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1、第24卷哈尔滨师范大学自然科学学报Vol . 24, No. 5 2008 第5期NATURAL SCIENCES JOURNAL OF HARB I N NORMAL UN I VERSITY 心率对应运动负荷等级指标的研究 3 李 伟 张元锋 张 雷 李真真 (哈尔滨师范大学) 【 摘要 】 通过文献资料调查,查找到8种用心率确定运动负荷的计算方法.根 据心率监测指标掌握心率的动态变化规律,结合RPE主观感觉对应指标和运动心率 确定运动强度百分比的方法进行分析,制定最佳靶心率计算公式和运动负荷等级对 应心率指标. 关键词:心率;对应;运动负荷;等级指标 收稿日期: 2008 - 08 -
2、05 3 黑龙江省科技厅攻关项目(GC06C105 - 01) 0引言 在体育锻炼中,心率是监测人体心血管系统 功能最简易可行的方法之一,是反映心脏承受负 荷大小的常用量化指标.心率的频率、 深浅、 强度 及其它特征,可作为了解体质强弱和运动强度、 身 体训练水平,还可以反映心脏和血管本身的功能 水平.实践证实,当心率变化于110180次/min 范围时,运动强度越大心跳就越快,心率与运动强 度、 摄氧量与能量代谢之间存在着显著的线性关 系.换而言之,在递增负荷运动直至次最大负荷运 动中,随着负荷强度逐渐加大,随能量代谢需求越 来越高,摄氧量越来越高,心率也会越来越高.因 此,用心率来反映运动
3、强度和生理负荷量,监测心 血管生理指标,有助于锻炼中自我监督或医务监 督,评定运动能力,对锻炼监控具有一定的现实意 义. 1选择心率计算运动负荷的公式 目前指导健身锻炼指标多采用心率监测,常 用的心率监测指标有:基础心率、 安静心率、 运动 中的最大心率和心率储备、 运动后的恢复心率等. 安静时心率是一个人总体健康水平的有效指标, 而运动时心率和恢复后的心率变化则是身体做功 的有效指标. 表1心率计算运动负荷方法与公式表 方 法公 式 年龄减算法 180 ( 或170) -年龄 心率百分比法最高心率(220 -年龄)70 - 85% 库柏(Cooper)最佳心率法(最大心率-安静时心率)70%
4、 +安静时心率 卡沃南计算运动心率法(年龄预计最大心率-静息时心率)60% +静息时心率 卡尔森(Karlson)心率测定法(最高心率-安静心率)2 +安静心率 美国运动医学会推荐储备心率法220 -年龄-安静心率 靶心率测定法(220 -年龄-安静心率) 最大心率% +安静心率 芬兰J. Karvonen心率储备法安静心率 + ( 最高心率-安静心率)60% 根据文献资料调查结果,查找到的用心率确 定运动负荷的计算方法有8种(见表1) ,将“ 心 率 ” 的计算方法和公式录入表中供分析. 从上述8种心率计算运动负荷方法分析:公 式中最高心率减年龄的占8种;最高心率减安静 心率的占6种;乘以运
5、动强度百分比的占5种;最 后相加安静心率的占5种.说明心率计算运动负 荷公式的核心在于最高心率与年龄和安静心率之 差乘以运动强度百分比为最佳运动心率.可以看 出:在所有的公式中,锻炼者的年龄和运动强度百 分比是可变量.由于锻炼者年龄和运动能力不同, 得出的运动负荷数据也不同.最高心率与年龄呈 反比关系,年龄越大心率水平越低,最高心率减年 龄减安静心率为运动心率,运动心率乘以运动强 度百分比是运动负荷的关键. 运用归纳法将8种心率计算方法归类为:年 龄减算法;心率储备百分比法;心率强度对比法和 靶心率测定法四种.认为8种心率计算运动负荷 方法在体育健身中都比较实用.但是,年龄减算法 和心率储备百
6、分比法欠缺内容,年龄减算法用 180减年龄,没有其他因素,造成负荷心率之间差 异过大;心率储备百分比法将安静心率算在最高 心率之中,也造成心率之间差异过大;美国运动医 学会推荐储备心率法虽然用220减年龄再减安静 心率,计算公式没有最高心率百分比,同样造成心 率之间差异过大,而卡尔森(Karlson)心率测定法 的计算结果差异过小(见表2).而 芬 兰J. Karvonen心率储备法、 库柏(Cooper)最佳心率法 与卡沃南计算运动心率法公式相同出一则,可以 将三法归一.靶心率测定法在锻炼中设定心率上 下线进行控制,使用起来比较安全.所以,将以上 四种方法结合在一起,根据不同群体和不等运动
7、强度,设定最佳靶心率对应指标,达到锻炼效果. 表2心率计算公式与年龄比较表 年 龄203040506070差异 年龄减算法16015014013012011010 心率百分比法1551481401321241178 库柏(Cooper)最佳心率法1581511441371301237 卡沃南计算运动心率法1441381321261201146 卡尔森(Karlson)心率测定法1301251201151101055 美国运动医学会推荐储备心率法1401301201101009010 芬兰J. Karvonen心率储备法1441381321261201146 平均数147140133125118
