抗阻训练能量消耗的研究进展

尚东锋

1 体力活动和抗阻训练

体力活动(physical activity)是指由骨骼肌收缩产生的身体活动，也指在基础代谢(BMR)的水平上，身体能量消耗增加的活动［1］。近几十年，学者对身体活动和疾病的关系做了大量研究。研究表明，身体活动量和患慢性疾病的可能性之间存在着反比关系，有规律地参加体力活动是健康生活方式的重要组成部分。美国运动医学学会(ACSM)2010年推荐成年人每天至少参加30min中等强度的运动，每周至少五天，总计至少150min/周;或者每天至少20min～25min的较大强度运动，每周至少三天，总计75min;或者每天至少20min～30min中等强度和较大强度相结合的运动，每周运动三到五天;与连续运动相比，每次运动至少10min，累积超过推荐最小量的运动也同样有效;如果以能量消耗替代运动时间作为评价指标的话，推荐的最低值为每周通过体力活动和运动至少消耗1 000kcal［2］。2011年我国国家体育总局编的《运动健身指南》也有类似的活动量建议［3］。

抗阻训练(resistance training)是一种对抗阻力和动作进行过程中必须克服外来阻力才能完成的动态或者静态收缩的主动运动［4］。抗阻训练通过身体克服阻力能达到增大肌肉体积、力量和耐力的效果。研究表明抗阻训练在一些疾病风险上也有积极影响。Phillips、Winett(2010)证明抗阻训练可能也有与有氧训练在预防和维持很多慢性疾病方面类似的功效［5］。抗阻训练对防治高血压，II型糖尿病，心血管疾病，风湿性关节炎，预防肌肉萎缩和骨质疏松，心力衰竭，脑瘫以及提高老年人和残疾人的生活质量都会产生积极的影响(王静、朱为模，2011;张献辉等，2010;胡国鹏等，2010;陆晓、励建安，1998;高淑杰、Beggitte，2003;王东升等，2011;邹颖，2011)［6—12］。因此，抗阻训练是运动计划中不可或缺的组成部分。ACSM 2010推荐所有成年人每周对每一个大肌群进行二到三次抗阻训练，并且同一肌群练习的时间应间隔至少48h;类型为超过一个肌群的多关节抗阻训练，同时发展主动肌和拮抗肌，训练中也可以包括动员主要肌群的单关节运动;在训练量方面，推荐成年人提高肌肉适能的运动处方为每一肌群练习二到四组，每组八到十二次，组间休息2min～3min;推荐老年人和几乎丧失体适能的人进行一组或多组，每组重复10到15次的中等强度(如60%到70%1RM)的抗阻练习［2］。

2 身体活动纲要

美国运动医学学会(ACSM)与美国心脏病协会(AHA)2007以及美国健康和人类服务署(DHHS)2008发布的身体活动指南都推荐每周进行力量训练活动来提高健康，预防慢性疾病［13，14］。为了确定力量训练的强度，大都参考Ainsworth等的《身体活动纲要》(1993，2000，2011)［15—17］。该纲要最初在1993年出版，2000年和2011年进行了两次修订。《身体活动纲要》提出了一些抗阻训练的经过测量或估计的代谢当量强度的看法。估计的代谢当量强度是根据测量类似活动强度得出来的。通过该纲要，研究人员能根据活动的种类和其能量消耗对身体活动进行方便的分类和比较。该纲要用五个数字编码各个活动。前两个编码确定活动的种类，剩下三个数字确定为特定的活动。每个活动都有一个经过直接测量的代谢当量值或通过测量类似活动的负荷来估计的代谢当量值。尽管该纲要包含的活动已经比较广泛，但尽可能地继续更新准确的直接测量的代谢当量强度是很有必要的。如国内学者王俊等(2011)［18］利用气体代谢法对体质指数正常(BMI在 18．5～25)男女各25名的部分体力活动能量消耗进行了测定，发现除慢跑(8km/h)的活动强度在9 Mets左右属高强度体力活动外，其他骑自行车(12km/h)、快走(6km/h)、上下楼梯、慢走(3km/h)以及看电视的活动属中低强度体力活动，适合在平常锻炼。关于抗阻训练的代谢当量强度见表1。

