运动处方与体生物反馈信息.docx
《运动处方与体生物反馈信息.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《运动处方与体生物反馈信息.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
运动处方与体生物反馈信息
运动处方与人体生物反馈信息
一、运动处方
运动对机体是一种应激源，它可以使机体生理参数发生明显的变化。
运动对机体有好的作用，也有不良的作用，如同药物一样，不同剂量和服用方法对疾病的作用效果不同；而不同负荷和练习方法的运动对人体的锻炼效果也不一样。
适宜运动可增强体力、提高机体的防御能力，预防和治疗疾病。
1969年，世界卫生组织（WHO）正式采用了运动处方这一名词，并在国际上得到认可。
（一）运动处方的概念
运动处方是根据个体的健康、体力状况以及心血管功能状态，用处方的形式规定适当的运动种类和运动负荷，并指出运动中的注意事项。
它是指导人们有目的、有计划进行科学锻炼的一种方法。
（二）运动处方的分类
1、临床治疗运动处方
针对患者的运动处方，以治疗疾病，提高康复医疗效果。
2、健身运动处方
针对健康人的运动处方，以增强体质，提高水平。
3、竞技训练运动处方
针对运动员的运动处方，以提高身体素质和运动技术水平。
（三）健身运动处方的原理
健身运动处方一般采用以有氧代谢为主的耐力性练习，所以，其健身作用的理论基础就是有氧运动的健身价值、超量恢复原理及“全面身心健康概念”。
1、有氧运动的健身价值
健身的目的是为了增进健康，提高学习、工作和生活质量，而心肺血管系统功能是现代人最主要的健康素质。
耐力运动对增强呼吸系统功能，提高心血管系统负荷及输氧能力，以及提高组织对氧的利用率有显著的作用。
可见，有氧运动对机体的影响是多方面的，将其作为运动处方的基本锻炼手段是科学和实用的。
2、超量恢复原理
见本章第一节“人体运动时常见的生理变化和反应”中“超量恢复”内容。
3、全面身心健康概念
美国生理学家库珀（Copper）通过长期的探索，总结出保持人体全面身心健康的概念。
第一，人体每天需要一定量的营养补充，以保证细胞生长和代谢的需求；第二，机体需要适当时间的休息和睡眠，以放松由于学习、工作和生活造成的疲劳；第三，需要适量的体力活动，以保持肌肉、筋骨和内脏器官的功能。
如果满足人体的三项基本要求，并把他们维持在适度范围之内，达到动态平衡，就能促进全面身心健康，提高生活质量。
（四）制定运动处方的基本原则
1、个体化原则
应根据不同人群的健康状况及客观条件制定运动处方。
2、以全身耐力为基础原则
耐力的关键在于运动时氧气的供应是否充足，氧气是人体消化食物产生热量所不可缺少的物质。
一般所说体力好即指全身耐力强，它是同心血管及全身所有器官系统（包括肌肉）的健康分不开的。
因此，运动处方锻炼项目的安排，应以提高人体心肺功能，增长耐力为目的。
3、有效负荷强度原则
为了提高全身耐力水平，必须达到改善心血管和呼吸系统功能的有效强度，这就是靶心率（THR）范围。
超过上限可能出现危险，低于下限则会影响健身效果，这一负荷强度称有效（安全）负荷强度。
4、运动效果的特异性原则
由于运动种类和方法有所不同，运动时身体的生理反应也不同，即运动效果的特异性。
运用运动处方健身，应明确自己的锻炼目的，知道用什么方法和手段训练身体的哪一部分，只有按科学的锻炼程序，才能产生有益的生理学变化。
5、及时调整的原则
再好的运动处方，也不一定适合所有的人，一个安全有效的处方应该是自己制定的，而且应在实施过程中，不断地进行调整。
一般情况下，通过8周锻炼就能收到效果，如果心脏功能提高，靶心率亦应提高，若再按原处方规定的运动强度锻炼，则效果不大。
（五）运动处方应包括的基本内容
1、运动种类
应根据运动处方的制定目的来选择运动种类。
另外，锻炼者的体力、运动水平、运动设施及有无指导者等均会对运动种类的选择产生影响。
运动种类主要包括：
①全身运动、局部运动；②有氧运动、无氧运动；③持续运动、间歇运动；④动力性运动，静力性运动；⑤单人运动、双人运动、多人运动。
前4项运动种类均以第一项为佳，健身者可酌情选择。
2、运动强度
运动强度是运动处方设计中重要的组成部分，不同个体的运动能力是有差异的，需要通过监测来确定运动强度是否适宜。
一般人的运动强度不应超过最大强度的80%和低于50%，一般在60%～70%之间。
