我国优秀射箭运动员备战国际比赛赛前与赛间竞技状态监控的研究——国家队备战第32届夏季奥运会的启示

吴 尽，韩晓伟，王骏昇，尹 军

进入东京奥运会周期，国家射箭队在一系列重大国际比赛中取得5金、3银、5铜的优异成绩，其中包括亚运会女单40年首金和男团世锦赛历史首金等两块成色十足的金牌。鉴于国家射箭队在本周期的出色表现，国家体育总局奥运备战办将射箭项目列入第32届夏季奥运会（以下简称“东京奥运会”）重点夺金项目。在我国部分“优势项目”被逐渐蚕食，日本乒羽、田径、帆船、举重项目强势崛起的背景下（百家号，2018），射箭项目承载着我国东京奥运会争金夺银的重任。射箭属于技能主导类表现准确性的项目（田麦久，2000），是受外界环境和对手影响较小的封闭式运动项目。它在进行专项动作之前有充足的时间去调整和准备（Behan et al.，2008；Singer et al.，2002），要求运动员摒弃杂念，精力回收，并专注于完成自身的动作（Boutcher et al.，1987）。竞技状态是指运动员创造优异运动成绩所处的适宜的准备状态，也可以理解为运动员比赛状态的综合表现（李少丹等，2008）。比赛期间，运动员竞技状态的生物学基础是运动员机体的动员性机制，是运动员心理、生理能力被释放与动员且各系统高度协调的表现（田麦久，2000）。因此，对运动员赛前、赛间状态的监控和调整显得尤为重要。然而，射箭项目现有的监控、评价手段主要是靠教练员和运动员的主观经验与感觉来进行的，缺少客观数据作为支撑和依据。

心率变异性（heart rate variability，HRV）是一种无创、客观、量化、易操作的自主神经系统（autonomic nervous system，ANS）评价手段（崔小珠 等，2015），是指窦性心率在一定时间内周期性改变的现象，是反映交感神经系统（sympathetic nervous system）与副交感神经系统（parasympathetic nervous system，PNS）张力及其平衡的重要指标（马群，2009；Carter et al.，2003；Lahiri et al.，2008；Stanley et al.，2013）。

近年来，体育科研工作者已经将心率变异性指标应用于专项实践中，监控、评价运动员的赛前状态（常玉等，2019；何黎娴 等，2013）、耐力水平（Buchheit，2014；Freitas et al.，2014；Kinnard，2011；Nakamura et al.，2017；Oliveira et al.，2017）、专项体能水平（Buchheit，2015；Campos et al.，2018；Pereira et al.，2019）。通过对HRV指标的研究可以得出，HRV可以作为评价运动员赛前状态的一个重要指标。然而，尽管前人对HRV指标在监控运动员赛前状态方面做了大量研究，但是很少有将HRV作为监控高水平射箭运动员赛前、赛间状态的指标进行研究。基于此，本研究通过对比分析HRV指标在赛前、赛间的变化特点，并将它和运动成绩做相关分析，旨在筛选出可以监控射箭运动员赛前状态的HRV指标，为我国射箭队科学备战东京奥运会提供客观数据支持。基于已有研究，本文做出如下3种假设。

假设1：优秀射箭运动员赛前、赛间HRV指标之间存在差异性。

假设2：赛前、赛间HRV指标和专项运动成绩之间存在相关性。

假设3：HRV中的部分指标可以作为评价优秀射箭运动员赛前状态的指标和客观依据。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

本研究以我国优秀射箭运动员赛前、赛间竞技状态监控为研究对象，以备战2019年荷兰世锦赛的16名优秀射箭运动员为调查对象。

1.2 研究方法

1.2.1 测试

1.2.1.1 测试时间与内容

在2019年2月21日和27日21点对参加2019年世锦赛第3阶段第3场选拔赛的16名运动员进行心率变异性指标测试。

1.2.1.2 测试仪器

测试仪器为美国Omega wave竞技状态综合诊断系统。该系统通过测试和分析运动员的心电变化，借助仪器记录的4分钟心电图，分析R-R间期，运用自带软件计算出HRV指标，给出时域和频域指标数值。

