第24卷哈尔滨师范大学自然科学学报
Vol .24,No .52008
第5期
NAT URAL SC IENCES JOURNAL OF HARB I N NORMAL UN I V ERSITY
心率对应运动负荷等级指标的研究
3
李 伟 张元锋 张 雷 李真真
(哈尔滨师范大学)
【摘要】 通过文献资料调查，查找到8种用心率确定运动负荷的计算方法.根据心率监测指标掌握心率的动态变化规律，结合RPE 主观感觉对应指标和运动心率
确定运动强度百分比的方法进行分析，制定最佳靶心率计算公式和运动负荷等级对应心率指标.
关键词：心率；对应；运动负荷；等级指标
收稿日期:2008-08-05
3黑龙江省科技厅攻关项目(GC06C105-01)
0 引言
在体育锻炼中，心率是监测人体心血管系统功能最简易可行的方法之一，是反映心脏承受负荷大小的常用量化指标.心率的频率、深浅、强度及其它特征，可作为了解体质强弱和运动强度、身体训练水平，还可以反映心脏和血管本身的功能水平.实践证实，当心率变化于110～180次/m in 范围时，运动强度越大心跳就越快，心率与运动强度、摄氧量与能量代谢之间存在着显著的线性关系.换而言之，在递增负荷运动直至次最大负荷运动中，随着负荷强度逐渐加大，随能量代谢需求越来越高，摄氧量越来越高，心率也会越来越高.因
此，用心率来反映运动强度和生理负荷量，监测心血管生理指标，有助于锻炼中自我监督或医务监督，评定运动能力，对锻炼监控具有一定的现实意义.
1 选择心率计算运动负荷的公式
目前指导健身锻炼指标多采用心率监测，常用的心率监测指标有：基础心率、安静心率、运动中的最大心率和心率储备、运动后的恢复心率等.安静时心率是一个人总体健康水平的有效指标，而运动时心
率和恢复后的心率变化则是身体做功的有效指标.
表1 心率计算运动负荷方法与公式表
方 法公 式
年龄减算法180(或170)-年龄
心率百分比法最高心率(220-年龄)×70-85%
库柏(Cooper )最佳心率法(最大心率-安静时心率)×70%+安静时心率卡沃南计算运动心率法(年龄预计最大心率-静息时心率)×60%+静息时心率
卡尔森(Karlson )心率测定法(最高心率-安静心率)÷2+安静心率
美国运动医学会推荐储备心率法
220-年龄-安静心率
靶心率测定法
(220-年龄-安静心率)×最大心率%+安静心率
芬兰J.Karvonen 心率储备法
安静心率+(最高心率-安静心率)×60%
根据文献资料调查结果，查找到的用心率确定运动负荷的计算方法有8种(见表1)，将“心率”的计算方法和公式录入表中供分析.
从上述8种心率计算运动负荷方法分析：公式中最高心率减年龄的占8种；最高心率减安静心率的占6种；乘以运动强度百分比的占5种；最后相加安静心率的占5种.说明心率计算运动负荷公式的核心在于最高心率与年龄和安静心率之差乘以运动强度百分比为最佳运动心率.可以看出：在所有的公式中，锻炼者的年龄和运动强度百分比是可变量.由于锻炼者年龄和运动能力不同，得出的运动负荷数据也不同.最高心率与年龄呈反比关系，年龄越大心率水平越低，最高心率减年龄减安静心率为运动心率，运动心率乘以运动强度百分比是运动负荷的关键.
运用归纳法将8种心率计算方法归类为：年龄减算法；心率储备百分比法；心率强度对比法和靶心率测定法四种.认为8种心率计算运动负荷方法在体育健身中都比较实用.但是，年龄减算法和心率储备百分比法欠缺内容，年龄减算法用180减年龄，没有其他因素，造成负荷心率之间差异过大；心率储备百分比法将安静心率算在最高心率之中，也造成心率之间差异过大；美国运动医学会推荐储备心率法虽然用220减年龄再减安静心率，计算公式没有最高心率百分比，同样造成心率之间差异过大，而卡尔
森(Karlson)心率测定法的计算结果差异过小(见表2).而芬兰J. Karvonen心率储备法、库柏(Cooper)最佳心率法与卡沃南计算运动心率法公式相同出一则，可以将三法归一.靶心率测定法在锻炼中设定心率上下线进行控制，使用起来比较安全.所以，将以上四种方法结合在一起，根据不同群体和不等运动强度，设定最佳靶心率对应指标，达到锻炼效果.
