吉 喆， 周海濤， 鄒志康， 郭 嫻， 張 新， 曹 卉， 姜智東， 任 翔，王安利 ， 曹建民△

(1. 北京體育大學(xué)， 北京 100084； 2. 北京聯(lián)合大學(xué)， 北京 100023； 3. 中國人民解放軍空軍特色醫(yī)學(xué)中心， 北京 100142；4. 華北電力大學(xué)， 北京 102206； 5. 空軍航空大學(xué)， 吉林 長(zhǎng)春 130021)

飛行員作為飛機(jī)的操縱者，經(jīng)常處于特殊環(huán)境和特定事件中，如：低氣壓、正加速度、溫度變化、噪聲、振動(dòng)以及氣象、地形等多種復(fù)合因素。這些因素不斷挑戰(zhàn)飛行員的身體耐受極限，要求其必須具備良好的抗載荷素質(zhì)以對(duì)抗過度載荷[1]。良好的體能是飛行員承受外界載荷的基礎(chǔ)，體能訓(xùn)練作為航空訓(xùn)練的重要組成部分，對(duì)于增強(qiáng)飛行員抗載荷能力，維持生理機(jī)能狀態(tài)的主動(dòng)調(diào)節(jié)和控制意義重大[2]。除體能訓(xùn)練外，飛行學(xué)校學(xué)生還需要進(jìn)行大量理論學(xué)習(xí)、飛行訓(xùn)練、模擬訓(xùn)練等，這意味著留給體能訓(xùn)練的時(shí)間是有限的，如何在有限時(shí)間內(nèi)，選擇高效的體能訓(xùn)練模式提高飛行員抗載荷能力值得深入研究。

目前我國飛行學(xué)校常用來發(fā)展飛行員適應(yīng)高強(qiáng)度載荷的訓(xùn)練項(xiàng)目有：長(zhǎng)跑、球類比賽、現(xiàn)代五項(xiàng)等[3]。當(dāng)前研究認(rèn)為力量訓(xùn)練可以有效提高飛行員抗載荷能力，能幫助其提高下肢負(fù)壓耐受度和保持更長(zhǎng)時(shí)間靜態(tài)平衡位[4]，這對(duì)于飛行員適應(yīng)飛行中的加速度和維持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的飛行狀態(tài)至關(guān)重要。高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(high-intensity interval training，HIIT)是一種在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行全力、快速、爆發(fā)式的訓(xùn)練方法，通過提高訓(xùn)練效率最大程度地提高有氧和無氧耐力，這種方法已在競(jìng)技體育及大眾健身中得到廣泛應(yīng)用，其對(duì)提高訓(xùn)練效率已得到驗(yàn)證[5，6]?？馆d荷能力是一個(gè)全方位的概念，它包含了優(yōu)秀的力量素質(zhì)，良好的有氧耐力，標(biāo)準(zhǔn)的身體成分，穩(wěn)定的身體控制力等[7]。單一的力量訓(xùn)練或HIIT無法滿足現(xiàn)代飛行環(huán)境對(duì)飛行員全面的抗載荷能力要求，因此，本研究在國家級(jí)課題支持下，以提高飛行員抗載荷能力為目的，由體能訓(xùn)練專家設(shè)計(jì)了HIIT和高強(qiáng)度力量訓(xùn)練聯(lián)合作用的高效體能訓(xùn)練方案，觀察12周訓(xùn)練對(duì)某航空學(xué)校飛行學(xué)生身體成分、力量素質(zhì)和體力活動(dòng)水平的影響，為以二者聯(lián)合作為基礎(chǔ)的抗載荷訓(xùn)練方案在飛行員體能訓(xùn)練應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 對(duì)象與方法

1.1 受試對(duì)象與分組

本研究經(jīng)北京體育大學(xué)運(yùn)動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，抽取某航空學(xué)校飛行訓(xùn)練基地自愿參加研究的男性學(xué)生37人，全體受試者均簽訂知情同意書。將受試者隨機(jī)分為對(duì)照組(19人)和試驗(yàn)組(18人)，研究人員對(duì)其進(jìn)行基本情況調(diào)查(包括姓名、出生年月)，測(cè)量受試者身高、體重，受試者基本信息見表1。

