軟體高壓氧艙對高強度間歇運動后恢復效果應用研究

畢學翠， 詹建國

(1.北京體育大學中國田徑運動學院,北京 100048；2.首都體育學院運動訓練研究所,北京 100191)

運動員在訓練后和比賽中的恢復問題一直是運動訓練領域研究的焦點問題之一,運動后恢復不足會導致疲勞,進而運動能力下降甚至會造成運動損傷[1-2]。隨著全球競技體育的快速發展,運動員參賽密度增加,在高強比賽后如何快速恢復,調整競技狀態參加下一場次比賽或快速進入下一訓練周期成為重要的課題。

高壓氧療法利用高氣壓的物理壓力因素和氧壓的化學因素可以治療很多疾病,已經成為臨床治療學的一個重要組成部分[3]。在運動訓練領域的研究發現,高壓氧療法可以作為提高機體耐力的新手段,能促進運動損傷的快速恢復[4-5],減輕運動后疲勞程度[6]。目前競技體育領域高壓氧療法大部分采用的是醫用高壓氧艙。醫用氧艙裝備復雜,由耐壓鋼材、銅材等制成，占地面積大,移動需要大型運輸專車,攜帶不便，安全風險高,操作過程復雜,需要專業人員操作[7]。這些缺點限制了高壓氧療法在常年轉戰各個賽場和訓練基地的運動員人群間的推廣和普及。1996年Shimada等[8]研發了便攜式的軟體高壓氧艙用于醫用急救[8]。軟體高壓氧艙的材質是氨基甲酸涂層的尼龍與專有的鋼焊技術和一個雙拉鏈密封粘接后的艙體,具有體積小、質量輕的優點；相比傳統醫用高壓氧艙,軟體高壓氧艙的操作壓力相對較低,具有操作簡單和安全性能高的優點。后續的研究發現便攜式軟體高壓氧艙在高原、登山[9]和醫用急救等方面有良好效果。軟體高壓氧艙對運動員運動后快速恢復是否有促進作用有待商榷。

現擬采用便攜式軟體高壓氧艙作為恢復設備,對比高強間歇運動后軟體高壓氧艙恢復和常規自然恢復各項指標變化情況,分析軟體高壓氧艙恢復效果,為今后運動員參賽和訓練后的快速恢復提供新的方法和依據。

1 實驗對象與方案

1.1 實驗對象與分組

選取了30 名某體育學院短距離競速類專項女大學生(二級運動員)為實驗對象。實驗前明確告知測試流程和測試要求,經受試者同意后簽署知情同意書。自愿參加本測試,保證嚴格按照測試要求完成本項實驗。所有受試者按照固定的訓練強度完成1周的適應訓練,以期適應功率自行車的騎行模式,為后期的實驗做準備。1 周后隨機分成2 組進行實驗,每組15 人。第1 組是采用軟體高壓氧艙恢復的實驗組,第2 組是采用傳統恢復方法(常規慢騎、拉伸放松)的對照組。兩組實驗對象基本情況如表1所示。

表1 測試對象基本情況Table 1 Basic information of subjecets

1.2 軟體高壓氧艙恢復方案

運動后恢復使用國產軟體高壓氧艙,型號為FPYC-600 單人型,外形尺寸為φ600 mm×2 000 mm,材料為TPU,質量為8 kg。運動結束后20 min,實驗組穿純棉、無金屬衣服進入軟體高壓氧艙,平躺放松。勻速加壓10 min至2.5大氣壓(Atmosphere， AT),穩壓60 min,然后用15 min減壓至常壓,受試者出艙。

2 實驗流程

2.1 實驗前準備

測試人員測試前熟悉測試程序。受試者在實驗前進行為期1 周的適應性騎行訓練，要求受試者在英國產Wattbike功率自行車上騎行20 min熱身,心率達到150～160 beats/min,結束后拉伸休息3～5 min。

2.2 運動前測試與取樣

(1)清晨采集受試者的靜脈血5 mL,測試血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血睪酮(testosterone,T)、皮質醇(cortisol,C)、血紅蛋白(hemoglobin,HB)等指標。使用日產松下電子血壓儀測量血壓和心率(heart rate,HR)。

