高強度間歇訓練與常規(guī)或技術(shù)訓練對青少年運動員體能表現(xiàn)影響的Meta 分析

張志勇，楊 群，李端英，孫 健

（1.廣州體育學院 數(shù)字化體能訓練實驗室，廣東 廣州 510500；2.廣州體育學院 運動訓練學院，廣東 廣州 510500）

高強度間歇訓練（high-intensity interval training， HIIT）在普通人群和競技運動員中被廣泛應用［1-5］。 對于HIIT，黎涌明將其定義為以負荷強度≥無氧閾或最大乳酸穩(wěn)態(tài)， 持續(xù)運動幾秒到幾分鐘且間歇時間不充分的訓練［6］。 HIIT 包括不同運動持續(xù)時間和恢復時間的方案，比如運動持續(xù)3～7s、恢復少于60 s 的重復沖刺訓練（“repeated sprint training”，RST），運動持續(xù)30 s、 被動恢復2～4 min 的沖刺間歇訓練 （“sprint interval training”，SIT），以及間隔時間短（＜45 s）或長（2～4 min）的高強度間歇訓練［7］。

目前的一些研究表明，HIIT 對成人的心肺功能［8-10］和身體成分［11］有顯著的改善效果，并且可以顯著地改善無訓練經(jīng)歷青少年的心肺適能和身體成分［12-14］，但對肌力適能無顯著的改善作用［15］。 在競技運動中，體能被認為是決定競技能力的基本要素［16］，同時，青少年 訓練是目前備受關(guān)注的問題［17］，青少年時期是生長發(fā)育突增的時期［18］，也是運動員多項身體能力發(fā)展的窗口期或敏感期［19］，在此時對青少年施加適宜的刺激會起到事半功倍的效果。 青少年的力量、速度和靈敏在青春期前后將達到一個峰值［20］，為有助于力量、速度和靈敏的提高并且減少訓練時的枯燥感， 在青少年時期需要不斷地變換訓練方式。 盡管HIIT 一般用于提高運動員的心肺功能， 但因為HIIT 具有較高的強度，且形式多樣，所以其用于改善身體素質(zhì)其他組塊的研究也值得探討。

國外有不少關(guān)于HIIT 對青少年運動員影響的Meta 分析，但是主要是對足球和格斗類運動項目的研究［21-24］，且對耐力或心肺適能等的研究較多， 較少關(guān)于HIIT 對體能表現(xiàn)或體能表現(xiàn)其他構(gòu)成的研究。 有些研究顯示HIIT 改善沖刺、V˙O2peak、V˙O2max的效果較大，有些則顯示較小的效果，對于變向能力、RSA，一些研究顯示陽性的結(jié)果，一些則顯示負向的結(jié)果［23-27］。目前的綜述均將HIIT 作為實驗組，小場地比賽（SSG）、一定強度的訓練和技術(shù)進行對比， 首先對照組的形式不統(tǒng)一使結(jié)果存在較大的差異、異質(zhì)性較高，其次對照組有一定的強度不能完全反映HIIT 的效益。 本文僅將技術(shù)和常規(guī)訓練作為對照組，以求較高的同質(zhì)性，納入研究的技術(shù)和常規(guī)訓練均為強度較小或者不訓練的對照組，以此完全反映HIIT 對青少年運動員體能表現(xiàn)的影響。

鑒于此，本文將HIIT 作為實驗組，選取評價爆發(fā)力（CMJ、SJ）、速 度（5m、10m、20m、30m、40m）、重 復 沖 刺 能 力（RSAbest、RSAmean）、靈敏（Zigzag 靈敏測試、505 測試、T 測試、20m 變向測試、COD 測試）、耐力V˙O2max、V˙O2peak）的指標，技術(shù)和常規(guī)訓練作為對照組， 探究高強度間歇訓練與常規(guī)和技術(shù)訓練對青少年身體素質(zhì)的影響，為教練員提供HIIT 應用的理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 文獻檢索和篩選

