CN104323759B - 基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法 - Google Patents

基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，通过多阶段运动强度下实测运动心率，拟合出运动心率与运动强度的评估模型，从而准确计算出最大心率下所对应的运动强度；测试过程简单、方便和安全，可更有效地发挥运动器材的使用价值，适合于各年龄阶层的大众运动健身领域。本发明对于受试者运动强度的计算，有助于受试者实时准确地了解自身心肺耐力状况，同时可作为制定针对性健身方案和评估训练健身效果的科学参考依据。

Description

基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法
技术领域
本发明涉及心肺耐力检测方法领域，具体是一种基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法。
背景技术
心肺功能泛指由循环系统通过肺呼吸和心脏活动推动血液循环向机体输送氧气和营养物质的能力。心肺耐力可以表征人体持续身体活动的能力，其体现人体在一定运动强度下的心肺功能状况，被认为是健康体适能评价指标体系中重要指标之一。现代医学研究证明，若人体的心肺耐力水平处于较低状况时，其患心血管系统疾病的风险程度会显著增加；通过提高心肺耐力水平，不仅可以改善心肺适应能力，增强体质，提高运动效率，而且还可以降低由于不良生活方式所导致的心血管系统和代谢系统等方面疾病的发病率，从而改善人们的生活质量。
近年来，由于静态生活方式的增加、体力活动的减少，我国各年龄段人群的心肺耐力均呈下降趋势。早在2005年出版的《中国学生体质与健康调查报告》中就有提到，在2005年之前的20年里，所有年龄、性别组的学生耐力水平均呈下降趋势，后10年的降幅更为明显。进入工业化社会以来，要求体力活动的工作形式日趋减少，久坐不动的生活方式是导致心肺耐力下降重要因素之一。
然而，当前关于大众健康领域心肺耐力的研究及其普及程度仍无法满足迫切的应用需求。目前，已有的心肺耐力测试系统测试成本过高、测试方法复杂，并且测试过程存在一定的风险性，市场中没有一种价格低廉、操作简便和准确有效的心肺耐力测试系统适用于大众健康领域。此外，除去参与竞技体育的运动员或运动学研究专家，人们对心肺耐力的了解甚微，对基于心肺耐力的训练方法更是知之甚少。若能以目前市场上现有的运动器材（例如：跑步机），采用一种简易的测试运动步骤，便能准确地获取心肺耐力评估值，可为受试者制定针对性健身方案和评估锻炼健身效果提供科学参考依据，同时也可更有效地发挥运动器材的使用价值。
发明内容 本发明的目的是提供一种基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，以解决现有技术存在的问题。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、根据受试者的基本信息，初步预测其最大运动强度，并根据此运动强度，设定受试者的三个阶段运动强度，阶段运动强度依次递增；
（2）、受试者在设定的阶段运动强度下进行运动，记录受试者在运动过程中的实时心率，计算受试者的阶段运动心率；
（3）、利用三个阶段运动强度和阶段运动心率，拟合运动心率与运动强度间的二次多项式评估模型或者线性评估模型；
（4）、根据受试者的年龄，计算其最大心率，将所预测的最大运动心率代入步骤（3）所拟合的评估模型，计算出最大心率下的运动强度，以此运动强度作为受试者的心肺耐力评估指标。
所述的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：所述的受试者基本信息包括年龄、性别、身高和体重。
所述的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：三个阶段运动强度分别为步骤（1）所预测运动强度的50%、70%和85%。
所述的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：受试者采用跑步机上间歇性递增负荷的运动方式来完成所述的运动强度。
所述的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：阶段运动强度通过代谢当量METs来表示；阶段运动心率为受试者在设定的阶段运动强度下，持续运动一定时间后，最后20-30秒内的平均运动心率。
所述的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：计算最大运动心率的公式为：最大运动心率= 208 – 0.7*年龄。
本发明有益效果为：
1）、本发明中的基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其过程简单、方便和安全，可更有效地发挥运动器材的使用价值，适合于各年龄阶层的大众运动健身领域；
2）、本发明通过多阶段运动强度下实测运动心率，拟合出运动心率与运动强度的评估模型，计算出最大心率下所对应的运动强度，有助于受试者实时准确地了解自身心肺耐力状况，同时可作为制定个性化训练方案和评估训练健身效果的科学参考依据。
