行為與工作環(huán)境有很大的關(guān)系，這對健康是很不利的，因此鼓勵辦公室處于動態(tài)的工作環(huán)境或者員工姿勢的改變。動態(tài)的工作環(huán)境對人身體健康有很大的好處，而且也慢慢成為一種流行趨勢，包括由坐位到站立位的辦公桌前的工作，跑臺、功率自行車和瑞士球等等[2]。

功率車運動也是目前較為普遍的一種鍛煉方式。功率自行車運動不會受到天氣和季節(jié)的影響，很多時候室外運動受到多種因素的限制，功率車運動則不需要考慮這一點。不管是霧霾天氣還是暑熱季節(jié)，室內(nèi)功率車都可以作為運動健身的方式。在冬天的時候所有年齡段的男性和女性血壓、血液膽固醇和體重指數(shù)都會增加，導(dǎo)致冠狀動脈疾病和心血管事件的風險增加[3]，增加體力活動是降低上述風險的有效方法，所以在冬天的時候可以進行一些室內(nèi)活動比如騎自行車等。而且功率車運動是較為安全的一項運動方式，不管是老年人還是青少年、成年人都可以自由選擇運動負荷，并且可以隨時安全地停止運動。

除了室內(nèi)的功率車之外，近幾年來騎自行車出行也是一種較為推崇的交通方式，作為短距離的便利交通工具之一，它不僅可以減少污染同時可以起到鍛煉身體的效果。在騎自行車的過程中，不同的體位和姿勢需要消耗的能量也是不同的，在騎行過程中感到疲勞時，可以利用坐位和上身蜷縮的姿勢，減少能量消耗，維持前進速度的時候，座位和手把可以支撐他們的體重，所以不需要刻意地使用肢體來維持速度，騎行速度為4.9m/s(17.7km/h)的情況下，騎自行車的能量消耗大概是0.1～0.14kcal/kg/m[4]。有些人可能覺得騎自行車出行太累，會選擇電輔助自行車作為交通工具，這種電輔助自行車可以選擇輔助的強度，但是不管是輕度輔助還是高度輔助在騎行的過程中都可以達到3～6METs的強度，這種強度的運動對人們的健康也是有利的[5]。對于沒有經(jīng)過訓(xùn)練的人來說，以高強度輔助騎自行車的話，需要進行每周5天，每次30min的鍛煉，才可以達到ACSM中等強度運動的推薦量，若是以輕度輔助騎自行車，進行每周3天每次20min的鍛煉就可以達到ACSM較大強度運動的推薦量[6]。所以不管是普通自行車還是電輔助自行車除了作為交通工具之外，作為鍛煉方式也是不錯的選擇。所以不管是普通自行車還是電輔助自行車除了作為交通工具之外，作為鍛煉方式也是不錯的選擇。

1.1 騎自行車與能量消耗的關(guān)系

騎自行車的運動方式在各個年齡階段都很受歡迎，并且對身體健康都有益處，但能量消耗有所不同。對于青少年時期的男孩來說，最喜歡的運動方式里自行車排在第四位，女孩則認為自行車排在第六位，從消耗最多的方面來說，男孩認為自行車排在第四位(7.6%)，女孩認為自行車排在第五位(4.9%)[7]。對于懷孕的人來說，為了避免肥胖引起的妊娠期糖尿病，可以進行6～7METs的騎自行車運動，不僅可以降低孕婦患病的風險，提高健康水平，同時對胎兒也是很有幫助的[8]。成年人(年齡38±4歲)分別進行4分鐘低強度(70%最大心率)、中等強度(80%最大心率)、高強度(90%最大心率)的騎自行車，男性比女性騎車穩(wěn)定期的能量消耗多(758 vs 477kcal/h)，并且健康人群比非健康人群消耗的能量更多(695 vs 634kcal/h)；對于老年人來說，由于騎自行車的速度以及頻率會減慢，所以他們的能量消耗比年輕人少17～27%[3]。