作 者 通 過 在pubmed、web of science、Scopus、MEDLINE、sportdicus、Embase 數(shù)據(jù)庫中檢索"Athlete""player"“High-intensity interval training”"High -Intensity Intermittent Exercise""Sprint Interval Training""aerobic interval training""Adolescent"OR "Teen""Teenager""Youth""junior""children"等英文關(guān)鍵詞；知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)庫中檢索"運動員""高強度間歇訓練""沖刺間歇訓練""有氧間歇訓練""青少年""青年""年輕人"等中文關(guān)鍵詞，檢索時間從2000 年1 月至2021 年4 月17 日，共獲得11篇符合要求的文獻，并納入研究（圖1）。

圖1 文獻篩選流程圖

1.2 納入與排除標準

納入標準：1） 隨機對照試驗；2） 研究對象為青少年運動員，年齡范圍年齡為10～19 歲；3）干預時間≥4 周，干預組為高強度間歇訓練或者沖刺間歇訓練等，對照組為空白對照、常規(guī)訓練或者技術(shù)訓練；4）結(jié)局指標包括身體素質(zhì)的相關(guān)指標，爆發(fā)力、速度、靈敏等。

排除標準：1）動物實驗類文獻；2）綜述類文獻；3）采用非隨機對照試驗的文獻；4）實驗對象年齡不符合標準的文獻；5）研究設(shè)計、結(jié)局指標不符合納入標準的文獻；6）數(shù)據(jù)無法獲取的文獻。 文獻篩選流程見圖1。

1.3 數(shù)據(jù)提取

由兩名研究人員獨立完成數(shù)據(jù)的篩選和提取， 當納入結(jié)果不一致時兩人討論得到統(tǒng)一的結(jié)果或由第三人判定。 提取的內(nèi)容包括：文獻第一作者、發(fā)表年限、樣本量、年齡、運動項目類型、性別、實驗方案、干預周期和頻率、結(jié)局指標等。

1.4 質(zhì)量評估

使用Cochrane 偏倚風險評估［28］，對納入文獻的隨機序列生成、分配隱藏、盲法（研究對象、結(jié)局評估者）、選擇性報告、結(jié)局數(shù)據(jù)不完整和其他偏倚進行偏倚風險評估， 評估標準為高風險、低風險和不清楚。 評估結(jié)果中，滿足4 條及以上的文獻為低風險文獻，滿足2 或3 條的文獻為中風險文獻，滿足1或0 條的文獻為高風險文獻。

1.5 統(tǒng)計學分析

采用Stata12.0 對數(shù)據(jù)進行效應量合并、 異質(zhì)性檢驗和發(fā)表偏倚檢驗，使用Review Manager5.3 軟件對數(shù)據(jù)進行偏倚風險評估和敏感性分析。 使用標準化均數(shù)差（SMD）進行效應量合并，并提供95%置信區(qū)間。異質(zhì)性檢驗采用I2統(tǒng)計量，若I2＞50 且p＜0.1 則表示研究間存在較大異質(zhì)性， 選用隨機效應模型；若I2≤50 且p＞0.1 則表示研究間存在較小差異，選用固定效應模型。 若研究間存在較大異質(zhì)性，則采用逐一剔除研究的方式進行敏感性分析，每剔除一個研究，觀察結(jié)果的變化。 為檢驗結(jié)果的可靠性， 采用亞組分析對各結(jié)局指標的研究間異質(zhì)性進行分析。 此外，本文各指標的發(fā)表偏倚采用Egger 法進行檢驗。

2 研究結(jié)果

2.1 納入文獻的基本特征

經(jīng)過篩選， 共有11 篇文獻被納入分析， 年份范圍從2001～2020 年（表1）。 11 篇文獻的實驗樣本量總共為283 人，其中包括39 名女性，年齡范圍從13 到18 歲。 納入研究的運動項目類型包括足球（n=5）、手球（n=1）、網(wǎng)球（n=1）、籃球（n=2）、皮劃艇（n=1）和跆拳道（n=1）。選取與體能表現(xiàn)相關(guān)的結(jié)局指標，如CMJ（反向垂直縱跳）、SJ（深蹲跳）、5m 沖刺、10m 沖刺、20m 沖刺等。納入研究的實驗方案包括RST（6 項）、基于跑的HIIT（3 項）和基于專項訓練的HIIT（2 項），文中基于跑和專項訓練的HIIT 均記為HIIT’。

