冷水浴缓解运动性疲劳的效果差异性探析

殷越 吴昊

首都体育学院（北京100191）

1 前言

恢复是训练过程中必不可少的一部分。适宜的恢复方式可以有效缓解运动员生理和心理的疲劳，使疲劳的影响降到最低，从而保证运动员的竞技状态在接下来的比赛和训练中得到较好的维持。恢复的方式有很多种，包括积极恢复、拉伸、按摩、睡眠和水浴疗法等[1]。水浴疗法有很多种手段，包括冷水浴（cold-water immersion，CWI）、热水浴（hot-water immersion，HWI）、冷热水交替浴（contrast-water therapy，CWT）和温水浴（thermoneutral-water immersion，TWI）等。其中，冷水浴（CWI）的应用最为广泛[2]，有大量研究证明了其有效性[3]。研究表明，冷水浴可以通过抵消热环境中的热应力[3-5]，减轻肌肉炎症反应，促进运动能力的恢复，缓解运动员的主观疲劳[6]，防止肌肉在重复的高强度训练和比赛中受到二次损伤[7-11]。然而，还有一些研究表明，冷水浴对于疲劳恢复并没有效果[12-15]，甚至可能起到相反的作用[16，17]。因此需要我们更深层次地探究其生理机制，为这一现象[18]提供合理解释。

想要了解冷水浴，首先要清楚其潜在的生理机制，然后根据实际情况和专门的需求，才能在实际应用中有针对性地选择最合理的方式。冷水浴在近些年的应用非常广泛，涉及的时间、温度、浸泡位置、次数等不尽相同，目前，并没有一个准确的最佳参考指标可以作为实际应用的依据。目前建议的有效温度区间为10～20℃，时间为5～15分钟，可连续进行，也可以分次间歇进行[11]，浸泡位置为头部以下效果要好于臀部以下[14，21]。

冷水浴的效果还会受到个体差异的影响，如体型特征可能会影响到冷水浴的效果，但目前为止此类研究还比较匮乏。没有一种冷水浴方案可以适用于每一个人，即便是同一类人。对于运动员而言，恢复的手段要根据专项疲劳的特点去制订，只有找到合适的恢复手段，才能使恢复效果最大化[3]。

2 运动类型与冷水浴效果的关系

冷水浴的最终目标是使运动员的运动能力得到恢复并消除疲劳，从而保证其以最佳状态应对接下来的训练和比赛。但迄今为止，研究的结论却并不一致，其中一个可能的影响因素是运动项目的不同。由于不同运动项目的供能特点与疲劳机制不同，冷水浴缓解疲劳的效果也会有所差异。目前的研究所采用的运动能力评价指标有很多，但归纳起来主要是耐力、局部肌肉功能和爆发力三个方面。由于疲劳的机制和部位不同，所以根据不同的生理需求需要提供不同的恢复方式，在研究中需要考虑到这一差异性。尽管关于疲劳的确切机制还有待研究[22]，但可以假定冷水浴对于运动性疲劳恢复的促进作用是由于低温缓解了因体温升高而导致的疲劳。研究表明[5，23]，在高温环境下进行的自行车计时赛中，通过对冷水浴前后两次相同负荷自行车运动进行对比，发现上一阶段的运动后进行冷水浴可以使运动员的运动能力在下一阶段中得到较好的维持。而与此相反，也有研究表明[24，25]，采用同样的冷水浴方案对于1公里自行车计时赛而言并没有明显的效果，尽管机体的温度表现出了明显下降，但肌肉力量却没有得到有效恢复。冷水浴对于5～15分钟自行车计时赛的恢复效果较好[3-5，23]，而对于只有1～2分钟的短距离冲刺项目则没有明显效果[24，25]，这说明冷水浴可能对于短时间高强度运动无益，对于长距离的耐力性项目则更有效，因为运动时间较短的情况下，人体并没有发生明显的热应变反应[18]。