1.2.1.3 测试对象

本研究选取国家射箭队备战2019年荷兰世锦赛优秀运动员16人（表1），男、女运动员各8名，其中国家健将5人，国际健将11人。

表1 测试对象基本情况Table 1 Test Objects' Basic Condition n=16

1.2.1.4 测试流程

在比赛前1天20点和比赛开始后的第7天20点对运动员进行HRV测试。测试地点为国家队专门的医务室，室内环境安静，光线适宜，室温控制在21±1℃。测试24 h之内，被试者未进行大强度体力活动，未摄入任何酒精、咖啡或药物等。测试开始前，让被试者佩戴好心率带，自然仰卧于床上，两手置于腹上，禁止移动和说话，平躺1分钟。测试人员在1 min之内调试好测试仪器，将电极片贴在额头正中间和优势手大鱼际，测试时间为4 min。

1.2.1.5 测试指标

时域指标：反映HRV总体变化的R-R间期标准差（SDNN）、反映副交感神经活动的相邻R-R间期差值均方根（rMSSD）、反映副交感神经调节能力的相邻间期的差值标准差（SDSD）。频域指标：总功率（TP）、反映副交感神经调节能力的高频功率（HF）、反映交感神经活性为主的低频功率（LF）、反映交感与副交感均衡性的高频功率和低频功率比值（LF/HF）。

1.2.1.6 运动成绩指标的获取

竞技能力是指运动员的参赛能力，由不同表现形式的体能、技能、战术、心理能力以及运动智能构成，综合表现于运动专项中（田麦久，2000）。本文中的竞技能力评价标准采用世界射箭联合会（FITA）计分规则，对国家射箭队备战2019年荷兰世锦赛选拔赛运动员的奥林匹克淘汰赛环值、三支箭附加赛环值进行记录，临场裁判均为国家级裁判及以上，确保环值的获取客观、公正。这两项考核内容要求运动员发射的箭支数相对较少，容错空间小，对运动员的技术和心理稳定性要求高。

奥林匹克淘汰赛：两轮奥林匹克淘汰赛，第1轮依据288支箭排名赛名次配对，第2轮依据第1场分组循环淘汰赛名次配对。1/8淘汰赛采取3场2胜制，胜者进入胜方8强，败者进入败方8强，以此类推决出1～16名，记录每场前3组环值，进行总成绩1～16排名并给予环值积分。

三支箭附加赛：依据第2轮循环淘汰赛名次，将男、女各16名运动员分为两组进行分组三支箭附加赛。三支箭附加赛结束后，按照小组胜场数进行排名，每组排出第1至第8名，继续组成8个小组进行三支箭附加赛名次赛。第1组：每小组排名第1名的，争夺1～2名；第2组：每小组排名第2的，争夺3～4名，以此类推。

1.2.2 数理统计

用SPSS 24.0对采集的数据进行处理，结果以平均数±标准差（M±SD）的形式表示。对赛前1天采集的HRV指标和比赛期间采集的心率变异性指标进行差异性检验，定义显著性为P＜0.05。采用皮尔逊相关系数检验静息状态下HRV指标与运动成绩的相关性。

2 结果

2.1 赛前基础值和赛间值对比情况

本研究对赛前与比赛期间测试的指标进行比较发现，赛间时域指标中的SDNN指标出现显著性下降（P＜0.05），频域中的TP指标出现显著性下降（P＜0.05），其他指标没有显著性变化（表2）。

2.2 HRV指标和运动成绩的关系

本研究分别对赛前、赛间心率变异性数据和奥林匹克淘汰赛以及三支箭附加赛的运动成绩进行相关性分析。通过对数据进行统计分析得出，赛前HRV指标中的LF/HF和奥林匹克淘汰赛环值之间存在显著的相关性（r=0.691，P＜0.01），HFn.u和奥林匹克淘汰赛环值存在显著的负相关性（r=-0.698，P＜0.01），LFn.u和奥林匹克淘汰赛环值之间存在显著的相关性（r=0.699，P＜0.01）（表3，图1）。

