公安院校學(xué)生運動性疲勞敏感指標篩選與分析

楊 杰，王 坤，吳連次，李斌杰

中國人民警察大學(xué) 警務(wù)指揮學(xué)院，河北 廊坊 065000

0 引言

公安警務(wù)工作將面對各類突發(fā)現(xiàn)場的處置任務(wù)，屬于工作時間長、出警頻繁的高強度職業(yè)，這決定了公安院校學(xué)生體能訓(xùn)練課程需要有效保障其職業(yè)能力水平，對職業(yè)化、實戰(zhàn)化、健康化的要求更凸顯[1]。當前，公安院校學(xué)生的體能技能訓(xùn)練受課程資源限制，存在訓(xùn)練強度不合理、訓(xùn)練枯燥等問題[2]，在訓(xùn)練時容易產(chǎn)生身體疲勞，也有研究發(fā)現(xiàn)公安院校學(xué)生運動損傷現(xiàn)象普遍存在[3]。導(dǎo)致運動損傷的重要原因之一就是在訓(xùn)練過程中身體機能臨近或達到生理極限，學(xué)生產(chǎn)生運動性疲勞后，對身體狀態(tài)診斷不明確，最終導(dǎo)致身體機能受損[4]。通過科學(xué)的監(jiān)控和預(yù)防，可以在一定程度上盡早識別和判斷疲勞程度，有利于制定科學(xué)的訓(xùn)練計劃、避免運動性損傷、提升訓(xùn)練效果[5]。目前，對公安院校學(xué)生運動性疲勞研究十分匱乏，在實際教學(xué)中，教師多借鑒運動員、軍人、消防員運動性疲勞的研究成果[6]。由于運動性疲勞的發(fā)生機制較為復(fù)雜，不同人群的運動訓(xùn)練項目不同，機體產(chǎn)生的生理生化改變也不同，因此亟待構(gòu)建符合公安院校大學(xué)生特征的運動性疲勞敏感指標體系。

目前的研究理論認為，機體疲勞會產(chǎn)生周圍神經(jīng)、肌肉功能、心血管及呼吸系統(tǒng)、能量代謝、內(nèi)環(huán)境等方面的改變[7]，相關(guān)指標數(shù)量非常龐大，從主觀和客觀兩方面評定運動性疲勞是目前主流的識別和檢測方法[8]。據(jù)此通過分析文獻檢索法和專家訪談法篩選運動性疲勞敏感指標，以某公安院校學(xué)生體能技能訓(xùn)練生理生化檢測數(shù)據(jù)為來源，對運動性疲勞敏感指標體系進行初步構(gòu)建，分析指標的適用性和合理性，預(yù)警公安院校學(xué)生運動性疲勞的產(chǎn)生，進一步提高科學(xué)訓(xùn)練水平。

1 研究對象與方法

1.1 文獻檢索法

檢索中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫核心期刊論文庫，以“運動性疲勞”“運動疲勞”“公安相關(guān)疲勞”“警察相關(guān)疲勞”為主題詞進行檢索后，對其中在 “核心期刊”上發(fā)表的文獻逐篇進行分析，提取、篩選，整理運動性疲勞指標，建立運動性疲勞敏感指標池。

1.2 Delphi專家咨詢法

于2019年9月至2020年7月進行2輪專家咨詢，專家資質(zhì)為具備高級技術(shù)職稱且從事公安院校體育教學(xué)、運動訓(xùn)練、體能訓(xùn)練、警務(wù)實訓(xùn)等相關(guān)課程教學(xué)的教師，共計15人。

1.2.1 進行專家可靠性評價。通過專家積極系數(shù)、專家權(quán)威程度來進行綜合評價。(1)專家積極系數(shù)以咨詢問卷的回收率(Cj)表示；(2)專家權(quán)威程度以(Cr)表示，Cr=(Ca+Cs)/2，Ca為調(diào)查表中專家的學(xué)科熟悉程度分值的均值，Cs值為調(diào)查表中對應(yīng)條目評分的和。一般而言，專家權(quán)威程度的系數(shù)(Cr)大于0.7則結(jié)果為可靠[9]。

