耿海峰，謝 云

(天津體育學院運動訓練科學學院，天津 靜海 301617)

運動訓練中生化參數(shù)分級的前提是血液指標隨著負荷量和負荷強度的變化而變化所產(chǎn)生的差異，不同級別指標之間的差異可以通過自然常數(shù)轉化為人類容易識別的直觀參數(shù)。在物理學中數(shù)學與物理公式完美結合的例子已經(jīng)屢見不鮮，而在生命科學以及社會科學中卻少之又少，最主要的一點原因就是缺乏自然常數(shù)，物理與化學常常以自然常數(shù)作為度量某一量的參照標準[3]，例如，一摩爾原子的質量定義為常數(shù)g。本研究以黃金分割常數(shù)為區(qū)分兩個數(shù)差異的自然常數(shù)。為討論方便，通過引入黃金分割常數(shù)將差異定量化來解決統(tǒng)計方法的局限(黃金分割常數(shù)是區(qū)分兩個數(shù)差異的自然常數(shù)[11])，這稱之為定量差異(quantitative difference，QD)[6]。劉承宜通過改進Fibonacci 數(shù)列及黃金分割常數(shù)來度量差異的公式，將兩數(shù)之間的定量差異計算公式更新為L=|logt(x/y)|，并通過總結前人研究得出機體分子細胞水平的顯著定量差異為0.80[6]。本研究用0.80來對生化參數(shù)進行分級，以分析不同競技水平生化指標的組間差異。

CV是競技水平與生化指標之間連接的“橋梁”，已有大量研究表明生化指標CV值是反映競技水平穩(wěn)定性的一個有效指標。MacNutt等通過對低氧運動反應穩(wěn)定程度分析，發(fā)現(xiàn)在低氧環(huán)境下心臟反應的微小變化是可以被監(jiān)測到的[12]。Malcata 和Hopkins認為了解比賽動力學、功率輸出、環(huán)境、技能和主觀評分對運動成績變化的影響，有助于確定和評估提高成績的策略[13]。國內(nèi)對競技成績穩(wěn)定性的研究相對薄弱，唐琰琰認為變異系數(shù)的大小可以反映運動員競技水平的高低，同時變異系數(shù)也是評測運動員是否優(yōu)秀的指標[8]。本研究以天津市公路自行車隊備戰(zhàn)第13屆全運會運動員為測試對象，對其備戰(zhàn)的準備期、比賽期的生化指標進行定量分級，通過生化指標CV值與競技成績CV值之間的相關性來找出每個階段所對應的核心參數(shù)指標，研究兩個訓練階段的特點。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

本研究通過對自行車運動員生化指標進行定量差異分析，來明確生化指標在訓練監(jiān)控中的具體作用。為此，研究選取天津市公路自行車隊8名主力運動員為測試對象，性別均為男性(表1)。根據(jù)運動員的訓練水平以及參賽成績將運動員按備戰(zhàn)階段分為準備期與比賽期。

表1 研究對象個人信息一覽表

1.2 研究方法

1.2.1 觀察法

2018年4月—9月，筆者以運動隊醫(yī)務管理身份隨隊參加了錦標賽、冠軍賽等重大賽事，深入了解天津市公路自行車隊的訓練安排，而且對緊張的賽前準備階段、賽中每天的訓練安排和全面的保障，都做了全程詳細記錄。

1.2.2 訪談法

與天津市公路自行車隊教練組成員進行面對面的訪談以獲得一些專項訓練的知識。訪談的教練員有天津市公路自行車隊現(xiàn)任主教練張建立，輔助教練王春猛、韓金錄。

1.2.3 測試法

受試的8名職業(yè)公路自行車運動員的競技成績均來自賽前每周的測試。受試者在功率自行車上進行恒定功率3 000轉騎行，阻力為150 W，騎行姿勢為公路自行車比賽標準騎行姿勢；30 km騎行方式為繞圈騎行，每圈周長大約為8.5 km，騎行車輛為LOOK牌個人計時賽專用車(封閉輪)；測試過程為運動隊常規(guī)成績測試過程，由主教練全程計時可以保證試驗過程標準規(guī)范，每次測試均能達到運動員各自最大心率，這保證了競技成績的準確可靠性。以自行車運動員作為定量差異分析對象更具有代表性，蹬車時下肢肌肉的周期性動態(tài)收縮是各體育項目中人體動作最基本的肌肉工作形式，分析結果具有普適性。

