利用心率监控技术对足球运动员进行负荷监控的研究

□侯志强（山东省足球管理中心 山东 淄博 255030）

随着现代足球竞技水平的不断提高， 比赛的激烈程度以及现代体育科学的高速发展， 想要取得优异成绩和最大化的提高球员的运动表现，不仅仅是需要进行长时间艰苦的训练，更需要与体育科学技术的紧密结合进行针对性的训练； 心率是运动训练中最常见的负荷强度指标，监控相对简单，数据采集比较方便；因此作者对利用心率监控技术对足球运动员进行负荷监控进行分析研究，以求推动足球训练科学化的发展。

1、足球项目进行科学监控的重要性

在训练和比赛中对足球运动员进行科学监控是足球运动训练科学化的重要体现。冯连世认为训练监控就是将运动医学、运动生物力学、 运动心理学和运动生物化学等学科的理论与方法应用于训练过程中，帮助教练员不断调整训练计划，从而最大限度提高训练效果和最大限度的提高球员运动能力。可以说是，在足球运动项目中对训练和比赛中进行监控是及时调整训练计划， 促进进机体恢复，提高训练效果的重要保证，是进行科学化具有针对性、合理性的运动训练，防止过度训练，预防运动损伤发生的重要前提。

2、科学监控的多样性

在足球训练和比赛中的监控应用了多学科的研究方法， 主要包括运动生理学、运动生物化学研究方法、营养学研究方法、运动医学研究方法、运动心理学研究方法和训练学研究方法；训练学方面的主要指标有，有氧耐力、无氧耐力、爆发力、最大力量、灵敏协调、比赛跑动能力等；运动生理学和生物化学主要指标有：最大摄氧量、无氧阈、心率、无氧功率、血液及尿液生化指标等。

3、训练和比赛心率监控的简便性和实用性

对球员在训练中或者比赛中的监控技术之一是对球员的跑动距离进行分析的GPS 技术， 它能测量球员不同速度覆盖下的跑动距离，不过这项监控技术的主要局限性之一是只测量外部负荷，不与生理生化的分析相结合， 因此不能提供可靠的内部负荷监控数据。而在运动生理学和生物化学指标可以有效反映球员的内部负荷，不过如血乳酸、血清睾酮与皮质醇等血液指标需要可创性；尿蛋白、尿胆原等尿液指标具有滞后性；所以心率指标是比较简便和实用性较高的可以提供球员内部负荷的指标， 收集心率指标不需要昂贵费用的器械，不管在基层的校园足球、青训还是职业足球运动员在训练和比赛中都可以运用（2019 年国际足联、中国足协批准在足球比赛中使用带有IMS 标志的GPS 和心率监控设备）。

4、心率监控技术在足球训练和比赛中的具体应用

4.1、心率测量的方法

第一种方法，教练员可以使用秒表计时，并直接用手触摸运动员的颈动脉或者手腕处的动脉得出实时心率； 第二种方法教练员可以使用遥测心率法，遥测心率能够准确地反映球员的训练负荷，也不会影响球员的正常训练， 所以是教练员经常使用的监控手段之一。

4.2、基础心率

基础心率也称为晨脉， 其测试方法是在球员起床前空腹状态卧位下测试60s 的心跳次数。晨脉可以用于观察球员身体疲劳是否已经消除，体能是否恢复到前一天训练前的正常水平，并根据此判断训练负荷的强度，判断训练负荷的是否适宜，从而及时调整训练计划。通过对球员进行连续测试晨脉，可以得到晨脉的变化值。在睡眠较好时晨脉升高5bpm 以上而且达到三天，则可能是因为训练负荷过大导致机体未能完全恢复，如果升高10bpm 以上，则可能由于机体过于疲劳或者有疾病产生。

4.3、最大心率

在接受运动负荷时，随着施加的运动强度不断增加，耗氧量和心率也在同步增加，在达到最大负荷强度时，耗氧量和心率不能继续增加时心率所达到的最高水平称为最大心率。最大心率是评定运动强度的重要指标， 而关于计算最大心率最常见的预测方法是“HRmax=220-年龄”， 但是许多研究指出其出处与准确性是受到质疑的。因为不同球员即使生理年龄相同，其体能水平、训练年限、基因遗传等方面都有着巨大差异。

对球员通过测试得出最大心率是比较准确的； 第一种是球员配带好心率表在标准跑道进行5 个400m 加速跑测试得出：经过准备活动以后，第一圈以50-60%最大努力完成，第二圈60-70%最大努力，第三圈70-80%最大努力，第四圈80-90%最大努力，第五圈尽最大努力完成，期间出现的最大心率为球员个体的最大心率。第二种为球员配带好心率表进行YO-YO 测试， 在测试中达到的最大心率为球员个体最大心率。有研究指出针对足球运动员进行YO-YO测试在测试中达到的平均最大心率为187±2bpm，约为实验室测试所得最大心率的99±1%。