表2 心率变异性赛前值与赛间值比较Table 2 Comparison of Heart Rate Variability Pre-match Value and Match Value

表3 赛前心率变异性指标与奥林匹克淘汰赛成绩相关性Table 3 Correlation between Heart Rate Variability Index and Olympic Elimination Round

由表4可见，赛间HRV指标LF/HF和三支箭附加赛环值之间存在显著的相关性（r=0.612，P＜0.05），赛间HRV指标HFn.u和三支箭附加赛环值之间存在负相关性（r=-0.506，P＜0.05），赛间HRV指标LFms2和三支箭附加赛环值之间存在显著的相关性（r=0.766，P＜0.01），赛间HRV指标LFn.u和三支箭附加赛环值之间存在显著的相关性（r=0.506，P＜0.05）（表4，图2）。

3 讨论与分析

3.1 HRV指标赛前基础值与赛间值差异的原因分析

HRV最早起源于医学领域，近年逐渐在体育领域得到较为广泛的应用。它是人体植物神经系统状态的客观反映（马群，2009），反映有机体对外界压力环境的适应情况。在一定范围内，较高的心率变异性代表着运动员植物神经系统具有较好的调节功能，处于良好的赛前状态；反之，较低的心率变异性则表示交感神经系统和副交感神经系统之间的张力增加，运动员可能处于不良赛前状态（Appelhans et al.，2006；Wheat et al.，2010）。陈柯萍（1997）通过分析得出HRV中的rMSSD、SDNN、PNN50、TP、HF、HFnu和SD1等指标反映副交感神经活动水平，VFL、LF和LFn.u等指标反映交感神经活动水平，SD2和LF/HF反映交感—迷走神经的均衡性。根据HRV各指标的变化可得知交感神经系统与迷走神经系统的变化，进而了解运动员的实时状态。

图1 心率变异性指标与奥林匹克淘汰赛成绩的相关性Figure 1.Correlation between Heart Rate Variability Index and Olympic Elimination Round

表4 赛间心率变异性指标与三支箭附加赛成绩相关性Table 4 Correlation between Heart Rate Variability Index and Three Arrows Shoot Off

本研究通过分析不同时期优秀射箭运动员HRV变化特点及其与运动成绩的相关性，从而为教练员准确、客观地了解运动员状态，采取科学有效的调控措施提供客观依据。在对赛前与赛间指标进行比较时发现，赛间SDNN指标出现显著性下降，TP指标出现显著性下降，其他指标没有显著性变化。这说明与赛前相比较，赛间交感神经系统活力和张力增加，副交感神经系统活性下降，且在自主神经系统中的调控作用减弱。这一研究结果与前人对高水平运动员的研究结果相一致（Cervantes et al.，2009；Edmonds et al.，2014；Morales et al.，2013）。