Tab. 1 Basic information of test

1.2 訓(xùn)練干預(yù)方案

試驗(yàn)組進(jìn)行為期12周基礎(chǔ)性抗載荷體能訓(xùn)練，包括高強(qiáng)度間歇訓(xùn)練(HIIT)和高強(qiáng)度力量訓(xùn)練綜合干預(yù)，HIIT時(shí)間為每周二、四、六6：00-6：30，每周一、三、五6：00-6：30參加原早操安排。HIIT訓(xùn)練內(nèi)容：室內(nèi)進(jìn)行抗阻自行車訓(xùn)練，負(fù)荷強(qiáng)度為85%～95%HRmax，受試者盡全力沖刺60 s，然后間歇60 s，間歇期受試者負(fù)荷強(qiáng)度為50%～60%HRmax，訓(xùn)練前進(jìn)行充分準(zhǔn)備活動(dòng)，訓(xùn)練后充分整理放松[8]。

高強(qiáng)度力量訓(xùn)練以深蹲、單腿硬拉、單腿蹲、臥推、俯身劃船等為主要內(nèi)容，核心區(qū)訓(xùn)練為輔助內(nèi)容，每周三、周六19:00-20:30進(jìn)行訓(xùn)練，包括運(yùn)動(dòng)前熱身、力量訓(xùn)練、運(yùn)動(dòng)后拉伸放松等，干預(yù)12周，每周2節(jié)課。1～6周訓(xùn)練主要以80%1RM以下的小強(qiáng)度、小負(fù)荷、多重復(fù)次數(shù)、短間歇的肌肉耐力訓(xùn)練為主，訓(xùn)練組數(shù)為5組，每組8～15次；7～11周訓(xùn)練主要以85%1RM以上的較大強(qiáng)度、較少重復(fù)次數(shù)，長(zhǎng)間歇的最大力量訓(xùn)練為主，訓(xùn)練組數(shù)4～6組，每組6次；第12周為力量沖刺階段，訓(xùn)練負(fù)荷強(qiáng)度大，多組數(shù)，少重復(fù)次數(shù)為主，訓(xùn)練組數(shù)6～8組，每組2～3次[9]。

對(duì)照組受試者不進(jìn)行干預(yù)，繼續(xù)參加原早操(周一至周六6：00-6：30)和體育課(每次90 min)，對(duì)照組除不進(jìn)行訓(xùn)練干預(yù)外，其他與試驗(yàn)組完全一致。

1.3 身體成分測(cè)量

采用韓國生產(chǎn)的ioi353人體成分分析儀測(cè)量12周訓(xùn)練前后各組受試者體重、體脂率、去脂體重、肌肉含量。

1.4 力量素質(zhì)測(cè)量

采用德國Dr-wolff等長(zhǎng)肌力測(cè)試儀測(cè)量12周訓(xùn)練前后各組受試者力量素質(zhì)，包括左、右下肢蹬伸力量，軀干等長(zhǎng)收縮屈曲、伸展力量，上肢等長(zhǎng)收縮前推、后拉力量。

1.5 體力活動(dòng)水平的測(cè)量和分析

在訓(xùn)練干預(yù)前一周，受試者佩戴美國Actigraph公司開發(fā)的GT3X Plus加速度計(jì)采集干預(yù)前體力活動(dòng)水平數(shù)據(jù)，再隨機(jī)選取訓(xùn)練干預(yù)后的一周，佩戴GT3X Plus采集干預(yù)過程中體力活動(dòng)水平數(shù)據(jù)。儀器佩戴前使用加速度計(jì)配套軟件ActiLife 6對(duì)儀器進(jìn)行初始化，輸入受試者姓名、性別、出生日期、身高、體重等，并設(shè)定儀器記錄起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，設(shè)定采樣間隔為1 s[10]。受試者全天24 h佩戴儀器，維期一周。佩戴結(jié)束后，測(cè)試人員收取儀器并使用ActiLife 6下載數(shù)據(jù)，使用軟件內(nèi)回歸方程計(jì)算受試者在訓(xùn)練干預(yù)前后日均體力活動(dòng)能量消耗(physical activity energy expenditure，PAEE)、小強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比(proportion of low intensity physical activity time，PLIPAT)、中等強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比(proportion of moderate intensity physical activity time，PMIPAT)、大強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比(proportion of high intensity physical activity time，PHIPAT)、極限強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比(proportion of ultimate intensity physical activity time，PUIPAT)、日均步數(shù)[11]。并計(jì)算受試者HIIT、力量訓(xùn)練、早操、體育課體力活動(dòng)數(shù)據(jù)指標(biāo)，對(duì)比分析。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 訓(xùn)練干預(yù)12周前后受試者身體成分變化