附图说明
图1 为本发明中心肺耐力测试系统的结构示意图。
图2为本发明中的一具体实施例的心肺耐力测试方法流程图。
图3 为依据图2所示流程中（a>0）案例的测试分析结果及计算过程。
图4 为依据图2所示流程中（a<0）案例的测试分析结果及计算过程。
具体实施方式
如图1所示，为本发明中心肺耐力测试系统的结构示意图，其中人机交互设备101和跑步机102通过USB或者网络互连，人机交互设备101和心率带103可通过无线或者USB方式互连，受试者通过人机交互设备101注册、查阅或修改基本信息和测试信息，同时受试者通过人机交互设备101在跑步机102上设定阶段强度信息，受试者运动时，佩戴在受试者身上的心率带103将心率信息反馈至人机交互设备101，人机交互设备101记录受试者阶段测试信息，拟合出运动心率与运动强度的评估模型，计算受试者的最大运动强度。
如图2所示，为本发明一具体实施例的测试步骤流程图，包括如下步骤：
201：受试者在人机交互设备中注册基本信息，基本信息包括年龄、性别、身高和体重；
202：系统根据受试者的基本信息，初步预测运动强度，并根据此运动强度，设定受试者的三个阶段运动强度，阶段强度依次递增；
203：基于设定的第一阶段运动强度（EC1），受试者在该强度下持续运动3分钟，实时监测受试者的心率值，以阶段结束前最后20S心率的均值，代表该受试者在该强度下的阶段运动心率（HR1）；
204：第一阶段运动结束后休息3分钟，基于设定的第二阶段运动强度（EC2），受试者在该强度下持续运动3分钟，第二阶段运动心率（HR2）获取方法与步骤203相同；
205：当HR2<HR1，认为心率检测过程有误，需充分休息后，返回至步骤203重新测试；当HR2>HR1，进入下一步测试步骤；
206：第二阶段运动结束后休息3分钟，基于设定的第三阶段运动强度（EC3），令受试者在该强度下持续运动3分钟，第三阶段运动心率（HR3）获取方法与2步骤203相同，
207：当HR3<HR2，认为心率检测过程有误，需充分休息后，需返回至步骤203重新测试；当HR3>HR2，进入下一步测试步骤；
208：根据三个阶段测试的阶段运动强度及阶段运动心率，求出该受试者运动强度与运动心率间的二次函数评估模型，并判断该模型中的二次系数a是否大于0；
209：若a>0，根据三阶段测试的运动强度与运动心率间的二次函数评估模型，根据受试者的年龄，计算其最大运动心率，将所预测的最大运动心率代入二次函数评估模型，计算出最大运动心率下的运动强度；
210：若a<0，根据第一、三阶段的阶段运动强度和阶段运动心率，得到运动强度与运动心率间的线性评估模型，根据受试者的年龄，计算其最大运动心率，将所预测的最大运动心率代入线性评估模型，计算出最大运动心率下的运动强度。
如图3所示，为依据图2流程中（a>0）实施案例的测试结果及计算过程，其中303、305、306表示三阶段测试中运动心率与运动强度的对应点，301为根据三个对应点求出的二次函数评估模型，二次函数评估模型（304）为：y = 1.25x2 – 5x + 108.75，302表示根据年龄预测的最大心率求出的最大运动强度对应点。
如图4所示，为依据图2流程中（a<0）实施案例的测试结果及计算过程，其中404、406、408表示三阶段测试中运动心率与运动强度的对应点，403为根据三个对应点求出的二次函数评估模型，二次函数评估模型（404）为：y = -1.875x2 – 40x + 43.125，由于二次函数评估模型中的二次系数a<0，因而以线性关系拟合运动心率与运动强度的关系，以第一、三阶段数据求得运动心率与运动强度的线性评估模型，线性评估模型（407）为：y = 13.75x+ 66.25，另外，402表示根据年龄预测的最大心率求出的最大运动强度对应点。

Claims (1)

1.基于运动心率和跑步机的心肺耐力测试方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）根据受试者的基本信息，初步预测其最大运动强度，并根据此运动强度，设定受试者的三个阶段运动强度，阶段运动强度依次递增；
（2）受试者在设定的阶段运动强度下进行运动，记录受试者在运动过程中的实时心率，计算受试者的阶段运动心率；
（3）利用三个阶段运动强度和阶段运动心率，拟合运动心率与运动强度间的二次多项式评估模型或者线性评估模型；
（4）根据受试者的年龄，计算其最大心率，将所预测的最大运动心率代入步骤（3）所拟合的评估模型，计算出最大心率下的运动强度，以此运动强度作为受试者的心肺耐力评估指标；
所述的受试者基本信息包括年龄、性别、身高和体重；
三个阶段运动强度分别为步骤（1）所预测运动强度的50%、70%和85%；
受试者采用跑步机上间歇性递增负荷的运动方式来完成所述的运动强度；
阶段运动强度通过代谢当量METs来表示；阶段运动心率为受试者在设定的阶段运动强度下，持续运动一定时间后，最后20-30秒内的平均运动心率；
计算最大运动心率的公式为：最大运动心率= 208 – 0.7*年龄。
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