水浴疗法对运动员体能恢复影响的研究进展

李 游,杨健科,邓 伟,邓 芸,李垠朋,于学媛

(1.云南农业大学体育学院,云南 昆明 650201;2.云南师范大学文理学院,云南 昆明 650222)

水浴疗法对运动员体能恢复影响的研究进展

李 游1,杨健科1,邓 伟1,邓 芸2,李垠朋1,于学媛1

(1.云南农业大学体育学院,云南 昆明 650201;2.云南师范大学文理学院,云南 昆明 650222)

水浴疗法作为一种积极的体能恢复策略,如今在国外的运动训练领域越来越流行,其中包括冷水浸泡、冰浴和冷热水浴。这些方法能够使训练后运动员的心率、血压、呼吸、新陈代谢、心输出量和每分通气量以及血液中儿茶酚胺浓度增加；降低血清肌酸激酶活性与浓度,降低训练后运动员的疲劳度,减少疲劳的产生,还能够减少细胞的坏死与代谢,降低神经传导的速率,减轻训练后延迟性肌肉酸痛的症状,延缓训练后肌肉爆发力、力量的下降；同时还能起到消除水肿与局部肌肉肿胀,降低运动引起的细微肌肉损伤,防治运动性肌肉损伤等作用。

水浴疗法；冷水浸泡；冰浴；体能恢复

体能恢复是每一个竞技运动项目需要面对的重要问题。体能恢复的优劣程度对运动员的运动表现会产生直接影响,好的恢复策略和手段能够使运动员较为充分的恢复体能,获得更佳的运动表现,降低运动损伤的风险。体能恢复一般包括能量摄入,即碳水化合物和营养物质的补充,外加充足的睡眠和休息,这是大多数运动员与教练员都会实施和安排的,然而运动后疲劳地减轻与体内代谢废物地排出则很少得到关注。对于运动员来说,训练后的恢复是一个涉及心理和生理的重塑时期,是周期性训练中的重要组成部分,它能够使运动员获得最佳的训练效果[1]。通常情况下,如果教练员与运动员在体能恢复中不投入足够的时间与精力,这就会导致许多运动员产生疲劳堆积,在下一次的训练或比赛中不能发挥最佳的运动能力,更为糟糕的是发生运动损伤。

在竞技训练领域,水浴疗法目前已经成为了一种国外最流行的恢复手段。水浴疗法包括冷水浸泡,冰浴,冷热水浴。这些方法在训练周期中能够降低运动员的疲劳度,减少疲劳的产生[1]；减轻训练后延迟性肌肉酸痛的症状,延缓训练后肌肉爆发力、力量的下降[2,3]；同时还能起到消除水肿与局部肌肉肿胀,降低运动引起的细微肌肉损伤等作用[4,5],帮助身体更加迅速地恢复至训练之前的状态。此外,水浴疗法还能够减少细胞的坏死与代谢,降低神经传导的速率[6,7]。近年来,国外体能训练师已经将水浴疗法运用到许多竞技运动项目当中,例如篮球[8]、足球[9,10,11]、田径[12,13]、橄榄球[14,15,16]等,本文将就此进行综述。

1 水浴疗法的种类与方法

如前所述,水浴疗法包括冷水浸泡、冰浴、冷热水浴,前两种在医学领域统称为冷冻疗法。冷水浸泡通常以下肢浸泡为主,也包括全身浸泡和上肢浸泡,具体方法为将人体的上、下肢或者全身浸泡在装有冷水的水缸或者其他容器中,根据个体对低温的本体感受能力水温一般为10-15℃[17]或者0-10℃[18],浸泡时间为10-15分钟[17],其中下肢浸泡的部位有膝盖以下,或者腰部以下；上肢浸泡包括前臂或者肩以下的整个手臂；全身浸泡的身体区域是包括肩以下的所有部位。冰浴也就是冷水浴,水温并不是0℃,而是10-15℃,时间不超过10分钟。冷热水浴是指在一定时间内进行冷水、热水交替循环的水浴疗法,冷水水温为10-15℃,热水水温为37-45℃,冷热水浴的时间通常为冷水浴2×3min,热水2×3min,意即冷水浴3分钟立即换为3分钟的热水浴,紧接着再3分钟冷水浴,最后继续3分钟的热水浴(见表1)。

