一种用于游泳运动员心肺功能评估的快速递增式固定游泳最大强度测试方案

摘要

与自由游泳过程中的测量相比（该方法存在固有的挑战和局限性），通过采用一种更为可行且易于实施的系留式游泳递增负荷实验方案，并结合气体交换和通气数据的采集，可更有效地测定游泳运动员心肺功能的重要参数。

摘要

递增运动测试是评估耐力运动员心肺功能的标准方法。尽管最大摄氧速率通常作为此类评估的判定指标，但从功能性角度来看，反映运动强度增加时乳酸生成/消耗动态变化的两个代谢转折点对耐力运动员可能更具实际意义。运动经济性，即亚最大强度运动时单位做功能力下的摄氧速率，也是评估耐力运动员的重要参数。通过采用逐步但快速增加运动负荷直至达到运动耐受极限的斜坡式递增测试，可有效测定上述参数。这类测试通常在功率自行车或跑步机上进行，因其能够精确控制负荷递增量。然而，运动员应在与其专项运动方式一致的条件下接受测试。因此，游泳运动员通常需在自由游泳的递增测试中进行评估，但此类测试难以实现精确的负荷控制。我们近期提出，通过施加逐步增加的固定负荷进行静水阻力游泳（递增式固定游泳），可作为一种"游泳功率计"，提供足够的精确度，以实现逐步但快速的负荷递增模式，从而准确揭示前述的代谢转折点及运动经济性。然而，该测试方案中测得的峰值摄氧速率与自由游泳中测得的最大摄氧速率之间的接近程度仍有待确定。本文中，我们阐述如何应用这种快速递增的固定游泳测试方案来评估游泳运动员的心肺功能。具体而言，我们说明了如何通过该方案对一名短距离竞技游泳运动员进行评估，结果显示其在气体交换阈和呼吸补偿点时的摄氧速率分别为 30.3 和 34.8 mL∙min^-1∙kg^-1BM。

引言

一种从低强度逐步增加到最大强度的工作速率（WR）的运动试验（即递增运动试验；INC）是耐力运动员心肺功能评估的金标准方法。除了能够测定运动员所能达到的最高工作速率（WR_peak）外，如果在测试过程中同步采集气体交换和通气数据，则INC还可用于确定个体在此类运动中摄取氧气（O₂）的最高速率（V̇O_2peak）¹。V̇O_2peak是心肺适能的判定性指标。此外，在工作速率逐步增加的过程中，对所采集的气体交换和通气数据进行分析，可无创地识别出血乳酸浓度（血乳酸浓度）开始超过基线水平的临界点（乳酸阈值），以及血乳酸浓度开始加速积累的临界点（乳酸转折点）²。这些代谢转折点分别通过气体交换阈值（GET）和呼吸代偿点（RCP）进行估算³。值得注意的是，GET能够稳健地估计血乳酸浓度最初上升的临界点，而表征RCP的"过度通气"则是一个更为复杂的现象，其启动可能源于除化学感受本身之外的传入信号输入。因此，基于RCP识别所做出的结论应谨慎对待。

当运动以恒定功率（CWR）进行时，根据工作强度的不同，生理反应特征存在显著差异 "运动强度区间" 其中包含WR的范围^4,

方案

以下展示的代表性受试者数据所来源的研究参与者（n = 11）²⁰，在实验流程、相关风险及可能获益被详细说明后，须在测试开始前签署书面知情同意书。第一次访问为适应性训练环节，期间向游泳者介绍固定式游泳的概念以及实际测试中将采用的测量技术。第二次访问进行一次全力固定式游泳测试，第三次访问则实施快速递增负荷的固定式游泳实验方案。两次测试均在半标准奥林匹克泳池（25 米）中进行，水温保持在 28 °C。

1. 游泳者的准备

1. 指导游泳者在每次测试前 24 小时内避免进行剧烈运动。
2. 指导游泳者在餐后至少 3 小时，以充分休息且完全水合的状态到达泳池。
3. 指导游泳者在每次测试前 24 小时内避免摄入含兴奋剂的饮料和酒精。

2. 全力束缚游泳试验

1. 准备一个500 kg的测力传感器，用于测量游泳者在两次试验中全力游泳30秒期间所能施加的最大力量²¹。
   1. 在计算机上打开N2000PRO软件（Power Din Pro - CEFISE）程序。
   2. 打开帮助菜单，以确认计算机与测力传感器分析仪之间的通信连接。
      1. 观察到绿色信号，表明与....

结果

所提供的数据 表1 并如图所示 图1-4 代表一名男性游泳运动员（年龄24岁）的反应特征。在数据采集时，该运动员已接受竞技游泳训练7年，专长为短距离（即50米和100米）自由泳项目。

初始施加在INC上的负荷设定为超出该游泳者在全力游泳开始前维持身体对齐所需负荷（F_base）的值，超出部分为全力游泳期间测得的平均力与F_base之间差值（ΔF）的30%。对于该游泳者，该负荷为4.17 kg。此后，每60秒阶段增加0.7 kg负荷（图1）。该游泳者的运动耐受极限出现在576秒（第10阶段）。

当逐次呼吸的 V̇O₂ 在INC的基线期和运动阶段采集.......

讨论

一项运动负荷试验，包括持续承受递增的功率（WR）直至达到终止（T）_极限 达到时的测试是评估耐力运动员的标准测试方案。当此类测试以逐步但快速递增的方式进行时，尤其具有应用价值，因为除了V̇O_2max，测试期间收集的气体交换和通气数据可用于区分由GET与RCP所界定的区域，该区域内存在酸中毒，但动脉二氧化碳分压₂ (PaCO₂)₂) 保持培养^14,15. 作为下限的代谢率^3,6 和上部^7,8,9,10 该区域的边界近似于恒定负荷运动期间划分高强度域的界限。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
3升注射器	Hans Rudolph		校准装置
Aquatrainer	COSMED		面罩系统/气体交换测量
K4b2	COSMED		便携式心肺运动试验仪/气体交换测量
N200PRO	Cefise		力信号分析软件程序
Pacer 2 Swim	Kulzer TEC		游泳速度管理/水下LED指示线
固定系统	自主设计		滑轮-绳索系统/负荷管理
固定连接件	CEFISE		连接至游泳者的支架