對鎮江市射箭運動員射箭撒放時足底壓力與心率變異的關聯分析

陳 玲，張 憲

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對鎮江市射箭運動員射箭撒放時足底壓力與心率變異的關聯分析

陳 玲，張 憲

本研究應用實驗法、文獻資料法以及數理統計法等研究方法，以鎮江市體校7名射箭運動員為測試對象，使用德國足底壓力測試系統、心率監控系統對受試者在訓練和模擬比賽期間的撒放動作進行足底壓力以及心率變異性進行分析。

射箭；心率變異性；足底壓力

1 前言

隨著射箭的形式不斷發展，競爭也越來越強烈，在訓練中要通過不斷的創新和總結，才能不斷的提高運動員的訓練成績?，F代的運動訓練都是講求科學化發展的，通過科學手段來證實一切，目前在國內很多的優秀運動項目中設立了專門的科研團隊，這些科研者們通過儀器采集的數據和實際技術動作要求相結合，觀察其中變化差距，采取相應的訓練方法和手段來提高運動員的競技水平，這種方法結果證明是切實可行的。因此本文采用的儀器對運動員訓練比賽進行數據的調查與分析，并對撒放階段采集到的數據結果提出相應的分析，為解決運動員在撒放階段的穩定和提高運動員競技水平具有一定的研究價值。

2 實驗對象和方法

2.1 研究對象

本文的研究對象為鎮江市少體校射箭運動員7人(男4名和女3名)。受試者基本情況如下：

表1 受試者基本情況

2.2 研究方法

2.2.1 文獻資料法

通過中國期刊數據庫進行相關文獻搜索，并查閱大量資料，對文獻進行歸納整理。

2.2.2 實驗法

2.2.2.1 實驗設備

足底壓力測量設備：zebris是德國足底壓力測量系統，采用電容式力傳感器，按矩陣方式排列，傳感器多達17024個，該測量平臺能夠測量站立或行走狀態下足底的動態與靜態壓力分布。

心率監控設備：芬蘭MEGA心率變異性測試儀。

2.2.2.2 測試指標

足底壓力指標：通過zebris足底壓力測量系統測定足底壓力的移動面積，從而受試者在不同環境下姿勢穩定性。

心率變異性指標：本研究采用MEGA心電監控系統測得心率數據，通過隨儀器配備的分析軟件進行心率變異性的分析，從而反映受試者自主神經活動情況。

2.2.3 數理統計法

實驗所得數據采用spss17.0統計軟件進行處理，通過單因素方差分析和獨立t檢驗對數據進行分析。

3 實驗結果

3.1 不同環境下射箭運動員心率變異性的比較

本研究不同環境下射箭運動員心率變異性各指標變化如下(如表2)：

從數據分析我們可以得出，訓練和模擬比賽環境下：運動員平均心率顯著高于全天安靜值，表明射箭運動員在射箭過程中心率高于安靜狀態；運動員SDNN指標顯著低于全天安靜值，表明射箭運動員在射箭過程中心率變異性降低，自主神經活動低于安靜狀態；運動員FNN50指標顯著低于全天安靜值，表明射箭運動員在射箭過程中交感神經活動低于安靜狀態；運動員應激指數顯著高于全天安靜值，表明射箭運動員在射箭過程中運動員的應激水平顯著高于安靜狀態。

3.2 訓練和模擬比賽環境下射箭運動員足底壓力的比較

如表3所示，運動員在訓練和模擬比賽環境下進行射箭撒放動作期間，反映身體姿態平衡的足底壓力各指標都沒有顯著性差異，表明運動員在訓練和模擬比賽期間撒放動作時，身體控制能力沒有受到顯著影響。

