第1章 体适能与健康体适能的信息管理.docx

第1章 体适能与健康体适能的信息管理.docx

《第1章 体适能与健康体适能的信息管理.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 体适能与健康体适能的信息管理.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第1章体适能与健康体适能的信息管理

第一章体适能与健康体适能的信息管理

关键术语

体适能（physicalfitness）：

人们所具有的与其完成体力活动能力有关的一组身体要素，通常根据其与健康的关系分为健康体适能和竞技体适能。

健康（health）：

健康不仅是没有疾病和虚弱，而是一种在身体、精神、行为和道德意识上适应人类日常生活、工作、学习、娱乐和休闲的“身心合一”的完美状态。

健康体适能管理系统（Health-relatedphysicalfitnessManagementSystem）：

简称HEMS，是将会员信息的管理、健康/体质测试与评价、运动试验前的筛选、运动试验方案的确定、测试结果的收集、终止试验的标准、测试结果的分析、运动处方的制定、锻炼效果的前后对比、数据库的建立、数据的初步统计、分析和导出等功能整合为一体，开发的软件系统。

数据挖掘（Datamining）是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据集中识别有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解的模式的非平凡过程。

它是一门涉及面很广的交叉学科，包括机器学习、数理统计、神经网络、数据库、模式识别、粗糙集、模糊数学等相关技术。

第一部分体适能

健康（health）是人类社会的宝贵财富，是人类生存和发展的重要保障。

以往人们普遍认为“健康就是没有疾病”，然而，随着科学技术与人类社会的发展和时代的变迁，现代的科学健康观念告诉我们，健康不仅是四肢健全、没有疾病和虚弱，健康是一种在身体、精神、行为和道德意识上适应人类日常生活、工作、学习、娱乐和休闲的“身心合一”的完美状态。

其中，具有良好的体适能（Physicalfitness，PF）是身体健康的最重要标志之一，是人类享受生活、提高工作效率和增强对紧急突发事件应变能力的重要物质基础。

一、体适能的概念与分类

体适能一词来自英文的Physicalfitness，最早出现在半个多世纪前由当时“美国健康、体育、休闲协会”（Americanassociationofhealth，physicaleducationandrecreation，AAHPER）组织和制定的“国家青年适应能力测试”（Nationalyouthfitnesstest）的文件当中。

起初，体适能并没有明确的定义，而其测试内容包括600码跑走、仰卧起坐、引体向上、立定跳远、50码快跑、折返跑和垒球掷远7个项目。

之后，不少学者和学术组织曾就体适能一词给出了多个不尽相同的定义和解释。

1980年，Jensen及Hirst认为个人适应能力是指外在与内在活动能力的总合，而运动适应能力（即体适能）只是其中的一部份，其内容包括个人特性及运动能力表现的特征，如肌力、耐力、柔软度、动力、敏捷及速度等。

1984年，Lamb以运动生理学的观点分析体适能，认为体适能是促使目前及未来生活挑战得以成功的能力；1986年，Greenberg及Pargman认为体适能是指一个人的工作能力及有余力从事休闲活动；1996年，美国健康与服务部定义体适能为“人们所具有的或者获得的与其完成体力活动能力有关的一组身体要素”，而具有良好体适能的人通常是能够“以旺盛的精力执行每天的事务而没有过度的疲劳；以充足的活力去享受闲暇时间的各种休闲活动并能适应各种突发事件”，这一定义得到了迄今为止众多学者的认可；而1997年，Howley和Franks又将定义体适能为具有低患病风险和具有足够的精力参加各种体力活动的身体完好状态。

此外，日本学者习惯以“体力”表述体适能，认为体力是人体和精神的能力，是人类生存和活动的基础；体力不仅表现在运动能力和工作能力上，也表现在对疾病的抵抗力和环境的适应能力。

