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1、最最 大大 摄摄 氧氧 量量 和和 个个 体体 乳乳 酸酸 阈阈一、相关概念 1、需氧量：2、摄氧量：3、最大摄氧量：为供应能量，维持正常生理活动氧为供应能量，维持正常生理活动氧化能源物质所需要的氧的量。化能源物质所需要的氧的量。人体实际摄取并利用的氧的量。人体实际摄取并利用的氧的量。人体单位时间内摄取并利用的最人体单位时间内摄取并利用的最大氧量。或称最大有氧能力。大氧量。或称最大有氧能力。需氧量：需氧量：指人体为维持某种生理活动所需的氧量。指人体为维持某种生理活动所需的氧量。v成年人安静值：成年人安静值：250ml/分分 v 运动时的变化：运动时的变化：v强度大、持续时间短：总需氧量少；每分
2、需强度大、持续时间短：总需氧量少；每分需氧量大。氧量大。v强度小，持续时间长：每分需氧量少；总需强度小，持续时间长：每分需氧量少；总需氧量大。氧量大。运动后过量氧耗的影响因素运动后过量氧耗的影响因素 v1体温升高的影响体温升高的影响 v2儿茶酚胺的影响儿茶酚胺的影响 v3甲状腺素和糖皮质激素的影响甲状腺素和糖皮质激素的影响 v4钙离子的作用钙离子的作用 v5磷酸肌酸（磷酸肌酸（CP）的再合成）的再合成 氧摄取量的单位通常表示为升氧摄取量的单位通常表示为升/分钟，或分钟，或者毫升者毫升/分钟。为了在人群中相互比较，以及分钟。为了在人群中相互比较，以及对同一个人在前后不同时期进行比较，往往取对同一
3、个人在前后不同时期进行比较，往往取以毫升以毫升/分钟除以体重后的相对值。分钟除以体重后的相对值。例如一个体重例如一个体重60kg60kg的人，其最大吸氧量的人，其最大吸氧量2.42.4升升/分钟，那么他的最大吸氧量相对值为分钟，那么他的最大吸氧量相对值为2400ml/min60kg=40ml/kg/min2400ml/min60kg=40ml/kg/min。二、最大摄氧量二、最大摄氧量 1 1、测量、测量 心肺机能的强弱直接决定着机体氧摄取能力心肺机能的强弱直接决定着机体氧摄取能力的高低。分级运动试验（的高低。分级运动试验（GXTGXT）是最常用的评价）是最常用的评价心肺机能的测试手段之一。在
4、试验中，受试者心肺机能的测试手段之一。在试验中，受试者进进行递增负荷的运动直到最大限度。行递增负荷的运动直到最大限度。在测试过程中，受试者将被测量心血管方在测试过程中，受试者将被测量心血管方面的指标如心电图、心率、血压等，呼吸方面面的指标如心电图、心率、血压等，呼吸方面的指标如肺通气、呼吸频率等，还包括新陈代的指标如肺通气、呼吸频率等，还包括新陈代谢指标如摄氧量、血乳酸水平等。谢指标如摄氧量、血乳酸水平等。分级运动试验可以采用的递增负荷运动协分级运动试验可以采用的递增负荷运动协议很多，其中常用的一种是借助跑台进行的。议很多，其中常用的一种是借助跑台进行的。将跑台的速度固定，比如将跑台的速度固定
5、，比如5km/hr 5km/hr，然后使坡，然后使坡度逐渐增加，比如每度逐渐增加，比如每3 3分钟增加分钟增加3 3。随着每一。随着每一次坡度的增加，受试者的氧摄取量也增加，次坡度的增加，受试者的氧摄取量也增加，来满足运动负荷增加的需要。来满足运动负荷增加的需要。在在GXTGXT的最后阶段，将会出现一个临界点，的最后阶段，将会出现一个临界点，这时尽管运动负荷在增加，但是受试者的氧摄这时尽管运动负荷在增加，但是受试者的氧摄取量不再上升。这是因为心血管系统向肌肉输取量不再上升。这是因为心血管系统向肌肉输送氧的能力达到了极限。这一点就被称为最大送氧的能力达到了极限。这一点就被称为最大有氧能力，或称最