1.2.2 進行專家協(xié)調(diào)程度評價。專家對指標意見的一致程度通過變異系數(shù)(Cv)和協(xié)調(diào)系數(shù)(W)來表示。Cv=標準差/平均數(shù)，Cv越小一致性越高。W系數(shù)用來校驗專家對指標的評價結(jié)果是否一致，W在0～1之間越大，專家協(xié)調(diào)度越高[10]。

1.2.3 進行指標合理性評價。將專家對指標認可程度分為7個等級，賦值為1～7分，利用評分大于6的指標數(shù)量/有效問卷數(shù)量，得數(shù)數(shù)值越大越合理。

1.2.4 第一輪專家咨詢。第一輪專家咨詢內(nèi)容基于文獻檢索法的研究結(jié)果，總結(jié)出運動性疲勞指標涉及近百個，基于設(shè)計原理、研究意義、檢測方法、應(yīng)用價值進行綜合評價，整合專家的意見，合并、增減并篩選二級指標，設(shè)計《第一輪咨詢量表》。

1.2.5 第二輪專家咨詢。第二輪專家咨詢內(nèi)容基于第一輪專家咨詢形成的反饋內(nèi)容，當?shù)谝惠営小?0%的專家同意該指標納入體系后，再對各指標的參考性、有效性、重要性、可行性進行評價。

1.3 整群抽樣法

以某公安院校2019級、2020級在校生為群體，隨機抽取100名男生作為研究對象，年齡18～22歲。在采集研究對象各項指標數(shù)據(jù)前，尊重學(xué)生的主觀意愿，簽署“試驗知情同意事項書”，所有試驗對象入學(xué)時均參加體能測試并達標，學(xué)習(xí)、生活、訓(xùn)練情況正常。將本運動性疲勞干預(yù)方案合并到軍事技能訓(xùn)練中，由隊列訓(xùn)練、戰(zhàn)時防護訓(xùn)練、射擊訓(xùn)練、軍事體能訓(xùn)練組成，集中在8周內(nèi)完成。測試方案見表1。

表1 公安院校學(xué)生運動性疲勞敏感指標分析整群抽樣法測試方案

1.4 統(tǒng)計方法

采用 SPSS 21.0 統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析。所有的統(tǒng)計檢驗均采用雙側(cè)檢驗，P<0.05為具有統(tǒng)計學(xué)差異。計量數(shù)據(jù)通過均數(shù)±標準差進行描述，S1-S4各組數(shù)據(jù)T0和T1的差異采用配對t檢驗，S1-S4組間差異采用單因素方差分析，方差齊性組間兩兩比較采用LSD檢驗，方差不齊采用Dunnett t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 文獻檢索結(jié)果

通過檢索相關(guān)文獻，對文獻進行分析后，得到用于進行專家咨詢的公安院校學(xué)生運動性疲勞敏感指標池。

2.2 Delphi專家咨詢結(jié)果

2.2.1 進行專家可靠性評價。專家咨詢問卷的回收率兩輪結(jié)果均為Cj=100%。兩輪專家咨詢的Ca值分別為0.71和0.78，Cs值分別為0.85和0.88，Cr值分別為0.78和0.83，均大于0.7，判定結(jié)果為可靠。

2.2.2 進行專家協(xié)調(diào)程度評價。兩輪專家咨詢結(jié)果中刪除Cv>0.25的指標，第一輪W=0.21，第二輪W=0.24，W略有升高，P<0.001,專家意見趨于一致。

2.2.3 專家咨詢結(jié)果。兩輪專家咨詢的可靠性和協(xié)調(diào)程度較好，第二輪的協(xié)調(diào)系數(shù)比第一輪升高了0.03，Cv均降到小于0.25，即專家意見一致性良好，咨詢結(jié)果具有可靠性。