而我国学者长期以来一直以“体质”一词来表述与体适能类似的概念，认为体质是人体形态发育、生理功能，心理功能、身体素质的状态及其对环境的适应力和对疾病的抵抗力。

这一概念的内涵显然不同于体适能，但是目前国内开展的国民体质检测内容却在性质上与体适能的检测项目较为类似。

显然，以上各国学者对体适能的具体表述虽有所不同，但是，将体适能视为人类适应生活需要所应具备的完成各种体力活动能力，各国学者的观点是基本一致的。

体适能与人体健康状态、劳动和工作能力以及竞技运动水平等有着密切的关系，但体适能各个构成要素对健康、劳动和工作能力以及竞技运动水平的影响并不完全相同（表1－3）；为此，有人进一步依据体适能与健康的关系将其区分为竞技体适能（performance（或skill）-relatedphysicalfitness）和健康体适能（health-relatedphysicalfitness）。

前者主要由灵敏性、协调性、平衡性、速度、爆发力和反应时等与运动竞技能力有关的体适能要素组成。

而健康体适能主要由那些与人体健康水平密切相关的体适能要素组成，通常主要包括心血管适能（Cardiovascularfitness）、体脂含量（percentofbodyfat）、肌肉适能（muscularfitness）和柔韧适能（Flexibility）。

其中，心血管适能反映由心脏、血液、血管和肺组成的血液运输系统向肌肉运送氧气、能量物质同时维持机体从事体力活动的能力。

由于拥有良好心血管适能的人通常也具有较好的运动耐力和有氧运动能力，因此，心血管适能有时又称为心血管耐力（Cardiovascularendurance）或者有氧适能（Aerobicfitness）；体脂百分比是指人体体内所含脂肪占体重的百分比；肌肉力量（Musclestrength）是指骨胳肌收缩时依靠肌紧张来克服和对抗阻力的能力，通常以对抗和克服最大阻力的重量、力矩或作功功率表示；肌肉耐力（Muscleendurance）是指骨胳肌维持长时间运动的能力，一般以定量运动负荷的次数、负荷持续时间或者输出功率变化来表示；柔韧适能是对机体单个关节或者多关节活动范围的测度，通常由骨关节结构和肌肉、韧带以及关节囊的长度和伸展性等因素决定。

此外,著名的健康体适能研究专家Bouchard和Shephard还根据健康科学与临床医学的多年研究成果建构了新的健康体适能体系，并在此基础上开展健康体适能的研究。

与以往的健康体适能“四要素模型”相比，新提出的健康体适能共包括22项检测项目，分属身体形态、肌肉、运动、心肺和代谢五个不同的构成要素（表1－4）。

二、体适能商

体适能商（physicalfitnessquotient，简称PFQ）是近年来提出的体能定量评价的新概念。

PFQ是健康体能（health-relatedphysicalfitness）与竞技体能（sport-relatedphysicalfitness）的综合。

也就是说，肌力与肌耐力、柔软度、心肺耐力与身体组成等四项健康体能，以及敏捷、协调、平衡、速度、反应与瞬发等六项运动体能的综合，代表一个人的体能商。

就健康体能而言，主要是指个人能胜任日常工作，有余力享受休闲娱乐生活，又可应付突发紧急情况的身体能力，其具体要素主要包含肌力、肌耐力、柔软度、心肺耐力及身体组成等五项。

而就竞技体能而言，除了包括健康体能的五项要素之外，敏捷、协调、平衡、速度、反应及瞬发等要素，因为与基本运动能力表现的关系较为密切，所以可将之归类于“竞技体能”（图1－4）。

HPFQ代表一个人的肌力与肌耐力、柔软度、心肺耐力与身体组成等健康体能总评，一个人的HPFQ愈高，代表健康的趋向愈明显；SPFQ代表一个人的敏捷、协调、平衡、速度、反应与瞬发等运动体能总评，SPFQ愈高，代表基本运动能力愈好；HPFQ与SPFQ的和愈高，则代表健康与运动的身体机能愈完善，具有容易获得运动成就的趋向与天赋。

