100米往返间歇跑中的脉搏声谱变化特征分析

【摘要】  目的 探讨100 m往返间歇跑中的脉搏声谱化的特征。方法 用脉搏声谱检测仪对运动员百米往返间歇跑的全过程中的脉搏声谱进行了测定，并与脉搏跳动次数进行比较。结果 发现相同的脉跳次数，其主峰频率和频率范围是不一样的。且随着运动的逐步深入，频率范围有向高低频两端延伸的趋势。特别是在运动的后期，频率范围的低频部分相对固定，而高频部分则继续延伸。结论 间竭跑对和提高运动员的自身系统功能的作用十分明显。

【关键词】  间歇跑，100米 脉搏 声谱 特征

    ［Abstract］  Objective  Intermittent run is an effective way to improve the function of the cardiovascular systems.The frequency of the pulse is a common methed used to control the quality of intermittent run.The function of this method was explored.Methods  The pulse sound spectrum of the athlete in the whole course of the 100-meter intermittent run back and forth was explored by the pulse sound spectrum testing equipment.Then we compared the data with the frequency of the pulse.Results  Although the frequencies of the pulse were the same，their peak frequencies and the frequency ranges were different.The trend of the frequency range was towards the two ends.Especially in the late of the athletic，the low part of the frequency range was comparatively stable while the high part continued extending.Conclusion  The role of intermittent run is obvious to improve the self system function of athlete.

    ［Key words］  100-metre,intermittent run；pulse;sound spectrum；characteristics

    间歇跑是发展运动员的无氧耐力的训练手段之一，普遍认为它对运动员的心血管系统的刺激较大，但究竟有多大作用则是广大教练员所关心的。为此，我们运用脉搏声谱检测系统对间歇跑的全过程进行了测试，其目的是探讨间歇跑运动前后的脉搏跳动次数和脉搏声谱是如何变化的。运用比较的方法监控运动训练，防止运动疲劳的出现，为运动训练提供较为实用的分析评价设备和方法，从而提高运动训练的科技含量。

    1  测试仪器和分析系统

    测试仪器设备是我们多年来一直在研制和开发的测试仪器和分析系统［1］，其主要设备配置和性能是：超低频加速度传感器，其重量为2.5 g，直径10 mm，灵敏度为50 mv/pa，频率响应范围为0.1～20 kHz，动态范围﹥50 dB；滤波放大器处理器（日本NIHON KOHDEN公司）；TEACK（日本）磁带记录仪；HP（美国）数字示波器；信号调理放大器；虚拟分析仪；利用软件（DS02102）在机上建立脉搏声分析系统（自研）。为提高频谱分析的分辨率和增加信息量，本研究采用国内外通常使用的FFT（fast-fourier transform）频谱分析法，对1024点加汉宁窗进行分析［2，3］。脉搏声信号检测及谱分析系统见图1。将检测到的脉搏声存贮于磁带记录仪和计算机中，并现场打印出功率谱图。在实验室中，采用离线分析方法。分析时，用原磁带记录仪回放时，各种脉搏声信号经过低通滤波器（截止频率1.6 kHz）后，通过数据采样系统送入计算机中。其参数设定为：输入信号电压范围为±10 V，采样频率为4 kHz，频率分辨率为Δf=1.953 Hz，脉搏信号采样数据长度为20 K个点，取样时间为T=512 ms。将采样数据以文件形式存储于计算机中。运用SPSS 10.0统计软件对数据进行统计处理。

    2  研究对象与方法

    2.1  研究对象  浙江大学田径队，其中男4人，女4人，运动等级均为田径2级运动员，平均年龄21岁，平均身高：男子（175.57±2.72）cm，女子（164.29±2.29）cm；平均体重：男子（68.20±2.15）kg，女子（54.36±3.07）kg。

    2.2  研究方法

    2.2.1  测试时间  2005年7月23日上午9∶30，室外温度34 ℃。测试地点：浙江大学玉泉校区田径场。

    2.2.2  测试方法  先让运动员静坐20 min，然后将传感器用胶带纸固定在运动员的右手桡动脉的关部，同时由测试人员用手触摸运动员左手桡动脉，记录脉搏跳动次数，测试时间均为10 s。运动中采用同样的方法记录运动员的即刻脉搏跳动次数和脉搏声谱。仪器设备安放在终点处。本研究我们是根据教练员的安排进行测试，并不是我们特意要求，原则是在不影响训练的情况下进行。所以，训练内容是100米往返间歇跑10次，强度要求：男14 s，女16 s；属于调整练习。由于训练强度不大，我们决定每两次测试1次，男子记录单数，女子记录双数，每人共记录5次。

