高溫高濕環境中不同預冷方式對賽艇運動員機能狀態的影響

黃興 吳昊 湯一鑄 蔡曉敏

摘要：通過比較高溫高濕環境中不同預冷方式對于賽艇運動員運動能力的影響，為有效提高運動員在高溫與高濕環境中進行訓練和比賽時的運動能力提供一定的實踐基礎和理論依據。方法：以8名賽艇運動員為研究對象，以2014年7-8月的湖北國際水上訓練基地作為自然高溫高濕環境，按照對照組→冰背心組→口服冰漿組→聯合預冷組的順序，進行4次測試，每次測試的時間間隔為1周，形成自身對照。預冷后即刻測定核心體溫、心率、血氧飽和度、血流灌注指數等生理指標，然后立即進行20 min的賽艇測功儀測試，運動后即刻測定同樣的生理指標。結果：1）采用口服冰漿+冰背心聯合預冷組的測試成績與對照組比較，差異具有顯著性（P<0.05）。2）口服冰漿組預冷前后身體的核心溫度比較，差異具有非常顯著性（P<0.01）；聯合預冷組預冷前后身體的核心溫度比較，差異具有非常顯著性（P<0.01）。3）聯合預冷組預冷前后心率比較，差異具有非常顯著性（P<0.05）；對照組、冰背心組、口服冰漿組預冷前后心率比較，未見顯著性差異。4）采用口服冰漿+冰背心聯合預冷組預冷前后體表溫度比較，差異具有顯著性（P<0.05）；冰背心、口服冰漿預冷、對照組預冷前后比較，未見顯著性差異。 結論：1）在高溫與高濕環境中，口服冰漿+冰背心聯合預冷可有效提高賽艇運動員20 min測功儀測試成績，為高溫高濕環境中賽艇運動員有效發揮競技水平提供一定的實踐和理論依據；2）聯合預冷可有效降低核心體溫、體表溫度、心率和血流灌注指數；3）預冷對于運動員的血氧飽和度和血紅蛋白沒有顯著影響。

關鍵詞： 高溫高濕；預冷；賽艇；冰背心；口服冰漿；賽艇運動員；機能狀態；運動能力；體溫；血流灌注

中圖分類號： G 808.1 文章編號：1009783X（2016）03024605 文獻標志碼： A

Abstract：This study is to explore the impact of three precooling methods under high temperature and high humidity environment on rowers performance，and to provide certain theoretical and practice basis to athletes and coaches in the actual games.Methods：8 rowing athletes in Hubei Rowing Team were selected to carry on the serial number，and each athlete was to complete the control group，oral ice slurry group，ice vest group，and oral ice slurry + ice vest combined precooling interventions，interval time of each precooling interventions for 7 days.The experimental process of athletes includes measuring the basic value，then precooling intervention，and then testing athletes carrying 20min rowing power test.The core temperature was measured with ear temperature instrument；hemoglobin，blood flow perfusion index，heart rate are measured by Masimo Radical-7；surface temperature was measured by infrared imaging instrument.Results：1） Compared with the control group，the groups which underwent oral ice slurry precooling，ice vest precooling and combining precooling method performed significantly better（P<0.05） in 20min rowing power test.2） Before and after the body's core temperature of the precooling oral ice slurry and joint precooling group had a very significant difference（P<0.01）；The control group and ice vest group had no significant difference before and after the precooling.3） The heart rate of oral ice slurry group and joint precooling group before and after the precooling had a very significant difference（P<0.01）；before and after the heart rate of the precooling the ice vest precooling group had no significant difference；4） The skin surface temperature in the control group，ice vest group and oral ice slurry group had no significant difference before and after the precooling，but the skin surface temperature of joint precooling group before and after the precooling had significant difference（P<0.05）.5） Before and after the precooling the blood perfusion index of oral ice slurry group and ice vest precooling group had no significant difference，but the blood perfusion index of joint precooling group had significant difference（P<0.05）.Conclusion：1） Under the condition of high temperature and high humidity three precooling measures all made the athletes rowing sport ability improved，but the combination of oral ice slurry + ice vest precooling method was much better；2） The precooling mechanism is characterized the core of lower body temperature，heart rate，blood flow perfusion index，increase body heat reserve capacity.3） Precooling has no significant impact on oxygen content and Hb of the athletes.