表1 身体活动纲要2011版所列的抗阻训练

3 身体活动的能量消耗检测方法

正确评价人体运动量是研究运动与健康、训练与训练效率之间关系的关键。高灵敏的仪器以及客观和主观的方法对测量身体活动能量消耗是必须采用的手段。客观的测量能用来评估身体活动和测定能量消耗，包括:房间热量测定、双标水法、间接热量测定法、心率表、运动传感器等。评估身体活动的主观测量包括身体活动记录、身体活动日志、24 小时回忆以及调查问卷［19，20］。

在文献查阅中发现，间接热量测定法被广泛应用于安静和运动过程中的能量代谢测定。间接热量测定法是让受试者佩带呼吸面罩，通过气体代谢装置分析受试者耗氧量和二氧化碳产生量，结合呼吸商和氧热价，间接计算这一段时间内机体的能量代谢值的测定方法。随着技术的进步，先进的便携式的气体代谢装置代替传统体积庞大的气体代谢装置，使得研究不再局限于室内。

王欢等(2011)［21］在中老年肥胖男性身体活动水平与能量消耗特征的研究中，先使用加速度传感器和身体活动日志进行联系的七天身体活动测量，再利用便携式心肺功能仪对静息代谢和特定身体活动能耗进行间接热量测定;戴剑松等(2006)［1］分别通过气体代谢系统和计步器测试五种速度的步行代谢能量消耗和计步器参数，以及记录七天身体活动日志，以此来推导根据计步器参数计算的步行能量消耗和一日总能量消耗的公式;此外，国内学者汤强等(2009)，李洁辉(2003)，王欢等(2010)，庞阳康、崔玖梅(2011)，江崇民等(2011)，张勇(2010)［22—27］利用间接热量测定法分别对各种方式的上肢运动、上下楼梯和走跑运动进行了能量消耗分析。

4 抗阻训练能量测定相关研究

美国运动医学学会(ACSM)的研究报告强调:每日有规律的中等适当水平的身体活动锻炼对现今久坐少动人群有积极的身心健康意义。中等适当水平包括:身体活动能量消耗为每日额外的150到 200kcal，锻炼强度为 3METs 到 6METs［2］。

Phillips、Ziuraitis在2003年和2004年运用美国运动医学学会(ACSM)推荐的针对普通人和老年人的抗阻训练分别对12名大学生和10名老年人进行了能量消耗检测［28，29］。ACSM 推荐的抗阻训练为一组八个15RM的练习，每个练习间歇2min，共24min。实验包括三个部分:静息代谢率的测定、15RM负荷的核定、抗阻训练的能量消耗测定。该研究利用便携式气体代谢装置间接热量法测定。研究发现老年人和大学生的运动强度分别近似为3METs和4METs，符合 ACSM推荐的3METs到6METs的负荷强度;但总的绝对能量消耗 老 年 人 为 76．7 ± 19．8kcal，大 学 生 为108．4 ±30．9kcal，均没达到 ACSM 推荐的 150kcal最低标准。该研究说明为达到ACSM推荐的身体活动的中等强度，抗阻练习可以有与心肺耐力练习的类似效果，并建议可在同一天中再增加一组该抗阻练习或其他活动以达到或甚至超过推荐的能量消耗值，获得身心健康的好处。该研究结果显示应该显著增加身体活动练习方式的多样性和时间分配的灵活性。

Bloomer(2005)［30］在相同的训练时间和相对强度下，比较了有氧训练和抗阻训练的能量消耗。每个训练时间持续30分钟，其中在抗阻训练中，受试者完成70%的1RM负荷5到12次，休息90s到120s，重复该过程至30min;有氧训练为受试者在功率自行车上以70%最大耗氧量骑行30min。结果显示有氧训练的能量消耗大于阻力训练的能量消耗。抗阻训训练的代谢当量强度大约为6METs，属于中等到较强强度，达到了ACSM推荐的身体活动强度。如果该抗阻训练每周锻炼4到5次，则总的能量消耗也能达到推荐值。这说明抗阻训练不仅可以发展肌肉，也可以用于体重管理。