而心脏病人的运动强度应为最大强度的40%～60%。
运动强度可根据心率、最大吸氧量的百分数和自觉疲劳程度（RPE）来确定。
（1）用心率（HR）确定运动强度：
实验发现，心率在一定的范围内（110～170次/min）与运动强度之间存在正相关关系，因此心率可以作为控制运动强度的一个指标。
但由于个体差异，完成同样的运动强度心率并不相同，所以用最大心率百分数作为衡量标准比较准确。
最大心率（HRmax）是指达到最大运动强度时的心率，最大心率随年龄逐渐增长而减少。
最大心率一般可用220减去年龄来推算。
进行有氧运动时的心率范围，相当于本人最大心率的65%～85%，当人体逐渐增加工作强度，心率超过85%以后，就会从有氧代谢供能转为无氧代谢供能，而这个转折点或临界点就称为无氧阈。
训练有素的运动员其无氧阈可达个人最大心率的85%～95%，而一般人进行有氧运动的心率则应控制在本人最大心率的60%～75%较为合适，即120～160次/min左右。
通常把心率作为指标设定的运动强度称为心率强度，以心率强度设定的心率数称为“靶心率”或“目标心率”（THR）。
计算有氧运动的靶心率（THR）可用下列方法：
靶心率（THR）＝（最大心率－安静时心率）×（0.6～0.8）+安静时心率
对于一般儿童、中老年人应采用最低运动心率；
靶心率（THR）＝0.5（最大心率－安静时心率）+安静时心率
（2）用最大吸氧量的百分数表示运动强度：
最大吸氧量（VO2max）是指运动中每分钟由人体呼吸系统吸入，并由循环系统运输到肌肉而被肌肉所利用的最大氧量，其单位是（ml/㎏·min）。
最大吸氧量的50%～70%是最合适的运动强度范围，小于最大吸氧量70%的持续运动血液中乳酸含量不增高，大于80%VO2max的运动具有一定的不安全因素，小于50%VO2max的运动对老年人和心脏病人有较好的效果。
直接测量最大吸氧量很复杂（需要气体分析仪器），可用下列两种间接方法推算：
①台阶试验法（丁氏法）。
台阶高度男子为40㎝，女子为33㎝，受试者按照口令以22.5次/min的频率上下台阶5min，结束时即刻测定受试者10s心率，所得数据乘以6换算成1min心率，再将提出的1min心率及受试者体重（㎏）代入下列公式，即可推算出最大吸氧量。
最大吸氧量（L/min）＝1.488+0.038×体重（㎏）-0.0049×心率（次/min）。
这样推算出来的是每分钟多少升，可将这一数值转化成毫升（1L＝1000ml），如上式计算的最大有氧量为3.5L/min，转换后为3500ml。
然后将此数值除以本人体重（㎏），则得到每千克体重的最大吸氧量值（ml/㎏·min）。
②12min跑（库珀 Copper）。
库珀经过多年的研究，推荐用12min跑（走）的距离，推测受试者的最大吸氧量（相关系数为0.90），目前已广泛地应用于健康人（不适于肥胖者）的有氧耐力评定（表3-3）。
表3-3 12min测验值与最大摄氧量换算表
12min
测验/m
最大摄氧量/ml·㎏-1·min-1
12min
测验/m
最大摄氧量/ml·㎏-1·min-1
12min
测验/m
最大摄氧量/ml·㎏-1·min-1
1000
14.0
2000
35.3
3000
56.5
1100
16.1
2100
37.4
3100
58.0
1200
18.3
2200
39.5
3200
60.8
1300
20.4
2300
41.6
3300
62.9
1400
22.5
2400
43.8
3400
65.0
1500
24.6
2500
45.9
3500
67.1
1600
26.8
2600
48.0
3600
69.3
1700
29.9
2700
50.1
3700
71.4
1800
31.0
2800
52.3
3800
73.5
1900
33.1
2900
54.4
3900
75.6
由于最大吸氧量与运动时的心率有关，而心率又能反映运动强度的大小，所以可以用其中一个数据推算其他指标。
表3-4是最大吸氧量百分数、运动强度与心率的换算关系。
表3-4 运动强度与预测脉搏数
年龄/岁
运动强度%
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
20
60
74
88
102
116
130
144
158
172
186
200
30
60
73
86
99
102
125
138
151
164
177
190