表2 心率计算公式与年龄比较表
年 龄203040506070差异年龄减算法16015014013012011010心率百分比法1551481401321241178库柏(Cooper)最佳心率法1581511441371301237卡沃南计算运动心率法1441381321261201146卡尔森(Karlson)心率测定法1301251201151101055美国运动医学会推荐储备心率法1401301201101009010芬兰J.Karvonen心率储备法1441381321261201146平均数1471401331251181107.4 注：最高心率设定为220；安静心率设定为60次/m in.
表3 最佳靶心率对应运动负荷等级指标模式表
年龄安静心率
203040506070 607060706070607060706070
60%144148138142132136126130120124114118 65%151155145148138142132135125129119122
70%158161151154144147137140130133123126 75%165168158160150153143145135138128130 80%172174164166156158148150140142132134 85%179181171172162164154155145147137138
另外，日本学者池上研究认为，运动时心率在110次/m in以下，机体的血压、血液、尿液和心电图等指标均无明显变化，健身价值不大；心率140次/m in时，每搏输出量接近并达到最佳状态，健身效果明显；心率为150次/m in时，心脏每搏输出量最大，健身效果最好；心率在160～170次/m in之间时，虽无不良的异常反应，但也未出现更好的健身效果；心率达到180次/m in时，体内免疫球蛋白减少，易感染疾病，容易产生疲劳和运动损伤.所以，最佳靶心率计算的结果在110～160次/m in.
最佳靶心率计算公式为:[最高心率(220-年龄)-安静心率]×60-85%+安静心率
注：安静心率设定60次/m in;70次/m in.
2 RPE主观感觉对应指标
RPE是用主观感觉来反映身体负荷强度的一种方法.RPE不是对身体某一方面感觉的反映，而是对运动中个人的适应能力水平、外界环境影响、身体疲劳情况等的整体自我感觉.它是监测个体对运动负荷的一个有价值的、可信赖的指标.目前在国外已经广泛用于评定心肺耐力的运动试验、制订运动处方和指导健身者进行锻炼.
1961年瑞典生理学家冈奈尔・鲍格(Borg)根
001哈尔滨师范大学自然科学学报 2008年
据心理学原理制订了一种受试者在运动时自己感觉和确认负荷量大小的表格.将运动中对运动强度的自我感觉分为6～20级，共15个级别.1973年他又在原来量表的基础上研制了主观体力感觉等级表，原来粗略的疲劳定性分析变为较精确的半定量分析.鲍格认为:“在运动时来自肌肉、呼吸、疼痛、心血管各方面的刺激，都会传到大脑而引起大脑感觉系统的应激.”因此，锻炼者在运动时的自我体力感觉，也是判断疲劳的重要标志. 1990年美国运动医学会提出，为发展和维持有氧体能可以采用心率和主观用力率(RPE)结合的方法来确定运动强度.
RPE是反映主观感觉的指标，但经研究表明，与一些客观指标(心率)、运动负荷强度之间，有较好的相关性.例如，与“每分通气量、血乳酸、每分吸氧量等进行多因素相关性分析，其相关系数r: 0.85，表明具有很好的相关性”.虽然由于有个体差异,RPE与一些客观指标不能直接换算，但与最大心率百分比、心率和吸氧量储备百分比等指标有一定关系.参照美国运动医学会提出的主观用力率(RPE)测定表和运动强度与心率、主观用力率参照表，两个表合并成适合于我国锻炼者使用的自觉用力程度分级与运动强度对应指标表(见表3).