6、大吸氧量（有氧能力，或称最大吸氧量（VOVO2 2maxmax）。）。事实上，并非所有的人都能在试验过程中事实上，并非所有的人都能在试验过程中被观察到这种氧消耗的极限水平，因为这要求被观察到这种氧消耗的极限水平，因为这要求受试者必须持续运动直到运动负荷超过受试者必须持续运动直到运动负荷超过VOVO2 2maxmax达到的那一点。要做到这样受试者必须被高度达到的那一点。要做到这样受试者必须被高度激励。激励。在某些在某些GXTGXT的协议中，氧摄取量到达顶点的协议中，氧摄取量到达顶点后的平台期有这样几个判断标准，包括运动负后的平台期有这样几个判断标准，包括运动负荷递增一次后氧摄取量的增加小于荷递增
7、一次后氧摄取量的增加小于2.1ml/kg/min2.1ml/kg/min；或者；或者R R值大于值大于1.151.15，血乳酸浓，血乳酸浓度水平超过度水平超过8mmol/L8mmol/L（接近安静水平的（接近安静水平的8 8倍），倍），这些标准可以单独应用，也可以联合应用来增这些标准可以单独应用，也可以联合应用来增加受试者确已达到加受试者确已达到VO2maxVO2max的可信度。的可信度。最大有氧能力是机体通过有氧方式合成最大有氧能力是机体通过有氧方式合成ATPATP的最大限度。它也是心血管系统向肌肉运输含的最大限度。它也是心血管系统向肌肉运输含氧丰富的血液的能力上限。因此最大有氧能力氧丰富的
8、血液的能力上限。因此最大有氧能力不仅是反映心肺机能的较好指标。不仅是反映心肺机能的较好指标。它也是一些有氧运动例如长跑、自行车、它也是一些有氧运动例如长跑、自行车、越野滑雪、游泳等项目运动员运动能力高低的越野滑雪、游泳等项目运动员运动能力高低的一个预测指标。对于健康人，最大有氧能力通一个预测指标。对于健康人，最大有氧能力通常被理解为心血管系统向组织输送氧气的数量常被理解为心血管系统向组织输送氧气的数量上的限制。上的限制。2 2、决定最大摄氧量的生理基础、决定最大摄氧量的生理基础1 1）氧的摄取：肺通气和肺换气）氧的摄取：肺通气和肺换气2 2）氧的运输：）氧的运输：HbHb含量和心输出量含量和心
9、输出量3 3）氧的利用：动静脉氧差（肌纤维类型）氧的利用：动静脉氧差（肌纤维类型）（请考虑其中的限制性因素）（请考虑其中的限制性因素）肺通气的增加主要是通过呼吸频率和潮气肺通气的增加主要是通过呼吸频率和潮气量两方面来调节，呼吸频率可以从安静时的量两方面来调节，呼吸频率可以从安静时的10-1210-12次次/分钟增加到极量运动时的分钟增加到极量运动时的40-5040-50次次/分分钟；潮气量可以从安静时的钟；潮气量可以从安静时的0.5L/0.5L/一次呼吸达一次呼吸达到极量运动时的到极量运动时的3L/3L/一次呼吸。一次呼吸。心输出量的增加与运动负荷的增加呈线性关心输出量的增加与运动负荷的增加呈