40
60
72
84
96
98
120
132
144
156
168
180
50
60
71
82
93
94
105
126
137
148
159
170
60
60
70
80
90
90
110
120
130
140
150
160
70
60
69
78
87
87
105
114
123
132
141
150
（3）用自觉疲劳程度（RPE）规定运动强度：
在进行运动时测定心率经常是困难的，此时，依靠主观感觉，掌握运动中的身体负担的运动强度来进行强度设定的方法是方便的。
这种方法是运动者在运动过程中，靠主观感觉去判断运动强度。
当运动得经验不足时，有时难以掌握相当于目标值的最大吸氧量的强度，但经过反复的练习就可以在很小的误差范围内设定目标强度（表3-5）。
表3-5 主观运动强度（RPE）测定表
主观运动感觉
主观运动强度
相对强度/%
相应心率/（次·min-1）
安静
6
0.0
非常轻松
7
7.1
70
8
14.3
很轻松
9
21.4
90
10
28.6
轻松
11
35.7
110
12
42.9
稍费力
13
50.0
130
14
57.2
费力
15
64.3
150
16
71.5
很费力
17
78.6
170
18
85.8
非常费力
19
90
190
20
100
200
注：
引自任建生.心血管运动生理与运动处方.北京：
北京体育大学出版社，1996
目前，国外的运动医学专家认为，确定合理运动强度的最好方法，是靶心率（THR）和自觉疲劳程度（RPE）两种方法的结合。
就是说，先按适宜的心率范围进行运动，然后在运动中结合RPE评价表来掌握运动强度。
这样，在锻炼中不用停下来测心率也能知道自己的运动强度是否合理。
这个方法将客观生理机能的变化与主观心理对运动的体验结合起来，可以避免单纯追求某一靶心率的盲目性。
例如，某人靶心率为150次/min时，RPE值为13，而当患有轻度感染或工作劳累后，再以这上靶心率强度运动就会感到非常困难和费力，RPE值会增加，这可能是一种前期病理症状，在这种情况下勉强保持靶心率运动将是十分危险的。
而通过RPE值的运用就正好避免了这种潜在危险的发生。
由于体能承受强度具有可变性，所以通过主观感觉和客观生理指标相结合监控运动负荷比较合适（表3-6）。
表3-6 不同年龄运动强度与心率、自觉强度对照表
强度感觉
强度
1min的心率/次
其他感觉
60岁
以上
50岁
以上
40岁
以上
30岁
以上
20岁
以上
最累
100%
155
165
175
185
190
全身疲惫不堪
非常累
90%
145
155
160
165
170
勉强，同100%的疲劳没有差别，能说几句话，气喘
累
80%
135
145
150
160
165
不想再练，口干舌燥，仅能坚持
较累
70%
125
135
140
145
150
紧张，汗流浃背，忐忑不安，怕再练习下去
轻松
60%
120
125
130
135
140
出汗，但不在乎，练到什么时候都可以
较轻松
50%
110
110
115
120
125
不觉得出汗，感到练得不够
非常轻松
40%
100
100
105
110
110
心情愉快，还想练下去
最轻松不过
30%
90
90
95
95
95
感到活动比静待着好
像坐着一样
20%
80
80
75
75
75
处于安静状态
注：
引自任建生.心血管运动生理与运动处方.北京：
北京体育大学出版社，1996
RPE是持续运动中判断体力水平的可靠指标，可用来评定有氧耐力运动的运动强度。
在表3-5的15个等级中，12～13相当于最大心率的60%水平，16相当于90%的水平。
3、运动持续时间
运动产生的效应是运动强度和时间的乘积。
近年来，低强度的锻炼被认为可取得与较高强度锻炼相似的结果，靶心率（THR）的低限已降到最大心率（HRmax）的60%或最大吸氧量（VO2max）50%时的水平；20～60min的耐力性运动（强度保持在THR之内），对循环和呼吸系统刺激较充分，易于提高心肺耐力水平，且不易引起关节损伤；高强度活动有潜在危险，对平时体力活动很少的人和有症状的病人是不现实的。
所以根据个体的身体条件，决定必要的运动时间，是运动处方的要点。
4、运动频率
由于运动效果的蓄积作用，适宜的运动频度以每周3～4次为宜。
有关研究指导：