2.2 偏倚風險評估

采用Cochrane 風險偏倚評估工具對納入的11 篇文獻進行質(zhì)量評估，評估結(jié)果見圖2、圖3。 11 篇文獻均提及隨機分組，有一篇文獻報告了隨機序列的產(chǎn)生，沒有一篇文獻采用分配隱藏情況，僅一篇文獻對參與者采用了盲法。 納入的文獻中有2 篇屬于低風險文獻，9 篇屬于中風險文獻，無高風險文獻。

圖2 納入文獻的Cochrane 偏倚風險評估

表1 納入文獻的基本特征表

圖3 每篇文獻的Cochrane 偏倚風險評估總結(jié)圖

2.3 Meta 分析結(jié)果

2.3.1 爆發(fā)力

納入6 篇文獻報道了HIIT 對VJ、CMJ 或SJ 的干預效果。Meta 分析結(jié)果顯示與CG 相比，HIIT 對青少年運動員的爆發(fā)力有顯著性的改善作用95%CI=0.27～1.10（p=0.001），I2= 51.0%（p=0.038）。 由于異質(zhì)性較高，采用逐一排除研究的方式對結(jié)果進行敏感性分析。 在田學禮的一項研究被排除之后，結(jié)果不存在異質(zhì)性（I2=0%，p=0.691），依然提示HIIT 與CG 相比對青少年運動員的縱跳能力有顯著性的改善作用 （95%CI=0.21～0.81，p=0.001）。

圖4 HIIT 對垂直縱跳的影響森林圖

2.3.2 速度

納入5 篇文獻報道HIIT 與CG 對5m～10m 沖刺跑的干預效果，Meta 分析結(jié)果顯示與CG 相比，HIIT 對青少年運動員的速度有顯著性的改善作用95%CI=-0.58～-0.02 （p=0.035），I2=0%（p=0.632）。 由于數(shù)值越小說明速度越快（RSA 和靈敏的森林圖亦如此），所以森林圖菱形落在無效線的左側(cè)說明實驗組在改善速度方面優(yōu)于對照組。

圖5 HIIT 對速度影響的森林圖

2.3.3 重復沖刺能力

納入5 篇文獻報道HIIT 與CG 對RSAman、RSAbest 的干預效果，Meta 分析結(jié)果顯示HIIT 與CG 相比在改善重復沖刺能力方面沒有顯著性的作用95%CI=-0.94～0.02 （p=0.06），I2=62.2%（p=0.007）。 由于此次Meta 分析結(jié)果異質(zhì)性較大，將采用逐一剔除文獻的方式進行敏感性分析， 當Sanchez-Sanchez等的一項研究被剔除后，I2變?yōu)?3%， 再剔除Sanchez-Sanchez等的另一項研究時，I2變?yōu)?%，且再剔除其他文獻時，I2再無變化， 結(jié)果提示與CG 相比，HIIT 在改善重復沖刺能力方面有顯著性的差異95%CI=-0.82～-0.17（p=0.002）。 由此說明Sanchez-Sanchez 等的兩項研究為異質(zhì)性來源，Sanchez-Sanchez 等將實驗組分為高耐力組和低耐力組， 剔除的兩項研究分別來自這兩個組， 兩個組由于耐力的不同導致了RSA 結(jié)果的較大差異，異質(zhì)性的來源可能與此有關(guān)，與此同時說明耐力可能影響重復沖刺能力。

圖6 HIIT 對反復沖刺能力影響的森林圖

2.3.4 靈敏

共有5 篇文獻報道HIIT 與CG 對Zigzag 20m、20m 變向測試、T 測試和505 測試的干預效果。 Meta 分析結(jié)果顯示，HIIT 與CG 相比對青少年運動員的靈敏能力沒有顯著性的改善作用95%CI=-1.07～0.05（p=0.073），I2=66.4%（p=0.004）。 由于異質(zhì)性較高，采用逐一排除研究的方式進行敏感性分析，剔除單個研究后異質(zhì)性I2的范圍為57～67%，表明數(shù)據(jù)的敏感性較低，此結(jié)果具有一定的穩(wěn)健性，同時，每次剔除研究后HIIT與CG 相比對青少年運動員靈敏能力的改善均沒有顯著性的作用。

