第8章 心肺机能

第十一章心肺机能心肺机能（心肺耐力）是指人体的心脏、肺脏、血管、血液等组织的功能，它负责氧气与营养的输送以及代谢废物的排除。

人出生后，无时无刻不依赖心肺耐力循环系统的充分发挥功用而生存。

因此锻炼出健全的心肺耐力是健康体适能中最重要的任务。

一般心肺耐力较差者平日比较容易精神萎靡，稍微活动即气喘吁吁，耐力活动时间稍久，即容易显出疲劳状，同时罹患心血管系统疾病的比率也较高。

锻炼出较佳的心肺耐力则可以减少上述现象。

第一节概述一、心肺机能的含义心肺机能（CRF），也被称为心血管机能，或有氧能力，是衡量心脏将含氧气丰富的动脉血输送到肌肉这一能力的良好指标。

心肺机能这个术语包括了心脏、血管、肺、以及有氧代谢等几个方面的能力。

以定量的方式，可以用下述数值来表示心肺机能：●机体每分钟利用氧的数量，以L为单位，计为L/min。

●机体每kg体重每min利用的氧的数量，以ml为单位，计为ml/kg/min。

●梅脱（MET），即安静代谢率的倍数。

1MET＝3.5 ml/kg/min氧。

在过去，通过测量安静心率、血压和心电图来评价心肺机能。

另外，一些安静状态下的肺功能测试，例如肺活量等，被用来评价呼吸机能。

随着研究的进展人们认识到，安静状态下的测试对一个人的心脏和呼吸系统机能所提供的信息是远远不够的。

而通过身体活动的手段来观察心脏和呼吸系统的反应，可以对心肺机能做出更加深入的了解。

例如，在前面的章节中我们已经对分级运动试验（GXT）有所了解，它是一种典型的评价心率、血压、心电图、通气量、以及摄氧量等指标对身体运动出现何种反应的方法。

二、测量心肺机能的意义心肺机能测试的结果可以用于评价受试者CRF的机能状况，并对制订相应的运动处方有所帮助。

例如，对于目前日益增多的肥胖和不运动的儿童，对他们进行定期的CRF测试，从青少年阶段一直坚持到老年阶段，是非常有益的做法。

测试获取的结果可以和健康标准得分进行对比，从而确定受试者个人的健康状况，并提醒受试者对其生活方式进行调整以增进和保持健康。

可以对测试的类型和监控的水平进行调整，以适应各个年龄组的特殊要求，并取得需要的信息。

出于以下几个方面的需要可以进行CRF测试：●确定心血管和呼吸系统对安静状态和对亚极量、极量运动的反应。

●为制订运动计划提供基础依据。

●可作为冠心病的检查手段。

●确定受试者执行某项特殊工作的能力。

选择测试的适应范围时要考虑以下因素：年龄和体适能水平的差异，是否患有疾病，是否具有冠心病的危险因素，甚至要考虑到受试者的经济状况等。

三、CRF测试的危险性正如前文所述，运动试验存在着一定的危险性，但这种危险性非常小。

由运动试验引起并发症发作，且需要到医院进行治疗的发生率在1/1000以下，而引起死亡的几率则在1/10000以下。

应该强调的是，保持静态生活者发生心血管疾病的危险要远大于那些在进行了运动试验后随即参加有规律的体育活动的人。

很多证据表明，心肺机能低下与高度的心脏病发生率存在直接的联系。

四、CRF测试的程序心肺机能测试并非一天之内就可以完成。

从最初的体格检查到测试完成后的定期复查，这中间需要一个相当长的时期。

详细的测试顺序如下：A.受试者同意进行测试。

B.了解受试者的既往健康史。

C.详细的身体健康筛选检查。

D.安静状态下的CRF测试、身体成分测试、心理状况测试。

E.亚极量运动的CRF测试。

F.柔韧性和腰背功能测试。

G.可以开始一个轻微运动的计划。