1.3 血液指標采集

在天津市公路自行車隊全部8名主力運動員備戰(zhàn)錦標賽期間(2018年3月1日—2018年9月1日)，筆者對血紅蛋白(Hb)、白細胞(RBC)、鐵蛋白(Fe)、肌酸激酶(CK)、血尿素(BUN)、血睪酮(T)、皮質醇(C)跟蹤測試，共80人次。每周一清晨8點采集靜脈血。運動員血液分析結果由天津市體育科學研究所提供。

1.4 CV值計算

1.5 生化指標的定量差異計算

1.5.1 定量分級過程

首先對將任意一組數(shù)據(jù)按由小到大順序排列為x1，xk，xn，xy……xz，其中t為黃金分割常數(shù)(0.618)。

(1)

(2)

(3)

1.5.2 定量差異計算

準備期與比賽期的各項生化指標每級之間的定量差異通過兩個定量數(shù)據(jù)之間比值的黃金對數(shù)(L=|logt(x/y)|)表現(xiàn)出來。研究以L≥0.80為顯著定量差異進行分析。

1.6 運動員生化指標與競技成績相關性分析

本研究以3 000轉功率車騎行和30 km公路騎行的競技成績?yōu)榉治鰧ο?，將競技成績CV值與分級后的生化指標做相關性分析，找出與自行車運動員競技成績相關性較大的核心參數(shù)指標。

1.7 數(shù)據(jù)處理

通過SPSS 17.0對數(shù)據(jù)進行平均數(shù)與相關性分析，數(shù)據(jù)均以平均數(shù)±標準差表示。P<0.05表示組間有差異，P<0.01表示組間有顯著差異。

2 結果與分析

2.1 準備期與比賽期競技表現(xiàn)

從準備期與比賽期的負荷分配可以看出(表1)：(1)準備期的負荷量基本集中在80 %～90 %乳酸閾強度之間，大強度負荷量較少；比賽期負荷量主要集中在90 %～100 %乳酸閾強度之間，整個訓練基本以乳酸閾強度為主，<85 %與>100 %乳酸閾強度的負荷量要明顯少于準備期。(2)準備期以有氧訓練為主，比賽期主要是耐乳酸能力的訓練；為了避免疲勞的過度堆積，比賽期減少了接近比賽強度的負荷量。(3)結合兩個訓練周期的比賽結果，準備期參加冠軍賽的最好成績是季軍，而在比賽期參加的錦標會誕生了一名冠軍選手，且運動員的騎行速度要明顯高于冠軍賽。最終結果表明比賽期負荷節(jié)奏的安排成效顯著。生化指標的變化與訓練息息相關，因此要想進一步提高競技水平，減少短板，還需從運動員生化指標分析入手，以生化指標的分析結果為依據(jù)合理分配訓練負荷，從而提升運動員的競技成績。

