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        三種HiLo模式對游泳運動員身體機能及運動成績的影響

        2018-05-30 12:30:21蘭亞紅
        廣州體育學院學報 2018年3期
        關(guān)鍵詞:低氧游泳機體

        蘭亞紅

        (廣東工業(yè)大學體育部,廣東 廣州 510006)

        眾多研究發(fā)現(xiàn)[1-5],高原訓練不僅能極大地刺激人機機能水平,同時也能對運動員的運動成績產(chǎn)生較大幅度的影響。因此,利用高原條件進行訓練是眾多運動項目考慮的方式之一。吸低氧可以改善人體機體氧的運輸能力,但對高強度的激烈運動卻難于維持,在一定程度上限制了運動員發(fā)揮其應(yīng)有的訓練水平[6-9]。為了利用低氧刺激的效果,又同時能兼顧運動員訓練水平的發(fā)揮,科研人員想出了在平原上模擬高原訓練的低壓低氧環(huán)境。這解決了部分項目的訓練問題,但對像游泳一類的項目來說,還是難于提供大場地的低氧訓練環(huán)境。Levine(1991年)和Rusko(1993年)等相繼提出的高住低練的訓練方法能很好地解決這個問題。低氧訓練主要的目的是通過改善人體機體氧傳遞能力、釋放能力、利用能力,促進機體有氧代謝能力提高,最終使運動成績提高[2,4]。但對低氧訓練的海拔高度的選擇卻經(jīng)歷了一個漫長的實踐過程[10-11],五六十年代選擇范圍大,在1000~4000m,60年代末縮小到1500~2000m,80年代又開始上升到2000~2700m,而埃塞俄比亞更大膽的提出2700~3000m。近年來國際上比較公認的最適海拔高度為2000~2500m,一般不低于2000m(對人體機體刺激有限),不高于3000m(人體機體難于承受),但在2000~3000m海拔高度之間的選擇卻各有不同??梢?,對不同海拔高度的選擇雖然有較為一致的認識,但也存在項目、人種、個體、性別等差異,也可能因為科技的進步而產(chǎn)生新的認識。因此,本研究擬采用模擬高原環(huán)境的方式,探析模擬海拔高度2000m、2500m、3000m三種高住低訓(HiLo)模式對游泳運動員血液指標紅細胞數(shù)量、血紅蛋白、紅細胞容積、最大攝氧量、通氣無氧閾、400m和800m自由泳成績來檢驗低氧刺激對人體機能水平和運動成績的影響,為游泳運動員低氧訓練提供參考。

        1 對象與方法

        1.1 對象

        運動競技學校游泳專業(yè)32名男性運動員參與測試,隨機分成對照組和實驗組,對照組采用常規(guī)訓練,實驗組采用高住低訓模式。依據(jù)低氧環(huán)境,實驗組分成三組,模擬海拔2000m(HiLo-1)、模擬海拔2500m(HiLo-2)、模擬海拔3000m(HiLo-3)。實驗前均進行身體各項指標檢查,無身體不適或其它嚴重疾病。

        表1 被試基本情況一覽

        1.2 方法

        1.2.1 HiLo方案

        (1)HiLo方案,HiLo-1組,模擬2000m海拔高度,O2濃度為18.1%。HiLo-2組,模擬2500m海拔高度,O2濃度為15.4%。HiLo-3組,模擬3000m海拔高度,O2濃度為15.1%。低氧屋室內(nèi)溫度控制在18℃~22℃,濕度穩(wěn)定在40%~55%。低氧發(fā)生設(shè)備“Hypoxic Tent SystemTM”和CAT HatchTM”(美國)。

        (2)低氧睡眠安排:保證每天睡眠時間有10h低氧刺激。HiLo-1(2000m)、HiLo-2(2500m)、HiLo-3(3000m)三組晚上7點進入低氧屋,1h后低氧屋達到預設(shè)海拔高度,早上6點起床,每周一至周五,每周5次,周六、日休息,共4周。

        (3)常氧訓練安排:訓練內(nèi)容由游泳隊教練安排,以自由泳為主(每次保證有1h自由泳)。內(nèi)容嚴格按照訓練計劃進行。每周訓練5天,每天訓練2次,上午1次,下午1次,每次訓練時間在2~2.5h,每周運動量合計為5~6km。

