兩種恢復方式對士兵沖刺間歇訓練效果的影響

彭 朋，何瑞波，馬 剛，秦永生，薄 海，王大寧

高強度間歇訓練是提高人體運動能力和運動成績的重要手段，并在競技體育和軍事體育中得到廣泛應用。沖刺間歇訓練(sprint interval training，SIT)是高強度間歇訓練的一種模式，可同時發展有氧和無氧運動能力，其特點是以接近或超過最大有氧能力的強度運動與一定間歇交替進行。多項研究均顯示，高強度間歇訓練間歇期進行積極性恢復可提高恢復效率和訓練效果。積極性恢復時繼續進行運動，消極性恢復時則保持安靜狀態并持續到下一次運動為止。反復Wingate試驗是SIT及評價積極性恢復和消極性恢復效果的理想運動模型，有學者研究認為，受試者反復Wingate試驗(間歇4 min)時，積極性恢復時的總做功量和平均功率輸出均明顯高于消極性恢復。 但也有研究發現，在兩次Wingate試驗(間歇15 s)時，消極性恢復的效果卻優于積極性恢復。本研究以武警士兵為受試對象，觀察反復SIT時不同恢復方式對運動能力和訓練效果的影響，為科學合理的制定訓練計劃提供依據。

1 對象與方法

1.1 對象 隨機選取某部 18名男性武警士兵，年齡(20.1±1.9)歲，身高(1.75±0.04)m，體重(66.8±7.0)kg。所有受試者身體健康，無心肺疾病和代謝性疾病，3個月內未發生急慢性感染及嚴重訓練損傷。

1.2 方法

1.2.1 試驗總體設計 受試者分3次進入運動生理試驗室，每次間隔至少48 h。第1次為熟悉試驗流程與無氧功率自行車的使用并進行預試驗；第2次和第3次，受試者分別完成6組SIT(30 s Wingate全力蹬車試驗)，間歇期進行積極性恢復或消極性恢復。

1.2.2 Wingate試驗 使用無氧功率自行車(Powermax VII，日本)完成6次Wingate試驗，時間為30 s，間歇時間4 min。受試者佩戴遙測心率表(Polar FT4，芬蘭)，先進行5～10 min慢跑和拉伸練習，隨后在功率車上蹬車(75 W)2～4 min，使心率達到150～160 次/min，其中2～3次為全力蹬騎(每次持續4～8 s)。準備活動后安靜坐位休息5 min，開始正式試驗。受試者盡全力蹬車，同時阻力增加，在2～4 s達到規定負荷(阻力負荷0.075 kg/kg體重)，同時開啟計算機及其配套光電管探頭等設備記錄每秒輪轉圈數，30 s結束。間歇期進行消極性恢復時，受試者安靜坐在功率車上休息4 min；進行積極性恢復時，受試者繼續蹬車，蹬車阻力為1.1 W/kg體重。共完成6組測試。

1.3 檢測指標 每次Wingate試驗時(不包括間歇期)記錄以下指標：(1)峰值功率(peak power，PP)，即第一個5 s的功率輸出；(2)平均功率(mean power，MP)，即30 s全力蹬車的平均功率輸出；(3)疲勞指數(fatigue index，FI)，即FI(%)=(PP-最低功率)/PP×100%；(4)總做功(total work，TW)，即30 s全力蹬車的總功；(5)心率(heart rate，HR)，即30 s全力蹬車的心率平均值(由遙測心率表自動讀數)。

2 結 果

2.1 兩種恢復方式相關指標的變化 與第1次Wingate試驗比較，積極性恢復和消極性恢復時PP、MP、TW逐漸下降，差異有統計學意義(<0.05)；與消極性恢復比較，積極性恢復時PP在第2次Wingate試驗時明顯降低，差異有統計學意義(<0.05)。與消極性恢復比較，積極性恢復時TW 無明顯變化，但第4～6次Wingate 試驗時MP、HR明顯升高，差異有統計學意義(<0.05，表1)。

2.2 兩種恢復方式時FI的變化 與第1次Wingate試驗比較，積極性恢復和消極性恢復時FI均無顯著變化，差異無統計學意義；與消極性恢復比較，積極性恢復時FI的變化也無統計學意義(>0.05，圖1)。