离心、高强度或长时间运动都会导致肌肉功能下降[26]。有很多关于冷水浴促进肌肉功能恢复的研究，研究中采用的测试指标主要有最大随意等长收缩、弹跳和冲刺跑等。然而，尽管这些测试中疲劳的机制与耐力性项目不太一样，但还是有大量的相关研究在不断进行，结论也不尽相同。训练后24小时进行冷水浴，通过等长肌力测试发现，不论是对于最大随意等长收缩力量的恢复还是削弱其衰减的幅度，效果都要明显好于温水浴和被动恢复[9，28]。也有研究表明，冷水浴对于伸膝肌最大随意等长收缩力量的恢复作用与温水浴无异[29]。有针对弹跳能力进行的测试表明，冷水浴对于下蹲跳的恢复效果要好于半蹲跳，说明冷水浴可能对于肌肉的超等长收缩能力比单纯的向心收缩有更好的恢复作用[27]。

表1为近10年来国外有关不同冷疗方式于运动能力影响的研究。

表1 不同冷疗方式对于运动能力的影响

冷水浴对于冲刺能力的影响很大程度上表现出了负面作用。尽管有研究表明[10]，冷水浴（11℃，5×1分钟）可以使20米冲刺能力得到较好的恢复，但也有研究表明[6，30]，冷水浴（10℃，10分钟和10～12℃，2×5分钟）对于10～20米冲刺跑能力的恢复没有明显的效果。也有一些研究发现[16，17，31]，冷水浴对于折返冲刺跑能力大多都表现出了消极的影响。这些测试都是在冷水浴后5～35分钟内进行的，这种消极影响可能是由于冷水浴导致了肌肉组织温度降低，而肌肉温度对于肌肉力量和冲刺跑能力有非常重要的作用[32，33]。每项研究均有其局限性，因此研究结果的准确性、代表性以及相互之间的差异还有待商榷，由于当前的研究较少，只能在有限的文献基础上进行假设和推测。要想了解更为准确详尽的生理机制，还需要大量的研究进行全面分析。

当前有关冷水浴的研究结论尚不一致，但可以发现，运动类型是其中很重要的一个影响因素。通过对已有研究的分析，可以推测冷水浴对于耐力性项目和超等长收缩类型的运动较为有效，而对于单纯的向心运动效果不大。但即便是对于耐力性项目和超等长收缩类运动，研究结论也存在较大的分歧。这种分歧的存在，可能是由于受到了具体操作中某一因素或多种因素的影响。

3 体温和心血管变化

冷水浴会通过干预人体体温调节和心血管系统来促进疲劳恢复。在这一方面，目前主要针对安静状态与运动后体温、心脏和血液的变化开展了研究。

3.1 体温

3.1.1 皮肤表面温度

在冷水干预的过程中，皮肤首先接触冷水并引起体温调节反应，继而引起肌肉温度（Tm）和核心体温（Tc）的变化。在冷水浴过程中和结束后，皮肤表面温度（Ts）表现出了明显下降[34，35]。温度的下降会一直延续到冷水浴结束后30～40分钟[36，37]，而这是否会对运动能力造成影响尚未可知。但有研究表明，运动前降低皮肤表面温度可以使运动员的运动能力维持更长的时间，而皮肤表面温度的升高则会对运动能力起到一定的抑制作用[22]。

3.1.2 肌肉温度

冷水浴可以降低肌肉温度，但下降的幅度不尽相同[24，35，38，39]。目前的研究十分有限，因为受到不同的肌肉温度测试方法和不同冷水浴方案的影响，很难确定冷水浴对于肌肉温度的具体影响。同样的冷水浴方案（14℃，5分钟），通过热敏电阻探头对肌肉温度进行测量，发现冷水浴对于肌肉温度的影响表现出了不同的结果，而且结果相差很大[24，38]。在两个不同的研究中，虽然采用的冷水浴方案相同，但区别在于运动结束后与冷水浴开始前的这一段间歇时间不同，两者相差了17.5分钟，而这可能就是造成最后结果不一致的主要原因。而冷水浴前是否参与运动也会使人体温度处于不同的状态，体温的不同导致人体与水之间的温度梯度也不同，这势必也会影响到冷水浴的效果。

冷水浴后15～30分钟内，肌肉温度会降低1～7.9℃[35，39，40]。而肌肉温度与肌肉收缩能力密切相关[33]，因此需要考虑到运动后进行冷水浴的过程中，这一变化是否会为后续的训练和比赛带来消极影响，以便于找到更好的方式来促进运动能力的恢复和维持。