(2)受試者早餐后2 h,熱身10 min,全力騎行30 s,記錄騎行峰值功率(Ppeak)、平均功率(Pmean)和最大心率(HRmax)。收集與測量受試者身高、體重、年齡等基本信息。

(3)受試者下午開始高強間歇訓練,訓練前受試者佩戴心率表(芬蘭產Polar心率表),采集安靜狀態下血乳酸(blood lactic acid,BLA)(德國產Lacate-Scout便攜式乳酸鹽分析儀)、HR、平均反應時(omega wave sport technology system),根據Borg[10]的“自我感覺疲勞分級表”(rating of perceived exertion,RPE)對受試者在訓練后疲勞感覺打分。

2.3 高強間歇運動方案

實驗訓練方案采用場地自行車運動員訓練實踐中經常采用的高強間歇訓練方案[11]3 次30 s全力騎行,即受試者進行15～20 min騎行運動熱身,熱身結束10 min后,受試者進行第1次全力騎行30 s,結束后慢騎積極休息10 min,然后進行第2次全力騎行30 s,結束后慢騎積極休息10 min,之后進行第3次全力騎行30 s。

2.4 運動后的測試與取樣

(1)第3 次30 s騎行結束即刻采集BLA、平均反應時和RPE,運動全程采集HR指標。

(2)運動結束后20 min即進艙前,采集BLA和HR。

2.5 恢復后的測試與取樣

(1)在傳統恢復組整理運動后即刻采集受試者RPE、反應時、HR和BLA,在氧艙恢復組出艙后即刻采集受試者RPE、反應時、HR和BLA指標。

(2)恢復后第2日清晨采集受試者的CK、BUN、T、C、HB、血壓和HR等指標。

(3)恢復后第2日早餐后2 h測試受試者30 s騎行Ppeak和Pmean。

3 數據處理

4 實驗結果

氧艙恢復組和傳統恢復組分別進行高強間歇訓練,兩組受試者在運動后即刻HR和BLA指標與訓練前均有顯著性增加,兩組之間無差異(表2、表3),顯示實驗中氧艙恢復組和傳統恢復訓練強度上無差異。

試驗中HR指標在不分組的情況下,時點效應顯著(F=1.430,P<0.001),在不考慮恢復方式的情況下,30 名受試者的HR指標會隨著時點顯著變化(表2),恢復出艙后HR已基本恢復與訓練前HR無顯著性差異(P>0.05)。不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.601,P=0.565>0.05),HR在氧艙恢復組和傳統恢復組之間的恢復效果不存在顯著性差異。

試驗中BLA指標在不分組的情況下,時點效應顯著(F=83.133,P<0.001),在不考慮恢復方式的情況下,30 名受試者的BLA指標會隨著時點顯著變化(表3)。不同恢復方式的主效應顯著(F=2.537,P=0.034<0.05),BLA在氧艙恢復組和傳統恢復組之間的恢復效果存在顯著性差異。

試驗中兩組受試者的收縮壓時點指標時點效應不顯著(F=0.17,P=0.727>0.05)(表4),不同恢復方式的主效應不顯著(F=6.009,P=0.28>0.05)；兩組受試者的舒張壓時點指標時點效應不顯著(F=0.07,P=0.795>0.05),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.764,P=0.397>0.05)；兩組受試者的脈壓差時點指標時點效應不顯著(F=0.009,P=0.397>0.05),不同恢復方式的主效應不顯著(F=3.193,P=0.096>0.05)；說明氧艙恢復組和傳統恢復組受試者的清晨血壓在訓練日和次日均沒有差異,兩組之間的恢復效果不存在顯著性差異。

表2 高強間歇運動后不同恢復方式對HR的影響Table 2 Effect of different recovery methods on HR after high-intensity intermittent exercise

表3 高強間歇運動后不同恢復方式對BLA的影響Table 3 Effect of different recovery methods on BLA after high-intensity intermittent exercise