2.2 運動員各項生化指標及其CV值分析

通過對運動員生化指標原始數(shù)據(jù)配對樣本t檢驗與定量差異分析可知，準備期與比賽期在t上表現(xiàn)出了顯著差異(P<0.05)，其余各項指標均無顯著性差異(P>0.05,L<0.80)。定量分級后，各項數(shù)據(jù)之間的差異性是否顯著還需進一步驗證。從各項數(shù)據(jù)平均數(shù)來看，比賽期HB、RBC、F、C的濃度略低于準備期，CK、BUN、T的濃度略高于準備期。表2為不同時期各項生化數(shù)據(jù)的變異系數(shù)分析。7項指標中只有CK與C的變異系數(shù)在比賽期大于準備期，其余生化指標變異系數(shù)均呈現(xiàn)出更穩(wěn)定趨勢；其中，準備期Fe與CK的CV值與比賽期相比有顯著差異(P<0.05)。天津公路自行車隊主力隊員共8名，均具有參與全運會的比賽資格，結果為冠軍1名，前八1名，其余6名選手無論從比賽名次還是從騎行速度來看都有明顯的提高。這正是表3所示的比賽期生化數(shù)據(jù)穩(wěn)定性要高于準備期生化數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的原因所在。

表2 運動員生化指標分析結果

注：＊表示與比賽期生化指標相比較P<0.05

表3 運動員準備期與比賽期生化指標變異系數(shù)

注：＊表示與比賽期相比P<0.05

2.3 生化指標的定量分級

從表4對自行車運動員不同訓練周期的生化指標定量分析的結果來看：(1)RBC在準備期可分為2級，比賽期只有1級。比賽期1級RBC的CV值低于準備期RBC的CV值，且比賽期1級RBC濃度并沒有大幅度高于準備期。(2)CK在準備期與比賽期均可分為3級，在定量分級前不同訓練周期各生化指標之間并未表現(xiàn)出顯著差異，定量分級后1級CK顯示出顯著差異，即比賽期酶活力大于準備期(1級，P<0.01)。1級CK(CV)值中，比賽期要大于準備期，其余2級3級CK(CV)值(都準備期大于比賽期)，可見比賽期運動員生化指標的穩(wěn)定性要好于準備期。(3)準備期T(2級)高于比賽期T(1級)，T分級前在0.05水平上表現(xiàn)出了差異性，分級后在0.01水平上表現(xiàn)出了更顯著的差異性。(4)準備期C可分2級，比賽期可分為1級。 “黃金分割”定量差異分析顯示，3級CK與1級T的CV值在準備期與比賽期有顯著定量差異(l≥0.80)，生化指標在準備期與比賽期之間未能表現(xiàn)出顯著定量差異。

2.4 生化指標與競技成績關系

與準備期相比，比賽期的生化指標穩(wěn)定性以及競技成績的表現(xiàn)都要更優(yōu)異。因此，筆者以比賽期生化數(shù)據(jù)和競技成績作為研究對象，將各級生化指標與競技成績進行相關性分析，以便找出各級指標中與指導運動訓練相關性較高的生化指標。表5為定量分級前運動員生化指標CV值與競技成績相關系數(shù)分析結果，共有4項生化指標與競技成績呈現(xiàn)出了顯著相關性。生化指標的CV值與競技成績和競技成績的CV值理論上應當呈正相關關系，然而在分析結果中出現(xiàn)了負相關關系的分析結果，其中比賽期RBC的CV值與比賽期功率車成績呈顯著負相關(P<0.05)。其余3項指標分別表現(xiàn)在C的CV值與準備期功率車成績(P<0.05)、Fe的CV值與比賽期20 km騎行成績(P<0.05)以及T的CV值與比賽期20 km騎行成績CV值。其余3項指標BUN、HB、CK并未表現(xiàn)出顯著相關性。定量分級后的相關性如何還需進一步判定。

表4 不同訓練階段運動員生化指標定量分析結果

注：＊表示與比賽期相比P<0.05；＊＊表示與比賽期相比P<0.01；＊＊＊表示準備期與比賽期相比，定量差異L≥0.80

表5 定量分級前運動員生化指標CV值與競技成績PERSON相關系數(shù)