一周运动一次时，运动效果不蓄积，肌肉酸痛和疲劳每次都发生，运动后1～3天身体不适，且易发生伤病；一周运动2次，肌肉酸痛痛和疲劳减轻，效果一点一点蓄积，但不显著；而当每周锻炼多于3次时，VO2max增加逐渐趋于平和；锻炼次数增加到5次以上时，VO2max提高就很小。
当然，以健身为目的进行锻炼时，应采用次日不残留疲劳的小运动负荷，可以坚持每天锻炼，也可以选择适合自己情况的锻炼次数，关键是养成运动习惯和使运动生活化。
关于运动持续时间、运动频率和应采用的运动强度的确定，可参照表3-7，表中的运动强度可以根据心率确定的运动强度、最大吸氧量的百分数、自觉疲劳程度（RPE）来确定。
表3-7 确定运动强度、运动持续时间和运动频率的原则
适宜人群
运动强度/%
运动频数
运动时间/min
备注
慢性病患者、病后恢复期
40～50
2次/日
1～5
医务监督（心电图）
健康脑力劳动者、病后恢复期、慢性病患者
50～60
1～2次/日
20～30
同上
同上
60～70
3～4次/周
20～60
同上
经常参加活动的人、健康脑力劳动者
60～70
3～5次/周
30～60
一般监督
经常参加活动的人
60～80
3～5次/周
60～80
不用监督
运动员
70～90
3～6次/周
60～120
不用监督
5、注意事项
按照运动处方进行锻炼时，应注意运动的持续性、节律性和有氧性，尽量进行有大肌肉群参与的全身性运动；应指出禁忌的运动项目和易发生危险的功作；提出运动中自我观察指标及出现异常时停止运动的标准；每次锻炼前、后都要做好充分的准备活动和整理活动；及时修正运动处方中不适合自己的部分。
5、运动处方中评定心脏功能的方法
运动处方要根据个人的心为制定，因此，首先要了解参加锻炼者的心肺功能，对其心肺功能进行评价。
另外，按照运动处方进行一段时间的练习后，要检验运动处方的效果如何，应检测锻炼者的心肺功能是否有提高。
下面介绍两种心肺功能的检测方法。
（1）最大吸氧量的等级评定：
根据前面介绍的台阶试验或12min跑的方法，可以测量个人的最大吸氧量值，根据这个测试结果，就可在表3-8中查到对应的等级。
表3-8 最大吸氧量评定等级 ml/㎏·min
性别
年龄/岁
差
可
中
良
优
男子
20～29
小于40.6
40.7～45.3
45.4～51.4
51.5～56.1
大于56.2
30～39
小于34.5
34.6～40.0
40.1～47.1
47.2～52.6
大于52.7
40～49
小于29.4
29.5～34.9
35.0～42.0
42.1～47.5
大于47.6
50～59
小于24.2
24.3～29.7
29.8～36.8
36.9～42.3
大于42.4
60～69
小于18.4
18.5～23.9
24.0～31.0
31.1～36.5
大于36.6
20～29
小于27.4
27.5～31.9
32.0～37.8
37.9～42.3
大于42.4
30～39
小于22.2
22.3～26.9
27.0～33.0
33.1～37.7
大于37.8
女子
40～49
小于18.0
18.1～22.7
22.8～28.8
28.9～33.5
大于33.6
50～59
小于14.9
15.0～19.6
19.7～25.7
25.8～30.7
大于30.8
60～69
小于12.2
12.3～16.9
17.0～23.0
23.1～27.7
大于27.8
注：
引自邹继豪.理论教程.大连：
大连理工大学出版社，1997
（2）心脏功能简易评价法：
受试者先安静坐5min，然后测量3次稳定的15s心率。
将15s心率乘4换算成1min心率（下列公式中的A）；然后在原地做30s30次蹲起，也就是1s完成1次蹲下起立，共做30次；做完立即测量第1min和第2min前15s心率，用上法换算成1min心率（下列公式中的B、C）。
将上述三个参数代入公式：
心功能指数（K）＝
在表3-9中，查K值所对应的心功能强弱的等级。
表3-9 心脏功能等级评定表
评定等级
指 数
优
0
良
1～5
中
6～10
下
11～15
差
大于16
注：
引自邹继豪.理论教程.大连：
大连理工大学，1997
7、提高心脏功能运动处方的制定
心血管系统的疾病是造成人类死亡的首要原因，每年死亡人数约占世界死亡人数的1/4（发达国家接近1/2）。
心脏功能强弱主要取决于最大吸氧量，所以运动处方应采用有氧运动的项目。
有氧运动可改善心血管系统的机能状态，增强心力贮备（心肌力量，心输出量等），调节植物神经，控制人体对应激的反应，预防和治疗心血管疾病。