表4 高強間歇運動后不同恢復方式對清晨血壓的影響Table 4 Effect of different recovery methods on blood pressure in morning after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的HB時點指標時點效應不顯著(F=0.446,P=0.515>0.05)(表5),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.851,P=0.372>0.05),兩組受試者訓練日和次日HB指標差異性不顯著,不同恢復方式恢復效果也無差異。

表5 高強間歇運動后不同恢復方式對HB的影響Table 5 Effect of different recovery methods on HB after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的CK時點指標時點效應不顯著(F=2.491,P=0.137>0.05)(表6),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.038,P=0.848>0.05),兩組受試者訓練日和次日CK指標差異性不顯著,不同恢復方式恢復效果也無差異。

表6 高強間歇運動后不同恢復方式對CK 的影響Table 6 Effect of different recovery methods on CK after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的BUN時點指標時點效應顯著(F=7.747,P=0.065>0.05)(表7),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.007,P=0.935>0.05),兩組受試者訓練日和次日BUN指標無顯著性差異,次日BUN數值均明顯高于訓練日；不同恢復方式恢復效果無差異。

表7 高強間歇運動后不同恢復方式對BUN的影響Table 7 Effect of different recovery methods on BUN after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的T的時點指標時點效應不顯著(F=0.186,P=0.673>0.05)(表8),不同恢復方式的主效應不顯著(F=6.949,P=0.27>0.05)；兩組受試者的C時點指標時點效應不顯著(F=1.219,P=0.288>0.05),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.049,P=0.828>0.05)；兩組受試者的T/C時點指標時點效應不顯著(F=2.144,P=0.165>0.05),不同恢復方式的主效應不顯著(F=0.193,P=0.667>0.05)；說明氧艙恢復組和傳統恢復組受試者的T、C和T/C在訓練日和次日差異均不顯著,兩組之間的恢復效果不存在顯著性差異。

表8 高強間歇運動后不同恢復方式對激素的影響Table 8 Effect of different recovery methods on hormone after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的RPE時點指標時點效應顯著(F=88,P=0.025<0.05)(表9),不同恢復方式的主效應顯著(F=4.909,P=0.026<0.05),兩組受試者RPE在恢復后明顯好于運動后即刻,氧艙恢復組的主觀體力感覺優于傳統恢復組。

表9 高強間歇運動后不同恢復方式對神經系統的影響Table 9 Effect of different recovery methods on nervous system after high-intensity intermittent exercise

試驗中兩組受試者的反應時指標時點效應不顯著(F=2.503,P=0.103>0.05)(表9),不同恢復方式的主效應顯著(F=2.842,P=0.046<0.05),兩組受試者反應時均在訓練前和運動后即刻差異性不顯著,氧艙恢復組受試者反應時顯著優于傳統恢復組。

試驗中兩組受試者的Ppeak時點指標時點效應不顯著(F=0.045,P=0.835>0.05)(表10),不同恢復方式的主效應顯著(F=6.333,P=0.025<0.05),兩組受試者組內訓練日和次日Ppeak指標均無顯著性差異,氧艙恢復組次日Ppeak優于傳統恢復組次日Ppeak指標,不同恢復方式對Ppeak影響效果不同。

表10 高強間歇運動后不同恢復方式對運動表現的影響Table 10 Effect of different recovery methods on sports performance after high-intensity intermittent exercise

5 討論與分析

BLA是訓練實踐中常用監控指標之一,通過BLA的變化可以了解機體乳酸生成和代謝變化特點,是評定訓練強度和代謝機能的有效依據[12]。研究認為運動后BLA濃度越高說明訓練后運動員恢復狀態不佳或者機體氧化代謝能力較差[13]。實驗結果顯示,BLA指標恢復在軟體高壓氧艙恢復效果優于傳統恢復,這與軟體高壓氧艙恢復的氧含量有重要關系。O2供應是乳酸產生的關鍵因素[14]。乳酸產生取決于運動時的O2供應,并由于O2供應不足而增加[15]。高壓氧促進機體組織細胞和體液中的氧張力[6，16],有利于BLA等其他酸性產物的清除,加速機體能量供應由無氧糖酵解向有氧氧化轉變[17],消除運動疲勞,促進恢復[18]。

