訓練沖量理論與方法研究綜述

白云瑞, 資 薇

(河南大學,河南 開封 475000)

訓練沖量(Trimp)是一種基于心率監(jiān)控的量化運動員訓練負荷的公式算法,通過它可以客觀反映運動員訓練課的實時反應和對訓練的適應性。同時,分析比較階段性Trimp值,可預測運動員的最佳表現(xiàn)高峰或損傷概率。國外對此有很多研究,我國只是試用其一部分算法,并未對其進行深入研究。本文對1975年訓練沖量被提出至今的重要文獻(表1)進行歸納,總結梳理各種算法的積極作用和存在的局限性,對其加以討論和展望,旨在為后續(xù)相關研究提供參考。

表1 訓練沖量(Trimp)發(fā)展一覽

1 Trimp的提出

訓練沖量(Trimp)是1975年Banister等[1]開發(fā)的一個簡單的劑量反應雙因素數(shù)學模型中提出的一個概念:運動員在訓練課中,訓練時間與訓練強度的乘積稱為訓練沖量(Trimp),旨在將訓練過程中施加的多組刺激劑量加以組合,輸入到建構的模型中,預測運動員的運動能力表現(xiàn)。該模型在系統(tǒng)范圍內(nèi)設置了訓練、適應、疲勞和表現(xiàn)之間的相互關系。

1991年,Banister[2]考慮按心率(HR)儲備的方法計算運動強度及運動時間,同時,記錄訓練課的平均心率并根據(jù)遞增訓練量期間觀察到的心率儲備和血乳酸之間的關系進行加權,然后乘以訓練課的持續(xù)時間,量化訓練的刺激“劑量”。

Banister提出的Trimp負荷量化的方法,首次將訓練量和訓練強度合并在一個術語中,讓教練員及科研工作者依靠客觀心率了解運動員在訓練比賽過程中的負荷,對訓練安排和調(diào)控起到重要作用。其Trimp算法也有一些限制,如采用訓練課的平均心率可能不能反映間歇性運動時心率的波動。正是這個原因,該算法僅在耐力項目中適用。其次,Impellizzeri等[3]用劑量-反應模型表示訓練負荷對不同個體的差異,而Banister的Trimp計算法對男性和女性使用通用方程式,意味著性別是運動員與眾不同的唯一因素,并沒有考慮個體間的差異性。

2 Edward的訓練沖量算法

1994年,Edward[3]在自行車項目中運用了心率監(jiān)控。他建立了一種基于心率區(qū)間的訓練負荷計算方法,在5個預先定義的心率區(qū)間,運用花費的時間乘以任意系數(shù)來量化訓練負荷。其建議的心率區(qū)間基于10% 區(qū)間寬度和相應系數(shù)的最大心率。

相較于前人的訓練沖量算法,Edward的算法相對簡單。通過觀察心率劃分的5個區(qū)間,可以直觀地發(fā)現(xiàn)強度小于50%HRmax的訓練不在計算范圍內(nèi)。

我國學者王聰?shù)萚9]在監(jiān)控羽毛球訓練與比賽負荷時采用了Edward的訓練沖量算法,發(fā)現(xiàn):該算法能反映機體比賽過程中所承受的負荷刺激,很好地評價羽毛球運動員的專項訓練負荷;但在羽毛球個人技術練習及步伐訓練時,該算法就不能很好地反映長時間、低強度的訓練負荷。

Borresen等[10]研究了Edwards方法與Session-RPE對訓練負荷量化的關系。 結果表明:在高強度訓練時間較長的運動員中,以心率為基礎的訓練方法會高估訓練負荷;而在低強度訓練時間較長的運動員中,Session-RPE方法會高估訓練負荷;使用心率區(qū)間的加權系數(shù)也存在一些局限性,因為采用心率劃分強度期間,1～2次 /min的心率差別可能對結果產(chǎn)生很大影響。

綜上可見,Edward的訓練沖量算法并不是對以往算法的修正和優(yōu)化,而是為了更好地推行簡化的算法,其算法中的權重系數(shù)缺乏生理學基礎,各心率區(qū)間是預先確定的,沒有任何代謝或生理性能閾值作為依據(jù)。這種區(qū)間和權重意味著第5區(qū)的訓練強度是第1區(qū)的5倍,顯然不符合實際,并且訓練強度之間的關系到目前為止還沒有任何研究予以證明。

3 Lucia的訓練沖量算法

2003年,Lucia等[4]提出Banister與Edward的訓練沖量算法并沒有把基于心率的強度區(qū)域與各種生理閾值考慮在內(nèi)。Lucia在實驗室通過最大心肺運動實驗測定了運動員通氣閾(VT)、呼吸補償點(RCT),同時記錄VT、RCT對應的心率,以此來劃分3種區(qū)間。