H.肌肉力量和肌肉耐力的测试。

I.极量运动的CRF测试。

J.根据测试结果修订运动计划。

K.定期复测并对运动计划进行修订。

亚极量运动和极量运动的CRF测试也可以在一天之内完成，通常是作为同一次分级运动试验（GXT）的组成部分进行的。

1．受试者同意进行测试体育活动参加者都应是自愿者。

在进行CRF测试之前，应让受试者充分了解测试的详细程序、潜在的危险和测试的意义等方面。

应使受试者明确，他们的个人数据将会准确可信，而且只要他们感觉不适，试验可以随时结束。

在阅读了测试和运动计划，并且所有问题都得到了解答之后，受试者应签署一份书面的同意书。

2．既往健康史在第三章论述了确定受试者当前健康状况的程序。

这些信息可以用来选择合适的运动方案，以及作为制订运动处方的依据。

另外，根据个人的既往健康史，还可以确定受试者是否需要其他专业人员的帮助。

3．详细的身体健康筛选检查建议所有人都应接受定期的医学检查和筛检，并进行有规律的中等强度的体育活动。

如果要在健身计划中采用剧烈运动的内容，那么就需要确定参加者是否需要得到医学上的许可。

已知患有冠心病或其他严重疾患的个人，在其开始一项包含有超过中等强度运动的体适能测试和健身计划之前，都应接受医务监督和医学检查。

ACSM列出了运动试验的禁忌症清单（见附注1）。

绝对禁忌症表示测试的危险性超过了测试的积极意义，而相对禁忌症是指运动试验的危险性有所增加，只有在经过医学的判断认为测试的必要性超过了可能存在危险的前提下，才能进行运动试验。

没有已知的严重疾病的外观健康者，他们进行运动试验和开始执行健身计划时的危险性很小。

第三章对需要医学排除者、需要仔细的医务监督者、需要接受疾病和行为相关知识的教育者进行了区分。

4．安静状态下的测试典型的安静CRF测试项目包括12导联心电图、心率、血压、血液的生化分析等。

往往还结合身体成分测试和心理特点的试验等。

由内科医生对心电图进行评定，确定是否有异常存在和是否需要进一步检查。

血压和血生化分析值过度异常者也应接受医生的进一步检查。

5．评估CRF的亚极量运动测试如果说静息状态的测试反映了一般状态，那么接下来就进行亚极量运动的测试，观察心率、血压等指标对不同强度运动的反应。

运动一般从小强度开始，达到一个预定的上限（通常为预计最大心率的85％）。

运动方式可以选台阶、自行车功率计，或者跑台等。

需要说明的是，如果在亚极量运动测试时受试者出现了异常反应，那就需要接受进一步的医学检查。

如果亚极量运动测试的结果正常，那么就可以开始一个运动强度不超过测试中运动强度的（例如，测试时的心率达到了最大心率的85％，健身运动时的心率则保持在最大心率的70％）运动健身计划。

待受试者适应了有规律的运动，并且体适能状况出现明显增强时，即可进行极量强度的运动试验。

亚极量运动试验同样也可以用来估算最大机能能力（最大吸氧量）。

首先推算出预期的最大心率，然后根据心率和最大吸氧量之间的线性关系估算最大吸氧量。

虽然这种方法计算出的预期最大值可以用于评价个人当前的机能状况以及帮助制订运动处方，但它和实际值之间存在着相当的误差。

在测量亚极量运动的CRF之外，柔韧性、肌肉的力量和耐力也经常在这一阶段测量。

6．极量运动试验测量CRF有两种基本类型的极量运动用来测试CRF：在实验室里测量各种生理指标（例如心率、血压）对不断增加的运动负荷的反应；在室外进行耐力运动的测试（例如测1.6km跑的时间）。