表1 水浴疗法的分类

2 水浴疗法在体能恢复中的应用原理

2.1冷水浸泡对身体产生的影响

冷水浸泡可以使人体内产生一系列有益的生理过程,例如刺激皮肤加速血流,消除肿胀,在不增加能量消耗的前提下提高心输出量,加快血液向体内各组织运载营养物质的能力从而达到提高代谢废物排出的效果[6]。Wilcock在研究中发现,人体在15℃的冷水中浸泡15分钟,能够将肌肉内的温度降低10℃,同时下肢的血液流速会加快,这样能够增加肌肉内氧气与营养物质的供应,加快体内废物代谢[7]。此外,当全身或身体某部位浸泡在冷水中时,身体不但受水温的影响,水压同样会对身体浸泡的部位产生影响,水压与水深是成正比关系。当水深为1米时,水压为981Pa,同理在水压为0.1米时水压为98.1Pa。因此,身体外部水压的增加也会加快血液的流速。再者,浸泡在水中时,身体所受重力影响减小,与此同时,肌肉的神经传导速率随之降低,人体的疲劳感会下降[6,7]。

2.2冷水浸泡对肌肉产生的影响

人体在大负荷的训练或比赛之后,会产生延迟性肌肉酸痛,这是因为运动后肌纤维的细微损伤导致的,随即出现的肌肉僵硬,加剧了人体肌肉的酸痛感,导致关节活动受限,这些肌肉出现细微损伤是由于在大强度的训练中进行了很多次的离心收缩,使该收缩肌肉内乳酸大量堆积,局部缺血,随后出现肌肉水肿、肿胀[19]。另外人体的肌肉在大强度的离心收缩时,肌纤维受到细微的损伤会导致出现急性肌肉炎症；随后,肌肉内血管的渗透性增加,细胞外的蛋白质开始聚集,使细胞内的渗透压增大,细胞液增加,同样也会导致肌肉的肿胀,使人体产生疼痛感。而且,随着肿胀的加剧,加大了人体的疼痛感[20]。研究人员发现冷水浸泡不但能够减少急性肌肉炎症发生,缩短炎症的继续时间[21],降低肌肉血管的通透性,还会对神经系统产生影响,降低神经信号传导的速率,抑制疼痛感的传导。当人体的下肢浸泡在冷水中时,浸泡部位组织外部的温度下降,能够延缓神经传导速率,减少乙酰胆碱(Ach)的产生[6,20]。在水温和水压的共同影响下,冷水浸泡还能够起到止痛的效果[22]。

此外,冷冻疗法还能够减少肌肉的主轴活动,减少、抑制肌肉的强直状态,松解肌肉粘连,降低关节活动的受限度。Eston的研究结果显示,实验组被试的前臂在水温15℃的冷水中浸泡15分钟后,肘关节的活动范围明显比对照组被试大[20]。

2.3水浴疗法对心血管系统的影响

人体在低温环境下,会引起心血管系统与呼吸系统的一些突然的适应性变化,这并不是生理学中的一种新现象,这种现象称之为冷冲击效应,具体表现为呼吸急促,心跳加速,过度紧张,打冷颤。人体的这种反应在冷水浸泡的前30秒会到达一个峰值,大多数人将会在大约3分钟后完全适应[23]。Mantoni等人在研究中发现冷水浸泡会增加被试的心率,在浸泡后的前30秒,被试的心率相较于浸泡前会立即增加,由74次/分钟增加至107次/分钟,随着被试身体在低温环境下产生的适应,被试的心率逐渐下降,1分钟后降低至95次/分钟,2分钟后为92次/分钟,3分钟后为84次/分钟[24]。然而对于长时间在低温下运动、对低温环境产生适应的运动员来说,例如冬泳运动员,这一现象恰好相反,这些运动员进行冷水浸泡或者冰浴时,他们的心率会降低[25,26]。

如前所述,低温环境会引起人体呼吸急促、心率增加,在冷水浸泡时,由于受到温度和水压的双重影响,人体的血压也会增加。Eglin的研究显示在浸泡最初的30秒内,被试下肢的动脉收缩压由浸泡前的128. 7mmHg增加到143.1mmHg,舒张压同样随之升高[25]。在低温和水压的双重作用下,人体内血液的流速加快,每搏输出量和心输出量增加[6]。

2.4水浴疗法对呼吸系统的影响

由于人体的冷冲击效应,人体进行冷水浸泡或冰浴的初期,人体会呼吸急促,肺通气量、每分钟通气量和耗氧量明显增加,而且在低温刺激后的前30秒会到达一个峰值。Tipton的研究表明,在冷水浸泡1分钟后被试的平均每分钟通气量由16.4l/min增加到31l/min[26]。Montoni观察到被试在进入低温环境的30秒后,每分钟通气量由之前的11 l/min迅速增加为66 l/min[24]。

2.5水浴疗法对代谢的影响

2.5.1 骨骼肌中肌酸激酶活性 肌酸激酶(creatine kinase)是与人体能量代谢密切相关的酶,它为人体肌肉收缩功能,是ATP-CP循环中的关键酶,可以用来显示肌肉的受损程度。