3 討 論

軍人在執行任務及運動員在進行對抗性比賽(足球、籃球等)時常有加速、全力沖刺等動作，其強度往往超出最大攝氧量(超大強度)，并持續數秒。SIT是提高機體無氧運動能力或混合供能效率常用訓練方法。多項研究發現，SIT間歇期進行積極性恢復可提高恢復效率和訓練效果。積極性恢復時繼續進行運動，強度一般為最大有氧功率的20%～60%或最大攝氧量的30%～63%。消極性恢復時則保持安靜狀態并持續到下一次運動開始。本研究通過反復Wingate試驗探討不同恢復方式對武警士兵運動能力和訓練效果的影響。選取受試對象為訓練水平較高的武警士兵，與以往研究受試對象為久坐人群或有規律運動習慣的健康志愿者不同。本研究結果顯示，不同恢復方式的效果在SIT的不同階段存在差異，即積極性恢復削弱了第2次Wingate試驗時的運動能力，可改善最后3次的訓練效果。提示我們，軍事訓練時應把握SIT方案的本質特征(運動強度、持續時間、間歇時間和完成次數等)并相應采取不同的恢復方式以最大限度提高訓練效果。

積極性恢復能夠維持運動肌的血流量并促進運動中積累的乳酸等代謝廢物快速消除，起到延緩疲勞、提高運動能力的效果。此外，積極性恢復時由于強度較低，且以有氧代謝為主，可使三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)產生增多供運動利用。SIT時以無氧供能為主，代謝產物堆積、無氧代謝產生的ATP迅速消耗，因此，間歇期維持運動肌的血流量及ATP的快速再合成具有重要意義。間歇期磷酸肌酸(phosphocreatine，PCr)和ATP再合成減少及運動時產生的酸性代謝產物(乳酸、無機磷酸鹽等)不能及時清除是導致SIT時運動能力下降的主要原因。一次全力沖刺過程中PCr將高能磷酸鍵轉移給二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)合成ATP供肌肉收縮，最終分解成肌酸和無機磷酸，運動后的8 min內骨骼肌中的肌酸在肌酸激酶的催化下重新磷酸化為PCr，而驅動肌酸磷酸化的能量主要來源于有氧代謝途徑。乳酸、無機磷酸等代謝廢物可干擾糖酵解效率并降低肌肉輸出功率，運動肌可有效清除上述代謝副產品。骨骼肌Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維中PCr水平在運動后5 min可基本恢復，15 min后Ⅰ型和Ⅱ型肌纖維中的ATP再合成可分別達到安靜水平的95%和76%。本研究結果發現，消極性恢復在SIT的早期(第2次Wingate試驗)對于運動能力的作用優于積極性恢復，但第2次Wingate時的MP卻無明顯改變，與文獻[8]的結果基本吻合。在Fujita等的試驗中，受試者2次40 s力竭運動時的間歇時間分別為30 s和4 min，結果發現，消極性恢復時的PP均高于積極性恢復。因此，兩次Wingate試驗(SIT)時進行消極性恢復可顯著提高PP，而與間歇時間無關。但在隨后的Wingate試驗中，兩種恢復方式的作用效果發生了逆轉，即第4～6次SIT中積極性恢復時的MP高于消極性恢復，提示積極性恢復在SIT后期優勢明顯，其原因與有氧代謝供能比例逐漸增加有關。隨著疲勞增加，PP和MP將成比例的下降，因此既然積極性恢復上調了MP，其理應改善疲勞程度(FI)。但本研究卻未證實這一假設(即FI無顯著性改變)，可能與樣本量較少及受試者的個體差異有關。

不同恢復方式對武警士兵SIT時運動能力和訓練效果影響的差異可用恢復期PCr再合成理論來解釋。1次Wingate試驗后積極性恢復時骨骼肌消耗通過有氧代謝產生的ATP以維持低強度運動，因此可供PCr再合成的ATP相應減少并造成隨后的運動能力降低；而消極性恢復則可促使骨骼肌快速再氧合。不管何種恢復方式，PP和MP均隨著運動次數增加而逐漸下降，說明4 min間歇期不足以使機體完全恢復，而隨后的SIT中有氧代謝供能比例逐漸增加。積極性恢復在SIT后期效果顯著，其原因與運動開始時血流量增多及氧攝取速率加快有關，HR在第4～6次Wingate試驗時高于消極性恢復也支持這一觀點(心臟通過增加HR而使血流加快及心輸出量增多)。

雖然本研究證實了不同恢復方式在SIT中的差異，但將其應用于軍事訓練實踐還需進一步驗證。首先，不同研究者的結論仍存在差異，不同恢復方式的效果尚無定論，可能與受試者的訓練水平、訓練方案及個體差異有關。其次，試驗室模擬訓練與運動場真實訓練之間存在一定差異。本課題組下一步的研究方向應為，武警士兵佩戴便攜式儀器(心率表、氣體代謝分析儀等)在訓練場利用沖刺跑等方式完成相應的SIT方案，以探討不同恢復方式的確切效果。

總之，本研究證實，1次Wingate試驗后間歇期(4 min)進行消極性恢復，可明顯改善第2次運動時的PP，而積極性恢復則可提高第4～6次運動時的MP，TW和FI在兩種恢復方式間并無明顯差異。因此，武警士兵在SIT時應根據訓練方案而選擇合理的恢復方式提高訓練效果。