文 寬，徐 飛，鄒澤豪，辛 鑫，蔡楠萍

高強度功能訓練方法及應用研究進展：生理生化指標的證據

文 寬，徐 飛，鄒澤豪，辛 鑫，蔡楠萍

杭州師范大學體育與健康學院，浙江 杭州，310000。

高強度功能訓練（High-intensity functional training，HIFT）是一種新興健身方式，在國外的軍事、競技體能訓練、大眾健身等領域備受青睞。HIFT是一種在相對高的強度下進行各種形式的功能性健身方式，強調多關節(jié)、功能性、高爆發(fā)、持久性的全身性運動，目的是改善一般身體素質和運動表現(xiàn)。文章通過梳理和回顧現(xiàn)有研究并簡述HIFT的釋義、訓練方法及適用領域，重點討論HIFT引起的人體生理生化反應，從生理學和生物化學角度綜述已有研究。綜述結果顯示，HIFT與高強度間歇訓練的部分生理反應相似且可有效促進健康指標改善，生化指標的研究有限，仍需深入生理生化方面的實證探索，以期為推動新興訓練方法的科學發(fā)展提供證據支持。

高強度功能訓練；生理；生化；研究進展

高強度功能訓練（High-intensity functional training，HIFT）是一種新興健身方式，在國外的軍事、競技體能訓練、大眾健身等領域備受青睞[1, 2]。HIFT是一種在相對高的強度下進行各種形式的功能性健身方式，強調多關節(jié)、功能性、高爆發(fā)、持久性的全身性運動，目的是改善一般身體素質和運動表現(xiàn)[3]。HIFT最有代表性、發(fā)展最快的運動方式是CrossFit（CF）[4]。CrossFit健身被定義為“在高強度下不斷變化的功能性運動”[5]，它利用各種形式的活動，包括力量訓練、體操、自重抗阻訓練和規(guī)律性有氧運動來發(fā)展一般體能[5]。文章通過梳理和回顧現(xiàn)有研究并簡述HIFT的釋義、訓練方法及適用領域，重點討論HIFT引起的人體生理生化反應，從生理學和生物化學角度綜述已有研究。以期對HIFT方法進行早期初探，發(fā)現(xiàn)訓練適應的生理特點，為推動新興訓練方法的科學發(fā)展提供依據并挖掘潛在價值。

1 高強度功能訓練的釋義

最近，F(xiàn)eito（2018）及其研究團隊系統(tǒng)闡述高強度功能訓練（HIFT）的定義，將高強度功能訓練定義為：HIFT是一種在相對高的強度下進行各種形式的功能性健身方式，目的是改善一般身體素質和運動表現(xiàn)[3]。它強調多關節(jié)、功能性、高爆發(fā)、持久性的全身性運動方式。在HIFT的研究中大多采用CrossFit健身方案，根據CrossFit健身業(yè)的發(fā)展和相關研究的推進以及學者對高強度功能訓練的系統(tǒng)闡述可知，CrossFit是一種廣泛采用HIFT方法的健身品牌，CrossFit亦是HIFT具有代表性的研究方案。

HIFT與高強度間歇訓練（High-intensity Interval Training，HIIT）方法相似，強調以短時劇烈為特點的運動，近年來HIIT的研究證實其對人體健康和運動表現(xiàn)提升有益。與HIFT相比HIIT的定義、劃分及訓練方法和手段明確，但對HIFT相對新的訓練方式知之甚少，且生理生化反應的研究有限（表1）。