在静息状态下,人体内肌细胞和血液中肌酸激酶数量差异特别大,这是因为肌细胞结构完整、功能正常,肌细胞的肌酸激酶极少透过细胞膜[27]。人体在大负荷的训练或比赛后,肌细胞膜的通透性增加,肌酸激酶会从受损的肌肉细胞内向细胞外的空间溢出进入血液中,Eston认为肌酸激酶的从细胞外溢出后,将会首先进入淋巴血管[20],这是血液中的血清肌酸激酶活性升高的主要原因之一。

冷冻疗法能够降低血管的通透性与细胞内的渗透压,从而减少肌酸激酶从细胞内溢出进入淋巴血管,延缓淋巴血管流速。Ingram的研究表明在连续三天大强度的训练后,被试每天都进行冷水浸泡(10℃,2× 5min),能够降低被试血清肌酸激酶活性[2]。Giuseppe等监测了10名优秀橄榄球运动员接受全身冷冻疗法前后血液免疫学指标、乳酸脱氢酶和肌酸激酶等指标的变化,他们发现在进行冷冻疗法一周后,运动员的血液中各类反应蛋白免疫学指标没有显著性地变化,乳酸脱氢酶和肌酸激酶出现明显降低(P＜0.05),白细胞介素等抗炎因子出现升高,所以Giuseppe认为冷冻疗法可降低血清肌酸激酶和乳酸脱氢酶的浓度,激活抗炎因子,可应用于防治运动性肌肉损伤[28]。

2.5.2 儿茶酚胺水平 前面已经提到,由于人体在低温环境下的冷冲击效应,人体会呼吸急促,心跳加速,而且还会促使交感神经系统活动兴奋,抑制副交感神经系统活动。交感神经系统活动增加的其中一个原因是,冷水浸泡致使人体内儿茶酚胺与去甲肾上腺素的水平提高而引起的。Huttunen的研究指出,经过持续时间少于5分钟的冷水浸泡后,被试的儿茶酚胺与去甲肾上腺素水平立即明显增加(P＜0.01),在浸泡结束30分钟后,回到正常水平[29]。

2.5.3 抗氧化能力 人体内的氧化代谢会产生少量的自由基(free-radical),一般情况下,体内的抗氧化系统能及时清除这些氧自由基,从而维持自由基的代谢平衡,但是运动应激会诱导体内大量自由基的堆积,细胞中抗氧化保护机制不足时,使活性氧产生堆积并对细胞产生毒性,从而产生氧化和抗氧化的不平衡状态,这种状态称为氧化应激(oxidative stress)[30]。

谷胱甘肽(GSH)、维生素C(ascorbic acid)及尿酸(uric acid)这三种物质是人体内重要的抗氧化物质,它们可以消除机体内的过氧化氢及脂质过氧化物,阻断活性氧自由基对机体的进一步损伤,是生物体内重要的活性氧自由基清除剂[31,32]。谷胱甘肽能帮助人体保持正常的免疫系统的功能,并兼具有抗氧化作用和解毒作用；维生素C是人们比较熟悉的抗氧化剂；尿酸有抗氧化、抗DNA损伤作用,属于非酶类抗氧化物质。Elzbieta等观察了32名多发性硬化症患者冷冻疗法前后血浆尿酸的变化,结果发现治疗后血浆尿酸出现明显上升(P＜0.01),他认为冷冻疗法可刺激机体释放更多的抗氧化物质,是一种效果确定的辅助抗氧化疗法[33]；在另一项研究中,这种现象却完全相反, Siems的研究结果显示,冬泳运动员在训练结束后,体内谷胱甘肽、维生素C以及尿酸的水平会立即明显下降(P＜0.01)[34]。Siems的研究对象是冬泳运动员,由于长期在低温环境下运动,冬泳运动员已经对低温环境产生适应,冷冲击效应对他们产生的影响相较于在常温环境运动的运动员要小得多,所以会出现抗氧化物水平下降的趋势[35]。

在一项实验对象为健康成年女性,为期12周、实验组与对照组每周随机进行3次冷水浸泡或全身冷冻疗法实验中,两组被试在低温处理结束后,其血浆抗氧化能力(radicalantioxidant capacity ofplasma)都会明显上升(P＜0.05),35分钟之后回到基础值[36]。