8、1107. 4 注:最高心率设定为220;安静心率设定为60次/min. 表3最佳靶心率对应运动负荷等级指标模式表 年龄 安静心率 203040506070 607060706070607060706070 60%144148138142132136126130120124114118 65%151155145148138142132135125129119122 70%158161151154144147137140130133123126 75%165168158160150153143145135138128130 80%172174164166156158148150140142132
9、134 85%179181171172162164154155145147137138 另外,日本学者池上研究认为,运动时心率在 110次/min以下,机体的血压、 血液、 尿液和心电图 等指标均无明显变化,健身价值不大;心率140次 /min时,每搏输出量接近并达到最佳状态,健身效 果明显;心率为150次/min时,心脏每搏输出量最 大,健身效果最好;心率在160170次/min之间 时,虽无不良的异常反应,但也未出现更好的健身 效果;心率达到180次/min时,体内免疫球蛋白减 少,易感染疾病,容易产生疲劳和运动损伤.所以, 最佳靶心率计算的结果在110160次/min. 最佳靶心率计算公
10、式为: 最高心率(220 -年 龄 ) - 安静心率60 - 85% +安静心率 注:安静心率设定60次/min; 70次/min. 2RPE主观感觉对应指标 RPE是用主观感觉来反映身体负荷强度的一 种方法. RPE不是对身体某一方面感觉的反映,而 是对运动中个人的适应能力水平、 外界环境影响、 身体疲劳情况等的整体自我感觉.它是监测个体 对运动负荷的一个有价值的、 可信赖的指标.目前 在国外已经广泛用于评定心肺耐力的运动试验、 制订运动处方和指导健身者进行锻炼. 1961年瑞典生理学家冈奈尔 鲍格(Borg)根 001哈尔滨师范大学自然科学学报 2008年 据心理学原理制订了一种受试者在运
11、动时自己感 觉和确认负荷量大小的表格.将运动中对运动强 度的自我感觉分为620级,共15个级别. 1973 年他又在原来量表的基础上研制了主观体力感觉 等级表,原来粗略的疲劳定性分析变为较精确的 半定量分析.鲍格认为:“ 在运动时来自肌肉、 呼 吸、 疼痛、 心血管各方面的刺激,都会传到大脑而 引起大脑感觉系统的应激.” 因此,锻炼者在运动 时的自我体力感觉,也是判断疲劳的重要标志. 1990年美国运动医学会提出,为发展和维持有氧 体能可以采用心率和主观用力率(RPE)结合的方 法来确定运动强度. RPE是反映主观感觉的指标,但经研究表明, 与一些客观指标(心率)、 运动负荷强度之间,有较 好
12、的相关性.例如,与“ 每分通气量、 血乳酸、 每分 吸氧量等进行多因素相关性分析,其相关系数r: 0. 85,表明具有很好的相关性 ”.虽然由于有个体 差异, RPE与一些客观指标不能直接换算,但与最 大心率百分比、 心率和吸氧量储备百分比等指标 有一定关系.参照美国运动医学会提出的主观用 力率(RPE)测定表和运动强度与心率、 主观用力 率参照表,两个表合并成适合于我国锻炼者使用 的自觉用力程度分级与运动强度对应指标表(见 表3). 从自觉用力程度分级与运动强度对应指标表 中可以看出:当主观用力率达到1216时,说明 运动强度已经达到了50%85%最大心率.体能 良好者采用70%85%最大心
13、率;体能普通者采 用60%75%最大心率;体能不佳者采用50% 70%最大心率. RPE比较适合用于成年人,在儿童 中因受心理因素的影响,使用误差可能较大;在有 训练经验的人群中使用,较在无训练经验的人群 中使用可靠性强.此外,有5%10%的受试者, 当用中、 低强度运动时,会对自己评估过低,或不 能对自我感觉做出评定.尽管RPE存在一些问题, 但当测量心率有困难、 心率受药物干扰,或受试者 的脉搏不易测量时,可以参照RPE来掌握运动强 度. 3运动负荷等级对应心率指标 根据对机体机能动员阈值的分析,可以初步 确定与机体承受负荷动员机体机能潜力的能力有 内在联系的几个最基本的运动负荷等级: 3
14、. 1最大负荷(100%负荷)、 次最大负荷(90% 负荷)、 大负荷(80%负荷)与极限负荷 从生化等级的理论看,最大负荷、 次最大负荷 和大负荷,均属于“ 无氧糖酵解性负荷 ”.而“ 极限 负荷 ” 属“ 无氧非乳酸性负荷 ”.定量负荷和最大 负荷运动时,心率的变化可反映机体对运动负荷 的适应能力,它是评价心脏功能和身体机能状况 的重要指标.未经训练的学生在其机能动员阈达 到70%、60%和50%时,负荷水平则达到相应的 100%、90%和80%. 3. 2中等负荷(70%负荷)与中下负荷(60%负 荷) 凯温南提出建议,以运动员最大心率的60% 的强度进行训练去提高最大吸氧量.这个建议说