除了年齡、性別和健康狀況對騎自行車時能量消耗有影響之外，訓(xùn)練水平和騎車時的轉(zhuǎn)速也會對能量消耗有影響。訓(xùn)練水平相當而且從事有氧訓(xùn)練大致相同的人能量消耗相似，騎行速度快能量消耗也會增加，對于接受過特殊自行車相關(guān)的訓(xùn)練或者與這類運動相似的訓(xùn)練模式這些人，參加強度相同的自行車運動，所消耗的能量要少[3,9,10]。對于騎車時轉(zhuǎn)速來說，在以相對較高的轉(zhuǎn)速騎車時(60r/min、70r/min、80r/min)能量消耗較高，以90r/min的速度騎90min可以消耗100kcal[11]。但是在騎自行車的過程中，通過我們自身的能量消耗提供前行動力的同時，空氣阻力或者摩擦力產(chǎn)生的無用功會對前行產(chǎn)生一定的阻礙，石新燕[12]等人通過相關(guān)研究表明，無用功在運動能耗中所占的比例是很少的，隨著轉(zhuǎn)速的增大無用功也會隨之增大，比如40r/min時無用功僅僅大于1%，但是在80r/min時增大到了10%以上。所以在騎車過程中，慢速時是不需要考慮這些阻力的，只有在速度增大時阻力才會相對增加。

1.2 騎功率自行車對能量消耗的影響

由于天氣的原因，室外活動受限，功率自行車作為室內(nèi)運動的首選，不僅可以增加能量消耗減少患病的風險，而且能夠有效改善神經(jīng)肌肉功能[13]。很多人把騎功率自行車作為一種減肥手段，通過逐漸增加負荷與騎車的時間消耗更多的能量，但是對于減肥來說，到底哪種運動方式的減肥效果最佳一直存在爭議。Matsuo等人[14]在功率自行車上進行間歇性沖刺運動、持續(xù)有氧運動以及高強度間歇性有氧運動這三種方式的運動，發(fā)現(xiàn)在運動過程中持續(xù)有氧運動消耗的能量最多，但間歇性沖刺運動在運動后10～180min能量消耗最多，盡管如此，運動中加運動后總的能量消耗依然是持續(xù)有氧運動消耗的能量是最多的。事實上，不僅運動中的能量消耗對減肥有幫助，Dolezal等人[15]的研究表明，休息時的能量消耗也占了日常生活中能量消耗的60～75%，而且休息時能量消耗增加與減肥有很重要的關(guān)系。Knab[16]等人提出運動強度會影響運動后能量消耗的多少和持續(xù)時間，一次45min的大強度鍛煉可以增加代謝率14h，以最大功率的57%或最大攝氧量的70%騎功率自行車45min，能量消耗與不騎功率自行車的時候相比運動后的14h能量消耗增加了190kcal(37%)。由此可知功率車運動不僅可以增加能量消耗，還可以顯著改善代謝率，這就可以更好地實現(xiàn)減肥目標。

在功率車運動中，體重對能量消耗和機械效率有一定影響，但在不同的研究中，并不一致。Jabbour等人[17]使用逐級遞增功率車運動測量不同體重(正常、超重、肥胖)狀態(tài)8～10歲兒童的機械效率和有氧機能，結(jié)果表明，相同年齡的兒童從事相同負荷功率車運動的凈機械效率大致相同，與體重沒有關(guān)系，但是粗機械效率存在顯著不同：在功率車負荷為100W時，肥胖兒童的粗機械效率顯著高于正常和超重兒童(588vs530&546W)，而在相同負荷運動時，三者之間的凈機械效率沒有顯著性差別(477vs460&459W)。而Chuensiri等人[18]研究不同身體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)(肥胖組BMI=25.4±0.8；較瘦組BMI=17.1±0.7)的10歲男性兒童進行功率車鍛煉的能量消耗時發(fā)現(xiàn)，不管是在何種運動強度下(100%、130%與170%峰值攝氧量)，肥胖組的能量消耗均比較瘦組顯著性的高(分別為106vs77kcal、115vs89kcal、123vs95kcal)。另有研究表明在功率車運動中，控制年齡和性別因素后，在8～10歲的男生中絕對能量消耗與肥胖度、體脂百分比(FAT%)、去脂體重(FFM)和去脂體重指數(shù)(FFMI)呈正相關(guān)，結(jié)果具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)；不管男生還是女生，相對能量消耗與BMI、肥胖度、FAT%、FFM和FFMI都呈負相關(guān)，并且具有統(tǒng)計學意義[19]。總之，人體成分、肥胖程度與能量代謝之間的關(guān)系較為復(fù)雜，需進行進一步的研究。由于兒童青少年的肌肉和脂肪重量以及激素的代謝規(guī)律和生長的變化都是很快的，而成年人的身體狀態(tài)則比較穩(wěn)定，由此可能導(dǎo)致了不同研究中結(jié)果的不一致。