3.1.3 核心体温

冷水浴会使核心体温显著降低[41]，但目前的研究结论也存在分歧。在三项采用相同冷水浴方案（14℃，5分钟）的不同研究中[4，24，38]，通过一次性直肠温度计对核心体温进行测量，发现结果有着细微的区别，其原因可能是由于血液的重新分配，尤其是体表与核心部位不同温度的血流重新分配中的细微变化所造成的。而且，由于5分钟的干预时间过短，并不足以对组织温度和血流造成足够的影响，所以5分钟冷水浴对于核心体温的影响并不明显。

冷水浴（14℃，15分钟）对核心体温的影响会一直延续到冷水浴结束后90分钟，且在90分钟时核心体温还会比冷水浴前降低0.1～2.3℃[41]。90分钟之后的影响目前没有发现相关研究，所以后续的影响尚未可知，不同的方案中时间、温度的变化也会对持续时间造成不同程度的影响。有研究表明，运动前降低核心体温可以起到预冷的效果，增加人体的热储备能力，使人体运动能力可以维持更长时间[42]。

3.2 心血管动力学

3.2.1 流体静压力

研究表明，流体静压力会引起一系列的生理变化，包括血流重新分配、核心体温与组织温度降低[19]，减轻机体热应变、肿胀、炎症、痉挛和疼痛反应，促使四肢血液回流等[20]。人体浸泡在水中时，水中的流体静压力会使静脉和淋巴受到挤压[19]。静脉回心血量易受外部压力的影响，当流体静压力大于静脉压时，血流会从外周流向心脏。研究表明，血液的回流会使中心血容量增加1.9±0.5 L，心输出量增加30%，右心房和肺动脉的压力增大[43]，心肌收缩力增强，心脏每搏输出量增加到110±2.4 mL[44]。

3.2.2 低温

冷水浴影响心血管动力学的相关研究还非常有限，目前的研究更多的是关于低温暴露方面。低温会引发“寒颤反应”，通过“肌肉泵”的作用使静脉血回流[45]。“寒颤反应”包括“寒颤前肌紧张”和“寒颤后肌紧张”，寒颤所能产生的最大代谢率可达基础代谢率的4.2倍，约相当于用40%VO2max强度运动时产生的能量。而与此同时，寒颤还会通过分布于骨骼肌组织中微动脉的血管舒张增加热量的散失。低温还会引起交感神经兴奋，导致末梢血管收缩，血液重新分配，中心血容量增加，从而导致每搏输出量、心输出量、外周阻力和血压的升高[43，44，46]。冷水浴使人体产生的这一系列反应都可能有利于增强人体的氧运输能力，从而提高有氧运动能力。但低温也会导致肌肉温度降低，可能会对高强度的运动产生不利影响。

3.2.3 四肢、皮肤和肌肉血流

低温会引起外周血管收缩，使四肢的血流减少。冷水浴后股动脉血管导电性会有所下降，运动后进行冷水浴会使导电性下降75%，无运动下进行冷水浴会使之降低30%[35]。有学者提出，血管导电率下降的原因是因为冷水浴使血管收缩从而导致血管直径变小[35，39]。研究表明，运动后进行冷水浴（15℃，15分钟），冷水浴后5～40分钟内，人体四肢血流明显减少[3]。冷水浴还会导致下肢-上肢血流比值增加，皮肤血流量相比肌肉血流量减少更明显，而这一系列变化也与核心体温的降低息息相关。

想要探析血流的变化，评估皮肤和肌肉的血流情况非常重要。冷水浴对于皮肤血流的影响研究较少，目前只能得知，不论冷水浴前是否参与过运动，腿部皮肤血管导电率都在冷水浴后显著下降，下降的时间可以维持到冷水浴后 30分钟[35，39]。

至今为止还没有发现针对冷水浴后肌肉血流变化的研究。基于人体代谢活动和血流灌注情况，采用近红外光谱测量发现，运动后进行冷水浴（10℃，15分钟）可以抑制肌肉组织氧化[47]。虽然没有发现影响肌肉血流灌注的直接因素，但这为冷水浴减缓肌肉代谢提供了一定的理论支持。肌肉温度的降低会减缓血流速度，降低肌肉代谢，减轻炎症和肿胀反应[40，47]。而冷水浴导致的皮肤血管收缩会导致皮肤血流减少，促使血液流向正在工作的肌肉。

综上所述，无论冷水浴之前是否进行过运动，人体都会表现出明显的热能变化和心血管应激反应。变化的程度和持续的时间在各项不同的研究中所得出的结论各不相同，造成这些不同的原因可能是由于冷水浴方案的不同，或进行冷水浴之前人体机能状态变化以及个体差异性等。