注：＊表示P<0.05；＊＊表示P<0.01

分級后的生化指標與競技成績相關性分析結果如表6所示。與分級前相比，分級后的僅有T的CV值保留了顯著相關性，T在比賽期僅可分為1級，因此可斷定是1級T。同時，分級后新出現(xiàn)了兩個CK的相關性，分別是2級CK與功率車成績和1級CK與30 km騎行的成績CV。分級前在生化指標CV值與競技成績相關性分析中，兩種測試方式都表現(xiàn)出了負相關性，特別是功率車成績與生化指標的相關性分析結果呈負相關較為顯著。相比之下，30 km的騎行成績就顯得相對穩(wěn)定。盡管室外騎行在風向、風速、路面等方面都對運動員的測試成績有一定影響，但“動態(tài)的”外界騎行更接近運動員的常規(guī)比賽模式，相比功率車這種“靜態(tài)騎行”，30 km騎行更適合作為運動員的一種測試或選拔方式；而可以通過調節(jié)“加載”大小的功率車訓練作為一種打破自行車運動員競技能力定性格局的重要訓練方式。

表6 定量分級后運動員生化指標CV值與競技成績person相關系數(shù)

注：＊表示P<0.05；＊＊表示P<0.01

3 討論

3.1 變異系數(shù)對運動訓練的作用

卡爾·皮爾森100多年前引入的變異系數(shù)V是當今基礎匯總統(tǒng)計中應用最廣泛、最重要的指標之一[11]。本研究中變異系數(shù)與定量分級的相結合一是分別清晰地反映了數(shù)據(jù)組間與組內(nèi)差異程度，彌補了傳統(tǒng)分析方法定性分析的不足；二是反映了運動員生化指標以及競技成績的綜合特征，分別從生化指標的變異程度、競技成績的變異程度、生化指標的分級結果以及分級后的變異程度體現(xiàn)出生化指標對運動訓練的指導意義。組內(nèi)差異的大小往往會反映在CV值上，組內(nèi)差異越小，則CV越小。CV值的大小反映了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定程度，有關研究指出運動成績的穩(wěn)定性決定了運動員運動水平的優(yōu)劣，競技成績CV值越低，運動員本身運動成績就越好[9-10]。

本研究對同一組運動員不同訓練周期的情況進行比較得到了類似結果，即比賽期運動員的CV值要比準備期CV值低，而且競技成績也明顯優(yōu)于準備期。再從CV值反映的組內(nèi)差異上來看，核心參數(shù)T的1級指標CV值表現(xiàn)出顯著定量差異，且T的濃度明顯高于準備期(盡管沒有表現(xiàn)出顯著定量差異)，這說明運動員的生化指標的穩(wěn)定性表現(xiàn)并不是隨負荷強度被動地改變，運動員在比賽期經(jīng)歷大強度訓練的過程中，對外界應激的適應能力增強，形成了多種應激機制組成的冗余機制[14]，CV值的大小能夠客觀地反映出運動員的競技表現(xiàn)。盡管比賽期3級CK濃度低于準備期，CV值也表現(xiàn)出了顯著定量差異，但這可以看作是運動員自身調節(jié)能力增強的一種表現(xiàn)。因此，利用生化指標CV值與運動成績的關系，可以鑒定階段性的訓練成果，預測運動員的競技成績，制定優(yōu)秀運動員的選材指標以及判定運動員競技狀態(tài)的穩(wěn)定性等。

3.2 定量分級對運動訓練的作用

競技能力模型給定了運動員各項子能力應當具有的水平，按照給定的模式訓練，高水平階段運動員的表現(xiàn)就會顯得千篇一律。高水平階段，運動員只有輔以個性化的訓練方案，才會產(chǎn)生高效的訓練效果。生化指標的定量分級為教練員提供了制定個性化訓練方案的理論依據(jù)。劉承宜對壽命的定量差異與運動效應的定量差異進行了分析，發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)統(tǒng)計學上未表現(xiàn)出顯著差異的數(shù)據(jù)在定量差異分析上均表現(xiàn)出了顯著差異，他指出不同研究類別的定量差異標準是不同的，自相擬常數(shù)給出了不同的標準，具體地反映出了分析數(shù)據(jù)的差異[6]。本研究對生化指標定量分級后，確定了CK和T的CV值與競技成績的顯著相關性，這表示相關性指標對運動訓練起著至關重要的作用，能夠幫助教練員在提升整體負荷強度前提下確定最佳訓練負荷，并合理把控運動訓練過程。

