許毅梟 高炳宏 朱歡，3

1 上海體育學(xué)院運動健康學(xué)院（上海 200438）

2 上海體育學(xué)院競技運動學(xué)院（上海 200438）

3 湖北民族大學(xué)體育學(xué)院（湖北 恩施 445000）

單板滑雪是技術(shù)結(jié)合體能的運動項目[1]，優(yōu)秀單板滑雪運動員需具備良好的力量、平衡、靈敏素質(zhì)，以及有氧和無氧能力[1，2]。單板滑雪運動員通常每天進行2次及以上訓(xùn)練，國際單板滑雪賽事賽程十分緊密，加快運動后機能狀態(tài)恢復(fù)對于訓(xùn)練和比賽有重要意義。

冷療被定義為用于治療目的的身體冷卻方法[3]。傳統(tǒng)冷療常使用冰袋或冷水浸泡。近年來，超低溫冷療（whole-body cryotherapy，WBC）已成為較新的冷療方式。超低溫冷療是在2～4 min內(nèi)暴露于－110℃至－160℃的干燥空氣中[4]，在暴露期間穿著較少的衣服，穿戴手套和干燥的棉鞋保護手腳以減少患感冒相關(guān)疾病的風(fēng)險。通常WBC的干預(yù)效果不受性別的影響[5]。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，WBC 用于減輕與慢性病相關(guān)的疼痛和炎癥癥狀[6]。而在運動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，WBC 越來越多地被用作干預(yù)運動后肌肉酸痛，減輕疼痛等[7，8]。根據(jù)干預(yù)周期長短，超低溫冷療的周期分為短期（＜7天）、中期（7～14天）和長期（≥15 天）[3，9，10]。單次超低溫冷療對運動表現(xiàn)和運動后機能狀態(tài)恢復(fù)效果不佳，難以對運動后機能狀態(tài)恢復(fù)產(chǎn)生有利影響[11，12]，甚至可能產(chǎn)生負(fù)面影響[13，14]。因此，一些研究報道了短期重復(fù)超低溫冷療的作用。短期重復(fù)超低溫冷療是在訓(xùn)練周期的7 天內(nèi)反復(fù)、有計劃地進行超低溫冷療[15-17]。Ban的研究[18]報道，在連續(xù)5 天訓(xùn)練結(jié)束后，每天進行3 min，－110℃的WBC 干預(yù)后，橄欖球運動員的免疫學(xué)指標(biāo)無顯著變化。而另一篇文獻報道連續(xù)5 天、每天進行3 min、－120℃的WBC 干預(yù)后，網(wǎng)球運動員腫瘤壞死因子減少，白細(xì)胞介素-6增加，促進了運動后機能狀態(tài)恢復(fù)[8]。目前短期重復(fù)超低溫冷療劑量的效果還存在一定爭議，有待進一步研究。

心率變異性（heart rate variability，HRV）[19]，相較于傳統(tǒng)常規(guī)的生理生化指標(biāo)，HRV 在確定交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)活性方面有很高的可靠性和敏感性[20，21]，HRV已被用作自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的間接指標(biāo)[22]。劇烈運動增加交感神經(jīng)活動，導(dǎo)致心率增加和心率變異性降低。交感神經(jīng)活動增加被認(rèn)為對運動后恢復(fù)不利，而副交感神經(jīng)再激活被認(rèn)為是全身恢復(fù)的重要指標(biāo)[23]。相鄰RR 間期差值的均方根（root mean square of the successive differences，RMSSD）、高頻范圍內(nèi)的功率（high-frequency power，HF）均能反映副交感神經(jīng)活性[24]。此外，副交感神經(jīng)活性與睡眠質(zhì)量密切相關(guān)，較高的副交感神經(jīng)活性反映較好的睡眠質(zhì)量[25]。由于超低溫冷療的效果之一是能夠提高睡眠質(zhì)量，促進自主神經(jīng)系統(tǒng)的恢復(fù)，且心率變異性是自主神經(jīng)的敏感指標(biāo)，因此本研究主要采用HRV指標(biāo)評估超低溫冷療的干預(yù)效果。

本文旨在探究短期重復(fù)超低溫冷療對單板滑雪運動員運動后機能狀態(tài)恢復(fù)的影響，為探索短期重復(fù)超低溫冷療的合適劑量提供參考，為運動員進行超低溫冷療提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 對象與方法

