第24卷哈爾濱師范大學自然科學學報
Vol .24,No .52008
第5期
NAT URAL SC IENCES JOURNAL OF HARB I N NORMAL UN I V ERSITY
心率對應運動負荷等級指標的研究
3
李 偉 張元鋒 張 雷 李真真
(哈爾濱師范大學)
【摘要】 通過文獻資料調查，查找到8種用心率確定運動負荷的計算方法.根據心率監測指標掌握心率的動態變化規律，結合RPE 主觀感覺對應指標和運動心率
確定運動強度百分比的方法進行分析，制定最佳靶心率計算公式和運動負荷等級對應心率指標.
關鍵詞：心率；對應；運動負荷；等級指標
收稿日期:2008-08-05
3黑龍江省科技廳攻關項目(GC06C105-01)
0 引言
在體育鍛煉中，心率是監測人體心血管系統功能最簡易可行的方法之一，是反映心臟承受負荷大小的常用量化指標.心率的頻率、深淺、強度及其它特征，可作為了解體質強弱和運動強度、身體訓練水平，還可以反映心臟和血管本身的功能水平.實踐證實，當心率變化于110～180次/m in 范圍時，運動強度越大心跳就越快，心率與運動強度、攝氧量與能量代謝之間存在著顯著的線性關系.換而言之，在遞增負荷運動直至次最大負荷運動中，隨著負荷強度逐漸加大，隨能量代謝需求越來越高，攝氧量越來越高，心率也會越來越高.因
此，用心率來反映運動強度和生理負荷量，監測心血管生理指標，有助于鍛煉中自我監督或醫務監督，評定運動能力，對鍛煉監控具有一定的現實意義.
1 選擇心率計算運動負荷的公式
目前指導健身鍛煉指標多采用心率監測，常用的心率監測指標有：基礎心率、安靜心率、運動中的最大心率和心率儲備、運動后的恢復心率等.安靜時心率是一個人總體健康水平的有效指標，而運動時心
率和恢復后的心率變化則是身體做功的有效指標.
表1 心率計算運動負荷方法與公式表
方 法公 式
年齡減算法180(或170)-年齡
心率百分比法最高心率(220-年齡)×70-85%
庫柏(Cooper )最佳心率法(最大心率-安靜時心率)×70%+安靜時心率卡沃南計算運動心率法(年齡預計最大心率-靜息時心率)×60%+靜息時心率
卡爾森(Karlson )心率測定法(最高心率-安靜心率)÷2+安靜心率
美國運動醫學會推薦儲備心率法
220-年齡-安靜心率
靶心率測定法
(220-年齡-安靜心率)×最大心率%+安靜心率
芬蘭J.Karvonen 心率儲備法
安靜心率+(最高心率-安靜心率)×60%
根據文獻資料調查結果，查找到的用心率確定運動負荷的計算方法有8種(見表1)，將“心率”的計算方法和公式錄入表中供分析.
從上述8種心率計算運動負荷方法分析：公式中最高心率減年齡的占8種；最高心率減安靜心率的占6種；乘以運動強度百分比的占5種；最后相加安靜心率的占5種.說明心率計算運動負荷公式的核心在于最高心率與年齡和安靜心率之差乘以運動強度百分比為最佳運動心率.可以看出：在所有的公式中，鍛煉者的年齡和運動強度百分比是可變量.由于鍛煉者年齡和運動能力不同，得出的運動負荷數據也不同.最高心率與年齡呈反比關系，年齡越大心率水平越低，最高心率減年齡減安靜心率為運動心率，運動心率乘以運動強度百分比是運動負荷的關鍵.
運用歸納法將8種心率計算方法歸類為：年齡減算法；心率儲備百分比法；心率強度對比法和靶心率測定法四種.認為8種心率計算運動負荷方法在體育健身中都比較實用.但是，年齡減算法和心率儲備百分比法欠缺內容，年齡減算法用180減年齡，沒有其他因素，造成負荷心率之間差異過大；心率儲備百分比法將安靜心率算在最高心率之中，也造成心率之間差異過大；美國運動醫學會推薦儲備心率法雖然用220減年齡再減安靜心率，計算公式沒有最高心率百分比，同樣造成心率之間差異過大，而卡爾
森(Karlson)心率測定法的計算結果差異過小(見表2).而芬蘭J. Karvonen心率儲備法、庫柏(Cooper)最佳心率法與卡沃南計算運動心率法公式相同出一則，可以將三法歸一.靶心率測定法在鍛煉中設定心率上下線進行控制，使用起來比較安全.所以，將以上四種方法結合在一起，根據不同群體和不等運動強度，設定最佳靶心率對應指標，達到鍛煉效果.