4 冷水浴方案

不同冷水浴方案会导致人体产生不同的生理反应和恢复效果[40]。目前对于冷水浴方案的研究还存在很大的局限性，所以并没有一条“黄金标准”[40，48]。

4.1 温度

水的热传导效率是空气的25倍，是一种很好的传热介质，能为人体提供很好的热应力，在相同温度下人体在水中散失热量的速度要比在空气中快3～5倍[45]。在水浴过程中，水温的作用至关重要，不同的温度所带来的温度梯度不同，使降温的效率也会有所不同。通常情况下，实际使用中水温越低则持续的时间就越短。研究表明10～15℃是冷水浴促进运动能力恢复的最佳温度区间[32，49]，但若实际条件达不到这一温度区间，调整冷水浴时间或人体浸泡部位也可能达到相似的效果。

4.2 时间

时间因素在冷水浴过程中也起到了至关重要的作用。冷刺激的时间越长，人体所引发的热反应就会越明显。研究表明10～20分钟是冷水浴促进恢复的最佳时间区间，如果时间太短将不能使人体产生足够的温度变化[40]。时间因素应该与温度因素相结合进行分析，水温越低，对机体造成的热应力越明显，机体温度下降的速率越快，所需的时间也就越短。研究表明[38]，14℃不同的水浴时间（5分钟、10分钟、20分钟）对肌肉温度均有显著影响。冷水浴前肌肉温度为38.8℃，冷水浴后即刻测量，三种方案分别降低了2.5℃（5分钟），4.0℃（10分钟）和6.0℃（20分钟），核心体温则相应下降了0.3℃（5分钟）、0.6℃（10分钟）和1.0℃（20分钟），这种影响一直维持到冷水浴后30分钟。

4.3 人体浸泡在水中的部位

浸泡部位对于恢复效果的影响主要有两个方面，一是人体在水中浸泡的部位越多，与水接触的面积越大，热交换的效率就越高；二是在水中浸泡的越深，由水所带来的流体静压力影响就越大[19]。研究表明，采用同样的冷水浴方案（15℃，15分钟），全身浸泡使核心体温降低了1.3℃[3]，而仅腿部浸泡则只降低了0.4℃[31]。这表明，与水接触的部位越少，对核心体温的影响越不明显。不过这种差距也可以通过调整冷水浴方案进行弥补，同样进行5分钟冷水浴，仅腿部浸泡在10℃水中[50]与全身浸泡在14℃水中[24]均使核心体温降低了0.4℃。

水温、浸泡时间与浸泡部位都会影响冷水浴的效果，三种因素的交互作用非常复杂，但可以确定的是，不同的方案也可以通过不同因素的相互组合而达到相同的效果[24，50]。哪一种因素的影响最为显著目前尚未可知，而究竟如何对几种因素进行组合才能达到最佳效果也有待进一步研究。

5 个体差异影响

除了水温、时间等因素会影响冷水浴的效果，个体差异所带来的影响也不可忽视[51]，如体型特征会影响低温环境下人体的体温调节[45]，从而影响到最终的恢复效果。

5.1 体重、体表面积（BSA）、体表面积-体重比值（BSA:M）

体重、体表面积和体表面积-体重比值是维持人体热稳态的重要因素[52]。体表面积决定了人体的热辐照量，影响着人体与外界环境的热交换；体重影响着人体的产热率和热贮存量。理论上，体表面积越大，人体与外界环境的热交换效率越高。然而，超重人群却比偏瘦的人群热流失量少，原因是他们有着更大的体重[53]。体表面积-体重比值这一概念的引入就是为了理清二者的交互作用，比值越高，越有利于热量散失，比值越低越有利于热量贮存[54]。由此可以发现，人体在低温环境下引发的代谢率增加与核心体温降低对于体表面积-体重比值较高的人来说尤为明显[53]，但实际运用于冷水浴中的结果还有待验证。