Keywords：high temperature and high humidity environment；precooling；rowing；ice vest；oral ice slurry；rower；；functional status；athletic ability；body temperature；blood perfusion

根據環境溫度與人體熱平衡之間的關系，通常把35 ℃以上的生活環境和32 ℃以上的訓練環境視為高溫環境，相對濕度在60%以上的環境稱為高濕環境[1]。高溫是人們經常遇到的應激源之一，高溫應激時人體神經、內分泌、免疫等系統會出現一系列的病理、生理改變，導致機體疲勞，生活、工作、運動能力下降，嚴重時影響健康，甚至危及生命。許多賽事的舉辦在高溫、高濕環境下進行，這樣的環境導致人體機能表現為：運動提前終止、疲勞、運動能力降低、熱儲備量低、核心溫度升高、代謝紊亂等生理反應[25]。隨著現代科技的發展，科研工作者對競技體育實踐活動出現的問題進行研究，確保能夠最大限度地提高運動員在高溫與高濕環境下的運動能力。許多研究已經表明預冷對于降低運動前身體的核心溫度、提高熱儲備能力和運動能力是有效的方式，預冷是目前運動員廣泛使用的方法，用來延緩因高溫高濕而導致的運動疲勞和運動能力的降低[610]。預冷方法包括外部預冷和內部預冷，具體的方法有空氣預冷、冷水浸泡、冰漿預冷、使用冰背心、聯合預冷。常用的預冷措施是通過外部預冷，例如冷水浸泡和使用冰背心。最近的研究表明：內部預冷或聯合預冷方法，例如口服冰漿或口服冰漿+冰背心對于有效降低身體核心溫度和提高運動能力可能更加有效；但具體哪一種預冷方法更加方便、快捷、有效地提高運動員的運動能力，至今仍不清楚。

本研究以8名湖北賽艇隊運動員為研究對象，以2014年7-8月的湖北國際水上訓練基地作為自然高溫高濕環境，探索不同預冷方式對賽艇運動員運動能力的影響，旨在為有效提高運動員在高溫與高濕環境下進行訓練和比賽時的運動能力，提供一定的實踐基礎和理論依據。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究于2014年7-8月在湖北省國際水上訓練基地進行，受試對象為8名湖北省隊男子公開級賽艇運動員，受試者基本情況見表1。

1.2 研究方法

1.2.1 研究方案

本研究采用隨機順序自身對照設計。每人4次實驗，并完成相同的實驗流程，每次實驗間隔7 d，以避免前次測試對后次測試結果產生影響。測試時間在每天的相同時間進行（±1 h），以減少與時間相關的干擾因素影響測試結果。每位受試者進行實驗的順序為1）無預冷對照組（C）→2）冰背心預冷組（J）→3）口服冰漿組（Ice）→4）聯合預冷組口服冰漿+冰背心（Ice+J）。受試者在測試前24 h補充足夠的能量和水，避免飲酒和進行劇烈的運動。

1.2.2 預冷干預措施

冰背心預冷組（J）受試者穿內含PC25的冰背心（PCP Australia，West Perth，WA）。在固態情況下是白色、透明的固體物質，熔點為25 ℃，每cm2帶走身體的熱量是3.5 J。由澳大利亞體育協會設計（Canberra，Australia），這個背心前后有4個密封的口袋（140 mm×140 mm），內裝有用于預冷的PC25，預冷時間為30 min。

口服冰漿預冷（Ice）共8.1 g/kg體重在30 min內，2.7 g/kg體重每10 min，冰漿的溫度是0 ℃，對照組礦泉水溫度23 ℃。

聯合預冷組冰背心+冰漿（J+Ice）同時使用這2種預冷方法30 min。穿冰背心PC25，口服冰漿8.1 g/kg體重在30 min內，2.7 g/kg體重每10 min，冰漿的溫度是0 ℃。對照組礦泉水溫度23 ℃。