HRV部分指标在比赛期间出现显著性下降，可能是运动员良好赛前状态的体现，也可能是过度焦虑和疲劳导致的（Cervantes et al.，2009；Edmonds et al.，2014；Morales et al.，2013）。过度焦虑和疲劳都会在一定程度上影响心率变异性指标，同样，心率变异性指标也是过度焦虑和疲劳的客观反映。本研究测试的时间是在2019年荷兰世锦赛参赛人员的最终选拔赛期间，各省市、国家队非常重视此次选拔赛，按照惯例，教练员和运动员通常会在重要的比赛之前增加训练量和强度，以期在接下来的比赛中能有好的表现。HRV指标出现波动的幅度还与运动员的比赛经验、训练水平等相关，在赛后一段时间内会恢复正常。Edmonds等（2019）通过研究发现，舞蹈选手在临近比赛时副交感神经系统活性下降，赛后36 h基本恢复到正常水平，并认为HRV指标的变化可能是对接下来比赛的良好适应。研究发现，不同级别、不同参赛经验的运动员，其心率变异性指标和运动成绩呈显著正相关，可以作为比赛成绩的预测因子。此外，高水平运动员比赛时的平均心率明显较低，说明副交感神经系统活动增加，有利于取得更好的运动成绩。心率变异性指标可以在一定程度上反映运动员赛前心理、生理状态，为教练员进行科学调控提供依据和参考（Carrillo et al.，2011；Ortega et al.，2017）。Pichot等（2000）对耐力运动员高强度训练3周后情况进行研究，发现副交感神经指标呈显著性下降，交感神经活动指标和副交感神经刚好相反，在恢复期回归正常，对照组无明显差异。此外，Hynynen等（2006）通过对12名过度训练的运动员与12名正常状态的运动员进行心电图测试并对比分析，发现夜间心率变异性指标无显著性差异，但白天过度训练运动员的心率变异性指标SDNN、LF显著低于对照组。Morales等（2013）通过对高水平柔道运动员进行对比研究，发现运动员心率变异性指标的变化和运动水平的高低、比赛的重要程度以及距离比赛日的远近有关。D'Ascenzi等（2014）对高水平女子排球运动员的HRV和比赛压力的研究表明，尽管心率变异率不具有统计显著性，但仍呈现出“重大比赛前略微下降，赛间基本保持不变”的情形。

图2 心率变异性指标与三支箭附加赛成绩的相关性Figure 2.Correlation between Heart Rate Variability and Three Arrows Shoot Off

运动员在参加比赛尤其是一些重要的比赛时，由于参赛经验、训练水平、训练年限、年龄、性别、生活阅历等不同，在比赛前、比赛间往往会出现一些心理、生理反应，这些反应会对心率变异性指标产生影响（崔小珠等，2015）。研究结果显示，反映自主神经系统整体活性以及调节能力的频域指标TP与时域指标SDNN，赛间较赛前出现了显著性下降。考虑到射箭项目的特殊性，即它是表现准确性项目，对运动员技术动作的一致性和心理的稳定性要求极高，比赛最终胜负往往要到最后一支箭才能确定。因此，本研究认为，出现心率变异性指标变化，可能是由于过度紧张、焦虑和疲劳。因为采集数据所选取的选拔赛是确定2019年荷兰世锦赛人员名单的最终选拔赛，各省市教练员、运动员都非常重视。本次选拔赛之前，教练员增加了训练强度，安排了大量的70 m距离实射和队内对抗练习。虽然实射箭支数有所下降，但对抗性非常强，也容易引起神经系统疲劳的出现与累积。即使教练员适当安排休息调整，但运动员的生理、心理水平是否在赛前达到最佳状态，还须通过必要的监控才能了解。如果赛前运动员过度焦虑或是疲劳累积过深，将不利于他发挥出应有的运动成绩。这也体现出科学、客观、有数据支撑的赛前监控的价值和必要性。

3.2 赛前与赛间心率变异性和运动成绩的关系

通过把赛前、赛间心率变异性指标分别和奥林匹克淘汰赛以及三支箭附加赛的运动成绩进行相关性分析，发现赛前、赛间心率变异性指标中的LF/HF、LFn.u和奥林匹克淘汰赛以及三支箭附加赛环值之间存在显著的相关性，HFn.u和奥林匹克淘汰赛以及三支箭附加赛环值存在显著的负相关性。除此之外，心率变异性指标LFms2与三支箭附加赛环值之间存在显著的相关性。

前人研究证明，人体自主神经系统的活性和动态平衡性与运动成绩有关联（Buchheit，2015；Edmonds et al.，2019；Kinnard，2011；Pereira et al.，2019；Oliveira et al.，2017；Ortega et al.，2017）。交感神经系统和副交感神经系统如果处于良好的动态平衡，有利于运动员发挥出正常水平。如果一方长时间处于过高或过低状态，将会限制运动员正常水平的发挥。因此，自主神经系统的动态平衡以及活动水平是影响运动成绩的主要因素。这也是运用心率变异性指标来监控运动员身体机能状态的理论根据。