而且，某些人若在健康体能与运动体能特定体能要素（指肌力、肌耐力、柔软度、心肺耐力、身体组成、敏捷、协调、平衡、速度、反应与瞬发）上具备极高的评量结果时，代表他在该项的运动能力上具备特殊的能力，可以朝这个要素能力上去发展其特殊的运动天赋，成为运动选手选才的主要依据。

图1－4体能商（PFQ）的构成

身体质量指数的评量结果，受到「过重」与「过轻」皆不佳的影响，有必要调整身体质量指数的PFQ给分计算方式，以便获得更完整的评价效益。

因此，将百分等级在15以下与85以上的人列为「要加强」组，将身体质量指数的平均数PFQ得分订为12分（最高分），高于或低于一个标准差的得分为10分，低于或高于一个标准差者的得分则低于10分（表1－5）。

也就是说，身体质量指数的得分在10至12分之间的人的比例为68.26%（图1－5）。

图1－5PFQ评价表

表1－5各项体能要素得分表

体能商

体能要素

平均数

标准差

得分范围

HPFQ

健康体能

肌力与肌耐力

10

2

0至20

柔软度

10

2

0至20

心肺功能

10

2

0至20

身体组成

2至12之间

SPFQ

运动体能

敏捷能力

10

2

0至20

协调能力

10

2

0至20

平衡能力

10

2

0至20

速度能力

10

2

0至20

反应能力

10

2

0至20

瞬发能力

10

2

0至20

根据HPFQ理论架构的假设，五种健康体能测验的结果可以直接换算成健康体能商，用来综合评析受测者的健康体能优劣。

在运动处方中，依据健康体能的评量情况，安排运动的负荷量。

通过SPFQ理论架构的假设，六种运动体能测验的结果也可以直接换算成运动体能商，用来综合评析受测者的运动体能优劣。

在制定运动处方过程中，竞技体能商的评量结果是选择适合患者的运动项目的理论依据。

通过PFQ的理论评价，在制定运动处方的过程中才能对症下药，使运动处方更加科学化、合理化，从而使其紧密贴近患者，达到健身强体的医疗效果和保健效果。

第二部分健康体适能的信息管理

第一节健康体适能管理系统概述

一、建立健康体适能管理系统的必要性

在欧美等发达国家中，从事健康体适能指导的专业人员较多，人口相对较少，许多个性化的指导，都是面对面完成。

此外，国外计算机编程费用昂贵，健康体适能管理的计算机化成本较高。

在发达国家中，网站上有简易锻炼指导的测试服务管理，也有部分通过软件系统管理。

但是，欧美国家的产品在我国应用有两个不足：

一是软件的定价太高，语言为英语，在中国的应用不利于广泛推广；二是软件采用的标准数据库均是针对欧美国家人群研发所制，对亚洲人群适应性较差。

我国从事健康体适能管理的专业人员寥寥无几，而人口众多，随着全民健身运动的推广，科学健身的需求量大大增加，仅仅依靠少数专业人员，通过手工方式制订个性化的指导计划，远远不能满足实际的需要。

国内可以提供健康体适能管理的来源主要有：

私人教练、健身俱乐部、国家各级体育管理部门等。

国内的私教整体水平和综合的知识体系还有待进一步提高，健身俱乐部大多根据自身经营的经验确定健身计划，国家各级体育管理部门（体科所）服务的人群有限。

总的来说，这些部门提供的服务都不能满足老百姓日益增长的对科学健身指导的需要。

基于我国人口众多，专业人员明显不足的事实，健康体适能管理的数字化、信息化将在全民健身科学指导、慢性疾病的防治和康复等方面发挥很大的作用。

二十世纪80年代，我国体育院校设立“体育保健康复”专业，运动处方成为学生学习和实践的内容之一，简单的计算机程序开始被用于运动处方的教学之中。

随后，运动处方的计算机运用，与国民体质监测评价、健康档案的管理、健身知识普及教育、数据统计与分析、等相结合，逐步形成了健康体适能管理系统。

健康体适能管理系统可针对不同性别、不同年龄、不同健康状况、不同锻炼习惯、不同健身目的的人群，采用不同的测试与评价方法，提供个性化的锻炼指导，可满足全民健身机构、各级康复机构、各级健身会所、各级国民体质监测管理部门以及体育科研的需要。