表2 不同環境下的心率變異性各指標情況

注：*p<0.05，運動狀態 vs 全天安靜；**p<0.01, 運動狀態 vs 全天安靜

表3 訓練和模擬比賽之間足底壓力各指標的比較

注：*p<0.05，訓練 vs模擬比賽；**p<0.01, 訓練 vs 模擬比賽

4 分析與結論

4.1 不同環境下射箭運動員心率變異性的差異

心率變異性反應機體自主神經活動情況，機體的應激狀態影響自主神經活動，而訓練和比賽環境下射箭過程中產生的應激是不同的，因此理論上心率變異性是可以反映不同環境下射箭過程中(撒放階段)的應激情況。有學者對日本射箭運動員進行不同環境下心率和應激情況進行研究后發現，比賽比訓練更能增加射箭運動員心率和焦慮。本研究結果也支持上述觀點，本研究中模擬比賽期間心率和應激指數比訓練時顯著性增高。比較賽前和賽中心率變化的諸多研究中，也出現賽中心率顯著高于賽前心率的情況。有學者認為應激開始于賽前，到比賽開始時達到高峰。其原因可能為肌肉活動和心理調節兩個方面。通常認為肌肉活動期間心率增加是由迷走神經活動下降，同時交感神經活動持續升高引起的[1]。有學者對不同強度運動后心率和血去甲腎上腺素同步性進行研究后發現，當運動強度為30%最大強度時，去甲腎上腺素濃度并未上升，表明心率增加只由迷走神經活動下降導致，而與交感神經活動無關[2]。當強度增加至中高強度時，則可觀察到去甲腎上腺素濃度伴隨心率同步顯著性升高。在中高強度運動中這種同步變化表明交感神經活動作為額外的作用機制，結合迷走神經活動下降機制共同導致心率升高。而本研究訓練與模擬測試環境相比，LF指標未有顯著性變化，部分支持上述觀點中交感神經活動可能在射箭運動導致心率升高中作用并不顯著。同時可能由于射箭撒放階段肌肉活動強度較小，不足以引起交感神經活動干預心率變化。但模擬比賽與全天、測試對比雖無顯著性差異，但是有增高趨勢，同時模擬比賽LF/HF比值也高于訓練和全天，提示運動員在比賽期間雖然交感神經對心率作用不顯著，但是呈現交感神經活動逐漸增加的趨勢。而對于射箭運動員在何種條件下交感神經活動顯著作用于心率控制，則有進一步研究的必要。

本研究結果顯示SDNN、RMSSD、Pnn50、總功率、HF、LF指標在訓練和模擬比賽期間與全天安靜值相比都有下降趨勢，其中SDNN、Pnn50呈顯著下降。而模擬比賽和訓練期間相比的研究結果也有相同結果。產生上述研究結果原因可能由于運動期間代謝增加會伴隨著HRV頻域分析指標總功率和時域分析指標SDNN下降，HRV頻域分析各指標絕對功率都降低，而在時域分析中表現為Pnn50指標出現顯著性下降，因此最終導致運動中迷走神經活動下降[3]。有研究表明25-30%最大強度運動期間心率調節迷走神經起到主要作用，而總功率下降程度最多(超過60%)[4]。本研究結果與上述研究結論基本一致。同時該學者還指出LF和HF所占百分比可以作為評價運動強度的指標。當運動強度在最大強度30%以內時，LF百分比基本不變；但當大于30%時，LF會出現顯著下降。本研究中LF在運動狀態下(訓練和模擬比賽)與全體安靜狀態相比出現了一定下降趨勢，而且模擬比賽和訓練相比也出現了輕微下降，但是下降不顯著也符合射箭運動強度特點。提示可以將該指標有可能作為射箭運動員強度監控指標，輔助生化監控指標充實既有監控體系。而本研究結果顯示雖然LF和HF能夠反映一定的變化趨勢，但是與其相對應的時域分析指標SDNN、Pnn50對不同強度射箭運動評價更為敏感。

綜上所述，射箭運動員隨著比賽壓力增加。自主神經系統表現為迷走神經活動下降，而交感神經活動逐漸增加，但交感神經對于心率自主控制機制不產生主要作用，而是迷走神經活動下降對心率自主控制其決定性作用。HRV時域分析相關指標在運動時與安靜狀態相比呈顯著下降。HRV相關指標能夠反映不同環境下射箭運動員的自主神經系統調節趨勢。而時域分析指標更為敏感，而其有實時、無創的特性也更為運動員所接受，因此可以考慮將其納入射箭運動員常用機能監控指標體系。