表1 HIIT與HIFT的對比表

2 高強度功能訓練方法與應用領域

2.1 訓練方法

綜合來看，HIFT形式上廣泛采用功能訓練（FT）內容，主要通過循環(huán)持續(xù)訓練或循環(huán)間歇訓練的形式來保證高強度（high intensity）。目前，國外多數HIFT研究參考CrossFit健身程序設計方法[9-11]，但也有針對HIFT的訓練計劃表的研究[12]。該訓練方法基于獲得特定的運動能力為目標，以多種形式自重訓練為主（突出多次數、快速、爆發(fā)式動作），同時結合單一結構（mono-structural）運動（如跑步、劃船等）、自重訓練（body weight movements）（如自重蹲起、俯臥撐等）和抗阻運動（weightlifting derivatives）（如抓舉、臥推、硬拉等）。Heinrich等[11]指出，HIFT集中在力量、爆發(fā)力、速度和靈敏性為主的多種運動形式，主要包括奧林匹克式舉重、蹲起、俯臥撐、引體向上、跳深等增強式練習、上下肢運動（如啞鈴彎舉和負重弓箭步走）和核心訓練（如在實心球上保持平衡），訓練回合時間為60～90 s，回合之間很少休息或不休息，總時間為45 min[11]。

2.2 應用領域

目前HIFT應用領域主要集中在，大眾健身和運動員體能訓練，其中在大眾健身領域的研究集中在運動堅持性[13-15]、健康促進[14-16]、強度量化評估[17-19]方面。運動員體能訓練領域主要集中在HIFT服務于競技體育運動員體能訓練，彌補運動員功能性力量的薄弱之處。另外，數量較多的有關CrossFit的運動損傷及預防方面的研究，近期學者展開了系統(tǒng)綜述和Meta分析，結果顯示CrossFit的運動損傷風險樂觀，提示HIFT的損傷風險可能類似，但仍需進一步審查[20, 21]。在國外CrossFit商業(yè)化運營程度高，各大賽事備受人們追捧，賽事已于2011年逐漸實現(xiàn)全球化、全民化，參賽人數日益增長，帶動了一系列經濟和健身文化的發(fā)展[22]。同時，關于HIFT的研究也在近幾年突飛猛進，比較有代表性的是美國堪薩斯州立大學強化功能性訓練實驗室研究團隊的系列研究的推出，引起了學術界廣泛討論。

3 生理反應研究

3.1 心率、血壓、代謝當量的反應

高強度功能訓練與高強度間歇訓練所引起的心率反應相似，參與者在訓練期間可能達到最大心率的90%以上。Kliszczewicz等人的[23]比較名為“Cindy”的訓練（在20min內盡可能多進行5次引體向上、10次俯臥撐和15次自重蹲起）和20min高強度跑步（90% HRmax）的心血管反應。實驗結果顯示，兩組參與者均產生高水平氧化和代謝應激，組間無顯著差異。在6min、10min、16min和20min時對心率和主觀努力程度（RPE）進行了分析，兩種方式的訓練顯示出隨時間推移，心率和主觀努力程度在增加。但是，“Cindy”在所有時間點的RPE得分都相對較高，在運動結束時，參與者的心率達到了最大心率的97%。類似的，F(xiàn)ernandez-Fernandez等[24]研究結果也顯示，在相同運動階段，參與者的心率值約為最大心率的97%。學者對另一訓練方案——“Fran”訓練進行分析，該訓練方案包括杠鈴“前蹲舉”和“過頭推舉”和“引體向上”3個動作練習，連續(xù)重復3輪，第1輪每個動作重復21次，第2輪每個動作重復15次，最后1輪盡可能快的重復9次，允許在動作與動作之間休息。實驗結束時，參與者的平均最大心率為94%，盡管他們之間的心率值略有差異，但兩組參與者的血乳酸值相似，平均血乳酸值超過14mmol/L。另幾項研究也證實了HIFT較高的心率和代謝應激反應[25, 26]。

