越野滑雪項目的疲勞特征及對運動表現的影響

王棟梁 王敬茹 邢麗麗 徐起麟

（1.河北省體育科學研究所；2.國家體育總局優秀運動員訓練負荷診斷與調控實驗室；3.河北省神經肌肉功能與力量訓練實驗室 河北石家莊 050011）

疲勞嚴重影響運動員競技水平和競技狀態，甚至會造成運動損傷等更為嚴重的后果。越野滑雪是典型的超長距離體能類項目，運動員在訓練和比賽中出現疲勞是非常常見的。該文重點對越野滑雪項目疲勞特征以及疲勞后如何影響運動員的運動表現進行研究。

1 越野滑雪和疲勞

1.1 越野滑雪比賽項目特點和生理學需求

越野滑雪比賽距離從1.5km（短距離沖刺賽）到50km（冬奧會男子個人），甚至還有超長距離（越野滑雪馬拉松），而比賽持續時間從數分鐘直到數小時。不同于其他耐力項目，越野滑雪比賽是在坡度連續變化的賽道上進行，賽道分為平坦、上坡、下坡三種地形，上坡和平坦區域要求運動員盡最大努力快速滑行，在下坡地區，運動員有一定的時間用來恢復體能。越野滑雪賽道特點、比賽距離和運動持續時間決定了有氧代謝能力是越野滑雪運動能力的最關鍵因素，而在沖刺階段和短時爬陡坡階段，運動員的無氧能力也值得關注。總的來說，越野滑雪比賽的疲勞主要是由于長時間中高強度持續運動帶來的，因此，越野滑雪項目的生理需求包括強大的心肺功能和代謝水平、較好的力量輸出和做功效率以及在持續強度刺激下穩定的技術和合適的戰術。

1.2 疲勞的定義

疲勞是一個難以準確定義的概念，在運動生理、認知心理、人體工程學和醫學實踐中均有所體現，一般描述為精力缺乏和身體、精神狀態疲倦。競技體育中關于疲勞的定義也有所不同，通常是指由運動誘發的運動機能或運動表現的嚴重損害，表現為力量產生和功率輸出的減少，或者行動感知努力程度增強，但無法產生預期的力量輸出。疲勞通常分為外周疲勞和中樞疲勞，外周疲勞涉及肌肉損傷，中樞疲勞則涉及初級運動皮層產生的運動輸出信號減少，與支配骨骼肌的神經解剖部位調節有關，稱為肌肉自主激活能力下降［1］。對越野滑雪來說，存在多個方面的疲勞特征，如運動表現能力下降、神經肌肉疲勞、生理生化指標及運動生物力學指標變化等，這些特征反過來影響運動員技術的應用，改變運動員運動學參數等。

2 越野滑雪項目疲勞特征

2.1 越野滑雪神經肌肉疲勞

肌肉疲勞在高強度和低強度運動中均可發生，這是由運動強度和持續時間決定的。短時運動造成的疲勞主要由新陳代謝因素或者離心收縮造成的肌肉損傷因素決定，長時間運動造成的疲勞則有更復雜的原因。運動引起的肌力顯著下降和神經肌肉系統激活功能的變化，可能是由中樞疲勞和外周疲勞兩種機制造成的。大多數研究使用表面肌電圖技術來判斷神經肌肉激活模式和肌肉功能，并且可以通過對比靜息雙收縮電位和疊加的電誘發雙收縮大小的相對變化評估中樞疲勞［2］，通過檢查誘發的靜息雙收縮的大小和形狀變化來評估外周疲勞［3-4］。一般來說，測量肌肉最大自主收縮能力是評價肌肉疲勞的最有效和最廣泛的方法。