1.1 研究對象

以10 名國家單板滑雪隊男性運動員（8 名一級運動員，2 名運動健將）為研究對象，隨機分為2 組：對照組（control group，C 組，n=5）和超低溫冷療組（wholebody cryotherapy group，WBC組，n=5）。排除有心血管疾病、糖尿病、寒冷性蕁麻疹、冷球蛋白血癥、雷諾氏癥，體重低于40 kg、身高低于1.5 m、有幽閉恐懼癥、寒冷過敏癥的運動員。運動員均無冷療干預(yù)史。運動員基本情況見表1。運動員均已簽署知情同意書，研究通過了上海體育學(xué)院倫理委員會的倫理認(rèn)證。

表1 運動員基本信息

1.2 研究設(shè)計

隊伍在訓(xùn)練周的周二和周四晚上有體能恢復(fù)再生訓(xùn)練課，超低溫冷療干預(yù)安排在1個訓(xùn)練周的周一、周三、周五訓(xùn)練結(jié)束后的19:00～20:00，WBC 組進行－110℃、3 min的超低溫冷療，對照組運動員同時間段不進行干預(yù)。在每次WBC 干預(yù)前測試血液肌酸激酶（creatine kinase，CK）、血尿素（blood urea，BU）、HRV、晨脈和血流灌注指數(shù)（perfusion index，PI）。WBC干預(yù)過程中使用Radical-7 脈搏碳氧血氧儀監(jiān)控慣用手食指指尖的灌注指數(shù)和脈搏，WBC 干預(yù)結(jié)束后次日晨6:30～7:00使用Polar Team Pro心率表測試仰臥位安靜狀態(tài)下5 min 心率變異性和晨脈，隨后測試CK 和BU（圖1）。兩組運動員在研究期間的訓(xùn)練時間、訓(xùn)練安排和訓(xùn)練內(nèi)容均一致，鼓勵運動員在研究期間保持正常的飲食結(jié)構(gòu)。

圖1 實驗流程圖

1.3 超低溫冷療

超低溫冷療設(shè)備為購自青島世紀(jì)杰創(chuàng)醫(yī)療科技有限公司的標(biāo)準(zhǔn)式冷艙（CCYD-190/A1，Shandong Lead?ong Sports Rehab Technology Co.，Ltd，China），WBC組運動員先進入冷艙中調(diào)節(jié)高度使肩膀與冷艙的上邊緣對齊，保證肩部以上在冷艙外以避免吸入氮氣，隨后運動員取下身上所有的金屬物品，慣用手食指指尖佩戴Radical-7 脈搏碳氧血氧儀的紅外探頭，穿上一次性的棉鞋和手套。設(shè)置－110℃、300 s對冷艙進行預(yù)冷，預(yù)冷結(jié)束后設(shè)置－110℃、180 s，運動員進入冷艙開始干預(yù)，干預(yù)過程中保證頭部在冷艙外以避免吸入氮氣。Radical-7脈搏碳氧血氧儀持續(xù)對干預(yù)過程中運動員進行監(jiān)控，若脈搏和血氧飽和度等生命體征指標(biāo)出現(xiàn)異常則立即終止冷療，避免發(fā)生意外。

1.4 指標(biāo)測試

1.4.1 CK、BU、PI和脈搏

用羅氏干式生化分析儀（Reflotron?Plus，Roche，Ja?pan）測試CK 和BU，在每次WBC 干預(yù)前和干預(yù)結(jié)束后次日晨6:30～7:00，取80 μl指尖血進行測試。用脈搏碳氧血氧儀（Radical-7，Masimo，USA）測試PI 和脈搏，干預(yù)前在慣用手食指指尖佩戴好紅外探頭檢測器，在干預(yù)過程中持續(xù)監(jiān)控，記錄干預(yù)結(jié)束后即刻的PI和脈搏。

1.4.2 HRV和晨脈

在每次WBC干預(yù)后次日晨6:30～7:00，運動員在安靜狀態(tài)下佩戴Polar 心率表（Polar，Team Pro，F(xiàn)inland）測量安靜狀態(tài)下仰臥位5 min HRV 和晨脈。采用時域（time domain）和頻域（frequency domain）兩種方法量化HRV，使用Kubios軟件（Kubios，Standard，F(xiàn)inland）對HRV數(shù)據(jù)進行分析。HRV的時域指標(biāo)包括NN間期的標(biāo)準(zhǔn)差（standard diviation of NN intervals，SDNN）和和RMSSD，頻域指標(biāo)包括低頻范圍內(nèi)的功率（low frequency power，LF）、HF 和LF 與HF 的比值（the ra?tio of LF/HF，LF/HF）。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