上述两个研究表明抗阻训练在运动强度上可以达到3METs到6METs的中等强度，但单组的能量消耗相比于相同时间的有氧训练要低，且未达到ACSM推荐的最低值，需增加组数才能达到。Haddock、Wilkin(2006)［31］研究了抗阻训练量对运动后恢复期的能量消耗的影响。15名经过抗阻训练的女性受试者完成两个实验方案。实验过程包括九个8RM练习，唯一的区别是重复的组数:完成一组和三组。连续测量从训练热身到训练过程以及训练后120min的恢复期的能量消耗。结果显示三组抗阻训练消耗的净能量显著大于一组抗阻训练消耗的净能量，但每分钟训练消耗的能量没有显著差别;在120min的恢复期中，额外的净能量消耗没有显著的差别，但对应到训练所花费的时间，一组的方案明显有更高的效率。研究说明如果保持抗阻训练的强度，从一组到三组抗阻训练，结果如下:(1)能量消耗速率具有一定的稳定性;(2)抗阻训练的运动量对恢复期的能量消耗没有显著影响。这对生活节凑普遍较快的人们在时间管理上有很重要的意义:进行较短时间(一组)的抗阻训练可以获得与时间较长的(三组)抗阻训练差不多的恢复期能量消耗。

查阅文献发现，Maranda(2010)［32］比较了在绝对强度下Ab Circle健腹器与跑台锻炼的能量消耗，与本研究类似。Maranda(2010)设置的Ab Circle三种模式的的绝对强度为节拍器66bpm，跑台的绝对强度为3．0mph速度及5%坡度，每组进行五分钟，随机排列顺序。取每组运动的后三分钟的能量消耗进行对比。结果显示，三种Ab Circle的锻炼模式的能量消耗与跑台锻炼的能量消耗没有显著差别，验证了该器械在肌肉锻炼和能量消耗两方面均有有效性。

Jesse Vezina(2011)［33］测定了四种抗阻练习(push-ups，pull-ups，curl-ups，lunges)的能量消耗。这四种抗阻练习在实验前随机排序成一组，节拍器为每秒40拍即每秒完成20个动作，直到不能按标准完成动作，随后休息足够的时间使受试者的代谢率降到之前测的静息代谢率的1．0ml/kg/min，才开始下一个练习。12名经过良好训练的年轻受试者(23．6±2．84岁)完成三组，整个实验持续72±5．9min。整个实验利用间接热量法持续监测耗氧量，五秒记录一次。数据结果换算成代谢当量，得出四种抗阻练习的代谢当量分别为:3．31，3．14，3．11 和 4．05METs，在 ACSM 所推荐的身体活动的中等强度范围内。

5 小结与展望

身体活动对减少患得各种慢性疾病或亚健康的风险是很有效的，并能促进心理健康，提升生活质量。通过对抗阻训练的能量消耗进行检测，可以量化运动过程中的代谢进程，用来更好地指导练习者进行抗阻训练，获得更好的健康益处。

上述研究表明利用一些特定的训练方案，抗阻训练能达到ACSM推荐的中等活动要求。抗阻训练是获得健康体适能的一个重要手段，可以刺激肌肉力量的增加，这是不能通过有氧训练得到的。虽然以循环方式或持续方式进行的抗阻练习并不都能达到ACSM推荐的能量消耗，但是其所需时间较少。单组中等强度的抗阻训练可以重复到多组训练以达到ASCM推荐的能够获得健康益处的能量消耗水平;也可以与有氧训练结合起来，达到增强肌肉力量和耐力，增加骨量以及改善身体成分等目的。

通过文献搜索发现，抗阻训练能量消耗的相关研究较少，结合抗阻训练的本身特点及研究热点，其能量消耗的研究方向大致有:各抗阻训练的能量消耗的测定补充;运动员核心力量训练的能量消耗;老年人抗阻训练的能量消耗;静坐少动的工作人员腰腹部抗阻练习的能量消耗等。

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