15、 明小强度是不能提高最大吸氧量的,最小也得中 等负荷才行.所以把需要动员机能最大潜力的 50%60%相对应的60%70%的负荷水平, 定为中等负荷水平.在这里有训练的学生与未经 训练的学生,在中下负荷(即60%负荷)的机能动 员阈值上是有差别的,未经训练的学生要比有训 练的学生略低些. 3. 3最小负荷(40%负荷)与基础负荷(35%负 荷) 在日常的生活中经常以动员人体机能最大潜 力的25%来应付最基本的生活、 工作、 学习,我们 把它定为35%的“ 基础负荷 ”.赫廷格和米勒就认 为,“ 小于最大强度的30%强度的静力训练,不会 发展绝对静力力量.” 葛欧瑟教授也认为,少年儿 童的身体训练
16、应从动员机能能力的30%时的负荷 水平开始逐步提高.所以把需要动员30%的机能 潜力的40%的负荷水平,定为“ 最小负荷 ”.同时 把由40%的机能动员阈所决定的50%的负荷水 平定为“ 小负荷 ”.生化等级均属“ 有氧代谢性负 荷 ”.在这一点上,未经训练的学生和有训练的学 生的机能动员阈值是较接近的. 综上所述,在确定各级负荷的脉搏强度时,必 须根据不同项目、 不同训练水平运动员的安静脉 搏和最高脉搏范围,并按一定的方式分成一定的 级别.为了便于计算和建立各级练习制定心率对 应生理学与RPE自我感觉运动负荷等级指标模式 表(见表4) ,按负荷与心率接近直线正比关系的 规律,以“ 等差级数
17、” 进行划分.根据不同训练水 平的安静脉搏在50次/min、60次/min、70次 /min、80次/min,建立四个生理强度级别的分级 模型(参考值 ) , 在锻炼过程中,根据脉搏的变化来 确定相应的运动负荷水平. 101第5期 心率对应运动负荷等级指标的研究 表4心率对应生理学与RPE自我感觉运动负荷等级指标模式表 4结束语 利用心率负荷等级指标对锻炼过程进行监控 和评价,是相对固定的指标模式,从理论计算和推 测是合理的.然而,人体有非常大的个体差异,同 时不断地受到社会、 环境、 心理等各方面因素的影 响.因此,负荷等级指标必须综合地考虑人体承受 负荷能力和对负荷量与强度的适应程度,根据
18、个 体特征,有针对性地选择予以定向,把人体作为锻 炼主体,实时监控心率的动态变化,借助心率和主 客观提供的信息,及时调整运动强度,掌握锻炼节 奏,最终达到理想的锻炼效果. 参 考 文 献 1凌月红.体育健康教育与运动处方M .北京:北京体育大 学出版社, 2004. 6. 2许浩,姜文凯.对江苏省成年人BM I指数的研究J .体育 与科学, 2001, 22(6) : 3943. 3杜树发,翟凤英,葛可佑,等.中国成年人体质指数分布状况 J .卫生研究, 2001, 30(6) : 339342. 4中国学生体质与健康研究组. 2000年国学生体质与健康调 研报告M . 2002. 1. 5北
19、京大学体育健康中心.大学生体质健康指导手册M .人 民教育出版社,2004, 2. 6学生体质健康标准研究课题组 学生体质健康标准(试行 方案) 解读M .北京:人民教育出版社, 2002. THE RESEARCH OF THE SPORT BURDEN GRADE STANDARD CORRESPOND ING TO THE HEART RATE LiWeiZhang YuanfengZhang LeiLi Zhenzhen (Harbin NormalUniversity) ABSTRACT According to the investigation of some document
20、data, we find eight compute methods to definite the sport burden in the basis of the heart rate. According to the grasp of the heart rates moving changing discipline by the heart rate monitor standard, we formulate the best compute method for the nuclear heart rate and the heart rate standard which
21、match along with the sport burden, combining the standard which match alongwith the RPE subjective feeling and the method that definite the sport intensity percentage by the sport heart rate. Keywords: Heart rate; Corresponding; The sport burden; The grade standard (责任编辑:柳湘云) 201哈尔滨师范大学自然科学学报 2008年