2.3 整群抽樣數(shù)據(jù)結(jié)果

2.3.1 RPE評分疲勞程度結(jié)果。由于目前缺少公安類人員運動性疲勞的相關(guān)報道，所以參考《Borg主觀體力感覺等級》評分(RPE評分)為疲勞的評判標準。將受試者按訓(xùn)練后 RPE 評分值分為四個疲勞程度組(組1-4 依次為不疲勞、輕度疲勞、中度疲勞、重度疲勞組)，比較各指標在訓(xùn)練前后之間的差異，初步評定學(xué)生的疲勞程度。由此將學(xué)生分為不疲勞組(S1)RPE≤9、輕度疲勞組(S2)10≤RPE≤12、中度疲勞組(S3)13≤RPE≤14、重度疲勞組(S4)RPE≥15。第二次數(shù)據(jù)采集后，得到不疲勞組(S1)20人、輕度疲勞組(S2)59人、中度疲勞組(S3)12人、重度疲勞組(S4)9人。

2.3.2 疲勞敏感指標對比結(jié)果。(1)各組訓(xùn)練前后基礎(chǔ)心率對比結(jié)果。基礎(chǔ)心率T0與T1比較，S1、S2、S3組明顯下降(P<0.05)，初始T0期間S4組基礎(chǔ)心率明顯高于各組(P<0.05)，基礎(chǔ)心率T1-T0的變化存在組間差異(P<0.05)，見表2。各組方差齊，組間LSD兩兩比較，S4組與S1、S2、S3組之間均存在顯著差異(P<0.05)。提示學(xué)生基礎(chǔ)心率發(fā)生改變可能存在疲勞現(xiàn)象，故該指標較為敏感。(2)各組訓(xùn)練前后血氧飽和度對比結(jié)果。T1與T0相比，4組均沒有顯著性改變(P>0.05)。血氧飽和度不隨著訓(xùn)練和疲勞的程度改變而發(fā)生明顯變化，故該指標不敏感。(3)各組訓(xùn)練前運動后心率恢復(fù)時間對比結(jié)果。S1-S4組均出現(xiàn)明顯的下降(P<0.05)，單個組訓(xùn)練前后改變值不存在顯著的組間差異(P>0.05)，各組之間兩兩對比無明顯差異。運動訓(xùn)練能夠改變學(xué)生運動后心率的恢復(fù)時間，有利于心臟功能的調(diào)節(jié)，但是對于運動性疲勞指示的敏感度不高。

表2 各組訓(xùn)練前后基礎(chǔ)心率對比(總?cè)藬?shù)=100)

2.3.3 各組血液指標對比結(jié)果。(1)各組訓(xùn)練前后睪酮、皮質(zhì)醇水平對比結(jié)果。S1-S4組皮質(zhì)醇和T/C在T1和T0時間存在明顯差異，S1、S2、S4組睪酮在T0和T1時間存在明顯差異，組間差異不明顯，組間兩兩對比，存在明顯差異，見表3。結(jié)果提示，各項訓(xùn)練在一定程度促進了睪酮、皮質(zhì)醇的分泌、引起了兩者比值的改變，T1-T0值的改變可以反映是否有運動性疲勞產(chǎn)生。(2)各組訓(xùn)練前后血乳酸水平對比結(jié)果。T1時間血乳酸水平明顯高于T0(P<0.05)，各組訓(xùn)練前后以及差值不存在顯著的組間差異(P>0.05)，各組兩兩對比也不存在差異(P>0.05)，提示訓(xùn)練前后身體乳酸的耐受狀態(tài)提高，但在疲勞預(yù)警方面不敏感。(3) 各組學(xué)生新訓(xùn)前后血紅蛋白、紅細胞、白細胞對比結(jié)果。血紅蛋白T1-T0各組均明顯升高(P<0.05)，T1和T1-T0存在組間差異(P<0.05)；紅細胞T1-T0各組均明顯升高(P<0.05)，但組間差異不明顯(P>0.05)；白細胞各類統(tǒng)計學(xué)均無明顯差異(P>0.05)。提示紅細胞和血紅蛋白水平會在訓(xùn)練后出現(xiàn)一定程度升高，對疲勞程度有一定的提示作用，白細胞基本不受訓(xùn)練和疲勞的影響。