        1.2.2 身體機能和運動成績測試

        身體機能和運動成績測試分5次進行,分別于訓練前(Pre)、1周后(1W)、2周后(2W)、3周后(3W)、4周后(IP)進行測試,測試放在周六和周末,周六測試身體機能指標,周日測試運動成績。(1)身體機能指標測試:測試紅細胞數(shù)量(RBC)、血紅蛋白(Hb)、紅細胞容積(Hct)、最大攝氧量(VO2max)、通氣無氧閾(VAT)。(2)運動成績測試:受試者統(tǒng)一測試400m自由泳和800m自由泳。

        1.2.3 數(shù)理統(tǒng)計

        所有階段測試的數(shù)據(jù)均采用spss15.0進行統(tǒng)計分析,采用均數(shù)和標準差表示,對照組和實驗組1W、2W、3W、IP四個階段身體機能指標和運動成績指標均與Pre階段進行Paired-Samples T Test檢驗,顯著水平為P<0.05、P<0.01、P<0.001。

        2 結(jié)果

        2.1 血液指標測試結(jié)果

        表2 血液指標測試結(jié)果

        注:RBC表示紅細胞數(shù)量;Hb表示血紅蛋白;Hct表示紅細胞容積

        注2:3W和IP分別與Pre相比,▲P<0.05、▲▲P<0.01、▲▲▲P<0.001

        血液指標RBC、Hb、Hct在五次測量中,第一周和第二周都沒有顯著變化,P>0.05。第三周后,低氧訓練組均開始出現(xiàn)顯著變化,P<0.05,對照組無顯著差異,P>0.05。第四周后,HiLo-1、HiLo-3出現(xiàn)顯著上升,P<0.05;HiLo-2組上升更加顯著,P<0.01,對照組仍無顯著差異,P>0.05。RBC、Hb、Hct三項血液指標在對照組和實驗組出現(xiàn)了比較一致的變化規(guī)律。

        圖1 RBC變化

        圖2 Hb變化

        圖3 Het變化

        圖1-3可見RBC、Hb、Hct三項血液指標在五次測量中的變化特征。對照組RBC、Hb、Hct三項指標均比較平穩(wěn),常規(guī)的短期訓練對RBC、Hb、Hct影響有限。低氧組在低氧刺激的前兩周RBC、Hb、Hct變化平穩(wěn),第三周RBC、Hb、Hct出現(xiàn)快速上升現(xiàn)象,HiLo-1和HiLo-3變化特征比較同步,HiLo-2上升最高,效果最好,尤其是在最后一周,RBC和Hb尤為突出。

        2.2 最大攝氧量和通氣無氧閾測試結(jié)果

        表3 最大攝氧量(VO2max)和通氣無氧閾(VAT)測試結(jié)果

        注1:VO2max表示最大攝氧量;VAT表示通氣無氧閾

        注2:3W和IP分別與Pre相比,▲P<0.05、▲▲P<0.01、▲▲▲P<0.001

        在最大攝氧量的測試中,只有HiLo-2低氧組在四周訓練后才出現(xiàn)一定程度的變化,P<0.05,VO2max值由4.16±0.48 L/min提高到4.30±0.56L/min,提高幅度接近140ml/min。其它均無顯著差異,P>0.05。另一項反映用氧能力的VAT有較大的變化,對照組在四周訓練后出現(xiàn)顯著提高,P<0.05;HiLo-1和HiLo-3在第三周(P<0.05)和第四周(P<0.01)出現(xiàn);HiLo-2組提高具有一定的優(yōu)勢,第三周(P<0.01)和第四周(P<0.001)快速上升,提高效果顯著高于其它低氧組。

        表4 VAT/VO2max比值結(jié)果

        注1:VAT/VO2max表示通氣無氧閾/最大攝氧量比值

        注2:3W和IP分別與Pre相比,▲P<0.05、▲▲P<0.01

        VAT/VO2max更能反映用氧能力的提高程度。表4結(jié)果反映出對照組和HiLo-3在最后一周出現(xiàn)顯著提高,P<0.05;HiLo-1(P<0.05、P<0.05)和HiLo-2(P<0.05、P<0.01)在第三周和第四周顯著提高。