RPE作為調節運動強度和評估訓練狀態和運動能力的指標[19-23],受到心理因素(例如認知、記憶,經驗和對任務的理解力)和情景因素(任務的時間節點)的影響。如果運動強度控制相同,RPE的變化受到溫度、氧分壓和持續時間的變化影響[24-26]。實驗結果顯示，軟體高壓氧艙組在出艙后感覺恢復效果良好,RPE指標恢復優于傳統恢復組。這與Kim等[24]的研究結果一致,認為高壓氧療法對運動員有安慰劑效應。這種安慰劑效應對于高強運動后的快速恢復有重要作用,甚至會影響恢復后下一場的運動表現。本試驗中軟體高壓氧艙組的受試者在恢復次日普遍感覺身體已充分恢復,對運動表現測試信心十足,測試結果顯示軟體高壓氧艙恢復組的恢復次日最大功率顯著優于傳統恢復組。這一實驗結果提示在運動訓練實踐中特別是運動員多輪參賽的情況下,運動員在一輪比賽后使用軟體高壓氧艙恢復,有利于下一輪運動員運動表現的良好發揮,促進運動員始終保持良好的參賽狀態。

軟體高壓氧艙恢復對BUN的恢復效果與自然恢復無統計學差異,這與高壓氧有利于BUN等其他酸性產物的清除[40],降低機體內BUN含量[41]的研究結論不同。這可能與本實驗設計的高強間歇運動方式有關,BUN是評定訓練負荷量和機能恢復的重要指標[42],用BUN評定一次運動負荷量時,一般在30 min以內的訓練課中,BUN水平變化不大。當運動時間長于30 min時,BUN水平明顯升高。負荷量越大,BUN水平上升越明顯,次日晨起的恢復也可能越慢。本實驗運動方式是短時間的高強間歇訓練,運動負荷量較小,致使BUN指標變化較小,沒有統計學差異。大運動量訓練后軟體高壓氧艙恢復對BUN指標的影響有待進一步研究。

T和C是運動員身體機能評定中最常用的和最成熟的內分泌指標[42]。T是促進體內合成代謝的重要激素,在運動訓練中,若運動員身體機能良好,T水平變化不大,而且體能增強伴有T增加的趨勢。而在疲勞、過度訓練或機能狀態不好時,T水平則會下降。有關高壓氧療對運動員T指標恢復的影響研究未見文獻資料,而在本實驗中軟體高壓氧艙恢復中,T恢復沒有統計學差異,單從數據變化有增加趨勢。Passavanti等[43]、Branco等[44]通過對病人實施4到23個療程的高壓氧療后,T濃度上升但是這一研究中受試者沒有經過大強度的訓練而得出的結果,對于在運動恢復領域,運動員長期使用高壓氧療是否會出現T的增加,需要進一步的深入研究。C是促進機體進行分解代謝的重要激素,當運動后C仍然保持較高水平,就會導致機體分解代謝過于旺盛,不利于消除疲勞。實驗結果顯示,氧艙恢復C指標與自然恢復沒有統計學差異,與潛水運動員在2.5 AT高壓氧療60 min后,體內C濃度下降[45]的研究結論不同。造成研究結果的差異可能是運動方式不同,或者由于C分泌受到晝夜節律的影響[46],實驗采集指標的時間不同有關。

綜上發現,軟體高壓氧艙恢復能加快機體BLA的清除,促進神經系統疲勞恢復,在心理上有良好的安慰劑效應,有利于運動員調整運動狀態,取得優異運動成績。氧艙恢復對機體BUN、T和C的影響效果受到運動方式和恢復時間等其他條件的限制。

6 結論

(1)軟體高壓氧艙恢復能加快機體BLA的清除,促進神經系統疲勞恢復,在心理上有良好的安慰劑效應,有利于運動員調整運動狀態,取得優異運動成績。

(2)軟體高壓氧艙可以作為一種安全有效的運動疲勞恢復設備,特別適用于賽間快速恢復階段,值得實踐進一步推廣。