運動形式：受試者在高溫高濕環境下，進行20 min賽艇測功儀測試。

1.2.3 機能狀態評定指標

心率通過Masimo Radical7連續監測。

核心溫度采用耳溫計測耳道鼓膜溫度，Muir發現鼓膜溫度比測肛腸溫稍準確，尤其在體溫峰值測量上。

皮膚表面溫度采用紅外測溫計測量。

血流灌注指數通過Masimo Radical7連續監測。

血紅蛋白通過Masimo Radical7連續監測。

1.2.4 數理統計法

實驗數據采用SPSS 17.0統計學軟件進行分析，結果用平均數標準差表示，統計方法采用方差分析和配對樣本t檢驗，并以P<0.05作為差異顯著性水平，非常顯著性水平為P<0.01。

2 結果

2.1 不同預冷方式對于賽艇運動員運動能力的影響

在賽艇運動測試距離方面，口服冰漿+冰背心聯合預冷組與對照組相比，具有顯著性差異（P<0.05）；聯合預冷與只使用口服冰漿或冰背心相比，具有顯著性差異（P<0.05）；而口服冰漿組和冰背心組與對照組相比，均未見顯著性差異。見表2。

2.2 不同預冷方式對于賽艇運動員身體核心溫度的影響

口服冰漿組在預冷前后身體的核心溫度比較，差異具有非常顯著性（P<0.01）；聯合預冷組預冷前后身體的核心溫度比較，差異具有非常顯著性（P<0.01）；對照組和冰背心組預冷前后比較，未見顯著性差異，見表3。

2.3 不同預冷方式對于賽艇運動員心率的影響

聯合預冷組預冷前后心率比較，差異具有非常顯著性（P<0.01）；冰背心、口服冰漿、對照組預冷前后心率比較，未見顯著性差異，見表4。

2.4 不同預冷方式對于運動員體表溫度的影響

口服冰漿+冰背心聯合預冷組預冷前后體表溫度比較，差異具有顯著性（P<0.05）；對照組、口服冰漿組、冰背心組預冷前后體表溫度比較，未見顯著性差異，見表5。

2.5 不同預冷方式對于運動員血流灌注的影響

對照組、口服冰漿組、冰背心組預冷前后的血流灌注指數比較，未見顯著性差異；口服冰漿+冰背心組預冷前后的血流灌注指數比較，差異具有顯著性（P<0.05），見表6。

2.6 不同預冷方式對于運動員血氧飽和度的影響

賽艇運動員預冷前后的血氧飽和度比較，未見顯著性差異，見表7。

2.7 不同預冷方式對于運動員血紅蛋白質量濃度的影響

口服冰漿+冰背心聯合預冷運動員預冷前和預冷后血紅蛋白含量比較，差異具有顯著性（P<0.05）。對照組、口服冰漿預冷、冰背心預冷運動員預冷前后血紅蛋白質量濃度比較，未見顯著性差異，見表8。

3 分析與討論

3.1 關于聯合預冷

聯合預冷是聯合2個或更多的預冷措施，這種預冷方法對運動能力的提高更有幫助，其主要機制是通過提高熱儲備、降低溫度調節壓和中樞血管收縮等。有研究表明，與單因素的預冷策略相比，聯合預冷（穿冰背心和口服15 ℃的水）進一步提高了運動者的運動能力。Ross等[11]研究表明，使用聯合預冷方式（口服冰漿14 g/kg體重和敷冰毛巾）可達到更好的預冷效果，同時與單因素預冷措施相比，聯合預冷方法使直腸溫度的改變更明顯（0.12～0.76 ℃）。