        圖4中,VO2max變化比較平穩(wěn),只有HiLo-2低氧組前后差異較大,其它各組前后均保持了較穩(wěn)定的特征。VAT和VAT/VO2max在所有組別中均出現(xiàn)了異動,尤其是在第三周后,低氧組快速上升,上升程度明顯優(yōu)于對照組。在VO2max、VAT和VAT/VO2max三項指標中,變化曲線呈現(xiàn)了較為一致的規(guī)律:HiLo-2> HiLo-1> HiLo-3>對照組。

        圖4 VO2max變化

        圖5 VAT變化

        圖6 VAT/VO2maxt變化

        2.3 運動成績測試結(jié)果

        表5 自由泳400m和800m運動成績測試結(jié)果

        注1:3W和IP分別與Pre相比,▲P<0.05、▲▲P<0.01、▲▲▲P<0.001

        經(jīng)過四周訓練,400m和800m自由泳成績都出現(xiàn)不同程度的提高。在第一周和第二周,提高并不顯著,P>0.05。從第三周開始,對照組和實驗組均出現(xiàn)不同程度的提高,P<0.05,其中HiLo-2組在400m中提高更加顯著,P<0.01。最后一周,對照組、HiLo-1、HiLo-3組800m項目成績提高顯著,P<0.05,HiLo-2提高更加突出,P<0.01;在400m項目中,低氧組提高幅度顯著(P<0.01、P<0.001)。

        圖7 400m自由泳成績變化

        圖8 800m自由泳成績變化

        圖7和圖8為400m和800m自由泳成績變化特征,從圖中可以看出,測試成績的時間在逐步減少,呈現(xiàn)對照組> HiLo-3>HiLo-1>HiLo-2特征。在400m測試中,HiLo-2下降最顯著,用時最少;在800m測試中,HiLo-1和HiLo-2下降最顯著,用時最少。

        3 分析

        3.1 三種HiLo模式對游泳運動員血液指標的影響

        在提高人體有氧代謝能力的研究中,紅細胞(RBC)運輸氧的能力是重要的參考指標[5]。其運輸氧的能力的提高可促進運動員有氧能力改善[8]。紅細胞的90%是由血紅蛋白(Hb)組成,其運輸氧主要是通過Hb結(jié)合氧進行運輸[1,5]。由于RBC體積大小不同,故在同一容積全血中RBC所占的體積比例(紅細胞容積:Hct)不同,Hct的減少與RBC數(shù)量的減少并不一定成正比[8]。因此,在考慮低氧刺激對人體機能的影響時應(yīng)把RBC、Hb、Hct結(jié)合起來分析。在本研究中,對照組RBC、Hb、Hct均沒有顯著性差異,實驗組在前兩周也沒有顯著變化,在第三周后,RBC、Hb、Hct開始出現(xiàn)顯著上升,低氧組中的HiLo-2小組上升較為突出。尤其是在第四周后,HiLo-2上升更加顯著。第三周,四個小組RBC指標上升值分別為0.01*1012/L、0.08*1012/L、0.10*1012/L、0.09*1012/L;Hb上升3.0g/L、4.1g/L、4.3g/L、3.2g/L;Hct上升0.64%、1.00%、1.60%、1.20%。在第四周,上升幅度進一步加大,RBC上升0.02*1012/L、0.12*1012/L、0.15*1012/L、0.11*1012/L;Hb上升3.3g/L、6.1g/L、8.4g/L、5.3g/L;Hct上升0.72%、1.74%、2.07%、1.80%。通過比較對照組和低氧組RBC、Hb、Hct三項指標在第三、四周后值的上升幅度發(fā)現(xiàn),低氧刺激RBC數(shù)量的的增加以及Hb含量的增加具有一定的效果,通過RBC和Hb的增加提高了Hct的上升,這有利于血液運輸氧能力的提高,促進機體有氧能力的改善。分析認為,低氧睡眠刺激加上平原訓練雙重刺激對血液的流變學特征產(chǎn)生了一定程度的影響[7]。平原訓練是在正常氧分壓情況下進行,訓練運動量和運動強度都能達到高水平狀態(tài)。但低氧睡眠時間是在低氧環(huán)境下進行,這對人體機體的恢復是個嚴峻的考驗。低氧組在短暫的適應(yīng)后,第三周后開始出現(xiàn)變化??赡苁腔謴推陂g低氧的刺激改善了紅細胞滲透脆性、懸液粘度及RBC的沉降率[5],RBC濾過率和RBC的變形能力得到加強[8]。低氧刺激,會導致RBC表面代償性加強[9],RBC這種在形態(tài)學上對低氧刺激的適應(yīng)是提高RBC變形性的內(nèi)部因素之一。多數(shù)研究表明低氧刺激可促進RBC和Hb不同程度的增加,但也有一些異議,其關(guān)注的焦點在于這種增加的原因是由RBC的絕對值增加還是由血漿滲透造成血容量減少所致[8,9]。目前,對此比較認可的觀點是血容量減少和RBC產(chǎn)生增多同時作用的結(jié)果。在本研究中,低氧組RBC數(shù)量和Hb量在第三周后都出現(xiàn)上升,且Hct也同時上升。從三個指標增加的幅度來看,Hb>RBC> Hct,Hb和RBC的增加促進了Hct的上升,這與目前的解釋觀點比較一致。通過對比低氧組三個海拔高度小組的刺激效果發(fā)現(xiàn),HiLo-2效果優(yōu)于HiLo-1和HiLo-3,表明2500m高度的低氧刺激對機體的效應(yīng)處于人體較為適應(yīng)的一個高度,3000m低氧刺激與2000m效果相似。建議,在采用HiLo訓練時可選擇2500m低氧進行刺激。同時,低氧刺激對血液指標的影響在三周訓練后出現(xiàn),提示低氧刺激需要一定的適應(yīng)期。