對越野滑雪項目來說，不論是傳統技術，還是蹬冰技術，均有研究發現長距離賽后神經肌肉會產生疲勞現象，如膝關節伸肌群肌力顯著下降，最大表面肌電（股四頭肌MVC 積分肌電）下降，肌肉力量發展速度（RFD，反映肌力的快速產生能力）下降［5-10］等。研究表明，超過2h 的越野滑雪運動后，膝關節伸肌的向心（7%～12%，180°/s）和等長收縮（8%～10%）力量均有顯著下降，但等長收縮力量下降的幅度大于向心收縮力量［6-8］。而在模擬短距離沖刺淘汰賽的測試中也發現膝關節伸肌自主收縮和誘發等速肌力的收縮以及上肢肌力和輸出功率的顯著降低。越野滑雪是一項涉及上下肢的競技運動，對于不同的肌肉，活性變化和貢獻程度隨技術和賽道特征的區別而有所差異。因此，越野滑雪不同肌肉的疲勞程度會有所不同。研究發現，肱三頭肌和股外側肌活性顯著下降，但背闊肌和胸大肌的表面肌電變化不明顯，這可能與不同肌肉肌纖維分布差異性有關［9］。Boccia等人［10］通過對比16名滑雪運動員在56km 傳統技術賽前后肘關節伸肌和膝關節伸肌的最大自主收縮肌力和肌肉力量發展速度，發現長距離越野滑雪比賽對上肢和下肢神經肌肉功能有不同的影響，雖然兩組肌肉均顯示出中樞和周圍疲勞，但下肢力量較上肢損失更大，而在短時間內產生力量能力方面，上肢受影響更為明顯［5］。Millet等人［11］研究滑雪馬拉松后膝關節伸肌最大自主收縮和經皮電刺激引發的肌電圖特征，發現最大等長收縮過程中的主動激活并未受影響，長時間的滑雪運動引起疲勞，但同時神經肌肉的協同能力得到增強。

總之，不論運動員采取何種滑雪技術，也不論滑雪比賽是短距離沖刺還是超長距離的滑雪馬拉松，越野滑雪運動員神經肌肉疲勞是普遍存在的，不過不同部位肌肉疲勞情況有所不同，而且神經肌肉激活功能變化也有所區別。

2.2 越野滑雪疲勞生理變量特征

除了通過神經肌肉功能來反映疲勞外，越野滑雪疲勞引起的生理變量也值得關注。運動強度和時間的增加，能夠引起耗氧量、心率、通氣量、血乳酸濃度等指標的明顯變化。長距離滑雪賽后運動員血乳酸濃度明顯升高，表明生理疲勞普遍存在［12］；短距離越野滑雪運動表現取決于速度能力、技術、耐疲勞性及無氧能力，生理指標的變化提示疲勞的發生，如St?ggl 等人［13］通過滑雪跑臺模擬短距離沖刺賽，發現最大乳酸濃度、攝氧量和潮氣量的變化，揭示了疲勞的發生。Vesterinen等人［14］模擬連續四回合短距賽沖刺賽，評估生理變量（心率、血乳酸濃度、氧耗），滑雪速度和肌電圖（EMG）變化，可以觀察到神經肌肉疲勞，但回合時間足以避免產生疲勞累積，高有氧能力的滑雪者在整個模擬過程中不太疲勞，也反映了有氧能力對疲勞的恢復作用。ZORY 也發現模擬沖刺賽運動員乳酸濃度的升高。Cristina 等人［15］評估5km（女子）和10km（男子）傳統式越野滑雪比賽前后的不同生理變量，發現運動員比賽的平均心率為男性171±6 次/min 和女性177±3 次/min；賽后男性、女性運動員的血氧飽和度均顯著降低（男：95.9%±2.1%～93.1%±2.3%；女：97.8%±1.1%～92.4%±2.1%），而血乳酸濃度明顯提高（男性1.4±0.5mmol/L～4.9±2.1mmol/L；女性1.9±0.1mmol/L～6.9±3.2mmol/L），同時發現肌肉損傷的血液標記物濃度降低；但縱跳、握力、用力肺活量及電解質濃度等沒有明顯變化，認為疲勞與血氧攜帶能力降低，肌肉和血液酸中毒增加有關，而運動引起的肌肉損傷對疲勞的影響較小。另外，Schmitt 等人［16］縱向追蹤北歐滑雪優秀運動員的心率變異性（HRV），發現處于疲勞現實生活條件下的運動員，HRV明顯較低，且處于疲勞狀態運動員HRV的個體差異較大，也可能反映了誘發疲勞的不同的HRV 變化模式。St?ggl 等人［17］通過遠紅外光譜技術監控肌氧飽和度的變化，反映了越野滑雪比賽中發生的有別于心率的疲勞模式。可以說，越野滑雪項目運動員生理學指標能夠反映疲勞的發生、發展，并且指標水平受到各種因素的影響，疲勞誘發的模式存在多種可能性。因此，在判斷運動員疲勞發生和疲勞程度的時候，不能靠單一指標的變化，而應多指標結合全方位評估。