极量运动测试的结果可以用来修改运动计划，所测得的受试者的最大心率可以用来确定健身运动所应达到的靶心率。

7．运动计划的修订和定期复测在受试者的体适能水平有了一定的提高以后，在其运动健身计划当中就可以加入更多形式的运动内容。

所有的测试都应该定期重复进行，测试的结果用来指导运动计划的修订，使运动负荷随体适能的增强而增加。

第二节测试方法及评价一、实验室外测试有多种形式的室外运动可以用来测量CRF。

它们需要的设备很少，对场地要求不高，使用走或跑等简单的运动形式就可以完成。

由于这样的测试要求受试者在设定的距离内尽自己的最大努力走或跑得更快，因此在运动健身计划的开始阶段是不适合的。

相反，在此建议受试者在进行跑步测试之前先完成递增的步行运动测试。

因为在进行快速跑的测试之前先完成递增的慢跑运动测试，那么测试所具有的递增负荷的特点使受试者可以从强度较低和安全性相对较高的起点出发并逐渐提高。

室外测试的理论基础是机体在长距离内高速地走或跑时，心脏必须泵出更多的血液，输送更多的氧气到肌肉。

在走或跑的过程中平均速度的高低就为估算CRF提供了依据。

CRF 得分越高，心脏输送氧的能力就越强。

测量预定时间内跑的距离，或预订距离跑所用的时间，就为评价机体的心肺耐力提供了信息。

耐力跑测试的优点在于它和最大吸氧量具有相对较高的相关性；较为自然的运动形式；以及在较短时间内可以对为数众多的受试者进行测量等。

其不利之处在于，监测运动中的生理反应比较困难，有一些难以控制的因素可以影响到测试的结果（例如受试者的主动性等）。

（一）1.6km步行测试用1.6km步行测试预计CRF的方法目前已发展到适用于所有年龄和体适能水平的人。

测试时受试者在跑道上尽可能快地步行，在结束即刻测量10秒钟的心率。

用以下公式计算：VO2max ＝132.853－0.0769（体重）－0.3877（年龄）＋6.315（性别）－3.2649（时间）－0.1565（心率）此处体重单位是英镑（1英镑＝0.4536公斤），年龄单位是年，性别赋值为女性＝0，男性＝1，时间单位是min，心率单位是次/min。

例如：一个25岁，体重170磅的男性，用20min走完1.6km，运动结束后即刻心率为140次/min，那么他的最大吸氧量为：VO2max ＝132.853－0.0769（170）－0.3877（25）＋6.315（1）－3.2649（20）－0.1565（140）＝29.2ml/kg/min（二）慢跑/跑步测试在室外的CRF测试中，由Cooper提出的12min跑或者2.4km跑是使用最多的方法之一。

这种测试方法类似上述的步行测试：在12min之内，或者在2.4km之内尽可能快地慢跑/跑步。

测试的原理是跑的速度与以该速度跑时的需氧量两者之间的相关性。

跑的速度越快，以该速度跑时的需氧量就越大。

之所以要跑一定长的时间是为了减少在跑的过程中无氧供能系统的影响。

持续时间5～6min的跑可能会对最大吸氧量估计过高，因为在5min跑的过程中，无氧供能系统占了总能供相当大的比重。

而跑的时间延长到10min以上，有氧供能占了总能供的主体，无氧供能的比例下降到了可以接受的程度。

但是，如果跑的时间过长，受试者就不能始终保持以个人最大能力进行快跑，这可能造成对最大吸氧量的估算偏低。

可以用以下公式通过跑的速度来计算最大吸氧量：VO2max ＝跑速（m·min-1）×0.2ml·kg-1·min-1/m·min-1＋3.5ml·kg-1·min-1这一公式适用于跑完了12min或2.4km的成年人。

对于儿童，该公式的估计值可能偏低，因为儿童在跑时会消耗更多的氧。

而对于训练有素的运动员，该公式计算的值则可能偏高，因为他们在跑时更好地实现了能量节省化。