利用心率監控技術對足球運動員進行負荷監控的研究

□侯志強（山東省足球管理中心 山東 淄博 255030）

隨著現代足球競技水平的不斷提高， 比賽的激烈程度以及現代體育科學的高速發展， 想要取得優異成績和最大化的提高球員的運動表現，不僅僅是需要進行長時間艱苦的訓練，更需要與體育科學技術的緊密結合進行針對性的訓練； 心率是運動訓練中最常見的負荷強度指標，監控相對簡單，數據采集比較方便；因此作者對利用心率監控技術對足球運動員進行負荷監控進行分析研究，以求推動足球訓練科學化的發展。

1、足球項目進行科學監控的重要性

在訓練和比賽中對足球運動員進行科學監控是足球運動訓練科學化的重要體現。馮連世認為訓練監控就是將運動醫學、運動生物力學、 運動心理學和運動生物化學等學科的理論與方法應用于訓練過程中，幫助教練員不斷調整訓練計劃，從而最大限度提高訓練效果和最大限度的提高球員運動能力。可以說是，在足球運動項目中對訓練和比賽中進行監控是及時調整訓練計劃， 促進進機體恢復，提高訓練效果的重要保證，是進行科學化具有針對性、合理性的運動訓練，防止過度訓練，預防運動損傷發生的重要前提。

2、科學監控的多樣性

在足球訓練和比賽中的監控應用了多學科的研究方法， 主要包括運動生理學、運動生物化學研究方法、營養學研究方法、運動醫學研究方法、運動心理學研究方法和訓練學研究方法；訓練學方面的主要指標有，有氧耐力、無氧耐力、爆發力、最大力量、靈敏協調、比賽跑動能力等；運動生理學和生物化學主要指標有：最大攝氧量、無氧閾、心率、無氧功率、血液及尿液生化指標等。

3、訓練和比賽心率監控的簡便性和實用性

對球員在訓練中或者比賽中的監控技術之一是對球員的跑動距離進行分析的GPS 技術， 它能測量球員不同速度覆蓋下的跑動距離，不過這項監控技術的主要局限性之一是只測量外部負荷，不與生理生化的分析相結合， 因此不能提供可靠的內部負荷監控數據。而在運動生理學和生物化學指標可以有效反映球員的內部負荷，不過如血乳酸、血清睪酮與皮質醇等血液指標需要可創性；尿蛋白、尿膽原等尿液指標具有滯后性；所以心率指標是比較簡便和實用性較高的可以提供球員內部負荷的指標， 收集心率指標不需要昂貴費用的器械，不管在基層的校園足球、青訓還是職業足球運動員在訓練和比賽中都可以運用（2019 年國際足聯、中國足協批準在足球比賽中使用帶有IMS 標志的GPS 和心率監控設備）。

4、心率監控技術在足球訓練和比賽中的具體應用

4.1、心率測量的方法

第一種方法，教練員可以使用秒表計時，并直接用手觸摸運動員的頸動脈或者手腕處的動脈得出實時心率； 第二種方法教練員可以使用遙測心率法，遙測心率能夠準確地反映球員的訓練負荷，也不會影響球員的正常訓練， 所以是教練員經常使用的監控手段之一。

4.2、基礎心率

基礎心率也稱為晨脈， 其測試方法是在球員起床前空腹狀態臥位下測試60s 的心跳次數。晨脈可以用于觀察球員身體疲勞是否已經消除，體能是否恢復到前一天訓練前的正常水平，并根據此判斷訓練負荷的強度，判斷訓練負荷的是否適宜，從而及時調整訓練計劃。通過對球員進行連續測試晨脈，可以得到晨脈的變化值。在睡眠較好時晨脈升高5bpm 以上而且達到三天，則可能是因為訓練負荷過大導致機體未能完全恢復，如果升高10bpm 以上，則可能由于機體過于疲勞或者有疾病產生。

4.3、最大心率

在接受運動負荷時，隨著施加的運動強度不斷增加，耗氧量和心率也在同步增加，在達到最大負荷強度時，耗氧量和心率不能繼續增加時心率所達到的最高水平稱為最大心率。最大心率是評定運動強度的重要指標， 而關于計算最大心率最常見的預測方法是“HRmax=220-年齡”， 但是許多研究指出其出處與準確性是受到質疑的。因為不同球員即使生理年齡相同，其體能水平、訓練年限、基因遺傳等方面都有著巨大差異。

對球員通過測試得出最大心率是比較準確的； 第一種是球員配帶好心率表在標準跑道進行5 個400m 加速跑測試得出：經過準備活動以后，第一圈以50-60%最大努力完成，第二圈60-70%最大努力，第三圈70-80%最大努力，第四圈80-90%最大努力，第五圈盡最大努力完成，期間出現的最大心率為球員個體的最大心率。第二種為球員配帶好心率表進行YO-YO 測試， 在測試中達到的最大心率為球員個體最大心率。有研究指出針對足球運動員進行YO-YO測試在測試中達到的平均最大心率為187±2bpm，約為實驗室測試所得最大心率的99±1%。