        3.2 三種HiLo模式對游泳運動員VO2max、VAT的影響

        最大攝氧量(VO2max)是指在機體運輸氧和利用氧達到人體極限時單位時間內(nèi)所攝取的氧[2],反映了機體的有氧能力,但在反映機體的用氧方面有所不足。通氣無氧閾(VAT)是指應(yīng)用通氣指標反映機體有氧到無氧臨界點[2],能準確地反映機體的用氧能力。把VAT和VO2max結(jié)合起來研究,VAT/VO2max比值能反映機體用氧能力的提高程度。因此,應(yīng)用這些指標能較好地反映出三種HiLo模式對游泳運動員機體的影響。在本研究中,只發(fā)現(xiàn)HiLo-2在四周后VO2max出現(xiàn)顯著變化,由4.16±0.48L/min提高到4.30±0.56L/min,提高了3.4%。對照組、HiLo-1、HiLo-3無顯著變化,但發(fā)現(xiàn)有上升的趨勢,HiLo-1和HiLo-3稍高于對照組。這可能與低氧刺激的時間長短有關(guān),結(jié)合研究中的血液指標在三周后和HiLo-2的VO2max在四周后出現(xiàn)變化的情況,提示HiLo-1和HiLo-3,甚至對照組,在保證足夠長的訓練及低氧刺激時間,VO2max可能出現(xiàn)顯著提高。目前,對低氧刺激能否提高人體的VO2max存在一定的爭議。文獻報道[9],低氧刺激能提高人體VO2max在1.5~14%,依據(jù)運動項目及低氧環(huán)境等因素存在不同。但也有相關(guān)的研究發(fā)現(xiàn),VO2max沒有變化,甚至下降1.6~2.8%。造成這種差異的主要原因可能與運動員訓練水平、訓練前后的機能狀態(tài)、低氧環(huán)境選擇、運動員機體適應(yīng)及調(diào)節(jié)能力有關(guān)。VAT和VAT/VO2max比值在對照組和實驗組都有顯著提高,對照組在四周后出現(xiàn),實驗組在三周后出現(xiàn)。四周后,四組VAT分別提高了150 ml/L、250 ml/L、306 ml/L、210ml/L;VAT/VO2max分別提高了2.78%、4.79%、6.26%、3.87%。實驗組優(yōu)于對照組,在實驗組中,HiLo-2提高程度好于HiLo-1和HiLo-3。分析認為,低氧刺激在短期不能提高機體VO2max的情況下,可通過提高VAT,使VAT/VO2max比值提高,從而使機體的用氧能力得到提升,反映了運動時剛引起乳酸堆積時所需要的最大攝氧量利用率得到了提高。低氧刺激對血液指標RBC、Hb、Hct的改善,提高了機體的運輸氧的能力,在氧供方面提供了支撐,這為機體VAT的提高打下了堅實的基礎(chǔ)。