精準確定最佳訓練負荷界限。本研究T與CK的CV值的顯著相關性結論與唐琰琰對賽艇運動員所做的研究結果相似[8]。力竭性運動后，CK活性升高較多，恢復也較慢，數(shù)據(jù)一般超出300 U/L 即是運動量過大，身體尚未恢復的表現(xiàn)[15]。CK值分級最多，準備期與比賽期可分為3級，以300 U/L所對應的訓練強度為界限，2級CK活性與此標準相吻合，隨著運動強度的增加，CK值會不斷增加。運動員生化指標處于2級濃度說明負荷強度已達到承受范圍內(nèi)的最大強度，如若達到3級CK濃度，教練員就應及時調整訓練計劃，避免疲勞的過度積累以影響運動員的競技狀態(tài)。精準確定最佳訓練負荷界限有利于運動員建立穩(wěn)定的平臺機制。血清CK受負荷強度的影響變化靈敏，因此應將CK與T的濃度變化與運動強度相結合，確定“常規(guī)訓練”與“過度訓練”的界限。

通過分級后的核心參數(shù)CK指導運動訓練。準備期1級CK活性達到(145.32±30.65)U/L，比賽期達到(178.07±40.87)U/L；準備期2級CK活性為(272±49.28)U/L，比賽期為(313.71±57.96)U/L。從1、2級CK活性可以看出比賽期訓練強度高于準備期。達到3級CK活性時，比賽期(556.75±50.85 )U/L要低于準備期(668.50±190.21) U/L。當CK活性達到668.50±190.21 U/L時，運動員生化指標CV值會顯著升高(L=2.34)，機體的調節(jié)能力明顯會受到影響，因此CK活性為556.75±50.85 U/L時所對應的訓練可以作為刺激運動員耐力提升的特殊手段，而不是常用手段。比賽期的負荷安排比準備期的更為集中。為了追求更高的競技成績，比賽期的訓練可以從1級負荷強度入手，1級負荷強度進一步向2級推進。比賽期3級CK活性應當控制只能在特別安排的高強度訓練周出現(xiàn)，其他階段應盡量避免；準備期3級CK的活性值在其他階段則應杜絕出現(xiàn)。

3.3 核心參數(shù)對運動訓練的作用

1級T、CK與2級CK為訓練核心參數(shù)。CK(肌酸激酶)主要存在于心肌、骨骼肌細胞以及淋巴循環(huán)中，是強化訓練的敏感指標,因此，血清肌酸激酶活性的變化可作為評定肌肉是否能夠承受高強度訓練負荷及疲勞與損傷后恢復情況的重要指標。CK不僅與運動的持續(xù)時間有關，還與運動強度有很大關系。雖然CK值在反映運動員機能變化情況上具有一定的局限性，通常只能反映近2～3天的訓練強度對機體的刺激程度[16]，但CK指標分為3級。彌補了T在定量上未能分級的不足。研究中1級和2級CK的CV值與競技成績呈現(xiàn)出了顯著相關性，因此可以根據(jù)CK值的變化科學安排“一般訓練”計劃或1到2次“強化訓練”：在 “一般訓練”時檢測到2級CK指標，則需要降低訓練強度；在“強化訓練”時檢測到1級CK指標，則應該提高訓練強度，保證訓練的經(jīng)濟高效性。