代謝水平較高是源于高強度間歇（High-intensity Interval）形式的任務設置。Seiler等[27]研究間歇時間和強度對代謝反應的影響，結果顯示，參與者在90%～95%HRmax下，4min和8min的間歇時間對提高休閑自行車運動員的耐力表現(xiàn)是有效的。這種強度與“Cindy”訓練期間6min和10min時的心率值相似（分別為93.3±1.2%和94.6±0.9%）。與4min和8min間隔的訓練相比，HIFT也顯示出較高的RPE得分和乳酸水平，盡管這可能與訓練目標與持續(xù)時間有關[26]。與高強度間歇訓練（HIIT，High-intensity Interval Training）相似，HIIT能有效改善運動表現(xiàn)已被證實[28]，雖然HIFT文獻有限，但從已有研究看，HIFT與HIIT有著相似的代謝應激反應。提示，HIFT可作為代替HIIT改善運動員運動表現(xiàn)的體能訓練方法[29]。HIFT的優(yōu)勢在于可根據運動項目特點以及人體運動結構特征，安排符合比賽特點的功能性練習動作，以促進運動員專項體能發(fā)展。

雖然HIFT是一種省時、高效的訓練方法，然而報告HIFT運動能量消耗的文章資料有限，為數不多的幾篇文獻對其進行了初探。Willis（2019）的一項群體高強度功能訓練的能量消耗與強度的簡要報告，結果表明：整個HIFT的過程中，MET值在5.5到11.6之間（包括熱身和整理）；參與者的HRmax約為80%（69%～100%）；平均每次能量消耗約為485千卡（約1400千卡/周）；高強度運動期間（約35min）的能量消耗占總能量消耗的80%。單從研究結果看，每周3次的HIFT練習尚未達到每周2000千卡的推薦健康收益的最低能量消耗[30]。提示，雖然僅HIFT訓練無法滿足最優(yōu)收益的能量消耗，但每周3次的HIFT能量消耗較高，結合日常體力活動極易達到健康收益最低能量消耗，因此，發(fā)展個體或群體的健康管理實踐具有一定價值。Brisebois等（2018）一項持續(xù)8周的HIFT干預研究，監(jiān)測心率、血壓前后變化。結果顯示，干預后參與者靜息心率（73±12 VS. 68±11 bpm）和靜息舒張壓（71±7 VS. 65±6 mmHg）降低，靜息收縮壓保持不變[31]。提示，HIFT在促進健康方面可能是有效的，但仍需長期縱向研究以驗證其健康促進的長效性。

根據研究探知，HIFT的心率與代謝當量急性應激反應較高，參與者的平均心率約在最大心率的90%～95%之間，代謝當量在5.5～11.6mL O2/（kg·min），高強度運動期間占總能量消耗的80%。HIFT對人體的慢性反應可能降低靜息心率，改善靜息舒張期血壓。

3.2 心肺耐力的研究

HIFT對有氧無氧能力帶來提升之外，還可提高“基礎運動能力”[18]，從而提高人體工作能力。實際上，目前報道的HIFT訓練效果良好，主要是基于功能性任務的結果，任務本身的目的性較強，可以提高身體各器官系統(tǒng)及代謝的改善，提高運動表現(xiàn)。特別是在休賽期，可以提高運動員的運動表現(xiàn)水平，以便在賽季開始期間獲得較高的專項體能準備，對后續(xù)的訓練及參賽提供幫助。

3.3 自主神經系統(tǒng)反應

Kliszczewicz等（2018）通過實驗研究對HIFT引起的心血管自主神經系統(tǒng)（ANS）進行探索。通過對HRV相關數據的統(tǒng)計分析，結果表明，交感神經標記（即lnRMSSD和lnHF）在短、長時間HIFT方案后均發(fā)生顯著性變化，但無顯著差異。實驗后均有顯著變化，但無顯著性差異，且2-HP運動后恢復，SNS標記物均顯著升高，并在1-HP內恢復到基線水平，實驗組間無顯著差異。雖然短時間和長時間的運動足以改變ANS的活動，但R-R記錄顯示心臟搏動正常[26]。因此，若與長時間訓練刺激相似，較短時間的訓練更受青睞。提示在HIFT設置上提供時間安排參考，可根據個體或群體特征提供有效選擇。