人体在冷水浸泡或冰浴后,体内氧自由基的产生机制很多,很难被一一界定。但是,人体在低温环境下,机体自主进行温度调节从而发抖的颤抖性产热与氧自由基的产生密切相关,已经得到证实[37]。人体受到低温刺激而发抖是不由自主的,是一种为了大面积产热有节律不断重复的肌肉收缩,在人体进入低温环境的初期,会立即出现,随后慢慢减少；人体在低温环境下为调节体温除了颤抖性产热以外,还有非颤抖性产热,它是一种不涉及肌肉活动而释放的化学能的产热过程,主要发生在褐色脂肪组织(brown adipose tissue)中,当人体受冷应激时,褐色脂肪组织线粒体内膜上独特的蛋白质质子通道打开,使氧化磷酸化解偶联,由呼吸链生物氧化所产生的跨膜质子梯度,通过质子通道回到膜内,而全部能量以热的形式释放,这种产热过程可能会增加自由基的产生[35]。

不可否认,水浴疗法引起机体内自由基的增多,是使用冷水浸泡或者冰浴作为一种积极的恢复策略最不愿意得到的结果,自由基的大量堆积将会延缓恢复过程,增加恢复时间。那么,在进行冷水浸泡或冰浴时,是否应当将人体的温度降低至产生颤抖性产热的临界点,避免或者延缓进入颤抖性产热阶段,从而减少自由基的产生,目前还没有人得出这方面的结论。

2.6水浴疗法对体温产生的影响

人体在运动后,体内的组织及其肌肉的温度会升高,在冷水浸泡时,根据热传递效应,人体进入低温环境后,体内的热量会大量丢失,使得体温下降。Tipton的研究证实,被试体表温度意即皮肤的温度在冷水浸泡后会立即下降[26],然而对于体内深层组织的温度变化却未见详细报到。

在另外一项研究中,科研人员发现冷热水浸泡对被试肌肉内部能够起到降温作用,温度的变化较小[38]。值得注意的是,在医学领域,冷冻疗法的主要功效就是用来降低核心温度(core temperature)的,最近的研究结果显示,在2×30s的冷水浸泡后即刻,人体的核心温度降低了0.1℃[26]。Peiffer证实在气温为27-34℃的环境中进行跑步和自行车运动后,进行持续时间5-10min的冷水(15℃)浸泡可以降低运动员的核心温度及其肌肉温度[39]。如前所述Wilcock的研究发现,在15℃的冷水中浸泡15分钟,能够将肌肉内的温度降低10℃,同时下肢的血液流速会加快；Enwemeka指出,冷水浸泡能降低体表和体内肌肉的温度,随后,体内组织的温度也会随之降低[40]。因此冰浴与冷水浸泡对体内肌肉和组织能起到的降温作用是毫无疑问的,体内温度的下降会引起皮肤外围血管收缩的连锁效应,减少血管收缩次数及其组织内部肿胀的形成[35]。

3 结语

尽管水浴疗法作为一种有效积极的恢复策略在国外的各大运动项目中被广泛运用,但在我国却很少受到关注。笔者在进行检索时,中文数据库包括中国期刊全文数据库(1999-2013年)、万方数据库(1995-2013年),检索关键词为“冷冻疗法”、“水浴疗法”、及“全身冷冻治疗”、“冰浴”、“体能恢复”、“冷水浸泡”；外文数据库包括Cochrane Database of Systematic Reviews(1999-2013年)及EBSCO(1999-2013年),检索时的关键词为“cryotherapy”、“water immersion”、“cold water immersion”、“ice bath”、“hydrotherapy”、“contrastwater therapy”。从文献检索的结果来看,无相关中文文献,说明水浴疗法在运动员体能恢复中的应用研究并没有引起国内相关专家学者的重视,这与国外开展了大量的相关实证研究形成较大反差。

综上所述,水浴疗法能够对训练或比赛后运动员的体能恢复产生大量积极的促进作用,然而,仍然有很多水浴疗法引起的生理学和生物化学原理没有得到实验验证,因此,对于水浴疗法对体能恢复的促进作用还需要大量的科学实验来补充和证明。

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Research Progress in the Effect of Hyd rotherapy on Ath letes'Post-training Recovery

LIYou,et al
(Yunnan Agricultural University,Kunming Yunnan 6502010)

As a positive recovery strategy,hydrotherapy which consists of cold water immersion,ice bath and contrast bath has become a popular recovery intervention after training and exercise.Thesemeasuresmay increase athletes' heart rate,blood pressure,cardiac output,respiratoryminute volume and peripheral catecholamine.On the other hand they reduce the activity of CK,musclemicro-damage,soreness and formation of oedema,enabling the body feel less fatigue and attenuates post-exercise power and strength reductions,which helps the body return to its state before exercise more quickly.

hydrotherapy；cold water immersion；ice bath；recovery

G804.33

：A

：1001-9154(2014)05-0067-06

G804.33

：A

：1001-9154(2014)05-0067-06

李游(1986-)男,云南昆明人,讲师,硕士,主要研究方向：运动训练,体育哲学。

2014-01-06