健康体适能管理系统的形成，必将有利于全民健身计划的推广，并使科学健身的指导迈上一个新的台阶。

二、健康体适能管理系统的基本组成

（一）会员管理

建立会员个人档案，记录个人基本信息，方便进行会员管理和查询。

（1）会员注册登记：

建立会员档案，记录个人基本信息，通过点击“增加”、“删除”、“修改”、“保存”按钮来完成会员信息的管理。

（2）会员信息查询：

通过确定的查询条件，查询相应的会员信息。

（二）报告管理

对会员的测试报告进行综合管理，可根据需要调用和打印不同项目的评定报告和运动处方、营养处方、心理处方报告。

打印会员的测试报告，既可根据单项测试打印，也可根据多项测试综合打印。

报告分黑白打印和彩色套打，可调整打印边距，方便使用。

（三）数据中心

对会员测试结果进行查询、数据分析、数据上传网站等，便于对会员信息进行统计分析以及会员方便、及时的了解自己个人信息。

（1）数据查询：

通过确定的查询条件，查询相应的测试结果。

（2）个人数据分析：

查看某受试者的单组数据分析和历史数据分析。

（3）数据综合统计：

对于所有的测试数据进行综合统计。

（4）数据上传：

会员测试数据上传相关网站，便于会员及时了解个人信息。

（四）系统管理

实现系统参数设置、操作权限设置、数据备份等功能。

（1）参数设置：

对默认输入法和默认打印机等一些基本参数进行设置。

（2）操作员管理：

对操作员的级别和工作权限进行限定。

（3）数据管理：

进行数据备份和恢复等一些基本功能。

（4）系统活动状态：

查看操作员在系统的活动状态。

（五）心肺适能管理

获取心肺适能的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集心肺适能测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（六）身体成分管理

获取身体成分的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集身体成分测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（七）肌肉适能管理

获取肌肉适能的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集肌肉适能测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（八）柔韧适能管理

获取柔韧适能的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集柔韧适能测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（九）骨密度管理

获取柔韧适能的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集骨密度测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（十）体质管理

获取国民/学生体质的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集体质测试设备上的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（十一）营养管理

获取营养的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集营养的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

（十二）心理管理

获取心理的相关测试指标数据，进行评价和指导。

（1）会员查找：

根据会员编号和姓名查找会员。

（2）数据采集：

采集心理的测试数据。

（3）测评指导：

对当前测试数据或历史数据（变化趋势）进行分析、评价和指导。

三、健康体适能管理系统总体设计要求

（一）规范性

健康体适能管理系统是一个综合性的信息管理系统，它的应用软件功能涉及到国家和有关部委制定的标准，包括国民体质监测标准、普通人群锻炼标准、运动耐量试验测试、心脏发病危险性调查、锻炼计划管理、健身知识普及教育、运动营养管理、运动心理管理、锻炼计划跟踪、锻炼效果趋势分析和评价、数据统计与分析、系统管理等等。

遵从国家、省部委、地区体育管理部门的信息规范和相关标准。

（二）实用性

健康体适能管理系统能满足各类用户对信息的需求，具有强大的数据查询及管理功能，并且能辅助管理者决策，成为健身管理工作不可缺少的组成部分，为使用单位带来巨大的经济效益和社会效益。