表2 心率計算公式與年齡比較表
年 齡203040506070差異年齡減算法16015014013012011010心率百分比法1551481401321241178庫柏(Cooper)最佳心率法1581511441371301237卡沃南計算運動心率法1441381321261201146卡爾森(Karlson)心率測定法1301251201151101055美國運動醫學會推薦儲備心率法1401301201101009010芬蘭J.Karvonen心率儲備法1441381321261201146平均數1471401331251181107.4 注：最高心率設定為220；安靜心率設定為60次/m in.
表3 最佳靶心率對應運動負荷等級指標模式表
年齡安靜心率
203040506070 607060706070607060706070
60%144148138142132136126130120124114118 65%151155145148138142132135125129119122
70%158161151154144147137140130133123126 75%165168158160150153143145135138128130 80%172174164166156158148150140142132134 85%179181171172162164154155145147137138
另外，日本學者池上研究認為，運動時心率在110次/m in以下，機體的血壓、血液、尿液和心電圖等指標均無明顯變化，健身價值不大；心率140次/m in時，每搏輸出量接近并達到最佳狀態，健身效果明顯；心率為150次/m in時，心臟每搏輸出量最大，健身效果最好；心率在160～170次/m in之間時，雖無不良的異常反應，但也未出現更好的健身效果；心率達到180次/m in時，體內免疫球蛋白減少，易感染疾病，容易產生疲勞和運動損傷.所以，最佳靶心率計算的結果在110～160次/m in.
最佳靶心率計算公式為:[最高心率(220-年齡)-安靜心率]×60-85%+安靜心率
注：安靜心率設定60次/m in;70次/m in.
2 RPE主觀感覺對應指標
RPE是用主觀感覺來反映身體負荷強度的一種方法.RPE不是對身體某一方面感覺的反映，而是對運動中個人的適應能力水平、外界環境影響、身體疲勞情況等的整體自我感覺.它是監測個體對運動負荷的一個有價值的、可信賴的指標.目前在國外已經廣泛用于評定心肺耐力的運動試驗、制訂運動處方和指導健身者進行鍛煉.
1961年瑞典生理學家岡奈爾?鮑格(Borg)根
001哈爾濱師范大學自然科學學報 2008年
據心理學原理制訂了一種受試者在運動時自己感覺和確認負荷量大小的表格.將運動中對運動強度的自我感覺分為6～20級，共15個級別.1973年他又在原來量表的基礎上研制了主觀體力感覺等級表，原來粗略的疲勞定性分析變為較精確的半定量分析.鮑格認為:“在運動時來自肌肉、呼吸、疼痛、心血管各方面的刺激，都會傳到大腦而引起大腦感覺系統的應激.”因此，鍛煉者在運動時的自我體力感覺，也是判斷疲勞的重要標志. 1990年美國運動醫學會提出，為發展和維持有氧體能可以采用心率和主觀用力率(RPE)結合的方法來確定運動強度.
RPE是反映主觀感覺的指標，但經研究表明，與一些客觀指標(心率)、運動負荷強度之間，有較好的相關性.例如，與“每分通氣量、血乳酸、每分吸氧量等進行多因素相關性分析，其相關系數r: 0.85，表明具有很好的相關性”.雖然由于有個體差異,RPE與一些客觀指標不能直接換算，但與最大心率百分比、心率和吸氧量儲備百分比等指標有一定關系.參照美國運動醫學會提出的主觀用力率(RPE)測定表和運動強度與心率、主觀用力率參照表，兩個表合并成適合于我國鍛煉者使用的自覺用力程度分級與運動強度對應指標表(見表3).
從自覺用力程度分級與運動強度對應指標表中可以看出：當主觀用力率達到12～16時，說明運動強度
已經達到了50%～85%最大心率.體能良好者采用70%～85%最大心率；體能普通者采用60%～75%最大心率；體能不佳者采用50%～70%最大心率.RPE比較適合用于成年人，在兒童中因受心理因素的影響，使用誤差可能較大；在有訓練經驗的人群中使用，較在無訓練經驗的人群中使用可靠性強.此外，有5%～10%的受試者，當用中、低強度運動時，會對自己評估過低，或不能對自我感覺做出評定.盡管RPE存在一些問題，但當測量心率有困難、心率受藥物干擾，或受試者的脈搏不易測量時，可以參照RPE來掌握運動強度.
3 運動負荷等級對應心率指標根據對機體機能動員閾值的分析，可以初步確定與機體承受負荷動員機體機能潛力的能力有內在聯系的幾個最基本的運動負荷等級:
3.1 最大負荷(100%負荷)、次最大負荷(90%負荷)、大負荷(80%負荷)與極限負荷
從生化等級的理論看，最大負荷、次最大負荷和大負荷，均屬于“無氧糖酵解性負荷”.而“極限負荷”屬“無氧非乳酸性負荷”.定量負荷和最大負荷運動時，心率的變化可反映機體對運動負荷的適應能力，它是評價心臟功能和身體機能狀況的重要指標.未經訓練的學生在其機能動員閾達到70%、60%和50%時，負荷水平則達到相應的100%、90%和80%.