Lucia的訓練沖量算法一經(jīng)提出,就在耐力項目中被廣泛使用。尤其是在自行車項目中,Earnest等[11]運用Lucia的訓練沖量算法監(jiān)控自行車選手的訓練負荷,記錄專業(yè)自行車選手的Trimp值與靜息心率(HR)和靜息心率變異性(HRV)之間的關系,得出連續(xù)訓練的總Trimp值與心率變異性呈高度相關性(r=±0.93,P<0.001),證實心率變異性可能受長期大量訓練強烈影響。

Jonathan等[12]按照Lucia的方法在長距離跑步項目中發(fā)現(xiàn):訓練中區(qū)間1的時間遠高于區(qū)間2與區(qū)間3的總和;相關性分析發(fā)現(xiàn),區(qū)間1的時長與長距離跑步成績呈高度相關性(r=-0.97)。

Lucia的Trimp算法優(yōu)點是:通過實驗室測定了人的呼吸閾值,為心率強度區(qū)間的劃分提供了科學依據(jù)。然而,與Edward的算法一樣,該算法的權重系數(shù)也沒有基于任何科學證據(jù)或生理數(shù)據(jù)的支撐。Banister等早期在研究游泳運動員的負荷劑量時就使用相同的權重系數(shù)(1、2、3)作為低、中、高強度的刺激,但隨后Banister改變了他的方法,采用基于血乳酸反應的權重。這樣的線性權重系數(shù)可能會造成負荷量化的誤差。

4 Stagno的訓練沖量算法

經(jīng)過一系列的發(fā)展,Trimp慢慢被越來越多的人認識,Trimp的算法也一代一代被修正和優(yōu)化。我們討論的3種Trimp算法,不管是簡單的平均心率乘以運動時間,還是通過最大心率劃分區(qū)間乘以權重系數(shù),都在當時解決了一些訓練負荷量化的難題,為訓練監(jiān)控提供了幫助。通過對比不難發(fā)現(xiàn),區(qū)間劃分后權重系數(shù)采用線性增加的方式進行賦值并不具有科學性。

2007年,Stagno等[5]改良了Banister的沖量訓練算法,試圖量化團體項目——曲棍球的訓練負荷。Stagno及其同事沒有直接使用通用方程式來反映假設的血液乳酸分布,而是利用跑臺實驗測定了曲棍球運動員的血液乳酸分布與對應心率的曲線變化。因此,其使用的權重反映了特定人群血液乳酸反應與運動強度的曲線。盡管沒有真正個性化,但其方法使用了所有參與者的平均血乳酸分布來產(chǎn)生權重,至少提供了一定程度的個性化。然后,他們在乳酸閾值和乳酸積累點周圍設定了5個心率區(qū)間,計算出各區(qū)間的權重系數(shù)分別為1.25、1.71、2.54、3.61和5.16。然后,將每個HR區(qū)域中的累積時間乘以各自的區(qū)域權重即可得出總Trimp值。該研究量化了曲棍球項目中的TL,并確定了一個賽季中Trimp與各種健身參數(shù)之間的關系。

有學者2010年使用Stagno的Trimp算法監(jiān)控曲棍球運動員訓練和比賽負荷,發(fā)現(xiàn)訓練和比賽的總Trimp值很接近,反映出訓練安排與比賽負荷相近,可以為教練員提供一種簡便的負荷量化方式來檢查團隊項目的訓練和比賽負荷情況。宮樂貞等[13]將Stagno的Trimp算法運用于足球訓練負荷評價中,對不同位置的足球運動員進行負荷監(jiān)控,認為Trimp可檢驗訓練時的負荷是否達到要求,并結合不同位置球員的特點合理加量和減量,為制訂和調(diào)整訓練計劃提供可靠依據(jù)。

Stagno的Trimp算法依據(jù)血乳酸與對應心率儲備測定的權重系數(shù)是通過跑臺測得的,而曲棍球項目是高強度間歇運動,這樣求得的各區(qū)間權重系數(shù)是否可靠呢？研究證明:在相同的平均強度下進行間歇和連續(xù)運動時的耗氧量在低強度下相似,但在較高強度下顯著不同。同時,與在相同平均工作量下連續(xù)運動相比,Bangsbo[14]發(fā)現(xiàn)間歇運動的血乳酸濃度更高。隨后,Akubat等[15]針對這一問題展開研究,通過實驗發(fā)現(xiàn),間歇性鍛煉會顯著改變HR-BLa和Trimp權重的計算。這種改變可能導致團隊項目運動員的Trimp被嚴重低估。

綜上,盡管Stagno的Trimp算法在較高強度間歇運動中的權重系數(shù)存在誤差,但其對心率區(qū)間賦值的權重系數(shù)(采用平均心率及線性權重系數(shù))是超越前人的嘗試,推動這項研究朝正確的方向邁出了一大步。

5 Maniz的訓練沖量算法

Maniz等[6]總結之前Trimp算法的優(yōu)缺點,提出個體化訓練沖量(iTrimp)的概念,iTrimp的權重基于個人的心率-乳酸對增量運動的反應,這是在標準乳酸閾值測試方案中測得的。