3.4 身體成分

多項研究證據表明，HIFT干預能夠顯著改善身體成分。Feito等[17]在長期HIFT干預（16周）的研究中發(fā)現(xiàn)，HIFT干預能夠顯著提高女性和男性下肢骨的骨礦物質含量（BMC），女性軀干BMC較男性的改善程度更顯著；HIFT對BMC的影響，在時間和性別上存在交互作用，且女性優(yōu)于男性。另外，HIFT干預對身體成分和代謝調節(jié)方面均顯著改善。Heinrich（2015）等[16]首次報道癌癥幸存者團體HIFT的潛在益處，HIFT能夠顯著改善患者情緒功能、身體成分和功能動作，HIFT可能是癌癥幸存者的一項有效鍛煉手段。筆者認為，雖然在癌癥幸存者中使用團隊HIFT方法可行有效[16]。但需要調整HIFT在癌癥幸存者群體中應用，并且要求指導者通過必要的理論培訓和獲得相應的資質方可實施。但相反的，F(xiàn)eito等（2019）發(fā)現(xiàn)8周HIFT對身體成分的各項指標沒有顯著性改善[38]，雖然最新的研究結果與先前結果不同，但不能就此否定HIFT的效果。不同的研究結果，可能是由于不同干預人群的差異導致，或8周干預時間相對較短等原因所致。因此，未來研究可探討長時間HIFT干預對體成分的影響，并驗證對特殊人群長期干預的有效性。

3.5 血 糖

Feito等（2019）基于高強度功能訓練研究對超重和肥胖成人的血糖控制影響。結果顯示，HIFT與有氧抗阻訓練的血糖耐受試驗結果沒有顯著性差異。初步研究成果表明，HIFT與有氧抗阻訓練對肥胖成年人的血糖反應相似，HIFT表現(xiàn)出短時高爆發(fā)的鍛煉特點，在肥胖群體采用HIFT鍛煉干預可能會優(yōu)于長時間有氧抗阻訓練。因此，未來研究可重復HIFT關于血糖反應的研究或與不同訓練手段進行比較，以期探索在肥胖群體的安全性及長效性[38]。

3.6 生物習性狀態(tài)

Cadegiani等（2019）通過從EROS的系列研究招募了三組人員（ATL組：健康HIFT運動員；OTS組，HIFT過度訓練運動員；NPAC組，久坐成人），對參與者生物習性進行調查。兩組運動員都遵循日常飲食計劃，但在OTS組中膽固醇的日攝入量少于ATL組3倍，與ATL組和NPAC組相比，有更高的日常蛋白質攝入量，OTS組攝入的卡路里少于與ATL組和NPAC組的一半。與ATL相比，OTS組的睡眠質量有所下降。ATL組的工作效率往往低于NPAC組，略低于OTS組，但并不顯著。自述性欲NPAC組高于OTS組，但與ATL組相似。在情緒狀態(tài)（POMS）量表的總得分上，OTS組在總分、憤怒、困惑、抑郁、疲勞、緊張和活力子量表得分低于ATL組。與NPAC組比，ATL組在所有的條目上得分都更好，除了疲勞和活力得分比NPAC組更低外，其余得分OTS組與NPAC組無顯著性差異[39]。結果提示，健康HIFT運動員的生物習性狀態(tài)的各個指標優(yōu)于HIFT過渡訓練運動員和久坐成人。

3.7 總基礎代謝率

與總基礎代謝率（BMR）相比，ATL組的脂肪氧化率明顯高于OTS組和NPAC組，并且測量到的預測BMR在ATL組高于NPAC組。ATL組的體脂比NPAC組的低，而ATL組的肌肉質量和身體水分含量比OTS和NPAC組的高。NPAC組的細胞外水分高于ATL和OTS組[39]。學者通過對健康HIFT運動員、過度訓練運動員和久坐群體通過人體生化指標數值的對比，發(fā)現(xiàn)HIFT運動所帶來的多種激素、生化和代謝適應，可能是因為該方式的獨特性，需要機體多種能力的協(xié)調配合。未來可深入研究其訓練學原理，挖掘生理學機制及各種身體代謝反應，為運動員或大眾健身提供有意義參考。