（三）技术先进性

健康体适能管理系统涉及了运动医学、心理学、营养学、训练学、系统论、信息论、计算机技术、网络通信技术、统计学等多学科的领域。

采用先进、成熟且稳定的计算机技术、网络通信技术、开发和运行平台、数据库系统、图形图像处理系统等技术和产品。

（四）教育普及性

健康体适能管理系统应采用寓测于教的方式，将大量的健身知识镶嵌在软件中，方便用户随时获知相关知识，并为用户提供知识库升级的功能。

（五）数据采集多样性

系统具备良好的数据采集接口，既可以识别IC卡、磁卡、条形码，也可以直接从测试设备上直接读取数据，还可以接受其他数据输入方式。

（六）简捷易用性

系统人机界面亲善、直观、统一、清晰。

为操作员提供简单、迅捷的操作方法。

具备完善的容错、防错、纠错能力，及时方便的操作提示、帮助能力，符合Windows操作平台使用习惯。

（七）个性化

针对不同性别、不同年龄、不同身高/体重、不同的锻炼习惯、不同的健身目的进行不同的测试方法，提供个性化的锻炼指导，让受试者在横向对比的基础上更关注自身的纵向对比，跟踪锻炼日志，对锻炼计划进行调整，通过锻炼使自身的健康状况得到改善和提高。

（八）保密性

健康体适能管理系统具备严格的权限管理和数据保密措施。

对涉及检测指标、锻炼计划的确立、执行、终止、变更和跟踪等重要数据，提供痕迹更正功能，加密功能及操作日志登记功能。

（九）可靠性

系统具备完善的数据备份和数据恢复功能，并发现、提示和纠正错误。

（十）易扩充性及构架灵活性

系统采取开放式设计、构架方法，有利于用户在需求增加或变更时能方便地对系统功能进行增减、合并、分割等。

第二节健康体适能相关信息的采集与分析

一、体适能信息采集的设备与方法

（一）心肺适能信息采集

心肺适能的测试方法，主要是采用运动负荷试验的方法，观察完成定量负荷所需要的时间、负荷后心肺功能的反应；或观察固定时间内，能完成的运动负荷量的大小。

比较常见的有PWC170、ACSM（全美运动医学会）的ETT（运动耐量试验）、12分钟往返跑、哈佛台阶试验、学校的1000m跑（男）和800m跑（女）（初中、高中、大学）等方式，其他还有适合不同人群的，不同距离的走、跑，定时的上下楼梯和跳绳等。

采集信息的设备有运动平板（跑台）、自行车记功器（功率车）、心率表等等。

（二）身体成分信息采集

身体成分测定的手段较为丰富。

比较常见的有水下称重法、皮褶厚度测量法以及生物电阻抗法等。

1.水下称重法

胖人比瘦人更易浮于水面。

这是因为胖人体内的脂肪组织相对于其他组织密度要小得多（肺组织除外）。

于是，可以通过对身体密度和比重进行测量，从而推算身体的脂肪重量和瘦体重，而且结果比较合理、精确。

这种测量是基于对尸体的瘦体重和脂肪组织的比率进行测量通过分析其相对关系而得出的。

水下称重的测量方法相对是非常精确的，并且已经成为比较和评定各种其他方法的标准。

但是它的缺点也是明显的，那就是不适合大规模推广，只适合在科研单位进行研究使用。

2.皮褶厚度测量法

通过对身体不同部位的皮褶厚度进行测量后，将所测的皮褶厚度代入公式进行计算身体成分的一种方法。

主要用到的部位有两个，一个部位是上臂部，另一个部位是肩胛下部。

将两个皮褶测定结果代入专门的公式，就可以计算出体脂％。

这种方法需要有专用的皮褶计才能测定。

3.生物电阻抗法

随着科技的发展，近年来一些大医院以及研究院所采用生物电阻抗法，可较精确地计算出人体的总体脂％。

操作很简单，被测者只需赤脚站在仪器上面，仪器就会自动打印出多项指标，如体脂％、体重、肥胖程度等，相当方便实用。

（三）肌肉适能信息采集

肌肉适能的测试方法，一种为测定肌肉一次用力收缩时，所能产生的最大力量，以测定肌肉最大力量为主；另一种方法是，测定肌肉在一定的负荷下，能够重复收缩的次数，或能够持续的时间，以测定肌肉的力量耐力为主。