圖7 HIIT 對靈敏影響的森林圖

2.3.5 耐力

納入的5 篇文獻使用了耐力的指標，Meta 分析結(jié)果顯示HIIT 與CG 相比， 對青少年運動員的耐力有顯著性的改善效果95%CI=0.35～1.63（p=0.002），I2=63.7%（p=0.017）。 因其異質(zhì)性較高，故采用逐一排除研究的方式進行敏感性分析，在排除的Papandreou 等的一項研究之后，結(jié)果提示HIIT 與CG 相比對青少年運動員的耐力有顯著性的改善效果95%CI：0.80～1.63（p＜0.001），I2=24%（p=0.261）。

圖8 HIIT 對耐力影響的森林圖

2.4 HIIT 的不同干預方式對青少年運動員體能表現(xiàn)的亞組分析

本文納入研究的干預方案均由RST 和基于專項和跑的HIIT（下文記為HIIT’）組成，并且RST 在運動強度、運動形式和間歇時間等方面與其他形式的HIIT 不同，因此本節(jié)將HIIT分為RST 和HIIT’進行亞組分析，以檢驗兩種干預手段對爆發(fā)力、速度和耐力的影響。分析結(jié)果（見表2）顯示，HIIT’與CG相比對爆發(fā)力（95%CI：0.17～0.95，p=0.005）有顯著性的改善作用；SIT 與CG 相比對有氧耐力有顯著性的改善作用 （95%CI：0.14～2.17，p=0.025）。

本文根據(jù)干預方案進行亞組分析，結(jié)果提示基于專項和跑的HIIT 可以顯著性地改善青少年運動員的爆發(fā)力（p=0.005）。根據(jù)亞組分析的結(jié)果： 能夠有效提高爆發(fā)力的訓練方案為基于跑或?qū)ｍ椨柧毜腍IIT，其方案內(nèi)容為：運動組數(shù)2～4 組，每組完成4～8min，次間運動：間歇=1∶1，組間間歇3min，運動強度90～95%fcmax 或VIFT，運動形式采用跑或者專項訓練。 能夠有效提高耐力的訓練方案為RST，其方案內(nèi)容總結(jié)為：運動組數(shù)3 組，每組6～10 次，每次完成30～35m 的最大沖刺跑，組內(nèi)間歇10～30s，組間間歇3min。

2.5 發(fā)表偏倚

關(guān)于發(fā)表偏倚， 本研究使用Egger 法對納入的結(jié)局指標進行定量評價。 根據(jù)表3 可知，所有指標均未發(fā)現(xiàn)顯著性的偏倚（p＞0.05）。

3 討論

3.1 分析

高強度間歇訓練在競技體育中得到廣泛的應用， 主要應用于運動員耐力的訓練。 體能表現(xiàn)一般用于評價運動員，其內(nèi)容包括力量、速度、耐力、靈敏、協(xié)調(diào)等，是運動員獲得優(yōu)異成績的保證［40］。 高強度間歇訓練作為省時高效的訓練，若能夠帶來體能表現(xiàn)的顯著改善，將提高青少年運動員的訓練效率，為青少年運動員節(jié)省出更多的時間用于技術(shù)訓練。 本節(jié)將針對HIIT 與常規(guī)和技術(shù)訓練對不同的體能表現(xiàn)模塊影響效果進行討論。

在競技體育中， 一般使用多方向移動訓練提高靈敏變向能力［41］，一些研究顯示HIIT 不能提高靈敏變向能力，例如，Engel 等便認為HIIT 能夠有效地提高沖刺能力， 但在VO2peak、重復沖刺、垂直縱跳方面則無顯著的效果，有意思的是，其他形式（SSG、低強度持續(xù)跑等）的對照組對靈敏變向能力的提高反而更有利［26］。 在垂直縱跳和靈敏變向方面，Clemente等與Engel 等持相同的觀點［25］。 本文將青少年運動員作為研究對象，已報告HIIT 在改善靈敏變向能力方面無顯著性的優(yōu)勢（p＞0.05），與Clemente 等和Engel 等的結(jié)果一致。 這幾項研究使用的對照組中包括了較大強度訓練量的運動， 例如小場地比賽、長時間（1.5～3h）持續(xù)低強度訓練，本文則將小強度的常規(guī)和技術(shù)訓練作為對比，以展現(xiàn)HIIT 對青少年運動員體能表現(xiàn)的凈效果。