T(血睪酮)是一類含有19個碳原子的類固醇激素，能刺激組織攝取氨基酸，促進核酸和蛋白質的合成，促進肌纖維和骨骼的生長，加強磷酸肌酸的合成，促進促紅細胞生成素分泌，增加肌糖原儲備，等等[17]。比賽期運動員T的濃度值一直維持于正常范圍(270～1 000)ng/dL之間，這說明運動員合成代謝能力比較旺盛，機體具備充足的能源物質。血清睪酮水平常常被視為了解運動員身體合成代謝狀態(tài)的指標，甚至成為了判斷運動員疲勞程度和競技狀態(tài)的重要指標。長時間、大負荷的運動會造成血清睪酮的下降，睪酮水平過低表示合成代謝不足，運動員得不到有效的恢復。因此，T可作為運動員長期大強度負荷訓練的主要檢測指標。作為運動訓練的“長效指標”，T彌補了CK只在短周期訓練上有參考意義的缺陷。這兩項指標的結合將有利于教練為運動員提供一份個性化的訓練方案。

3.4 定量差異法模型優(yōu)越性特征

單以生化指標為統(tǒng)計對象建立的訓練負荷統(tǒng)計模型前人早有探索，例如范家成所做的運動員個體化的質量控制圖就是通過收集運動員的生化指標大量基礎值，建立一條平均值預測線，依據(jù)運動員訓練后生化指標在預測線上的位置判斷訓練負荷對機體刺激程度[18]。該方法的優(yōu)點在于生化指標標準基數(shù)大，具有高質量的參考標準；然而該方法忽略了運動員的競技水平成長因素，未能探索出運動員適應水平升高后的預測標準計算方法，因此在訓練后期，尤其是競技能力快速提升階段誤差較大。而T與C比值的方法，根據(jù)該比值超過0.3或小于0.35×10-3則可診斷為運動疲勞；該方法先天局限性在于考慮指標單一，未能保證訓練負荷的全域化推測，評價標準具有普適性但難以達到個體化水準。本研究定量差異法的出現(xiàn)不僅能夠保證生化指標評價負荷的時效性，而且綜合了所有指標，并從中選取具有代表性的核心參數(shù)指標，保證了運動訓練的“因人而異”。

從訓練負荷評價的角度來看模型的優(yōu)劣性，我們會發(fā)現(xiàn)，以心率為依據(jù)的負荷評價方法包括Edwards TRIMP的負荷強度評價方法(低強度<70HRmax、中等強度70 %～85 %HRmax、大強度>85 %HRmax)以及Bannister TRIMP、Lucia TRIMP等負荷量評價法。如今這些評價法被大多數(shù)研究者批評：(1)心率在運動員疲勞狀態(tài)下未能準確反映出負荷強度；(2)大多數(shù)TRIMP值計算公式繁瑣，并且計算指標測試困難。最近火熱的直觀感知評價法(SRPE)被認為是一種高度個性化的評價方法，然而由于其評價結果單位的標準化未能實現(xiàn)，使其結果的有效性也難以得到檢驗?；诖?，以定量差異為依據(jù)建立的訓練負荷評價以及訓練指導預測模型能夠很好地解決種種局限，其與自然科學的結合也能夠保證其結果的有效性。

4 結論

本研究探討了基于定量差異分析的運動員生化指標穩(wěn)定性及其與競技成績的關系。分析結果表明，變異系數(shù)分析可以鑒定階段性的訓練成果，預測運動員的競技成績，制定優(yōu)秀運動員的選材指標以及判定運動員競技狀態(tài)的穩(wěn)定性等。生化指標定量分級能夠精準地確定最佳訓練負荷，輔助教練指導運動訓練。核心參數(shù)指標的出現(xiàn)能夠保證運動訓練的高效性，并且T與CK這對 “長效指標”與“短效指標”的有機結合將全程保障訓練計劃的有效執(zhí)行。通過對核心參數(shù)指標和分級后生化指標的把控，運動訓練將會進一步建立在科學基礎上。定量差異分析法在體育科學中的出現(xiàn)能提升運動訓練過程定量化水平。本研究以自行車運動員為例，證明了該預測模型對耐力性項目的適用性，對其他項目或其他項群的適用性分型還有待進一步研究。