4.4、使用心率判斷球員身體機能體能狀況

（1）通過安靜心率。

足球比賽中主要的能量供應系統為有氧供能系統，在比賽中，大量的氧氣被運輸到肌肉組織， 可以說氧氣運輸能力對于球員運動表現非常重要。氧運輸系統主要受血液運輸氧氣的能力和最大心輸出量的影響。心輸出量主要受到每搏輸出量和最大心率的影響，而球員的最大心率是無法通過訓練提高的，而且最大心率本身并不能反映機體體能狀況；正常人的安靜心率為60-80bpm，研究指出高水平的足球運動員的安靜心率為48（±1）bpm。而有的耐力運動員的安靜心率最低可以達到35bpm。安靜心率的下降是球員通過艱苦的有氧訓練，其心臟泵血功能對代謝需要的適應能力改變，使心肌纖維增粗，冠脈血流量增加，心肌收縮力增強，每搏輸出量增加的體現，因此教練員可以通過球員安靜心率來進行評價。

（2）通過施加相同負荷的心率變化。

球員的實時心率會隨著施加負荷強度的改變而改變， 如果施加負荷越來越大，心率會持續增加，直到所能承受的最大負荷體現為最大心率，如果負荷越來越低，球員的心率會下降。而不同身體機能狀況的球員在接受相同負荷變化時心率變化也會不一樣，身體機能狀況好的球員在接受相同負荷變化時， 心率變化會比身體機能狀況差的球員上升緩慢且上升幅度較小， 反之身體機能差的球員心率增加會比較迅速明顯。教練員可以通過可調節的跑步機，球員在跑步機上以相同坡度和速度進行相同時間的跑動， 通過同一時間改變相同的速度和坡度觀察球員心率變化來評價。同一球員在經過一段時間訓練后， 接受同樣負荷所出現的最大心率和平均最大心率百分比下降，也代表此球員的身體機能水平得到提高。

（3）通過停止負荷后心率變化。

球員在施加負荷后心率會增加，同樣施加的負荷強度降低，心率也會降低，停止施加負荷心率也會逐漸恢復至安靜心率水平；而不同身體機能狀況的球員停止負荷后心率恢復的速度也會不一樣；球員恢復安靜心率的速度越快代表著身體機能狀況越好；同一球員在經過一段時間訓練后， 完成同樣的負荷后心率下降恢復的速度加快，代表球員的身體機能水平增加。

4.5、通過心率對訓練和比賽進行監控，有效了解球員體能狀況

在足球中使用心率指標來評定訓練負荷強度是比較常見的，其中心率有兩種表示方式，分別為在訓練或者比賽中，根據球員不同區間的心率來進行評價和根據球員的最大心率百分比來進行評價。研究指出，使用第二種是更加科學準確的，因為不同球員之間的最大心率相差是較大的， 如劉丹指出中國女足最高心率為205bpm，而最低值為181bpm；對球員進行心率監控，可以在比賽中將心率分為4 個區間：＜75%最大心率，75-85%最大心率，85-90%最大心率，＞90%最大心率， 可以根據心率在每個區間的時間和占比賽時間的百分比對比賽負荷進行評價， 在訓練中同理也可使用此區間進行負荷監控， 同時教練員可以通過比賽中的心率百分比區間情況來加深對足球比賽體能需求的了解， 并且可以了解到不同位置的球員體能需求的區別， 從而根據數據信息指導球員進行個性化訓練計劃的制訂。

4.6、通過心率監控技術及時調整訓練，有效提高訓練效果

研究指出， 對球員有氧能力的提高可以根據心率區間分為3種訓練：（1）低強度有氧訓練：50-80%最大心率；（2）中等強度有氧訓練：70-90%最大心率；（3）高強度有氧訓練：80-100%最大心率。低強度有氧訓練主要安排在比賽后第一天和大強度訓練后恢復訓練中，其有助于球員的身體恢復，避免過度訓練導致損傷；中等強度有氧訓練主要增加肌肉中的毛細血管密度和肌肉氧化能力， 從而提高球員的耐力水平； 高強度有氧訓練主要增加球員在長時間比賽中持續進行高強度運動的能力。

在制定訓練計劃時，教練員可以根據訓練課的目標，設定要求設定負荷強度， 在訓練中經過查看球員實時心率判斷實時的負荷強度，可以及時通過改變設置的場地大小、雙方球員的人數、間歇時間，練習的持續時間、球員觸球的次數、是否有守門員、是否可以回傳、 必須經過多少腳傳球才可以射門或者多少腳傳球內必須射門等方法去改變負荷強度，從而達到預期訓練效果。如劉丹通過測試確定球員的無氧閾跑速和無氧閾心率， 按照每個球員的無氧閾心率對跑動速度進行調整控制來進行訓練， 通過這些有目的的心率控制使運動員的體能水平特別是速度耐力水平有了明顯的提高， 使中國女足在世界杯比賽和亞洲杯比賽中保持了良好的體能狀態。

4.7、心率監控技術的注意事項

在訓練和比賽中對球員使用心率監控技術時需要注意， 心率是一個靈敏性很高的易變指標， 其容易受到心理緊張焦慮、 環境（高原，空氣濕度等）、睡眠狀況和溫度等因素的影響，所以使用心率對球員進行負荷監控時，需要根據實際情況來綜合分析。

5、結束語

心率監控技術具有簡便性和高效性， 在足球項目的訓練和比賽的實際運用中教練員可以用于判斷球員是否疲勞、 身體機能的變化，了解比賽體能需求狀況，根據實時心率及時調整訓練計劃有效提高訓練效果；但是需要注意的是，心率是靈敏性很高的易變指標，在使用心率對球員進行負荷監控時需要注意心理緊張焦慮、環境、睡眠狀況和溫度等因素的影響。