由于人体有639块肌肉，不同的肌肉群有可能存在不同的测量方法，作用的肌肉群也不一样，因此测量的设备和方法较多。

通常，测定肌肉适能有三类方法，一类是用专业的力量测试设备，如等动（等速、等张、等长）测力设备；一类是普通的力量测试设备，如测握力的握力仪、测背肌力的背力仪等等；一类是克服自身重力的测试方法，如徒手俯卧撑、跪卧撑、仰卧起坐、仰卧举腿、俯卧背伸、立定跳远等。

肌肉适能信息采集的方法根据设备的情况也不相同，可以手工录入，也可以通过测量设备的接口获取，还可以由设备导出数据间接获取。

（四）柔韧适能信息采集

柔韧适能信息的测量方法可以用各种仪器对关节活动范围进行测量，但是，用一些简单易行的方法，对这一素质测定和评价，仍有重要实用价值。

常见的方法有坐位体前屈、后背对指、臂夹棍转体等等，针对不同的关节，也有许多不同的测量方法。

信息的采集多采用皮尺直接测量获取数据。

（五）骨密度信息采集

骨密度测量的方法有X线检查、单光子吸收法（SPA）、双能X线吸收法（DXA）、单能X线吸收法（SXA）、X线成像吸收法（RA）、定量超声（QUS）、定量CT（QCT）等方法，仪器基本上是医疗设备，信息的采集需要从这些仪器中获取。

（六）体质信息采集

体质测试的方法比较多，而且每种方法包含的项目也不太一样，可以根据需要进行选择。

这类测试设备有电子的、机械的，与软件系统的接口有有线、无线、IC卡、非接触卡等多种方式。

1.国民体质测定标准

国家体育总局根据我国《体育法》和《全民健身纲要》等有关规定，建立了国民体质监测系统，规定每5年进行一次全国性的国民体质监测，获取我国国民体质状况的资料，并在这些监测数据的基础上制定了《国民体质测定标准》，用于指导全民进行科学健身锻炼。

《国民体质测定标准》建立了3～69周岁人群的测试指标体系和评定标准，按照年龄分为幼儿、青少年、成年人和老年人四部分。

国民体质监测系统的测试指标包括：

形态指标、机能指标、素质指标三部分。

包含了健康体适能中的心肺耐力素质、肌肉力量和耐力素质、柔韧性素质等。

这一监测标准，是目前我国最主要的评价国民体质的标准，可以用于制订运动处方，确定处方中的锻炼目标。

《国民体质测定标准》各项指标的测定结果，分为1～5分共5个级别。

建议凡某项素质达不到“4”或“5”分者，该项素质应当被纳入运动处方的锻炼目标之中。

2.学生体质健康标准

《学生体质健康标准》，是由教育部、国家体育总局共同研制的，为《国家体育锻炼标准》的一个组成部分。

《学生体质健康标准》是学生体质健康的个体评价标准，也是促进学生体质健康发展、激励学生积极进行身体锻炼的教育手段，并为学生毕业的基本条件。

该标准体系中，也包含健康体适能所要求测定、评价的内容，可以作为制订运动处方的依据。

《学生体质健康标准》测定结果，分为“优秀”、“良好”、“及格”、“不及格”4级。

凡能达到“优秀”水平的素质，可以暂不作为锻炼的重点。

3.普通人群锻炼标准

《普通人群体育锻炼标准》也是《国家体育锻炼标准》的一部分。

由国家体育总局组织有关专家、学者，对1975年国务院正式批准的《国家体育锻炼标准》进行补充、修改而成。

《普通人群体育锻炼标准》主要适用于20-59岁的成年人群，补充了我国成年人锻炼标准的空