表3 各組訓(xùn)練前后睪酮、皮質(zhì)醇水平對比(總?cè)藬?shù)=100)

2.3.4 各組縱跳高度對比結(jié)果。S1-S4組前后均出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)，T1-T0也具有顯著的組間差異(P<0.05)，S1-S4組在T0和T1時間的縱跳高度依次下降，S4組與S1-S3組在T0和T1時間均有顯著差異(P<0.05)，T1-T0的值S4組與S2組有顯著差異(P<0.05)，見表4。提示縱跳高度的個體差異較大，且縱跳高度能力強的學(xué)生耐受疲勞的程度較高，該指標對運動性疲勞較為敏感。

表4 各組縱跳高度對比(總?cè)藬?shù)=100)

2.3.5 各組尿液指標對比結(jié)果。在T0和T1時間采集100名學(xué)生尿潛血和尿蛋白情況，化驗結(jié)果均為陰性，未發(fā)現(xiàn)尿蛋白和尿潛血的改變，反映出尿液指標在提示公安院校學(xué)生的運動性疲勞方面不敏感。

2.3.6 各組PSQI評分對比結(jié)果

S1和S2組在T1時間睡眠質(zhì)量顯著好于T0(P<0.05)，S3和S4組無明顯改變(P>0.05)；評分T1值、T0值和改變值(T1-T0)存在顯著組間差異(P<0.05)，S1-S4組評分逐漸越高，睡眠質(zhì)量越差；S3與S1組、S3與S2組、S4與S1組、S4與S2組、S4與S3組對比組間均存在顯著差異(P<0.05)，見表5。提示睡眠質(zhì)量個體差異較大，且越容易發(fā)生運動疲勞的學(xué)生，睡眠質(zhì)量越差且容易發(fā)生變化，該指標較為敏感。

表5 各組PSQI評分對比(總?cè)藬?shù)=100)

2.4 小結(jié)

通過文獻檢索、專家咨詢、整群抽樣分析的方法，建立了14個公安院校學(xué)生運動性疲勞敏感指標，納入的指標可靠性良好，專家意見一致，具有一定的合理性和臨床價值，檢測方式較為簡便易行。對這14個運動性疲勞敏感指標進行了兩個時間點的檢測，對比發(fā)現(xiàn)：4個不同的疲勞程度下，公安院校學(xué)生的基礎(chǔ)心率、睪酮、皮質(zhì)醇、睪酮/皮質(zhì)醇、血紅蛋白、紅細胞、縱跳高度、睡眠質(zhì)量在預(yù)警運動性疲勞方面具有敏感性；運動后心率恢復(fù)時間、血乳酸水平在訓(xùn)練前后會有一定的改變，但在統(tǒng)計學(xué)分析過程中體現(xiàn)不出明顯差異，可以作為預(yù)警運動性疲勞的指標但不敏感；血氧飽和度、尿液指標和白細胞數(shù)在運動性疲勞的各個階段統(tǒng)計學(xué)無差異，因此暫不推薦這幾個指標作為運動性疲勞的判斷依據(jù)。

3 討論

3.1 運動性疲勞對心血管系統(tǒng)的影響

有研究發(fā)現(xiàn)心血管系統(tǒng)機能水平與運動性疲勞的發(fā)生有密切相關(guān)性[12]，本研究發(fā)現(xiàn)主觀感覺非常疲勞的學(xué)生基礎(chǔ)心率顯著性降低，而其他學(xué)生的基礎(chǔ)心率維持較為穩(wěn)定。這說明容易發(fā)生運動性疲勞的學(xué)生，在疲勞狀態(tài)下心血管的調(diào)節(jié)能力較弱，訓(xùn)練強度超過自身承受范圍，夜間睡眠神經(jīng)興奮過度，睡眠質(zhì)量下降的同時導(dǎo)致清晨心率下降[13],而能良好耐受訓(xùn)練負荷的學(xué)生心率較穩(wěn)定。同時基礎(chǔ)心率簡單易測、準確度高，納入運動性敏感指標具有一定可行性。