3.2 中等負荷(70%負荷)與中下負荷(60%負荷)
凱溫南提出建議，以運動員最大心率的60%的強度進行訓練去提高最大吸氧量.這個建議說明小強度是不能提高最大吸氧量的，最小也得中等負荷才行.所以把需要動員機能最大潛力的50%～60%相對應的60%～70%的負荷水平，定為中等負荷水平.在這里有訓練的學生與未經訓練的學生，在中下負荷(即60%負荷)的機能動員閾值上是有差別的，未經訓練的學生要比有訓練的學生略低些.
3.3 最小負荷(40%負荷)與基礎負荷(35%負荷)
在日常的生活中經常以動員人體機能最大潛力的25%來應付最基本的生活、工作、學習，我們把它定為35%的“基礎負荷”.赫廷格和米勒就認為,“小于最大強度的30%強度的靜力訓練，不會發展絕對靜力力量.”葛歐瑟教授也認為，少年兒童的身體訓練應從動員機能能力的30%時的負荷水平開始逐步提高.所以把需要動員30%的機能潛力的40%的負荷水平，定為“最小負荷”.同時把由40%的機能動員閾所決定的50%的負荷水平定為“小負荷”.生化等級均屬“有氧代謝性負荷”.在這一點上，未經訓練的學生和有訓練的學生的機能動員閾值是較接近的.
綜上所述，在確定各級負荷的脈搏強度時，必須根據不同項目、不同訓練水平運動員的安靜脈搏和最高脈搏范圍，并按一定的方式分成一定的級別.為了便于計算和建立各級練習制定心率對應生理學與RPE自我感覺運動負荷等級指標模式表(見表4)，按負荷與心率接近直線正比關系的規律，以“等差級數”進行劃分.根據不同訓練水平的安靜脈搏在50次/m in、60次/m in、70次/m in、80次/m in，建立四個生理強度級別的分級模型(參考值)，在鍛煉過程中，根據脈搏的變化來確定相應的運動負荷水平.
101
第5期 心率對應運動負荷等級指標的研究
表4 心率對應生理學與RPE
自我感覺運動負荷等級指標模式表
4 結束語
利用心率負荷等級指標對鍛煉過程進行監控和評價，是相對固定的指標模式，從理論計算和推測是合理的.然而，人體有非常大的個體差異，同時不斷地受到社會、環境、心理等各方面因素的影響.因此，負荷等級指標必須綜合地考慮人體承受負荷能力和對負荷量與強度的適應程度，根據個體特征，有針對性地選擇予以定向，把人體作為鍛煉主體，實時監控心率的動態變化，借助心率和主客觀提供的信息，及時調整運動強度，掌握鍛煉節奏，最終達到理想的鍛煉效果.
參 考 文 獻
[1] 凌月紅.體育健康教育與運動處方[M ].北京：北京體育大
學出版社,2004.6.
[2] 許浩，姜文凱.對江蘇省成年人BM I 指數的研究[J ].體育
與科學,2001,22(6):39～43.
[3] 杜樹發，翟鳳英，葛可佑，等.中國成年人體質指數分布狀況
[J ].衛生研究,2001,30(6):339～342.
[4] 中國學生體質與健康研究組.2000年國學生體質與健康調
研報告[M ].2002.1.
[5] 北京大學體育健康中心.大學生體質健康指導手冊[M ].人
民教育出版社,2004,2.
[6] 學生體質健康標準研究課題組《學生體質健康標準(試行
方案)》解讀[M ].北京：人民教育出版社,2002.
THE RESEARCH O F THE SP O RT BUR D EN GRAD E STAN DAR D
CO RRESPO N D ING T O THE HEART RATE
L iW ei Zhang Yuanfeng Zhang Lei L i Zhenzhen
(Harbin Nor mal University )
ABSTRACT
A ccording to the investigation of som e docum ent data,we find eight compute m ethods to definite the spo rt burden in the basis of the heart rate .A ccording to the grasp of the heart rate’s moving changing discip line by the heart rate monito r standard,we fo r m ulate the best compute m ethod for the nuclear heart rate and the heart rate standard which m atch along w ith the sport burden,com bining the standard which m atch along w ith the RPE subjective feeling and the m ethod that definite the sport intensity percentage by the spo rt heart rate .
Keywords:Heart rate;Co rrespond ing;The spo rt burden;The grade standard
(責任編輯：柳湘云)
2
01哈爾濱師范大學自然科學學報 2008年