        3.3 三種HiLo模式對游泳運動員運動成績的影響

        本研究中采用了自由泳400m和800m來代表運動員有氧能力的測試,為了便于比較,在考慮泳姿方面選擇了被試都熟悉的自由泳,同時把測試成績統(tǒng)一為秒進行對比。測試的結(jié)果顯示,前三次測試中,400m和800m自由泳總秒數(shù)逐步減少,沒有出現(xiàn)顯著變化。但從第四次(三周后)測試開始,對照組和實驗組兩個項目總秒數(shù)呈現(xiàn)顯著性減少。其中,四個小組在三周后400m測試總秒數(shù)分別降低了5.0s、6.5s、7.6s、5.6s,降低幅度分別為1.87%、2.43%、2.85%、2.09%;四周后分別降低了6.9s、10.3s、13.2s、9.8s,降低幅度分別為2.59%、3.86%、4.94%、3.66%。四個小組在三周后800m測試總s數(shù)分別降低了9.0s、8.1s、10.8s、10.1s;降低幅度分別為1.57%、1.42%、1.89%、1.76%;四周后分別降低了12.3s、14.4s、18.6s、15.4s,降低幅度分別為2.15%、2.53%、3.25%、2.68%。實驗組HiLo-1、HiLo-2、HiLo-3降低幅度高于對照組,HiLo-2降低最多,成績最好。分析認為,低氧刺激加平原訓練雙重刺激提高了游泳運動員血液指標,使運輸氧的能力得到增強,同時運動員的VAT顯著上升,對最大攝氧量的利用率得到提升,最終使400m和800m自由泳總成績秒數(shù)減少,成績得到顯著提高。但對400m和800m成績降低的幅度進行對比發(fā)現(xiàn),400m降低的幅度整體上優(yōu)于800m,前者提高最顯著的是HiLo-2組的4.94%,后者提高最顯著的是HiLo-2組的3.52%。四個組被試訓練前400m平均成績分別為266.00±12.74s、267.88±10.02s、266.95±10.62s、268.13±10.93s,均稍低于國家一級運動員水平(4min21s:261s),但遠高于國家二級運動員水平(5min06s:306s)。通過4周訓練后,平均成績分別為259.12±10.56s、257.55±11.37s、253.77±10.38s、258.30±10.08s,均高于國家一級水平。而800m訓練前后分別為573.65±32.67s、569.89±30.52s、572.74±31.70s、574.83±32.56s,均低于國家一級水平(9min02s:542s);高于國家二級水平(10min32s:632s)。訓練后561.33±30.75s、555.42±31.65s、554.12±31.68s、559.48±30.96s,仍低于國家一級水平。分析認為,一,參與測試的游泳運動員的運動水平限制了其可能提升的空間[2,4]。隨著距離的加長,其機能水平不能匹配相應(yīng)的強度。對比國際級健將游泳運動員主攻項目的成績,發(fā)現(xiàn)越優(yōu)秀的運動員,其主攻的項目的平均速度相差越小,尤其是中長距離。二,VAT的提高可能更有利于中等距離的游泳項目成績的提升。

        4 結(jié)論

        4.1 HiLo在一定程度上刺激人體RBC、Hb、Hct,提高運輸氧的能力;短期HiLo對VO2max的提高有限,但可促進VAT的改善,提高機體的用氧能力。

        4.2 HiLo對400m和800m自由泳具有顯著的提高效果,有利于中長距離游泳運動;HiLo-2選擇的2500m海拔高度,對機體RBC、Hb、Hct、VO2max、VAT、VAT/VO2max的提高,400m和800m自由泳成績的提高具有一定的優(yōu)勢。

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