此外，只要制定好運動強度，功率自行車不僅可以作為減肥方法，也可以作為有效的康復(fù)手段。對于偏癱患者或者身體有特殊情況只能一只腿參與到運動中的時候，騎功率自行車也是一種很好的鍛煉方式[11]。

2 蹬樓梯能量消耗與健康

蹬樓梯作為運動健身的一種方式，既經(jīng)濟實惠又方便，對于沒有時間進行規(guī)律鍛煉的人來說是一種很好的選擇，它可以起到消耗能量、預(yù)防和控制慢性疾病的作用。在日常生活中很多人沒有閑暇時間去參與到體育活動中，所以在工作或者生活中多蹬樓梯可以增加體力活動并且打破靜坐少動的行為模式。蹬樓梯屬于中等強度的運動，56.7%的人每天都會蹬至少一層以上的樓梯，這其中有54.5%的女性(平均BMI為26.8)，并且人數(shù)占比例最多的年齡范圍在45～54歲之間[20]。為了使更多的人選擇蹬樓梯而不是電梯，在很多樓梯的位置會貼上標語，在正常的情況下，正常體重的人比超重的人更容易選擇蹬樓梯，貼上標語之后，超重的人選擇蹬樓梯的比例有所增加[21]。由此可見，為了促進更多的人蹬樓梯，宣傳標語還是很管用的。

蹬樓梯是日常生活中必備的技能，但是對于老年人或者肢體活動不便的人來說，適當?shù)妮o助也是很有必要的，因為對于身體上有損傷的人來說，與身體完好的人相比，能量消耗要多10%[22]。使用拐杖或者假肢后，在蹬樓梯的過程中能量消耗都有所減少，但是女性比男性消耗的能量要多一些，使用假肢的話可以使能量消耗減少32%[23]。

對于正常的人群來說，以步速是100步/min上樓的情況下，隨著體重的增大，能量消耗是不斷增加的，而且男性的單位體重能耗明顯大于女性(248.3vs 218.6kcal/d/kg)[24]。爬樓的速度越快，消耗的能量越多，以90步/min和100步/min的速度上下各兩次，上下樓梯的能量消耗比是2.7:1，而且20歲男性蹬樓梯能耗顯著高于50歲男性和20歲女性，所以蹬樓梯的能耗與性別、年齡和速度都有很大的關(guān)系[25]。在蹬樓梯的過程中，上樓和下樓的能量消耗也不同，當男性的速度為103步/min，女性為110步/min時，每步上樓和下樓消耗的能量分別是0.11kcal和0.05kcal，下樓比上樓時的強度更低一些；與走跑相比，上樓梯的強度相當于以9.6km/h的速度跑步，下樓梯的強度相當于以4.3km/h的強度走路[26,27]。而且在上樓梯的過程中，能量消耗在開始1min內(nèi)呈上升趨勢，1min后曲線逐漸趨于水平；下樓梯能量消耗在開始8s內(nèi)呈上升趨勢，之后曲線趨平，能量消耗基本穩(wěn)定[28,29]。