    3  研究结果

    研究结果见表1和图2～3。表1  间歇跑前后脉搏声谱变化统计表

    4  讨论

    安静时脉搏声的主峰频率与脉跳次数的快慢基本相关（P<0.05）（见表1），即脉跳次数少的，主峰频率低，反之则高。反映心肌收缩力量的声波频率幅值与脉搏跳动次数也是一致的。但在相同的脉搏跳动次数，其主峰频率、频率幅值和频率范围是有差别的［4］。说明心肌收缩力量是有差别的，而这通过数脉是无法观测到的。但运动中则没有明显的关联（P>0.05）。

    安静时脉搏跳动次数：女子（69.50±3.00）次/min，男子（66.00±4.32）次/min；主峰频率：女子（8.43±1.02）Hz，男子（6.05±0.51）Hz；频率幅值：女子（188.90±7.32）mV，男子（208.95±18.65）mV；频率范围：女子（1.97±0.02）～（27.68±1.62）Hz，男子（1.95±0.00）～（25.31±1.58）Hz；女子的脉搏跳动次数比男子快，但脉声的主峰频率和频率范围都大于男子，而频率幅值却低于男子［4］，这点与生的观点是一致，男子的心肌收缩力量强于女子。

    从运动后的平均脉搏跳动次数［男子：（148.30±19.22）次/min；女子：（142.40±17.46）次/min］看，其运动负荷属于中等强度，但间歇时间短且随着运动的深入，脉搏跳动次数呈上升趋势。但脉搏声的主峰频率与脉搏跳动次数没有明显的关联（P>0.05）。频率范围：男子（1.45±0.49）～（41.41±10.21）Hz，女子（1.37±0.49）～（38.16±9.64）Hz，运动后的频率范围则向低频和高频两端延伸，但随着运动的进一步深入，其频率范围是低频固定并向高频端延伸［1，5］。但男子的频率范围较女子更为宽些。从脉搏声谱图看，图谱的能量面积加大，特别是最后2次，图谱出现细小的拐点（见图2、图3），机体疲劳开始出现。

    运动后脉搏声谱的平均频率幅值：男子（347.68±59.70）mV，女子（351.95±103.83）mV，表明随着运动的深入，对心血管系统的刺激程度进一步加大，而女子受到的刺激程度又大于男子。

    主峰频率在整个运动过程中，有个上升和下降的过程，但每个运动员出现的次数却不尽相同，男子出现在起始段（2～3次），而女子则出现在中后段（6～8次跑段）。这表明运动员的心肌激活能力与维持存在着个体差异。

    5  结语

    从测试结果看，间歇跑对和提高运动员心血管系统功能的作用十分明显。

    安静时脉搏声的主峰频率与脉跳次数的快慢基本相关，但运动中则没有明显的关联（P>0.05），表明运动员的心肌激活能力与维持和身体的疲劳程度的出现是有差别的［1，4］。

    主峰频率在整个运动过程中，并不能完全反映运动员的心功能状态，这与临床医学的脉搏声研究有较大区别［6～8］，从我们的测试研究发现，应将主峰频率、频率范围和频率幅值三者联系起来看，这样才能分析出运动员机体承受负荷的状态［1，4，5］。

    用脉搏声在运动现场对运动员的运动过程进行连续测试观察，这在国内外都是第一次［9］。我们所设计的测试系统可有效地提取脉搏声信号，从测试数据以及教练员和运动员的反应看，都较为理想，完全可以用于运动训练的实时监控。其特点是快速、无创、准确。

【】
  1 钱铁群，吕萍，闵一建.运动前后脉搏声谱检测的应用分析.运动医学杂志，2002，21（3）：311-313.

2 吕萍，闵一建，钱铁群.运动前后肺音信号的提取与频谱分析.陕西师范大学学报（版），2005，33（3）：62-64.

3 沈壕.声学测量.北京：科学出版社，1986，30-43.

4 沈亚培，钱铁群，闵一建.运动员安静时脉搏声谱特征研究.武汉学院学报，2005，39（3）：65-67.

5 吕萍，钱铁群，闵一建.运动前后脉搏声和肺音信号的同步拾取与特征研究.广州体育学院学报，2005，25（5）：123-125.

6 王炳和，杨颙，相敬林.人体脉搏信号的功率倒谱与倒滤波谱分析.科学通报，1993，38（22）：2099.

7 王炳和，杨颙，相敬林.脉搏声信号检测系统实验设计及功率谱特征.中华物理医学杂志，1998，20（3）：52-56.

8 Qian Tiequn，Min Yijian，Lu Ping.The Effect of joffing on Elder’s cardiopneumatic analysis of the woman’s pulse before and after the 5，000 Meters race.北京体育大学学报（版），2001，4（1）：74-76.

9 秦岭，胡声宇，陈启明.体育生物医学基础研究与进展.北京：人民体育出版社，2002，301-316.