表2 HIIT’和RST 對垂直縱跳、速度和耐力的亞組分析

表3 各結(jié)局指標的Egger 檢驗

在爆發(fā)力素質(zhì)方面，本文結(jié)果表明HIIT 對青少年運動員的爆發(fā)力有顯著性的改善效果 （p=0.001）。 但是有研究顯示HIIT 對青少年肌力適能沒有顯著性的改善作用［15］。 相關(guān)研究也證明了HIIT 能夠改善CMJ 或者SJ，但這些研究均是以RST作為方案的研究，如T?nnessen 等、田學禮和Ouergui 等以RST作為實驗方案進行實驗， 結(jié)果顯示與對照組相比，RST 可以有效改善CMJ［30，37-38］。RST 能夠提高CMJ，是因其提高了平均和峰值功率［42］，以及平均和峰值沖刺速度［43］；峰值功率與垂直縱跳具有較高的相關(guān)性（r=0.92）［44］，并且后者受到前者的影響［45］，功率受力量和速度的影響，RST 能夠提高肌肉功率，速度的提高也有助于功率的改善，功率的提高進而改善垂直縱跳。 但是與此相反的是， 本文亞組分析顯示RST 在改善爆發(fā)力方面沒有顯著性效果（p＞0.05）。 因此，這種情況可能與納入分析研究的項目、周期、頻率等有關(guān)，但由于亞組分析中RST 的異質(zhì)性較高，對結(jié)果可能產(chǎn)生影響，未來研究者可進行高質(zhì)量研究以得出更可信的結(jié)論。

本文的Meta 分析結(jié)果表明HIIT 在改善速度方面比CG有顯著性的優(yōu)勢（p=0.035）。但是，亞組分析結(jié)果顯示與CG 相比，其他形式的HIIT 和RST 對青少年運動員速度素質(zhì)的改善效果均沒有顯著性。 盡管如此，T?nnessen 等和Chtara 等將RST 作為實驗方案，結(jié)果表明20m、30m 沖刺的成績得到了改善［30，32］，與亞組分析結(jié)果相反。 由于沖刺能力方面納入的研究主要來自3 篇文獻， 較少的文獻數(shù)量可能是導致此亞組分析結(jié)果的原因。 在RSA 方面，Clemente 等同樣將HIIT 與SSG 作對比，結(jié)果表明兩者對足球運動的RSA 均無顯著性的改善作用，且兩者間無顯著性差異［27］。HIIT 能夠提高運動員骨骼肌的緩沖能力［46-48］，因肌肉中氫離子對PFK（磷酸果糖激酶）等活性酶有抑制作用，而PFK 是糖酵解過程中的關(guān)鍵酶，較高的骨骼肌緩沖能力能夠緩沖這些氫離子，提高PFK 的活性，有助于提高糖酵解中ATP 的合成，最終影響沖刺跑成績［49］。 此外，沖刺跑訓練能夠改變神經(jīng)激活的順序、 使快的運動單位優(yōu)先募集、提高神經(jīng)傳導速度等神經(jīng)因素［50］，從而提高速度。

本文結(jié)果表明HIIT 在改善RSA 方面有顯著性的作用（p=0.002）。 有研究以重復沖刺或SIT 為方案進行實驗，結(jié)果均顯示重復沖刺能力得到了顯著性的提高［51-54］，關(guān)于RSA 的Meta分析中，9 項研究中有8 項是RST， 可見，RSA 得到改善的結(jié)果主要來自于RST 方案產(chǎn)生的效益。 RST 的內(nèi)容一般為最大努力沖刺或折返沖刺，RSA 得到提高的原因可能是這兩種訓練手段本身是專項速度訓練，和一些生理機制原因，例如，重復沖刺在沖刺階段由磷酸原和糖酵解供能， 間歇階段由有氧氧化系統(tǒng)供能，隨著重復沖刺次數(shù)的增加，有氧供能的比例逐漸增加［55］。 可見耐力對于RSA 來說非常重要，HIIT 則能夠有效地改善耐力和骨骼肌緩沖能力， 這兩者的改善能夠降低重復沖刺成績的下降率，同時HIIT 還能夠提高青少年運動員乳酸閾值，進而提高運動員的最快速度和整體做功等能力［56］。