訓(xùn)練干預(yù)12周后，試驗(yàn)組較干預(yù)前體脂率差異不顯著(P>0.05，表2)，而體重、去脂體重、肌肉量顯著升高(P< 0.05)。試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，體重和體脂率差異不顯著(P>0.05)，而去脂體重和肌肉量顯著升高(P<0.05)。

Tab. 2 Changes of body composition of subjects before and after training

2.2 訓(xùn)練干預(yù)12周前后受試者身體各部位力量素質(zhì)變化

訓(xùn)練干預(yù)12周后，試驗(yàn)組受試者較干預(yù)前，各部位力量素質(zhì)均提高，其中左、右側(cè)下肢蹬伸力量和軀干等長(zhǎng)收縮屈曲、伸展力量較訓(xùn)練干預(yù)前有顯著升高(P<0.05，表3)，上肢等長(zhǎng)收縮前推、后拉力量與干預(yù)前提高不顯著(P>0.05)。試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，左、右側(cè)下肢蹬伸力量和軀干等長(zhǎng)收縮屈曲、伸展力量顯著升高(P<0.05)。而上肢等長(zhǎng)收縮前推、后拉力量差異不顯著(P>0.05)。

Tab. 3 Changes of Maximum strength of subjects before and after training

2.3 訓(xùn)練干預(yù)前后受試者一周體力活動(dòng)情況變化

訓(xùn)練干預(yù)12周后，試驗(yàn)組受試者較干預(yù)前，日均PAEE顯著升高(P<0.05，表4)，各強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比差異均不顯著(P>0.05)，日均步數(shù)顯著升高(P<0.05)。試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，日均PAEE顯著升高(P<0.05)，各強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比差異均不顯著(P>0.05)，日均步數(shù)顯著升高(P<0.05)。

Tab. 4 Physical activity of subjects before and after training

2.4 訓(xùn)練干預(yù)前后受試者HIIT與早操體力活動(dòng)水平的比較

訓(xùn)練干預(yù)后，試驗(yàn)組HIIT與干預(yù)前早操相比，體力活動(dòng)能量消耗顯著升高(P<0.05，表5)，小強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著降低(P<0.05)，中等強(qiáng)度、大強(qiáng)度、極限強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著升高(P<0.05)，活動(dòng)步數(shù)顯著升高(P<0.05)。試驗(yàn)組HIIT與對(duì)照組早操相比，體力活動(dòng)能量消耗顯著升高(P<0.05)，小強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著降低(P<0.05)，中等強(qiáng)度、大強(qiáng)度、極限強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著升高(P<0.05)，活動(dòng)步數(shù)顯著升高(P<0.05)。

Tab. 5 Comparison of physical activity levels between HIIT and morning

2.5 訓(xùn)練干預(yù)前后受試者力量訓(xùn)練與體育課體力活動(dòng)水平的比較

訓(xùn)練干預(yù)后，試驗(yàn)組力量訓(xùn)練與干預(yù)前體育課相比，體力活動(dòng)能量消耗顯著升高(P<0.05，表6)，小強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著降低(P<0.05)，中等強(qiáng)度、極限強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著升高(P<0.05)，活動(dòng)步數(shù)差異不顯著(P>0.05)。試驗(yàn)組力量訓(xùn)練課與對(duì)照組體育課相比，體力活動(dòng)能量消耗顯著升高(P<0.05)，小強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著降低(P<0.05)，中等強(qiáng)度、大強(qiáng)度、極限強(qiáng)度體力活動(dòng)時(shí)間百分比顯著升高(P<0.05)，活動(dòng)步數(shù)差異不顯著(P>0.05)。

Tab. 6 Comparison of physical activity levels between strength training and physical