研究表明：聯合預冷的作用機制主要是內外聯合預冷可以使核心溫度的降低幅度增加，導致高溫高濕環境中的中樞神經系統興奮性得以有效提高，進而使運動能力提高[12]。例如，在運動前進行聯合預冷（口服冰漿和使用冰毛巾）在30 min的自行車運動中可使運動能力提高3%（8 W），其中能力提高最明顯的是在后半部分的運動中（3.6%，10 W）。相似的預冷方法（口服液體和穿冰背心）在60 min運動前和15 min的運動間歇，在90 min的間歇沖刺運動中提供了可持續的運動，使受試者跑速提高10.6%，并縮短了28 s的跑步時間。這些結果在實際比賽中的應用更加有效[13]。

在本研究中，使用聯合預冷方法對運動能力提高的影響可能比單獨使用一種預冷方式有更好的效果；但需要說明的是，出于運動隊訓練安排等原因，本研究中運動能力的測試采用20 min測功儀測試，重點測試運動員的有氧耐力水平。另外，同樣出于訓練安排的原因，實驗設計采用的是隨機順序自身對照設計，無法采用隨機均衡交叉自身對照設計進行順序控制；所以可能存在訓練效果疊加等因素，對最后一次測試結果產生影響。Burke等[14]試圖通過同時使用頭部和手部局部預冷，以及頭部、頸部、手部、冰背心和冰袋在腿上的混合方式，去確定提高沖刺能力的最佳預冷方法和預冷量。Lee等[15]研究了聯合預冷方法對運動能力的影響，結果顯示在30 min服用冰漿（14 g/kg體重）和使用冰毛巾（覆蓋軀干或臂膀）時，平均功率提高3%，而46.4 km的運動時間降低了1.3%。雖然其運動能力的測試方法和聯合預冷的使用方法與本研究有所不同；但2種方法都是從內部和外部降低核心體溫，且測試方法均涉及有氧耐力測試，故其結果與本研究相符。

3.2 聯合預冷與運動能力

聯合預冷較單獨的預冷方法效果更明顯，對賽艇運動員運動能力的提高具有顯著作用。Carly等[16]的研究對12名自行車運動員使用不同的預冷方法，環境溫度35 ℃、濕度60%，運動形式為70 min的間歇性重復沖刺運動，結果表明聯合預冷方法與冰背心預冷效果明顯[15]，對于運動員的運動能力有提高的作用。Lee等[15]的研究表明聯合預冷（注入14 g/kg體重冰漿，同時敷冰毛巾）組與對照組相比，在功率上取得了3.0%的增加（約8 W）和運動時間1.3%的提高（1.06 min）；冷水浸泡的結果和對照組相比，則并不明顯。Quod等[17]的研究比較了聯合預冷與單獨預冷的區別，聯合預冷的方法為30 min的冷水浸泡后，進行40 min的冰背心預冷，運動形式是40 min的功率自行車運動，環境溫度為（34.3±1.1）℃、濕度為（41.2±3）%，研究結果表明：聯合預冷組與對照組平均功率相比，差異具有非常顯著性（P=0.009），且運動成績提高了8%。還有研究表明，聯合預冷方法對于集體項目運動員的運動能力的提高效果較好。以上的研究均表明，聯合預冷較單獨預冷方法更有助于運動能力的提高，特別是對于有氧耐力水平的提高有較為顯著的效果，這與本研究的結果相符。

聯合預冷的基本原理是通過同時使用按比例組成的預冷措施，提供額外的預冷，從而對核心溫度和體表溫度均產生影響。Ross比較了聯合預冷（同時使用冰漿和冰毛巾）與對照組和冷水浸泡（10 ℃），運動形式是耐力自行車運動訓練，他們發現聯合預冷可提高運動能力。Ross在研究中指出，聯合預冷的有效性為預冷措施在運動場上的實施提供了可行性。聯合預冷方法不僅有助于預冷身體，使身體的熱儲備能力提高，而且增強了運動前的水合作用[11]。Lee等[15]的研究顯示，在高溫高濕的環境下，單獨使用口服冰漿預冷對于重復沖刺能力是沒有影響的，而聯合預冷方法（口服冰漿+冰背心）則可以導致更低的核心溫度，并提高運動能力。