3 越野滑雪疲勞的生物力學特征

越野滑雪運動員在逐漸達到疲勞狀態的過程中，由于神經肌肉狀態的下降及代謝產物的影響，運動員會做出適應性的改變，如變換技術和用力模式等，從而改變生物力學參數，也就是說疲勞和運動員力學特征是互為影響的。運動員疲勞時，滑行速度明顯下降，推仗角度、推仗力、滑雪周期和滑雪周期速度均有所變化。Zoppirolli等人［18］評估短期疲勞對雙推仗技術和運動員生物力學參數的影響，發現短期疲勞造成雙推仗力的下降和推仗周期的縮短，但運動員身心體質、關節、雪仗的運動學沒有差異。Zory 等人［19］在研究疲勞對短距離越野滑雪運動學參數的影響中也觀察到推仗力和推仗周期的明顯縮短，但運動員身體環節運動學參數發生了明顯的變化。Cignetti 等人［20］檢驗滑雪步態內循環可變性并評估疲勞對其影響，發現同運動開始時相比，運動結束時上臂和腿部的角位移顯著增加，這些變化顯示動力學混亂狀態的存在。

4 疲勞對越野滑雪運動員運動表現的影響

在疲勞狀態下，越野滑雪運動員的肌力、RFD、做功效率以及代謝能力等運動表現有較為明顯的下降。Bucher 等人［21］研究軀干疲勞對越野滑雪運動員的影響，發現在疲勞狀態下，運動員推仗周期做功量和速率下降，軀干屈曲肌群和伸展肌群的最大等長收縮力下降；雙推仗期間，推仗周期速率下降以及每推仗周期的做功減少，使運動員平均功率輸出明顯下降，同時最大吸氧量和最大通氣量明顯減小，在測試后的2min內，運動員表現差異最為明顯，認為運動引起的軀干疲勞導致了雙推仗能力的顯著下降，這是由每個周期的工作量和周期速率降低，以及有氧能力下降所致。Zory［19］研究發現模擬短距離沖刺賽引發的疲勞對運動員雙推仗運動學參數有影響，膝關節伸肌自主力量和上身功率輸出減小，推仗時軀干、髖關節和雪仗角度明顯變大，表明髖部和軀干屈曲減小，施加推仗力的有效性降低，導致了推仗周期速度的降低。然而，Gertjan等人［22］在觀察力竭運動對越野滑雪運動員技術選擇和生理反應的影響時，發現力竭運動幾乎對技術選擇和滑雪周期沒有影響，但以不同的方式影響生理反應，如疲勞后心率和RER 保持較高和較低水平，攝氧量僅在力竭運動后前8min 受明顯影響。基于呼吸肌在呼吸、姿勢和運動中的重要作用，Thomas 等人［23］研究顯示，對于大學生越野滑雪者來說，高強度的運動使呼吸肌勞累，最大吸氣壓力降低約20%，通氣量、呼吸頻率降低，自我感覺量表疲勞并削弱了他們的吸氣肌肉功能。呼吸肌肉疲勞的發展限制了身體上部的運動能力。此外，人工誘導吸氣性肌肉疲勞降低了耐受極限，并增加了受試者的知覺壓力。越野滑雪運動員的疲勞和引起疲勞的因素是互相影響的，考慮到可能存在的代償作用，生理、力學、技術等指標的變化也可能不明顯。

加壓放松［24］、壓縮衣［25］、冷凍療法［26］等恢復手段均可不同程度地減輕運動員的疲勞，提高運動表現。另外，不同的恢復時間和節奏也會影響越野滑雪運動員競技表現。McGawley等人［27］研究表明，越野滑雪模擬沖刺賽，最大化恢復時間可以提高運動表現，半決賽和決賽之間恢復時間少于22min 可能會影響運動表現，較短的恢復時間限制了血乳酸的恢復。總之，疲勞以及疲勞恢復對越野滑雪運動表現有較大影響，訓練比賽中應該更加重視運動員疲勞，要采取積極有效的恢復措施，來減少疲勞的發生以及實現疲勞的快速恢復。

5 結語

該文從生理、力學等方面對越野滑雪運動員的疲勞特征進行了總結，發現對于越野滑雪運動員來說，提高運動員在高強度比賽中的抗疲勞性，或者促進運動員疲勞后的積極恢復，有助于運動表現能力的提升。疲勞在越野滑雪賽中是普遍存在的，不同的因素下，疲勞發生、發展程度有所不同，造成疲勞的原因是多方面的，再加上運動員疲勞和引起疲勞的條件互為影響，因此需要綜合多種因素進行準確判斷。