从自觉用力程度分级与运动强度对应指标表中可以看出：当主观用力率达到12～16时，说明运动强度
已经达到了50%～85%最大心率.体能良好者采用70%～85%最大心率；体能普通者采用60%～75%最大心率；体能不佳者采用50%～70%最大心率.RPE比较适合用于成年人，在儿童中因受心理因素的影响，使用误差可能较大；在有训练经验的人群中使用，较在无训练经验的人群中使用可靠性强.此外，有5%～10%的受试者，当用中、低强度运动时，会对自己评估过低，或不能对自我感觉做出评定.尽管RPE存在一些问题，但当测量心率有困难、心率受药物干扰，或受试者的脉搏不易测量时，可以参照RPE来掌握运动强度.
3 运动负荷等级对应心率指标根据对机体机能动员阈值的分析，可以初步确定与机体承受负荷动员机体机能潜力的能力有内在联系的几个最基本的运动负荷等级:
3.1 最大负荷(100%负荷)、次最大负荷(90%负荷)、大负荷(80%负荷)与极限负荷
从生化等级的理论看，最大负荷、次最大负荷和大负荷，均属于“无氧糖酵解性负荷”.而“极限负荷”属“无氧非乳酸性负荷”.定量负荷和最大负荷运动时，心率的变化可反映机体对运动负荷的适应能力，它是评价心脏功能和身体机能状况的重要指标.未经训练的学生在其机能动员阈达到70%、60%和50%时，负荷水平则达到相应的100%、90%和80%.
3.2 中等负荷(70%负荷)与中下负荷(60%负荷)
凯温南提出建议，以运动员最大心率的60%的强度进行训练去提高最大吸氧量.这个建议说明小强度是不能提高最大吸氧量的，最小也得中等负荷才行.所以把需要动员机能最大潜力的50%～60%相对应的60%～70%的负荷水平，定为中等负荷水平.在这里有训练的学生与未经训练的学生，在中下负荷(即60%负荷)的机能动员阈值上是有差别的，未经训练的学生要比有训练的学生略低些.
3.3 最小负荷(40%负荷)与基础负荷(35%负荷)
在日常的生活中经常以动员人体机能最大潜力的25%来应付最基本的生活、工作、学习，我们把它定为35%的“基础负荷”.赫廷格和米勒就认为,“小于最大强度的30%强度的静力训练，不会发展绝对静力力量.”葛欧瑟教授也认为，少年儿童的身体训练应从动员机能能力的30%时的负荷水平开始逐步提高.所以把需要动员30%的机能潜力的40%的负荷水平，定为“最小负荷”.同时把由40%的机能动员阈所决定的50%的负荷水平定为“小负荷”.生化等级均属“有氧代谢性负荷”.在这一点上，未经训练的学生和有训练的学生的机能动员阈值是较接近的.
综上所述，在确定各级负荷的脉搏强度时，必须根据不同项目、不同训练水平运动员的安静脉搏和最高脉搏范围，并按一定的方式分成一定的级别.为了便于计算和建立各级练习制定心率对应生理学与RPE自我感觉运动负荷等级指标模式表(见表4)，按负荷与心率接近直线正比关系的规律，以“等差级数”进行划分.根据不同训练水平的安静脉搏在50次/m in、60次/m in、70次/m in、80次/m in，建立四个生理强度级别的分级模型(参考值)，在锻炼过程中，根据脉搏的变化来确定相应的运动负荷水平.
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第5期 心率对应运动负荷等级指标的研究
表4 心率对应生理学与RPE
自我感觉运动负荷等级指标模式表
4 结束语
利用心率负荷等级指标对锻炼过程进行监控和评价，是相对固定的指标模式，从理论计算和推测是合理的.然而，人体有非常大的个体差异，同时不断地受到社会、环境、心理等各方面因素的影响.因此，负荷等级指标必须综合地考虑人体承受负荷能力和对负荷量与强度的适应程度，根据个体特征，有针对性地选择予以定向，把人体作为锻炼主体，实时监控心率的动态变化，借助心率和主客观提供的信息，及时调整运动强度，掌握锻炼节奏，最终达到理想的锻炼效果.
参 考 文 献
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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
(责任编辑：柳湘云)
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01哈尔滨师范大学自然科学学报 2008年