3.2 運動性疲勞對內(nèi)分泌的影響

運動性疲勞發(fā)生時機體的內(nèi)分泌水平會發(fā)生一定改變。在正常運動下人體血液睪酮含量維持不變或略有上升，皮質(zhì)醇會出現(xiàn)上升，而主觀疲勞加重的情況下皮質(zhì)醇上升明顯，這與人體的“下丘腦—垂體—腎上腺軸”的激活有關(guān)[14]。睪酮/皮質(zhì)醇在表達機體運動代謝穩(wěn)定平衡方面具有一定的指示性，有研究發(fā)現(xiàn)，在運動性疲勞的人群中會出現(xiàn)睪酮/皮質(zhì)醇下降的趨勢[15]。本研究選取的睪酮、皮質(zhì)醇、睪酮/皮質(zhì)醇試驗結(jié)果驗證了一些有關(guān)運動員運動性疲勞研究的結(jié)論。紅細胞和血紅蛋白在人體氧轉(zhuǎn)運中起到重要的媒介作用，是氧氣和二氧化碳交換的重要載體，在運動過程中，對維持機體的酸堿平衡具有重要作用，其作為物質(zhì)能量代謝的關(guān)鍵指標，能預(yù)測機體在運動中的氧供應(yīng)狀態(tài)。本研究發(fā)現(xiàn)，公安院校學(xué)生隨著各項訓(xùn)練的開展，紅細胞和血紅蛋白含量出現(xiàn)顯著上升，機體運輸氧的能力明顯提高。適當?shù)倪\動能夠延緩紅細胞的衰老，有利于一氧化氮合成酶的提高，使紅細胞得到活化，有利于機體運動能力的改善[16]。但也有研究發(fā)現(xiàn)，過度訓(xùn)練導(dǎo)致的運動性疲勞，對大白鼠的紅細胞和血紅蛋白產(chǎn)生不良的影響，機體的運動能力下降[17]。因此在設(shè)計公安院校大學(xué)生的運動訓(xùn)練和專業(yè)訓(xùn)練項目時，要基于合理適量的原則，可以利用紅細胞和血紅蛋白的監(jiān)測，預(yù)測學(xué)生機體對訓(xùn)練的適應(yīng)程度。

3.3 運動性疲勞對運動能力的影響

運動性疲勞對學(xué)生運動能力的影響較為明顯，本研究測試的縱跳高度在T1時間出現(xiàn)下降，同時主觀感覺嚴重疲勞的S4組組間下降明顯?？v跳高度是反應(yīng)機體運動爆發(fā)力的有效指標，體現(xiàn)了機體的運動能力。有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過合理的運動訓(xùn)練會有效提高受試者的縱跳高度[18]，而產(chǎn)生運動性疲勞后人體的中樞神經(jīng)控制出現(xiàn)不協(xié)調(diào)，下肢肌群爆發(fā)力減弱，影響縱跳高度。綜合分析，縱跳高度測試可以有效預(yù)測公安院校大學(xué)生的運動性疲勞，具有一定的應(yīng)用價值。

3.4 運動性疲勞對睡眠的影響

本研究利用匹茨堡睡眠質(zhì)量評分法(PSQI)測試學(xué)生訓(xùn)練前后的睡眠狀態(tài)，主觀感覺較好的S1和S2組訓(xùn)練后睡眠有一定的改善，自主感覺出現(xiàn)疲勞的S3和S4組學(xué)生睡眠質(zhì)量出現(xiàn)明顯的下降。對于不同個體而言，適量的運動訓(xùn)練有利于調(diào)節(jié)大腦的活躍程度，進而對人體的物質(zhì)能量代謝、溫度調(diào)節(jié)、免疫、心腦血管、情緒、晝夜節(jié)律進行適應(yīng)性調(diào)節(jié)[19]。而個體出現(xiàn)運動性疲勞后，其睡眠、注意力、反應(yīng)能力、感知覺、訓(xùn)練效果都會出現(xiàn)顯著下降[20]。本研究的睡眠質(zhì)量評分結(jié)果可及時有效的監(jiān)測和預(yù)警運動性疲勞的產(chǎn)生。