（1）运动强度的确定：
根据前面介绍的一些方法，首先确定心脏功能（见本节运动频率部分中关于确定运动持续时间、运动频率和应采用的运动中度的内容），在此基础上确定处方中的运动强度和靶心率。
靶心率是控制运动强度最简便易行的方法。
（2）活动内容：
根据处方中确定的运动强度水平和个人兴趣、爱好，找出与处方运动强度相当的活动内容。
一般选择节律性强的可持续进行的有氧运动，如步行、慢跑、游泳、划船、自行车、跳绳以及各种耐力性游戏活动等。
同时还应采用中等强度运动以发展和维持去脂体重的力量练习，以增强肌力和心血管功能。
在一次运动中，通常分三部分进行，即准备部分、训练部分和结束部分。
作到“开始慢慢的，中间爽快的，终了微火似的”运动过程。
3、持续时间
要达到增强心脏功能的目的，每次锻炼时间应不少于20min，以使心率维持在靶心率之间（可随时计取运动中10s心率，折合成1min心率）。
运动不能转为无氧代谢，运动量固定后，运动强度与时间成反比（表3-10）。
一般认为每次进行20～60min的耐力运动是比较适宜的。
表3-10 运动时间与运动强度最大吸氧量的百分比的关系
运动强度
运动时间/min
5
10
15
30
60
小强度
70
65
60
50
40
中强度
80
75
70
60
50
大强度
90
85
80
70
60
4、运动频度
一般隔日锻炼一次，每周3～4次。
同样应按健身者的心肺功能和运动水平个别对待。
5、注意事项
对平时参加运动少或患有慢性疾病的健身者，事先应进行医学检查；指出禁忌运动内容；夏季运动应注意防暑，冬季运动应注意保暖等。
运动处方示例
姓名：
性别
年龄：
一、运动负荷试验结果
试验中达到的最高心率 次/min，血压 ，运动强度 ，靶心率（THR） 次/min。
二、心率监护
活动时每5～10min由桡动脉或颈动脉测定一次脉搏，及时调整负荷强度，使其维持在低限和高限之间。
低限：
次/10s 高限：
次/10s
三、活动安排
准备活动：
5～10min，使心率逐渐进入靶心率范围（内容略）
姓名
性别
年龄：
基本部分：
20～40min，主要为有氧耐力练习（具体内容略），心率须保持在靶心率范围之内，不能持续完成时，中间可稍事休息。
整理活动：
5～10min，以放松跑和体操为主，以预防重力性休克。
四、每周活动和建议
五、注意事项和建议
1、做下列活动时应小心谨慎（……）
2、避免下列情况出现（……）
处方制定者 处方制定日期
二、生物反馈信息的分析判断及对策
在运动锻炼中，合理安排运动负荷至关重要，只有在机体能承受的适宜的运动负荷下锻炼，才能达到最佳的效果。
由于机体在运动时的生理活动和代谢过程均发生相尖变化，因此，从人体安静时、运动时和恢复期各脏器及血液，尿液、汗液、唾液中某些化学成分的测定和比较，可得到运动锻炼时机体的生物反馈信息，据此进行分析判断以及寻找对策，可以科学地指导健身活动。
例如，可根据血乳酸，尿蛋白等指标的变化来评定运动强度，调节运动负荷；可从血糖，血脂肪酸，血氨等指标的变化掌握能源物质利用情况，了解机体状况；可从血尿素，血睾酮，血表肌酸酶活性等指标的变化来判断机体对运动负荷的适应程度。
（一）脉搏
在各种客观生理指标中，测量脉搏是最简便易行且最能反映机体情况的一个指标。
正常成人安静状态时的脉搏在60～100次/min之间，有显著的个体差异。
长期的体育锻炼可以增强心脏的功能，脉搏也可能降低，如果运动后安静时的脉搏与运动前比较是逐渐下降或者不变，则表明机体对运动反应良好，运动负荷安排合适。
脉搏正常变化幅度在2～6次/min，如果脉搏变化超过10次/min，说明机体反应不佳，如无疾病或其他原因，则说明运动负荷过大，应予以调整。
（二）血压
在安静状态时，我国健康成年人的收缩压为13.3～18kPa，舒张压为8～10.6kPa，安静时正常的血压变动范围应在1.3kPa以内，如果血压明显升高，超过1.3kPa，并伴有肺活量降低，体重持续减轻，说明运动负荷可能安排不当，要引起注意。
高血压病人可将运动作为一种有效的辅助疗法，适当的体育运动能改善大脑皮质的调节功能，缓解小动脉的痉挛，促进末梢血管扩张，减小血流阻力。
适合高血压病人的运动项目有太极拳，步行、慢跑、健身操等。
在运动之前要认真进行准备活动，运动负荷要因人而异，逐步增加。
（三）血乳酸
血乳酸是血液中所含的乳酸。
乳酸是人体供能体系中的一
升级会员 