所有數(shù)據(jù)用SPSS25.0 軟件進行分析，數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用雙因素重復(fù)測量方差分析的統(tǒng)計方法分析兩組不同時間點測得的數(shù)據(jù)，事后用Bonferroni 進行兩兩比較，P＜0.05 為有顯著性差異。效應(yīng)量（effect size，ES）用G*Power 軟件對η2直接計算得出，ES的標(biāo)準(zhǔn)如下：0.2～0.5為較小，0.5～0.8為中等，>0.8為大[26]。

2 結(jié)果

2.1 CK和BU

WBC 干預(yù)前，訓(xùn)練和時間的交互作用對CK 和BU的影響無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。WBC 干預(yù)后次日晨，WBC 和時間的交互作用對CK 和BU 的影響無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），WBC 對CK 和BU 的主效應(yīng)無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。見表2。

表2 干預(yù)期間CK和BU的變化

2.2 HRV時域、頻域指標(biāo)和晨脈

WBC 和時間的交互作用對SDNN、RMSSD 的影響無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。WBC 和時間的交互作用對LF、HF、LF/HF 的影響無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），WBC 的主效應(yīng)對HF、LF/HF 有顯著影響（P=0.006，P=0.001）。WBC 和時間的交互作用對晨脈的影響有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.03，ES=1.02）。見表3。

表3 每次干預(yù)后SDNN、RMSSD、LF、HF、LF/HF和晨脈結(jié)果

2.3 PI和脈搏

WBC 和時間的交互作用對PI 的影響有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.015，ES=2.04）。與對照組比較，每次WBC干預(yù)結(jié)束后即刻的PI 值顯著下降（P=0.042，P=0.022，P=0.022）。WBC 和時間的交互作用對脈搏無顯著影響（P=0.237）。見表4。

表4 每次干預(yù)結(jié)束后即刻的PI和脈搏

3 討論

3.1 WBC對CK、BU的影響

本研究觀察了5天3次的WBC對單板滑雪運動員CK 和BU 的影響，結(jié)果顯示，在WBC 干預(yù)前，對照組C組和WBC組的CK、BU無顯著差異。血液CK峰值濃度通常出現(xiàn)在訓(xùn)練后的12～48 h[27]。盡管CK 是在WBC干預(yù)前，即運動后約3 h 時被測試，此時運動員的CK可能未達到峰值，但在研究期間兩組運動員是在相同時間段進行同樣的訓(xùn)練，CK和BU測試時間點相同，訓(xùn)練結(jié)束后兩組的BU 也無顯著差異，BU 的峰值出現(xiàn)在運動后約2 h 左右，故基本可排除訓(xùn)練干擾WBC 的干預(yù)效果。

WBC 干預(yù)后次日晨兩組運動員的CK 無顯著差異，原因可能是在干預(yù)前兩組的CK 值并不高，訓(xùn)練后肌肉損傷程度不明顯，導(dǎo)致干預(yù)結(jié)束后次日晨的CK恢復(fù)程度相似。但與C組比較，WBC組運動員CK降幅約為25%，表明WBC有促進運動后機能恢復(fù)的趨勢。本研究結(jié)果與Hausswirth[16]和Fonda[28]等的研究結(jié)果類似，均未發(fā)現(xiàn)進行3次或6次WBC暴露對CK有顯著影響，但CK的降幅說明WBC對肌肉恢復(fù)可能有一定積極的影響。CK作為肌肉損傷的標(biāo)志物，一些文獻報道超低溫冷療對降低血液CK濃度的積極影響。Ziemann等[29]的研究中，與對照組相比，運動后連續(xù)5天、每天進行2次WBC，共暴露10次，成年健康男性血液CK濃度明顯下降約30%。在Ziemann 等[8]的另一項研究中，運動后連續(xù)5 天、每天2 次－120℃的WBC，網(wǎng)球運動員CK 濃度顯著降低約20%。同樣，另一項研究表明，在為期5天的訓(xùn)練中，橄欖球運動員每天進行WBC 干預(yù)可使CK降低40%[30]。這些研究表明，短期重復(fù)WBC干預(yù)次數(shù)、溫度對CK濃度有一定影響，但目前CK濃度與運動后進行WBC干預(yù)劑量的關(guān)系尚無明確結(jié)論，還需更多研究進行分析討論。此外，Wozniak 等[31]的研究報道，與未經(jīng)干預(yù)對照組相比，WBC 連續(xù)干預(yù)6 天后皮劃艇運動員的CK濃度顯著降低34%。Wozniak 等[32]在后續(xù)研究中觀察到，賽艇運動員在每天進行2 次、持續(xù)6 天的WBC 干預(yù)后CK 下降了31%。而另一項研究表明，女子皮劃艇運動員在連續(xù)10天WBC干預(yù)后CK濃度沒有明顯變化[33]。更長干預(yù)周期WBC的效果尚無一致結(jié)論，值得進一步研究探討。本研究結(jié)果表明，短期重復(fù)超低溫冷療后BU 的變化無統(tǒng)計學(xué)意義，BU 未出現(xiàn)顯著差異的原因可能是在干預(yù)前兩組的BU值并不高，訓(xùn)練量未導(dǎo)致過量蛋白質(zhì)分解，因此干預(yù)結(jié)束后次日晨的BU 恢復(fù)程度相似。BU 作為蛋白質(zhì)代謝的終末產(chǎn)物，在運動中常被用作運動后恢復(fù)的指標(biāo)。雖然本研究結(jié)果表明BU 的變化無統(tǒng)計學(xué)意義，但BU 降幅約為7%，表明短期重復(fù)超低溫冷療有促進運動后機能恢復(fù)的趨勢。