4 建議與應(yīng)用

4.1 監(jiān)測記錄公安院校學(xué)生日常訓(xùn)練相關(guān)指標

基于本研究的試驗結(jié)果，建議將相關(guān)指標監(jiān)測納入公安院校學(xué)生技能和體能訓(xùn)練課程。本研究采用的敏感指標均具有可操作性，都是無創(chuàng)性的指標，如基礎(chǔ)心率、縱跳高度、睡眠狀態(tài)，都可以正向預(yù)測學(xué)生訓(xùn)練期間身體的疲勞狀態(tài)。教師建立學(xué)生身體疲勞和損傷檔案，尤其是訓(xùn)練任務(wù)重、強度大、難度高的科目[21],務(wù)必做好數(shù)據(jù)監(jiān)測記錄，及時預(yù)警學(xué)生運動性疲勞，可有針對性地關(guān)注易發(fā)生疲勞和損傷的人群，做好訓(xùn)練課程的個體化調(diào)整。

4.2 及時反饋敏感指標監(jiān)測結(jié)果，調(diào)整訓(xùn)練負荷

敏感指標設(shè)立的目的在于及時監(jiān)測、及時反饋、及時預(yù)警。在日常的技能或體能訓(xùn)練中，教師可按照教學(xué)計劃，設(shè)計敏感指標檢測的介入時間，一般是教學(xué)訓(xùn)練開始前建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，教學(xué)訓(xùn)練中期進行第二次檢測，教學(xué)訓(xùn)練中后期進行第三次檢測，縱跳高度可隨堂檢測，基礎(chǔ)心率和睡眠狀態(tài)可以每堂課前進行記錄。在進行周期性的敏感指標檢測過程中，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯著性變化，需要針對個體進行訓(xùn)練負荷的調(diào)整[22]，或及時介入運動損傷鑒定與治療，力求將公安院校學(xué)生的訓(xùn)練損傷概率降到最低。

4.3 總結(jié)運動性疲勞發(fā)生規(guī)律，優(yōu)化課程體系

公安院校可將學(xué)生技能和體能訓(xùn)練中運動性疲勞敏感指標的長期監(jiān)測數(shù)據(jù)納入科學(xué)訓(xùn)練體系，對數(shù)據(jù)進行及時、準確、詳細的記錄，建立學(xué)生運動性疲勞敏感指標檔案。不同課程的訓(xùn)練強度、訓(xùn)練方式、訓(xùn)練內(nèi)容存在較大差異，相關(guān)課程的教師可利用長期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，總結(jié)得出該課程運動性疲勞發(fā)生規(guī)律，在課程體系構(gòu)建中充分考慮運動性疲勞對訓(xùn)練效果的反向影響，及時、有針對性地控制訓(xùn)練負荷、完善訓(xùn)練計劃、調(diào)整訓(xùn)練方案。

4.4 探索更多操作性強的指標

本研究涉及的一些運動性疲勞敏感指標統(tǒng)計學(xué)意義不明顯，需要進一步判斷是否與受試者樣本量、環(huán)境、測試方法等客觀因素有關(guān)，在后續(xù)研究中希望通過加大采集樣本量、控制測試誤差、創(chuàng)造穩(wěn)定的訓(xùn)練環(huán)境等措施進行深入探索。從長期實踐應(yīng)用角度出發(fā)，公安院校學(xué)生運動性疲勞敏感指標需要挖掘更多無創(chuàng)的評價方式，做到操作可控、易控。同時，學(xué)生技能和體能訓(xùn)練是一個長期動態(tài)循環(huán)的過程，未來需要進一步做好文獻的分析與整理，篩選更多操作性強的敏感指標，應(yīng)用于實際的教學(xué)訓(xùn)練中，真正促進公安院校學(xué)生技能和體能訓(xùn)練的精準化、科學(xué)化、健康化。