10、线性关系。一般情况下，有计划的耐力训练不能影响心系。一般情况下，有计划的耐力训练不能影响心输出量对于轻度和中等强度的运动的反应。但其输出量对于轻度和中等强度的运动的反应。但其所能够改变的是心输出量增加的方式：通过比较所能够改变的是心输出量增加的方式：通过比较大的每搏输出量和相对较低的心率来实现。大的每搏输出量和相对较低的心率来实现。最大摄氧量、心率、每搏量和动静脉氧差在不最大摄氧量、心率、每搏量和动静脉氧差在不同人群中的差别同人群中的差别人群组人群组 最大摄氧量最大摄氧量 心率心率 每搏量每搏量 动静脉氧差动静脉氧差 （L/min）（次（次/分）分）（ml/搏）搏）（ml/L）二尖瓣狭窄者二尖
11、瓣狭窄者 1.60 190 50 170不不锻炼锻炼者者 3.20 200 100 160运运动员动员 5.20 190 160 170 组织摄取和利用氧的能力可以通过动组织摄取和利用氧的能力可以通过动-静静脉氧差，即动脉和静脉血当中氧的浓度差异来脉氧差，即动脉和静脉血当中氧的浓度差异来计算。例如：计算。例如：VO2=VO2=心输出量心输出量动动-静脉氧差静脉氧差安静时心输出量安静时心输出量 =5L/min=5L/min动动-静脉氧差静脉氧差 =50ml O2/1L=50ml O2/1L血液血液VO2=5L/min 50ml O2/1L=250ml/minVO2=5L/min 50ml O2/
12、1L=250ml/min 事实上，肌肉从血液中摄取氧的能力是由肌事实上，肌肉从血液中摄取氧的能力是由肌肉中毛细血管和线粒体的含量决定的。有计划的肉中毛细血管和线粒体的含量决定的。有计划的耐力训练可以使二者都得到增加，最终使得在耐力训练可以使二者都得到增加，最终使得在GXTGXT的后期肌肉从血液中摄取氧的能力增强。的后期肌肉从血液中摄取氧的能力增强。如上所述，静态生活的人通过耐力训练而如上所述，静态生活的人通过耐力训练而使最大摄氧量得到增加，这一效果的获得有使最大摄氧量得到增加，这一效果的获得有50%50%应归因于最大心输出量的增加，那么另外应归因于最大心输出量的增加，那么另外的的50%50%则
13、来自于动则来自于动-静脉氧差的增高。静脉氧差的增高。3 3、影响最大吸氧量的因素、影响最大吸氧量的因素1 1）训练和遗传因素训练和遗传因素 一般情况下，通过有计划的耐力训练可以使一般情况下，通过有计划的耐力训练可以使VOVO2 2maxmax的值增的值增加加5%25%5%25%。在这一范围内其变动的大小主要依赖于个人初始的。在这一范围内其变动的大小主要依赖于个人初始的体质水平体质水平 。现已证明，在具有极高水平现已证明，在具有极高水平VOVO2 2maxmax的优秀耐力项目运动员的优秀耐力项目运动员当中，有大约当中，有大约40%40%左右的人表现出拥有功能强大的心血管系统的左右的人表现出拥有功
14、能强大的心血管系统的遗传倾向。因此，要期望一个遗传倾向。因此，要期望一个VOVO2 2maxmax的值在的值在40ml/kg/min40ml/kg/min左右的左右的普通人通过训练达到优秀耐力运动员的普通人通过训练达到优秀耐力运动员的80ml/kg/min80ml/kg/min的水平是不的水平是不现实的。现实的。2 2）测试类型）测试类型 就受试者平均而言，最大有氧能力的值随测试运就受试者平均而言，最大有氧能力的值随测试运动项目的不同而有所差别。最高值是在动项目的不同而有所差别。最高值是在递增坡度上坡递增坡度上坡跑的跑的GXTGXT当中测得，当中测得，递增速度跑的递增速度跑的GXTGXT当中所