綜上，在HIFT的生理反應的研究主要從心率、血壓、代謝當量、心肺耐力、自主神經、體成分、血糖含量及生物習性等幾方面進行研究，對HIFT基本人體生理反應有了初步認識，HIFT與高強度間歇的生理反應相似，存在生理應激和代謝水平均較高的特點。未來研究應深入運動生理機理機制的研究，為科學訓練計劃的設定提供參考。

4 生化反應研究

Cadegiani等（2019）[39]通過從EROS的系列研究中招募了HIFT健康運動員（ATL，healthy athletes）、過度訓練運動員（OTS，overtraining syndrome）、非體力活動控制受試者（NPAC，non-physically active control subjects），對其進行了實驗研究和對比分析結果如下。

4.1 基礎生化指標

在基礎生化指標上，OTS組的中性粒細胞計數低于ATL組；ATL組的淋巴細胞計數低于NPAC組；ATL組的中性粒細胞與淋巴細胞比率高于OTS和NPAC組；ATL組的嗜酸性粒細胞計數低于NPAC組；OTS的乳酸高于ATL組。各組血小板、血小板與淋巴細胞比率、血脂、肌酐、維生素B12、肌酸激酶（CK）、C反應蛋白（CRP）和紅細胞沉降率（ESR）相似。ATL組的睪酮水平高于OTS和NPAC組，而在OTS組中，雌二醇水平低于其他組；因此，OTS組中睪酮與雌二醇的比率大約是ATL和NPAC組中的兩倍。促甲狀腺激素（TSH）組間游離T3和胰島素樣生長因子1（IGF-1）相似。夜間總尿兒茶酚胺（NUC）、去甲腎上腺素和多巴胺組分在OTS組高于ATL組；相反，組間總和破碎的超腎（兒茶酚胺代謝物）相似[39]。

4.2 腎上腺皮質激素

在促腎上腺皮質激素刺激試驗中，HIFT組和久坐組有相似反應。相反，與OTS和NPAC組相比，ATL組對胰島素耐受試驗的皮質醇反應更快并劇烈。與ATL組相比，OTS組中的促排卵激素較低。與OTS和NPAC組相比，ATL組的生長激素對胰島素耐受試驗的反應也更早，并提高3至4倍，健康的CF運動員的基礎生長激素則高于靜坐狀態(tài)。在胰島素耐受試驗中，OTS組的低血糖時間比ATL和NPAC組短，而在低血糖期間，OTS組的腎上腺素能癥狀比ATL和NPAC組少[39]。

4.3 唾液皮質醇

在唾液皮質醇節(jié)律測試中，ATL組的唾液皮質醇水平在清醒30min后高于OTS和NPAC組，而在清醒即刻、下午4點和晚上11點的唾液皮質醇水平相似。通過蘇醒到蘇醒后30min之間增加的百分比測量的皮質醇喚醒反應，ATL和NPAC組高于OTS組[39]。

4.4 生長激素

Kliszczewicz（2018）研究普通高強度功能訓練對生長生理指標的急性影響，研究發(fā)現(xiàn)，在訓練前、后、1、3、6h。在5min內的急性運動中，平均生長激素水平（pg/ml）從68.4增至106.5，在15min的劇烈運動中，平均生長激素水平從38.5增加到286.4。平均血乳酸濃度均增加至10倍以上。但骨骼肌和血管生長的標記兩者之間沒有顯著性差異[40]。提示，相對于長時間的刺激，短時刺激在一定程度上也是有效的，可以獲得短時高效的訓練刺激，對于那些希望在短時間內鍛煉的大眾健身愛好者及運動員來說皆有價值的。