3 討論

人體成分包括脂肪組織、骨骼、肌肉等，脂肪是保證人體正常生理功能的組成部分，健康需要合理的脂肪比例，比例不當(dāng)會(huì)對(duì)人體造成危害。肌肉量對(duì)于人體對(duì)抗外界載荷，完成各種身體動(dòng)作至關(guān)重要，肌肉量是人體發(fā)揮力量素質(zhì)的基礎(chǔ)[12]。當(dāng)前研究認(rèn)為體育運(yùn)動(dòng)改善體成分受到運(yùn)動(dòng)形式、運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間和運(yùn)動(dòng)頻率等因素影響[13]。從表2可知，12周基礎(chǔ)性抗載荷訓(xùn)練能顯著提高受試者去脂體重和肌肉量，改善身體成分。

力量素質(zhì)是飛行員完成飛行任務(wù)的基礎(chǔ)，特別是強(qiáng)大的下肢蹬伸力量有助于飛行員完成飛行中的變速，通過下肢肌肉收縮產(chǎn)生肌肉泵作用，有效預(yù)防飛行中的腦供血不足，提高飛行中抗加速載荷能力[14，15]。從表3可知，12周基礎(chǔ)性抗載荷體能訓(xùn)練能有效提高受試者全身力量素質(zhì)，特別是對(duì)于下肢蹬伸力量和軀干等長(zhǎng)收縮、伸展力量提高效果明顯。

人體總能量消耗主要取決于體力活動(dòng)水平，體力活動(dòng)強(qiáng)度越大，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，能量消耗越多[16]。在飛行中各種加速度和震動(dòng)增加骨骼肌緊張度和心血管系統(tǒng)活動(dòng)，使耗氧增加，當(dāng)加速度增至5～6 G時(shí)，氧的耗氧量幾乎增加1倍[17]。高空飛行由于氧氣稀薄，致使糖、脂肪、蛋白質(zhì)代謝不完全，產(chǎn)生有毒物質(zhì)在體內(nèi)積聚，嚴(yán)重影響心臟及大腦等重要器官功能，輕者影響飛行耐力，重者危及飛行安全[18]。飛行員的勞動(dòng)性質(zhì)、環(huán)境因素、營養(yǎng)條件等都與體力活動(dòng)直接相關(guān)，提高飛行員的體力活動(dòng)水平至關(guān)重要。從表4可知，12周基礎(chǔ)性抗載荷體能訓(xùn)練能顯著提高受試者PAEE和體力活動(dòng)量，有助于其更好地適應(yīng)飛行作業(yè)。

目前研究認(rèn)為HIIT具有強(qiáng)度大，時(shí)間短，運(yùn)動(dòng)有間歇等特點(diǎn)，能大大提高運(yùn)動(dòng)效率，較傳統(tǒng)的時(shí)間長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)方式單一的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練模式對(duì)機(jī)體起到更好的鍛煉效果[19，20]。從表5可知，HIIT與現(xiàn)行早操相比，能顯著提高PAEE。在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度上，HIIT顯著提高了中等強(qiáng)度以上體力活動(dòng)時(shí)間比例。在運(yùn)動(dòng)量上，HIIT活動(dòng)步數(shù)顯著高于現(xiàn)行早操。因此，較現(xiàn)行早操HIIT顯著提高了訓(xùn)練效率。

目前研究認(rèn)為不同負(fù)荷力量訓(xùn)練會(huì)引起身體不同的生理反應(yīng)，其中高負(fù)荷強(qiáng)度可以有效提高飛行員抗加速度載荷耐力，對(duì)于飛行員的力量訓(xùn)練多采用以75%～85%1RM為負(fù)荷強(qiáng)度，在訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間上，關(guān)于飛行員力量方案干預(yù)時(shí)間的研究多以10～12周為主[21]。從表6可知，本研究采用的力量訓(xùn)練方案與體育課相比，能夠顯著提高PAEE。在運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度上，力量訓(xùn)練課顯著提高了中等強(qiáng)度以上體力活動(dòng)時(shí)間比例。在運(yùn)動(dòng)量上，力量訓(xùn)練活動(dòng)步數(shù)略高于體育課，差異不顯著，這可能與力量訓(xùn)練間歇時(shí)間較長(zhǎng)有關(guān)。

綜上所述，HIIT和高強(qiáng)度力量訓(xùn)練相結(jié)合的12周基礎(chǔ)性抗載荷訓(xùn)練顯著提高了體能訓(xùn)練效率，促進(jìn)了飛行學(xué)生抗載荷關(guān)鍵素質(zhì)發(fā)展，可作為飛行員體能訓(xùn)練內(nèi)容嘗試應(yīng)用。