15、测得的当中所测得的VOVO2 2maxmax的值会比前者低的值会比前者低4646个百分点；而个百分点；而使用自行车测使用自行车测功计进行功计进行GXTGXT所测得的所测得的VOVO2 2maxmax的值将比上坡跑低出的值将比上坡跑低出1020%1020%。若受试者。若受试者使用上肢测功计使用上肢测功计运动到力竭，所测运动到力竭，所测得的得的VOVO2 2maxmax的值甚至达不到使用下肢运动时所测值的的值甚至达不到使用下肢运动时所测值的70%70%！与最大有氧能力测量值的变异性有关的知识与最大有氧能力测量值的变异性有关的知识对于恰当地制订运动锻炼计划是有帮助的，它可对于恰当地制订运动锻炼计划是
16、有帮助的，它可以使我们掌握在进行不同形式的运动时所应达到以使我们掌握在进行不同形式的运动时所应达到的目标心率。在进行任何给定负荷的亚极量运动的目标心率。在进行任何给定负荷的亚极量运动时，以上肢工作为主的运动所引起的大多数生理时，以上肢工作为主的运动所引起的大多数生理反应，例如心率、血压、血乳酸等，都会明显高反应，例如心率、血压、血乳酸等，都会明显高于以下肢工作为主的运动。于以下肢工作为主的运动。3 3）性别和年龄）性别和年龄 一般女子一般女子VOVO2 2maxmax的值大约比男子低的值大约比男子低15%15%左右，左右，这种差别在这种差别在20602060岁的年龄阶段中都存在。岁的年龄阶段中
17、都存在。在大多数人，在大多数人，VOVO2 2maxmax的值表现出随年龄的增的值表现出随年龄的增加而递减，速率为每年下降加而递减，速率为每年下降1%1%左右。事实上，有左右。事实上，有证据显示，始终坚持运动保持合理体重的人证据显示，始终坚持运动保持合理体重的人VOVO2 2maxmax的年龄下降趋势可以减缓至通常情况下的的年龄下降趋势可以减缓至通常情况下的一半。一半。二、个体乳酸阈二、个体乳酸阈1 1、概念：、概念：在在GXTGXT进行的过程中，处于开始阶段较低的进行的过程中，处于开始阶段较低的运动负荷时，机体很少甚至不产生乳酸。随着运动负荷时，机体很少甚至不产生乳酸。随着强度的不断增加，会
18、出现这样一个临界点，这强度的不断增加，会出现这样一个临界点，这时乳酸迅速大量产生，血乳酸浓度出现突然性时乳酸迅速大量产生，血乳酸浓度出现突然性增高。在此时的运动强度被称为乳酸阈，也曾增高。在此时的运动强度被称为乳酸阈，也曾被称作无氧阈。被称作无氧阈。乳酸阈与个体乳酸阈乳酸阈与个体乳酸阈 v1乳酸阈：人体在渐增负荷运动中，血乳酸乳酸阈：人体在渐增负荷运动中，血乳酸浓度随运动负荷的渐增而增加，当运动强度浓度随运动负荷的渐增而增加，当运动强度达到某一负荷时，达到某一负荷时，血乳酸浓度急剧上升的开血乳酸浓度急剧上升的开始起点始起点，称为乳酸阈。，称为乳酸阈。*（要点：临界点（要点：临界点、4 mM/L
19、、最大吸氧量的、最大吸氧量的60-80%）2个体乳酸阈个体乳酸阈 在渐增负荷运动中，血乳酸浓度在渐增负荷运动中，血乳酸浓度激剧上升的开始起点并不都是激剧上升的开始起点并不都是4 mM/L，其变化范围，其变化范围大约在大约在1.47.5 mM/L之间。因此，此时的拐点也之间。因此，此时的拐点也称为个体乳酸阈。称为个体乳酸阈。3最大吸氧量利用率（最大吸氧量利用率（%VO2max）最大摄氧量实际）最大摄氧量实际所利用的百分比称为最大吸氧量利用率。所利用的百分比称为最大吸氧量利用率。运动负荷运动负荷血乳酸乳酸阈乳酸阈4mmoL/L氧亏和运动后过量氧耗氧亏和运动后过量氧耗 心血管系统和呼吸系统并不能立即
