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運動生理週訊(第95期)

登階測驗(step test)(June 08, 2001)

王順正

　　登階測驗是1943年，由美國哈佛大學疲勞研究所Brouha教授所提出的，是以登階運動後的心跳恢復率來判定心肺機能的一種簡便而有效的方法。Brouha教授所提出的登階測驗方式(簡稱為「哈佛登階測驗」)，是以20英吋(50.8公分)台階、每分鐘的上下頻率30次、與運動時間最長5分鐘，並且記錄登階測驗運動後休息時1分到1分30秒、2分至2分30秒與3分至3分30秒的三個脈搏數，以做為評估人體對於身體負荷下的調整與恢復能力。心肺耐力指數的計算方式，是以運動的時間(秒數)乘以100為分子，三次心跳的和乘以2為分母。「哈佛登階測驗」獲得眾多研究證實其評估最大氧攝取量的效度，不過其測驗之效度係數則只有0.41(96名23至62歲男性)、0.38(135名17至32歲男性)與0.55(44名17至19歲男性)。

圖一、登階測驗圖。
資料來源：勞工安全衛生研究所勞工健康體能資料庫。

　　「哈佛登階測驗」方法提出之後，由於運動量、強度與對最大攝氧量的評估效度不高，後來曾先後就台階高度、持續上下登階時間、上下登階的速度等做修正。大部份的研究利用25至46公分的台階高度、3分鐘的運動時間與每分鐘15至28次上下頻率之登階測驗方式，來評估受測者的最大攝氧量。研究顯示這種較低負荷的登階測驗結果評估最大攝氧量的效度在0.48至0.87之間、信度在0.80至0.91之間。還有一些研究，依據受測者身高的特定比例，來進行相對作功相同的登階測驗，以避免身高差異形成的「強度」變異。所有有關「修正哈佛登階測驗」評估最大攝氧量的效度與信度研究皆發現，簡單與方便的登階測驗是評估最大攝氧量的有效方法。

　　儘管大部分的研究發現登階測驗是評估最大攝氧量的有效方法，但是，也有研究認為利用這種非最大運動測驗方式來評估最大運動能力的方法，容易獲得相當大的測驗誤差。林正常也指出，登階測驗雖然有不需要大場地、不受天候影響與不需昂貴儀器的優點，但是，其測驗的效度仍然具有極大的變異。

　　1995年本人利用效度概化(普遍性)的整合分析法(meta-analysis)，整合31篇這種單一階段登階測驗用來評估最大攝氧量的效度研究結果(受試者人數共有1612人次)。整合分析的研究結果發現，不管最大攝氧量是以腳踏車測功器、原地跑步機或其他方式測量，登階測驗評估最大攝氧量的效度皆未達概化。青少年與女性較適合採用登階測驗來評估最大攝氧量，登階測驗的時間則以3分鐘的運動時間較具效度普遍性。登階測驗評估最大攝氧量的真正效度則只在0.7左右。由此可見，雖然所有登階測驗評估最大攝氧量的效度研究，皆發現登階測驗是有效評估最大攝氧量的方法，但是，如果同時考慮到登階測驗與最大攝氧量的測驗信度時，為了提高登階測驗的效度，有必要考慮受試者的年齡與性別。

　　長期以來，登階測驗一直被用來作為評量一般社會大眾的心肺功能指標，行政院體育委員會更於2000年四月二十九日公佈之「國民體能檢測實施辦法」中，明訂「登階測驗」為評量心肺耐力的檢測方式。同時採用35公分高立體臺階、並以節拍器控制上下臺階的頻率，檢測程序如下：
1. 受測者站立於台階前，配合節拍器節奏，以每分鐘九十六拍之速度，每四拍上下台階一次，持續三分鐘。
2.完成登階測驗後，立即測量一分鐘至一分三十秒、二分鐘至二分三十秒、三分鐘至三分三十秒三次脈搏數。
3.將三次測得之脈搏數代入公式中計算心肺耐力指數。
4. 心肺耐力指數＝運動持續時間(180秒)×100 / 三次脈搏總和×2。

　　整體而言，登階測驗是透過的絕對強度固定的測驗(台階高度、時間、頻率)，造成每個受測者的相度強度不同，形成不一樣的身體心跳反應。因此，可能形成能力較好者的心跳反應變異過低，降低測驗的效度。針對女性、青少年、老年人等，心肺功能較差之一般大眾，進行登階測驗的結果仍有一定程度的效度。而且，當受測的對象人數眾多時，登階測驗還是有其簡單、不易發生運動傷害的優點。只是，隨著年齡的增加，登階測驗的測量值會受到受測者最大心跳率降低的影響，會有「越老登階測驗結果越好」的嚴重問題(圖二，依據行政院體育委員會公佈之「八十八年度臺閩地區男性與女性體能檢測基本資料」)。

圖二、八十八年臺閩地區20至65歲男性與女性心肺耐力指數變化圖。
(資料來源：http://163.29.141.191/spo/publish/statics/體能表.htm)

　　除了傳統的單一階段登階測驗以外，俄州登階測驗(Ohio State Unuversity step test)與密西根登階測驗(F-EMU step test)以多次漸增強度的登階測驗方式，以及加拿大有氧適能測試(Canadian Aerobic Fitness Test,CAFT)則以雙級台階的方式，進行多重階段的登階測驗，以評量受試者的心肺適能。有關多重階段的登階測驗研究發現，以多重階段登階測驗評估受試者最大攝氧量的效度在0.40至0.94之間，測驗的信度則在0.75至0.95之間。整體而言，多重階段登階測驗亦是評估最大攝氧量的有效與可信方式。不過，此類登階測驗方式較為複雜，不適合進行大量受測者的檢測。