3.2 WBC對心率變異性和晨脈的影響

本研究結(jié)果表明，5天3次、每次3 min、－110℃的超低溫冷療對HF 的主效應(yīng)有統(tǒng)計學(xué)意義，WBC 組的HF顯著升高，LF/HF顯著降低，表明短期重復(fù)超低溫冷療能增強副交感神經(jīng)活性。在Douzi等[34]的研究中，與對照組比較，大強度運動后進行3 min、－110℃的WBC干預(yù)，觀察到HF 顯著增加，LF、LF/HF 顯著降低，而其他HRV 指標(biāo)無顯著差異，表明3 min、－110℃的WBC干預(yù)能夠增強副交感神經(jīng)的調(diào)節(jié)能力。另一項研究也證實，運動后進行3 min、－110℃的WBC 能夠有效激活花樣游泳運動員副交感神經(jīng)活性[25]。以往研究自主神經(jīng)調(diào)節(jié)對心血管功能的影響主要依靠心率和血壓的變化，近些年的研究中HRV已被用作評估自主神經(jīng)系統(tǒng)活動的間接指標(biāo)。而國內(nèi)鮮有關(guān)于WBC 干預(yù)后對HRV 影響的研究報道。自主神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)心臟的活動，其兩個分支調(diào)節(jié)心律的平衡，交感神經(jīng)分支通過神經(jīng)和體液途徑加速心率，而副交感神經(jīng)分支通過神經(jīng)途徑使心率減速。冷暴露導(dǎo)致運動后副交感神經(jīng)活動增加，會升高中心血壓和血壓[35]，刺激動脈和心肺壓力感受器[36]，從而減少交感神經(jīng)活動。副交感神經(jīng)活動增加與運動恢復(fù)和降低心血管疾病有關(guān)[37]。本研究中，短期重復(fù)超低溫冷療后次日晨觀察到HF 顯著增加，表明次日晨的副交感神經(jīng)活性增強，有利于運動后機能狀態(tài)恢復(fù)。

本研究另一發(fā)現(xiàn)是WBC 組的晨脈明顯低于對照組。晨脈和HRV 被視為與睡眠階段相關(guān)的生理指標(biāo)[38]。Haddad 等[39]觀察到優(yōu)秀游泳運動員在正常訓(xùn)練一周內(nèi)每天進行冷水浸泡會在早晨引起更大的副交感神經(jīng)活動，提高睡眠質(zhì)量。同樣，Schaal等[40]發(fā)現(xiàn)，重復(fù)的WBC 暴露會降低訓(xùn)練后的交感神經(jīng)活性，增強副交感神經(jīng)活性，提高睡眠質(zhì)量。在高強度或長時間耐力訓(xùn)練后短期重復(fù)使用WBC可以提高睡眠質(zhì)量，增加副交感神經(jīng)的活化，并改善疼痛、壓力和炎癥有關(guān)的激素反應(yīng)[41]。本研究同樣觀察到副交感神經(jīng)活性的增強，晨脈下降，表明短期重復(fù)的－110℃、3 min超低溫冷療能夠提高睡眠質(zhì)量，增強干預(yù)后次日晨的副交感神經(jīng)活性，降低晨脈，有助于運動后機能狀態(tài)恢復(fù)。