20、就增加向肌肉心血管系统和呼吸系统并不能立即就增加向肌肉的氧供应来满足通过有氧途径合成的氧供应来满足通过有氧途径合成ATPATP的需要。当运的需要。当运动开始后到他的心血管系统和呼吸系统能够向肌肉输动开始后到他的心血管系统和呼吸系统能够向肌肉输出适当数量的氧气之前这段时间里，由磷酸原系统和出适当数量的氧气之前这段时间里，由磷酸原系统和糖酵解系统提供合成糖酵解系统提供合成ATPATP所需的能量。在运动开始的所需的能量。在运动开始的这段时间内所这段时间内所“缺少缺少”的这部分氧量称为的这部分氧量称为氧亏氧亏。人在进行亚极量运动时，机体对氧的摄取人在进行亚极量运动时，机体对氧的摄取量会稳定在某一水平，
21、此时摄氧量的值代表了量会稳定在某一水平，此时摄氧量的值代表了机体运动时氧需要的稳定状态。此时，由肌肉机体运动时氧需要的稳定状态。此时，由肌肉线粒体通过有氧氧化途径提供能量合成线粒体通过有氧氧化途径提供能量合成ATPATP来完来完全满足细胞对全满足细胞对ATPATP的需要。的需要。当个人结束跑步走下跑台时，肌肉对当个人结束跑步走下跑台时，肌肉对ATPATP的的需要从运动中的水平迅速下降到安静水平。氧摄需要从运动中的水平迅速下降到安静水平。氧摄取量先是迅速下降，然后逐渐回复到安静水平。取量先是迅速下降，然后逐渐回复到安静水平。在运动后恢复期相对于安静水平较高的氧耗量被在运动后恢复期相对于安静水平较
22、高的氧耗量被称为氧债，或运动后过量氧耗（称为氧债，或运动后过量氧耗（EPOCEPOC）。）。在一定程度上，运动后增加的氧摄取量是用来：在一定程度上，运动后增加的氧摄取量是用来：1 1、合成额外的、合成额外的ATPATP使使CPCP在肌肉中储存并恢复到运在肌肉中储存并恢复到运动前的水平；动前的水平；2 2、还有部分氧用于满足恢复期相对于安静水平、还有部分氧用于满足恢复期相对于安静水平仍然较高的心率和肺通气所需要的仍然较高的心率和肺通气所需要的ATPATP。3 3、有一小部分的氧由肝脏利用将运动中产生的、有一小部分的氧由肝脏利用将运动中产生的部分乳酸转变为葡萄糖。部分乳酸转变为葡萄糖。氧亏氧亏运动
23、后过量氧耗运动后过量氧耗运动负荷运动负荷氧摄取氧摄取 在我国，通常以血乳酸浓度达到在我国，通常以血乳酸浓度达到4mmol/L4mmol/L时时所对应的运动强度来作为个体乳酸阈的标准。所对应的运动强度来作为个体乳酸阈的标准。乳酸阈是标志耐力运动能力的良好指标，乳酸阈是标志耐力运动能力的良好指标，而且已经被用来预计马拉松选手的运动成绩。而且已经被用来预计马拉松选手的运动成绩。问题：耐力运动员问题：耐力运动员 A A 和和 B B，二人，二人VO2max相相等，但个体乳酸阈等，但个体乳酸阈 A BA B，请分析二人谁更可，请分析二人谁更可能在耐力项目中取得更好成绩。能在耐力项目中取得更好成绩。在在50%80%VO2max50%80%VO2max的范围内，肺通气与运动的范围内，肺通气与运动负荷的增加呈线性关系。但在进行负荷的增加呈线性关系。但在进行GXTGXT时，随着时，随着运动负荷的增加，将会出现一个临界点，在这运动负荷的增加，将会出现一个临界点，在这一运动强度以后肺通气出现相对的迅猛增加。一运动强度以后肺通气出现相对的迅猛增加。这一运动强度的临界点被称为这一运动强度的临界点被称为通气阈通气阈。通气阈。通气阈被用作一个可以反映乳酸阈的无创伤性的指标，被用作一个可以反映乳酸阈的无创伤性的指标，同时也用来预计运动能力。同时也用来预计运动能力。