5.2 体脂

体脂也是影响冷水浴效果的重要因素，它可以影响人体的热传导效率和血流量[52]。体脂与皮肤和肌肉相比，热传导效率低，因而更有利于人体的热贮存和体温的维持[55]。体脂的这一特性也影响了肌肉温度的变化[51]。冷水浴可以使小腿腓肠肌肌肉温度降低，降低的效率受小腿皮脂影响，皮脂越高，温度下降得越慢，反之亦然[51]。这一现象表明个体之间存在较大差异，也体现出了体成分的重要性。体脂也会影响血流量，体脂越高，每单位体重的平均血容量越低[52]，这会影响组织的热传导，提高人体的隔热能力[53]。体脂含量不同不仅存在于不同项目的运动员之间，也存在于同一项目的不同运动员之间[56]。这表明，即便是同一支运动队，运动员的体成分也会有所区别，所以个体化的冷水浴方案就显得尤为必要。

5.3 肌肉重量

肌肉也会显著影响人体的体温调节。测量的位置至关重要，测量的位置越深，温度变化越不明显[51]。冷水浴后即刻，同时对皮下1 cm位置和3 cm位置进行测量，1 cm处肌肉温度下降了6℃，而3 cm处则仅下降了1.5℃[39]。肌肉越发达，运动对于核心体温的影响越明显，尤其是在热环境中，肌肉越发达，中暑的风险越高[57]。肌肉发达的运动员运动后核心体温更高，所以针对这一部分人群也应该有针对性地设计个体化冷水浴方案。然而，也有一个方面不可忽视，那就是冷水浴前核心体温升高，可以为人体和水之间提供更佳的温度梯度，从而提高冷水浴的效率[58]。

5.4 其他因素

其他一些诸如年龄、性别、种族、对冷的耐受能力等差异也会影响到冷水浴的效果，因为这些因素都会对体成分有一定的影响。研究表明，年龄与体温调节有很大的相关性，年轻人和老年人相较于中年人体脂更低，体表面积-体重比值更高。老年人体温调节功能降低，在低温环境下维持皮肤血液温度的能力下降[45]。与男性相比，女性体脂含量更高，皮脂更厚，体表面积-体重比值更高。相同体脂含量的情况下，女性在冷水浴中降温的效果更明显，这表明男性体表面积-体重比值较低有利于体温的保持[59]。女性的体温调节系统和热敏性还受月经的影响，黄体期核心体温和皮肤表面温度都要高于卵泡期[45，60]。种族也是皮脂厚度、身高、体重和体表面积很重要的影响因素之一。这种差异在美国黑人和白人之间体现得非常明显[61]。冷的耐受能力是多种因素决定的，生活方式、生活环境、先天体质、后天的锻炼都会起到不同程度的影响。经常冬泳或洗冷水澡的人群对于冷的耐受能力肯定要高于普通人群，这种耐受能力也是影响冷水浴效果的因素之一。鉴于这些因素的影响，研究中应该尽量对干扰因素考虑周全，才能设计出最为合理的冷水浴方案。

6 对未来研究的建议

本文分析了一些可能会影响到冷水浴效果的因素，但具体每种因素带来的影响和不同因素之间的交互作用还有待进一步研究。本文重点关注了冷水浴对于运动能力、体温和心血管系统所带来的影响。要想对冷水浴的机制了解更为全面，还需要对各个方面进行综合且系统的整理和分析。今后的研究中，不能仅考虑方案的变化，还应该考虑个体差异所带来的影响。体重、体表面积、体成分等因素都有可能对冷水浴的效果造成影响。无论是在研究还是在实际应用当中，在进行冷水浴之前，都应该对个体特征、冷水浴前的个体状态、外界环境、水温、水浴时间等各种因素进行综合考量。

综上所述，并没有一种“万能”的冷水浴方案可以对所有人都起到最好的效果，以下是对方案设计提出的建议：

（1）首先应该考虑恢复的目的，方案应为满足个体需求而设定。

（2）冷水浴的方案要顾及到后续的训练和比赛，如果要进行耐力性项目，预冷可能会对提高运动能力有益；如果要进行爆发力为主的运动，肌肉温度过低可能会使肌肉收缩能力减弱。

（3）冷水浴前要对受试者的体温进行测量，体温越高，所带来的温度梯度越高，冷水浴所能带来的体温变化也就越明显。

（4）要根据不同人群的年龄、性别、训练水平和体型特征（体成分）设计个性化方案，可设计一份综合的调查问卷，对受试者的家庭情况、生活方式、生活习惯等信息进行初步了解。

（5）根据实际需求选择局部冷水浴或全身冷水浴。