4.4、使用心率判断球员身体机能体能状况

（1）通过安静心率。

足球比赛中主要的能量供应系统为有氧供能系统，在比赛中，大量的氧气被运输到肌肉组织， 可以说氧气运输能力对于球员运动表现非常重要。氧运输系统主要受血液运输氧气的能力和最大心输出量的影响。心输出量主要受到每搏输出量和最大心率的影响，而球员的最大心率是无法通过训练提高的，而且最大心率本身并不能反映机体体能状况；正常人的安静心率为60-80bpm，研究指出高水平的足球运动员的安静心率为48（±1）bpm。而有的耐力运动员的安静心率最低可以达到35bpm。安静心率的下降是球员通过艰苦的有氧训练，其心脏泵血功能对代谢需要的适应能力改变，使心肌纤维增粗，冠脉血流量增加，心肌收缩力增强，每搏输出量增加的体现，因此教练员可以通过球员安静心率来进行评价。

（2）通过施加相同负荷的心率变化。

球员的实时心率会随着施加负荷强度的改变而改变， 如果施加负荷越来越大，心率会持续增加，直到所能承受的最大负荷体现为最大心率，如果负荷越来越低，球员的心率会下降。而不同身体机能状况的球员在接受相同负荷变化时心率变化也会不一样，身体机能状况好的球员在接受相同负荷变化时， 心率变化会比身体机能状况差的球员上升缓慢且上升幅度较小， 反之身体机能差的球员心率增加会比较迅速明显。教练员可以通过可调节的跑步机，球员在跑步机上以相同坡度和速度进行相同时间的跑动， 通过同一时间改变相同的速度和坡度观察球员心率变化来评价。同一球员在经过一段时间训练后， 接受同样负荷所出现的最大心率和平均最大心率百分比下降，也代表此球员的身体机能水平得到提高。

（3）通过停止负荷后心率变化。

球员在施加负荷后心率会增加，同样施加的负荷强度降低，心率也会降低，停止施加负荷心率也会逐渐恢复至安静心率水平；而不同身体机能状况的球员停止负荷后心率恢复的速度也会不一样；球员恢复安静心率的速度越快代表着身体机能状况越好；同一球员在经过一段时间训练后， 完成同样的负荷后心率下降恢复的速度加快，代表球员的身体机能水平增加。

4.5、通过心率对训练和比赛进行监控，有效了解球员体能状况

在足球中使用心率指标来评定训练负荷强度是比较常见的，其中心率有两种表示方式，分别为在训练或者比赛中，根据球员不同区间的心率来进行评价和根据球员的最大心率百分比来进行评价。研究指出，使用第二种是更加科学准确的，因为不同球员之间的最大心率相差是较大的， 如刘丹指出中国女足最高心率为205bpm，而最低值为181bpm；对球员进行心率监控，可以在比赛中将心率分为4 个区间：＜75%最大心率，75-85%最大心率，85-90%最大心率，＞90%最大心率， 可以根据心率在每个区间的时间和占比赛时间的百分比对比赛负荷进行评价， 在训练中同理也可使用此区间进行负荷监控， 同时教练员可以通过比赛中的心率百分比区间情况来加深对足球比赛体能需求的了解， 并且可以了解到不同位置的球员体能需求的区别， 从而根据数据信息指导球员进行个性化训练计划的制订。

4.6、通过心率监控技术及时调整训练，有效提高训练效果

研究指出， 对球员有氧能力的提高可以根据心率区间分为3种训练：（1）低强度有氧训练：50-80%最大心率；（2）中等强度有氧训练：70-90%最大心率；（3）高强度有氧训练：80-100%最大心率。低强度有氧训练主要安排在比赛后第一天和大强度训练后恢复训练中，其有助于球员的身体恢复，避免过度训练导致损伤；中等强度有氧训练主要增加肌肉中的毛细血管密度和肌肉氧化能力， 从而提高球员的耐力水平； 高强度有氧训练主要增加球员在长时间比赛中持续进行高强度运动的能力。

在制定训练计划时，教练员可以根据训练课的目标，设定要求设定负荷强度， 在训练中经过查看球员实时心率判断实时的负荷强度，可以及时通过改变设置的场地大小、双方球员的人数、间歇时间，练习的持续时间、球员触球的次数、是否有守门员、是否可以回传、 必须经过多少脚传球才可以射门或者多少脚传球内必须射门等方法去改变负荷强度，从而达到预期训练效果。如刘丹通过测试确定球员的无氧阈跑速和无氧阈心率， 按照每个球员的无氧阈心率对跑动速度进行调整控制来进行训练， 通过这些有目的的心率控制使运动员的体能水平特别是速度耐力水平有了明显的提高， 使中国女足在世界杯比赛和亚洲杯比赛中保持了良好的体能状态。

4.7、心率监控技术的注意事项

在训练和比赛中对球员使用心率监控技术时需要注意， 心率是一个灵敏性很高的易变指标， 其容易受到心理紧张焦虑、 环境（高原，空气湿度等）、睡眠状况和温度等因素的影响，所以使用心率对球员进行负荷监控时，需要根据实际情况来综合分析。

5、结束语

心率监控技术具有简便性和高效性， 在足球项目的训练和比赛的实际运用中教练员可以用于判断球员是否疲劳、 身体机能的变化，了解比赛体能需求状况，根据实时心率及时调整训练计划有效提高训练效果；但是需要注意的是，心率是灵敏性很高的易变指标，在使用心率对球员进行负荷监控时需要注意心理紧张焦虑、环境、睡眠状况和温度等因素的影响。