3.3 WBC對PI和脈搏的影響

本研究結(jié)果顯示，與對照組相比，每次WBC 干預(yù)結(jié)束后即刻，運動員慣用手食指指尖的PI 顯著低于對照組，提示超低溫冷療能夠降低外周血液的灌注程度。Hohenauer 等[42]研究表明，超低溫冷療能夠減少皮膚血流灌注。暴露于超低溫的環(huán)境對于人體來說是一種極端的壓力情況，在超低溫暴露過程中機體會努力維持恒定的人體核心溫度，因此超低溫冷療會引起一系列生理反應(yīng)，外周血管的收縮是超低溫冷療引起的主要生理反應(yīng)[43]。超低溫冷療期間，皮膚毛細(xì)血管收縮以減少毛細(xì)血管血流，導(dǎo)致皮膚血管的血流灌注減少，從而減少對流和傳導(dǎo)熱損失[28，44]。此外，全身超低溫刺激是非常強烈的交感刺激，除了可導(dǎo)致靜脈和血管收縮以防止熱量流失外，還會增加大血管的中央血液流動[36]，血液通過開放的動靜脈瘺回到大靜脈血管和心臟的右側(cè)，這被稱為反應(yīng)性充血階段；之后動靜脈瘺關(guān)閉，從而促進組織血液供應(yīng)增加，反應(yīng)性充血在干預(yù)后可持續(xù)長達數(shù)小時[45]。短期重復(fù)超低溫冷療有助于運動后機能狀態(tài)恢復(fù)的可能原因是皮膚血流灌注降低，外周血管收縮導(dǎo)致了反應(yīng)性充血，促進了組織血液供應(yīng)增加。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，WBC 干預(yù)后即刻的心率與對照組無顯著差異，提示心輸出量并未有明顯變化，而外周干預(yù)后即刻的PI降低表明外周皮膚血液灌注減少，間接說明外周皮膚血流灌注的減少使中央血流的灌注增加，促進內(nèi)部組織器官的血流灌注增加，有助于組織器官排出代謝廢物。但內(nèi)部組織器官的代謝廢物最后需要通過皮膚等組織器官排出體外，在干預(yù)數(shù)小時后皮膚血流量是否增加以排出身體代謝廢物還有待進一步研究，后續(xù)研究可以在WBC干預(yù)數(shù)小時后測量皮膚微循環(huán)的血流灌注量，觀察WBC干預(yù)后續(xù)對心血管功能的影響。心血管功能對超低溫冷療發(fā)揮作用起到非常重要的作用，皮膚微循環(huán)被認(rèn)為是具有代表性的血管功能指標(biāo)，微循環(huán)在組織氧合和營養(yǎng)交換的生理過程中起著至關(guān)重要的作用[46，47]，目前缺乏超低溫冷療對微循環(huán)影響的研究報道，未來可嘗試研究超低溫冷療劑量對微循環(huán)相關(guān)指標(biāo)的影響，豐富超低溫冷療生理機制的研究。

3.4 研究的局限及建議

首先，本研究的研究對象是10名國家單板滑雪男運動員，隨機分為對照組5 人和實驗組5 人，樣本量較少。其次，本研究由于研究對象少，未設(shè)計2組及以上的超低溫干預(yù)組，難以直接討論短期重復(fù)超低溫干預(yù)的更合適劑量。建議未來研究進一步擴大研究規(guī)模，將多組不同劑量的超低溫冷療與對照組同時研究，以更好地研究短期重復(fù)超低溫冷療的更優(yōu)劑量。此外，超低溫冷療的生理學(xué)機制有待進一步研究，未來可嘗試從微循環(huán)等角度對超低溫冷療的生理學(xué)機制進行分析探討。

4 總結(jié)

5 天3 次、每次3 min、－110℃的超低溫冷療能增強單板滑雪運動員干預(yù)后次日晨副交感神經(jīng)活性，降低次日晨脈，改善睡眠質(zhì)量，有利于運動后機能狀態(tài)恢復(fù)。超低溫冷療能減少皮膚血流灌注，提示外周皮膚血流灌注的減少可能增加中央血流的灌注量，有助于組織器官排出代謝廢物。其更優(yōu)劑量及生理學(xué)機制還有待更深入研究。