4.2 訓練和模擬比賽環境下射箭運動員足底壓力比較的分析

訓練環境與模擬測試環境下撒放階段足底壓力的95%置信橢圓面積和質心移動總長相比無顯著性差異。但與模擬測試環境相比，訓練環境下撒放階段置信質心移動總長有增加趨勢。其原因可能為當比賽難度增加時，身體姿態控制難度隨之增加，身體擺動幅度因而增加。有研究表明射箭運動員冠狀面與箭靶平行，其身體姿勢上下擺動通常不大，而處于射箭運動員水平面與箭靶垂直的方向，其身體姿勢水平面擺動通常較冠狀軸擺動更大。而射箭運動員水平面方向的擺動分為前后擺動和左右擺動。國外學者[5]認為當射箭難度增加時，身體姿勢左右擺動減少，但是前后擺動增加，并且在身體優勢側擺動幅度更大。其原因可能為當身體姿態擺動在一個方向受到限制，則會在其他未受限制的方向代償性的增加。該研究結論或許可以解釋本研究結果中為了應對瞄準箭靶的要求，限制了和箭靶平行的射箭運動員冠狀面的擺動，而代償性的增加了與箭靶垂直的水平面各方向的擺動。之所以產生質心垂直移動小于質心水平移動，有研究認為髖部內收肌肉和外展肌肉控制質心在升降，從而產生加諸于雙腳的垂直反應力。而進行瞄準這種精細動作時，髖部內收肌群和外展肌群活動必然降低。而針對水平面的前后擺動和左右擺動兩方面的因素，對維持身體姿態和瞄準動作的意義也是不同的。認為當射箭難度增加時有學者認為前后擺動相比瞄準而言，對維持身體姿勢的意義更大[6]。簡單的維持直立身體姿勢需要身體各部分通過不同方向擺動(前后、左右、上下方向)進行協調。

綜上所述，在足底壓力評價訓練和模擬比賽不同環境下射箭運動員站立姿態的穩定性方面，足底壓力相關指標并沒有顯示出足夠的敏感性以反映兩個環境下運動員身體姿態穩定性的差異。當射箭難度增加，導致射箭運動員身體姿勢水平面擺動較冠狀面擺動增加的趨勢。可以進一步通過足底壓力探討不同環境下射箭運動員身體姿態水平面(左右擺動和前后)擺動差異，為射箭運動員訓練手段的豐富提供理論基礎。

5 結論

射箭運動員運動時心率變異性下降，表明自主神經活動對心臟控制下降；運動員應激狀態可能導致交感神經和迷走神經活動共同下降。其中迷走神經活動下降對成績影響較交感神經活動更大；射箭運動員應激指數越低，則越傾向于取得更好的成績。反映自主神經活動對心率控制能力增強，相對交感神經活動的影響尤其是迷走神經活動上升影響更大，從而心率增加相對更少；射箭運動員身體姿勢越穩定，晃動越小，則越易于取得良好的成績。同時射箭運動員在進行射箭動作過程中的身體姿態穩定是一種動態微調的穩定。

[1] Krstacic A, Krstacic G, Gamberger D. Control of heart rate by the autonomic nervous system in acute spinal cord injury[J]. Acta Clin Croat. 2013. 52(4): 430-5.

[2] Orizio C, Perini R, Comande A, Castellano M, Beschi M, Veicsteinas A. Plasma catecholamines and heart rate at the beginning of muscular exercise in man[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1988. 57(5): 644-51.

[3] Arai Y, Saul JP, Albrecht P, et al. Modulation of cardiac autonomic activity during and immediately after exercise[J]. Am J Physiol. 1989. 256(1 Pt 2): H132-41.

[4] Perini R, Orizio C, Baselli G, Cerutti S, Veicsteinas A. The influence of exercise intensity on the power spectrum of heart rate variability[J]. Eur J Appl Physiol Occup Physiol. 1990. 61(1-2): 143-8.

[5] Balasubramaniam R, Riley MA, Turvey MT. Specificity of postural sway to the demands of a precision task[J]. Gait Posture. 2000. 11(1): 12-24.

[6] Balasubramaniam R, Turvey MT. The handedness of postural fluctuations[J]. Human Movement Science. 2000. 19(5): 667-684.

The Correlation Analysis for Plantar Pressure and Heart Rate Variability in the Release Stage of Archery

Chen Ling，Zhang Xian

In this study, seven experimental archetypal athletes in Zhenjiang City are chosen as experimental subjects by using the method of experiment, literature and mathematical statistics. By using German plantar pressure test system and heart rate monitoring system, the subjects are trained and simulated in the competition. And the heart rate variability is analyzed.

archery; heart rate variability; plantar pressure

陳玲(1987-),女，江蘇鎮江人，碩士，初級教練員，研究方向：運動訓練。

鎮江市體育運動學校，江蘇 鎮江 212001

Zhenjiang Sport School, Zhenjiang 212001, Jiangsu, China.

G887

A

1005-0256(2016)012-0068-3

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2016.012.028