3.3 預冷與體溫

本研究表明，口服冰漿預冷可使核心體溫顯著性降低。Siegel使用7.5 g/kg體重的-1 ℃冰漿在30 min內完成，得到與本研究相一致的結果。本研究中穿冰背心的預冷方式使身體的核心溫度有下降趨勢，但沒有顯著性變化。這與Castle等[18]和Marino[19]的研究結果一致。Yeargin認為預冷提高運動能力的機制主要是使身體核心溫度緩慢升高，這一結論被許多研究進一步的證明，預冷的血液經過循環，增加了皮膚的熱儲備能力，這可能是溫度升高過程變緩的重要原因[20]。

很多研究表明，預冷后核心溫度的降低范圍通常在0～1 ℃，然而身體的核心溫度降低和對運動能力的影響之間沒有明顯的相關。Bergh等[21]的研究顯示，預冷后運動能力反而降低，導致這一結果的原因可能是核心溫度的降低過大，達到了1.9 ℃；因此，可以假設，如果預冷使核心體溫下降超過極限水平，進一步的預冷將不具有積極的作用，反而會導致運動能力下降。當前的研究沒有對極限體溫進行更加詳盡的描述，大部分研究中都可清楚地看到預冷的積極作用，通常在核心溫度降低1.5 ℃以內均有較好效果。

3.4 預冷與心率

本研究顯示，預冷后聯合預冷組運動員的心率顯著性降低。Arngrimsson在研究中發現， 受試者在38 min的熱身中使用冰背心與不用冰背心相比，在完成5 km全力跑時，測試成績提高了13 s。這一研究表明，在熱身期間使用冰背心會帶來更低的心率（11次/min），更少的溫度不適感和更低的直腸、皮膚、身體溫度（0.2、1.8、0.4 ℃）[22]。

許多的研究表明，在穩定的環境條件下，預冷后運動期間的心率是降低的。Olschewski在談到關于預冷降低心率的可能原因時，認為主要由于皮膚溫度的改變，使生物化學反應過程的速率增加[23]；然而，Burdon等[24]認為更高的靜脈壓導致靜脈回流增加，并提高了血液中氧的利用，因此，預冷導致心率降低的可能原因有待進一步驗證。

3.5 預冷與血流灌注指數

血流灌注是指單位時間內流入器官內的血液量，血流灌注指數（perfusion index，PI），反映了脈動血流情況，即反映了血流灌注能力。脈動的血流越大，脈動分量就越多，PI值就越大。從表5可看出，口服冰漿組和聯合預冷組在預冷前后血流灌注指數明顯下降。在高溫條件下運動員運動能力降低的潛在機制是熱壓對于心血管系統的影響。身體的熱消耗和活動的肌肉對于血流進行競爭。由于熱消耗，導致皮膚血流量增加，進而心血管壓增加。對于相同的運動強度，許多的研究表明在預定的運動強度下預冷后運動心率降低，當皮膚和核心溫度都降低時，散熱所需的血流量降低，導致中樞血流量增加，每搏輸出量增加，心率降低。散熱對于血流量的降低可能有積極的作用，Rob等[25]的研究表明在高溫環境下預冷后運動，羊的胃腸血流量顯著降低。Burdon等[26]的研究表明，中樞神經系統疲勞可能受到細胞內激素反應的影響。另外，相對于中樞活動的影響，在工作的肌肉內細胞激素的存在可能對疲勞有更加直接的影響。Supinski等[27]研究剝了皮的小鼠肌肉在接觸到內毒素時，最大能量產生能力降低20%～40%。預冷后溫度壓的降低可能使腹部血流量的降低最小化，因此，推遲了代謝廢物泄露到身體的循環中，結果提高了運動能力。

4 結論

1）在高溫高濕環境下，口服冰漿+冰背心聯合預冷可有效提高賽艇運動員有氧耐力水平，為高溫高濕環境中賽艇運動員有效發揮競技水平提供一定的實踐和理論依據。

2）聯合預冷可有效降低核心體溫、體表溫度、心率和血流灌注指數，對于高溫高濕環境中保持運動員的機能水平起到較好的效果。

3）預冷對于運動員的血氧飽和度和血紅蛋白沒有顯著影響。

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