關(guān)于高強度間歇訓練的研究中，已有研究表明HIIT 能夠有效地改善青少年的心肺適能， 并且效果大于等于中等強度持續(xù)訓練［57］。 耐力是指在有氧供能系統(tǒng)下進行長時間運動的能力，較好的耐力能夠讓運動員在比賽中保持長時間工作，并且使身體快速恢復，在比賽中獲得較大的優(yōu)勢。 在青少年運動員的研究中，以小場地比賽（SSG）、長時間低強度持續(xù)訓練以及常規(guī)和技術(shù)訓練作為對照組的較多。一項Meta 分析將比較HIIT 與HVT、SSG，結(jié)果表明HIIT 能夠改善青少年運動員的耐力［26］。SSG 作為一種強度較高且符合專項的訓練方式，較多的研究認為在有氧耐力方面，HIIT 與SSG 相比不一定有優(yōu)勢［58-60］，Kunz 等采用Meta 分析，也證明了SSG 和其他形式的HIIT 均可改善青少年運動員的耐力相關(guān)指標， 但兩者間無顯著性差異［24］，盡管如此，HIIT 在省時高效方面更具優(yōu)勢。 本文的結(jié)果顯示，與CG 相比，HIIT 在改善青少年運動員耐力方面有顯著性的優(yōu)勢（p=0.002），納入的6 項研究中也有5 項報告了HIIT 能夠顯著性地改善V˙O2max，這與部分研究的觀點一致。此外，RST 作為HIIT 的一種， 被證明可以改善健康成人的耐力［61-62］，本文的亞組分析結(jié)果也顯示當實驗方案為SIT 時，與CG 組對比，HIIT 對青少年運動員耐力的干預效果有顯著性的優(yōu)勢。 其中的機制原因可能是：最大攝氧量是評價有氧耐力的黃金指標，呼吸系統(tǒng)攝入氧的能力、心血管系統(tǒng)運輸氧的能力以及骨骼肌利用氧的能力構(gòu)成了影響V˙O2max的因素［6］，前兩個過程為中樞適應，最后一個為外周適應，因此影響有氧耐力的機制可從兩個部分說明：1）中樞適應，每搏輸出量和血容量等的增加；2）外周適應，線粒體數(shù)量的增加［63］、骨骼氧化能力和氧化酶活性增加［49，64］等原因。 HIIT 通過影響這些因素提高人體的V˙O2max，進而影響有氧耐力。

3.2 文章的局限與不足

本文存在以下局限與不足：1）納入研究的女性較少，男性和女性的身體素質(zhì)存在差異，可能存在一定程度的偏倚；2）除足球項目外，關(guān)于網(wǎng)球、籃球、手球等其他運動項目的研究較為缺乏

因此， 未來的研究應該考慮增加女性參與者的數(shù)量，此外，研究者應該考慮關(guān)于HIIT 與網(wǎng)球、籃球、手球等運動項目的研究。

4 結(jié)論

與常規(guī)或技術(shù)訓練相比，HIIT 能夠有效改善青少年運動員的爆發(fā)力、速度和重復沖刺能力以及有氧耐力，主要體現(xiàn)在CMJ、SJ、5m～40m 的沖刺跑、V˙O2max、RSAmean、RSAbest 等指標上。 當高強度間歇訓練的訓練方案為沖刺間歇跑或者重復折返跑時，能有效地改善青少年運動員的爆發(fā)力和耐力。 能夠有效提高爆發(fā)力的訓練方案為基于跑或?qū)ｍ椨柧毜腍IIT， 其方案內(nèi)容總結(jié)為：運動組數(shù)2～4 組，每組完成4～8min，組間間歇3min，運動強度為90～95%fcmax 或VIFT，運動形式采用跑或者專項訓練；能夠有效提高有氧耐力的訓練方案為SIT，其方案內(nèi)容總結(jié)為：運動組數(shù)3 組，每組6～10 次，每次完成30～35m 的最大沖刺跑，組間間歇3min。