分別為參加實驗的8名長跑運動員測定個人的ΔHR-Bla曲線關系,并從指數(shù)方程中確定每個人的權重Yi,實驗過程中每5 s記錄心率讀數(shù),然后代入方程求得Trimp值,記錄分析384次訓練課的訓練負荷。結果得出:平均每周iTrimp與乳酸閾值(r=0.87)的速度變化和乳酸積累的速度變化(r=0.72)有顯著相關性;平均每周iTrimp與5 000 m (r=- 0.77)和10 000 m(r=-0.82)運動表現(xiàn)顯著相關。

之后幾年里,iTrimp負荷監(jiān)控方法在有氧訓練領域得到廣泛認可。Malone等[17]將iTrimp作為愛爾蘭式曲棍球項目的監(jiān)控手段,記錄競賽期每位球員每周的iTrimp值,發(fā)現(xiàn):周iTrimp值與運動員的最大攝氧量顯著相關(P=0.002);而且,有氧能力指標提升的運動員,每周的iTrimp值為590～972 AU。與Maniz先前的研究具有一致性。iTrimp不僅對高水平運動員負荷監(jiān)控起作用,對監(jiān)控心臟病患者運動處方的制訂也起到不可或缺的作用。Iellamo等[18]使用iTrimp方法測量心臟病患者的訓練負荷,比較持續(xù)有氧訓練和間歇有氧訓練對多種健康和健身措施的影響。

綜上可知,Manzi等改良的iTrimp算法有著不可忽視的優(yōu)點:第一,避開了使用平均心率或心率區(qū)間劃分帶來的誤差,而是像“微積分”一樣,根據(jù)每5 s心率讀數(shù)計算“強度面積”,相加得出一個整體的Trimp值;第二,iTrimp個體化了每位運動員的權重,克服了以前方法的限制,更具科學性。iTrimp也存在一些缺陷,如所有iTrimp研究實驗對象都是男性,并未有對女運動員的相關研究,有待后續(xù)學者驗證。其次,iTrimp實際應用中可能存在一些麻煩,尤其是在團隊環(huán)境(測試成本和分析等)中,目前手動測定 iTrimp和基于實驗室的跑步機測試可能非常耗時。

6 Trimpc(訓練沖量累計法)

Amador García-Ramos等[7]對Banister的原始Trimp算法加以修正,提出Trimp累計法(Trimpc)。該算法的提出是因為原始的Trimp不能區(qū)分運動時間和休息時間,將這2種狀態(tài)用一個平均強度值來表示,可能導致低估訓練負荷。Amador García-Ramos等在監(jiān)控游泳訓練時,通過利用當前的技術確定運動和恢復的間隔時間并加以計時。隨后分別將訓練和恢復的每5 s平均心率代入計算,最后求和計算出一次高強度間歇訓練課的總負荷。通過記錄17名精英游泳運動員328次訓練課的Trimp值,發(fā)現(xiàn)修正后的Trimpc值比原始Trimp值高9%。最后建議,對中、高強度的運動訓練,Trimpc量化訓練負荷可能更準確。但關于Trimpc的應用,至今并沒有學者進一步探究。

Trimpc比原始的Trimp解決了一些難題:如采用5 s心率讀數(shù)取代以往的直接使用平均心率,使得ΔHRratio隨強度的變化而變化,能更準確地反映運動員的訓練負荷;區(qū)分運動時間和恢復時間。對間歇訓練而言,若上一組的刺激還未恢復就開始下一組練習,對運動員的刺激會更大。原始的Trimp忽視了間歇時的負荷,而Trimpc將其進行區(qū)分和累加,使得對運動負荷的監(jiān)控更加貼合實際。當然,Trimpc也存在一些不足,其權重依然采用的是Banister在實驗室測得的標準HR-Bla曲線方程,缺乏個體間的差異性。同時,將訓練區(qū)分成運動與恢復,再逐個累加,數(shù)據(jù)量有些冗雜,記錄起來比較耗時。

7 小 結

Trimp的優(yōu)點:第一,可連續(xù)快速且無損地獲得運動員訓練過程中某一時間段或全時段的身體負荷,為教練員了解計劃的實施情況,進而及時調(diào)整訓練安排提供參考。第二,Trimp與最大攝氧量有高度相關性,可通過監(jiān)控有效改善運動員的有氧能力水平。第三,耐力項目中,iTrimp量化到每位運動員,使得訓練安排更有針對性,推薦在耐力項目的優(yōu)秀運動員中使用。

Trimp的局限性:第一,因為基于心率監(jiān)控,需要運動員隨時佩戴心率表帶,運動過程中可能出現(xiàn)設備滑落、數(shù)據(jù)丟失的情況。第二,數(shù)據(jù)采集和計算量較多,比較耗費人力、物力。第三,在連續(xù)性耐力訓練中有廣泛研究證實其有效性,在間歇運動中還需證實其可靠性。