4.5 睪酮和皮質醇

Mangine（2018）研究了唾液類固醇對高強度功能競賽的反應。在為期5周的國際比賽中，收集了10名運動員的唾液樣本，分別在熱身即刻、30min和60min測量其睪酮（T），皮質醇（C）和濃度比（T/C）。研究發(fā)現(xiàn)，睪酮濃度在第2-4比賽日的熱身即刻具有顯著性增加，相比于30min和60min。且在第3、5比賽日的30min和60min時睪酮濃度較基準值有顯著性差異。皮質醇濃度在所有比賽日的時間段內都發(fā)生改變且具有顯著性[41]。雖然每次比賽都會影響T、C和/或TC比值的濃度，但其變化似乎受到運動負荷和時間的影響。提示，在高強度訓練或比賽期間，運動員和教練可以考慮監(jiān)測這些激素的濃度變化，并將其作為評估負荷強度的一種手段。

綜上，在生化指標的研究中得出，與久坐成人和HIFT過度訓練者相比，HIFT健康運動員的基礎生化指標、腎上腺皮質激素、唾液皮質醇均顯示正常。在HIFT急性運動中，生長激素、睪酮和皮質醇在較短時間內具有顯著性提升。但由于研究數量有限，對HIFT引起的生化反應指標變化有了初步探索。筆者認為，未來研究應增加樣本數量及類別，開展健康人群的相關研究，為HIFT的科學原理奠定基礎，也為運動促進健康領域發(fā)展提供科學依據。

5 結論與展望

本研究通過簡述HIFT的釋義、梳理訓練方法及應用領域，回顧并重點討論目前對HIFT在生理和生化反應的相關研究展開系統(tǒng)綜述。據文獻表明HIFT與高強度間歇訓練的部分生理反應相似。在生理反應的研究中，主要對運動中引起的生理指標的變化進行研究，以期獲得對人體健康促進有益或發(fā)現(xiàn)HIFT訓練生理特點，為競技訓練和大眾健身提供參考；在訓練所引起的生化指標變化的研究有限。未來研究應考慮局限因素，在生理學和生物化學領域深入探討，對HIFT引起的機體適應表現(xiàn)進行長期系統(tǒng)的實證研究，以便新興訓練方法在競技訓練和大眾健身領域的謹慎科學發(fā)展。總體上講，目前相關研究仍在探索階段，未來研究可深入探討與其他訓練方法的對比研究加深對HIFT的理解，研究生理生化反應機理機制有助于建立科學訓練理念，對HIFT具體的操作方法、訓練原則和手段應進一步構建，便于廣泛研究的開展。

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Advances in High Intensity Functional Training Methods and Applications: Evidence from Physiological and Biochemical Indicators

WEN Kuan, XU Fei, ZOU Zehao, et al

Hangzhou Normal University College of Physical Education and Health, Hangzhou Zhejiang, 310000, China.

High-intensity functional training（High-intensity functional training，HIFT）is a new way of fitness, which is popular in foreign military, competitive physical training, mass fitness and other fields. HIFT is a kind of functional fitness mode with relatively high intensity. It emphasizes multi-joint, functional, high-explosive and persistent systemic exercise, aiming at improving general physical fitness and sports performance. This paper reviews the existing research and briefly describes the definition, training methods and application fields of HIFT, focusing on the physiological and biochemical reactions of human body caused by HIFT, and reviews the existing research from the perspective of physiology and biochemistry. The results show that some physiological responses of HIFT and high intensity intermittent training are similar and can effectively promote the improvement of health indicators. The research on biochemical indicators is limited, and further physiological and biochemical studies are needed in order to provide evidence for promoting the scientific development of new training methods.

High-intensity functional training; Physiology; Biochemistry; Research progress

1007―6891（2022）02―0038―07

10.13932/j.cnki.sctykx.2022.02.09

2019-10-29

2021-12-24

1、國家體育總局健身指導項目（批號：2017B059）；2、杭州市優(yōu)秀社科青年人才資助（批號：2017RCZX40）； 3、浙江省自然科學基金（LY18C110002）。

徐飛（1981—），男，重慶人，博士，副教授，研究方向：低氧調控、體能訓練。

G804.7

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