由于個人習慣不同，蹬樓梯時邁步的大小也不同，所以有的人會選擇一步一個臺階，有的人會選擇一步兩個臺階。但是想要消耗更多的能量，到底是選擇那種方式，還存在一些爭議。有人認為每次上兩級樓梯的能量消耗率更高一些，但是每次上一級臺階的實驗結(jié)果顯示出在整個蹬樓梯的過程中可以更積極地動員能量的消耗，總的能量消耗比每次上兩級臺階要高[30]。但是也有研究提出如果運動30min，一步一個臺階比一步兩個臺階多消耗額外5%的能量(大約15kcal)，二者能量消耗差得很少[31]。所以如果以蹬樓梯為運動方式的話還是根據(jù)個人情況而定，選擇哪種方式都可以。

3 跳繩能量消耗與健康

跳繩是一種從小就從事的體育活動，簡單并且有一定的趣味性，在很多年齡階段都作為健身的運動方式，但是相對來說女性或者兒童更愿意選擇跳繩作為健身方式，在完成跳繩運動的時候女性受試者效率更高，使用相對更少的氧氣克服身體重量來完成同樣的任務(wù)[32]。

在跳繩的過程中，速度是能量消耗的主要影響因素，而且速度也是決定運動強度的關(guān)鍵因素。Town和丁玲等人[32,33]研究表明在運動時間相同的情況下，80次/分鐘以下的速度跳繩屬于小強度運動，以80～120次/分鐘的速度跳繩屬于中等強度運動，以120次/分鐘以上的速度跳繩屬于大強度運動；研究顯示，以80、100、120、140次/分鐘的速度跳繩過程中，能量消耗分別為7.47kcal/min、11.64kcal/min、11.33kcal/min、13.76kcal/min，100次/分鐘相對能量消耗雖然多，但是這個頻率不容易掌控，在運動過程中心率起伏波動比較大，而120次/分鐘頻率的跳繩能量消耗雖然相對少一些，但運動起來上下肢比較協(xié)調(diào)穩(wěn)定，而且發(fā)現(xiàn)中斷繩的次數(shù)少，所以可以認為是進行有氧健身運動的理想頻率。從健身的角度以及時間場地和健身效果多方面考量，建議采用120次/分鐘中等速度的跳繩頻率，較其他頻率更為經(jīng)濟有效，健身效果好。如果每周5天每天跳繩10min的話效果和慢跑30min的效果是一樣的，所以跳繩可以作為有效地健身手段。

對于兒童來說，不管是跳繩運動還是上下樓梯等日常生活活動，在運動的過程中和運動后休息的過程中，年齡最小的孩子能量消耗最多，隨著年齡增長呈下降趨勢，而且男性和女性在青春期階段都會有所升高[34]，年齡的大小和青春期階段對能量消耗都有一定的影響，之前有不少研究獲得了不同運動所對應(yīng)的能量消耗數(shù)值，但是很少有研究表明這種結(jié)論是否適用于兒童，或者說適用于多大年齡階段的人群，所以在這方面的研究還是很欠缺的，在未來的研究中應(yīng)該多注意該方面的探討。

4 太極拳運動能量消耗與健康

太極拳是中國傳統(tǒng)的武術(shù)健身運動，它是一種柔和放松的運動，也可以作為慢性病患者的放松性康復(fù)運動，不僅可以改善平衡能力、增強肌力，還具有促進腦卒中康復(fù)等作用[35]。簡化太極拳是太極拳運動中的一種，運動強度為1.4METs[36]。美國體力活動指南建議，成年人每周要保持最少150min的中等強度運動，大概要在3.0～5.9METs，或者75min的大強度鍛煉，要≥6.0METs。簡化太極拳運動強度雖然未滿足上述指南要求，但是對于打破靜坐少動的行為來說，也是不錯的運動方式，對人的身體是有益處的。

在太極拳鍛煉的過程中，不同練習水平的人消耗的能量也是不同的，有研究顯示，專業(yè)太極拳運動員的能量消耗、心率(104vs100次/分)、攝氧量(17.96vs14.36ml/kg/min)以及潮氣量(1.05vs0.92L)都明顯地高于太極拳業(yè)余愛好者，但是在運動后的休息過程中，不同練習水平的人能量代謝沒有什么差別，能量代謝的改變模式是相同的[36,37]。這可能是由于練習水平不同的人，會用不同的方式進行太極拳運動，所以產(chǎn)生的結(jié)果也是不同的。Liu等人[38]的研究指出，代謝和心率的改變與太極拳練習時的呼吸模式有關(guān)，不管是什么練習水平的人，呼吸頻率大致相同，但是高水平組(熟練掌握太極拳者)的潮氣量比普通組(初學者)要高；高水平組在運動中可以進行規(guī)律的呼吸，通過肺部收縮使呼吸頻率減慢，肺部擴張使呼吸加深，所以在運動過程中需要更多的能量。

除了鍛煉水平會影響能量消耗之外，太極拳運動過程中運動的速度和不同的動作也決定了太極拳運動時的能量消耗情況，對于大強度的運動來說一般速度較快，但是對于太極拳來說，半蹲式的姿勢會顯著性地增加下肢的負荷，慢速進行太極拳運動反而會增加能量消耗[39]。太極拳運動的動作與方式也是多種多樣的，不同的動作強度也不同，坐位的運動大概有2.5METs，站立位但是沒有下肢的運動是2.7METs，傳統(tǒng)的站立位是4.6METs[40]。從坐位動作到站立位，能量需求是增加的，如果在坐位動作的同時在腳踝綁上沙袋，在運動的過程中就需要更多的能量，所以這種方法也作為臨床康復(fù)的一種手段，需要注意的是，要根據(jù)患者的有氧能力和各方面的功能來調(diào)整練習的進度。

經(jīng)典的楊氏太極拳屬于有氧運動并且適合于各個年齡階段的人群，在運動的過程中心率可以達到最大心率的50%～58%。有些年輕人認為太極拳運動的能量消耗太低，運動強度過低，而且不能很快地看到鍛煉效果，所以不會選擇以太極拳作為一種經(jīng)常性的運動，但是通過改變速度或者下蹲角度都會使太極拳運動難度以及能量消耗增加。下蹲角度也是很重要的一方面，下蹲角度較少而且持續(xù)時間較短的話比較適合于老年人或者身體不適的人群，下蹲角度較大而且持續(xù)時間較長的話適合于年輕人，所以在進行太極拳運動的時候可以選擇適合自己的速度以及下蹲角度達到鍛煉的效果。

調(diào)整好太極拳的鍛煉方式，可以作為心臟康復(fù)的方法之一。在國外，心臟康復(fù)的項目主要有跑臺、功率車、蹬樓梯，但是對于中國人來說，受到器械的限制這種鍛煉方式在日常生活中很難實現(xiàn)。中國人更喜歡一些傳統(tǒng)的鍛煉方式，比如太極拳、氣功等。所以太極拳不僅可以維持健康的生活狀態(tài)，還可以作為治療慢性疾病的方法。并且有研究證實，通過不斷地練習，在太極拳運動中，思想、動作、呼吸都可以得到不斷的進步[41]。

5 小結(jié)

美國的一項調(diào)查研究顯示，如果每天的日?；顒釉黾?00kcal，在未來8年的時間里有90%的可能可以避免體重增加，同時增加能量消耗也可以減少慢性疾病的發(fā)生率，可以根據(jù)自己的能力選擇騎行的速度與時間達到更好的增加能量消耗的效果；對于蹬樓梯來說，以90～100步/min的速度為宜；120次/分鐘中等強度的跳繩較其他速度更為經(jīng)濟有效，健身效果好；各個年齡階段的人群都可采用太極拳運動健身，通過調(diào)整動作以及下蹲角度與時間可以達到增加能量消耗的效果。所以我們可以選擇適合自己的運動方式以及運動強度，提高生活質(zhì)量，改善身體狀態(tài)。