目前，关于运动员赛前神经系统状态和竞赛成绩关系的研究较少，本研究用HRV指标反映运动员赛前自主神经系统，了解运动员赛前情绪、疲劳、心理等状态，进而推测运动员的赛前状态和竞赛表现。研究发现，运动员心理状态和运动表现具有相关性，赛前焦虑水平低的运动员，比赛中表现较好（李永长，2017）。研究人员通过对阿拉伯马在比赛中表现的影响因素进行研究，发现LF/HF比值越大，马在比赛中取得的成绩越好，表明比赛期间自主神经系统动态调节能力越强、越稳定的成绩越好（Janczarek et al.，2017）。本研究的结果证实了这一结论，即LF/HF与运动成绩高度相关。Cataldo等（2016）通过对12名高水平青少年足球运动员进行研究发现，最大峰值功率输出以及平均最大峰值功率输出与心率变异性指标之间具有显著性关系。Macor等（1996）通过对自行车运动员进行研究后发现，普通人运动时反映交感神经活动水平的HRV指标LF高于运动员，即普通人的交感神经活动水平增加。本研究发现，LFn.u和奥林匹克淘汰赛环值以及三支箭附加赛环值之间有关联性，即LFn.u值越大，运动员的奥林匹克淘汰赛环值和三支箭附加赛环值越高。此外，还有研究发现，静息状态下，心率变异性指标中的SDNN、rMSSD、HF和柔道运动员专项体能水平以及射击成绩之间有相关性（Blasco et al.，2013；Campos et al.，2018；Ortega et al.，2017）。安静状态下，心率变异性指标与O2max以及间歇耐力测试（Yo-Yo测试）成绩有显著相关 性（Freitas et al.，2015；Kinnard，2011；Pereira et al.，2019）。

以上研究表明，自主神经系统的活动水平与运动成绩有显著性关联，并在一定程度上影响运动成绩，尤其是交感神经和迷走神经之间的动态平衡性以及调节功能与运动员的比赛表现密切相关。前人研究结果提示我们（何黎娴 等，2013；Cervantes et al.，2009；Morales et al.，2013），运动员的赛前状态（焦虑、疲劳）会对心率变异性指标产生影响，同样，心率变异性指标也可以作为监控运动员赛前、赛间状态的一个客观指标。本研究中，通过对赛前基础值和赛间值的比较，发现反映心脏交感神经和迷走神经均衡性和调节功能的LF/HF、LFn.u的值越高，射箭运动员奥林匹克淘汰赛以及三支箭附加赛的成绩越好，反映迷走神经活性的HFn.u和奥林匹克淘汰赛以及附加赛环值存在显著的负相关性。这些结果表明，交感神经系统和副交感神经系统的活性与平衡性是影响运动成绩的重要因素。也就是说，赛前、赛间的心率变异性指标可以作为监控运动员生理、心理状态的客观依据。

4 射箭项目备战东京奥运会建议

受新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）疫情影响，国际奥委会联合东京奥组委宣布东京奥运会推迟至2021年夏天举办。奥运会延期给各支国家队备战带来了很大影响。如队伍士气受挫、老将状态保持、队伍训练安排打乱、国际赛事取消运动员缺乏比赛锻炼机会、奥运会、全运会同一年举办如何兼顾各方利益等都需要逐一协调、解决。

在奥运会延期举办的大背景下，国家射箭队应继续坚持“科技助力奥运”和“三从一大＋科学化训练”原则。注意负荷节奏的安排和控制，兼顾运动员疲劳和焦虑情绪的消除。国家射箭队应充分利用好接下来的一年时间及时提升队伍士气、打磨技术、强化体能、注重团体成员之间的实战配合练习，为我国射箭队在东京奥运会再创辉煌奠定基础和提供保障。

5 结论

本研究明确了优秀射箭运动员赛前、赛间HRV指标之间的差异性，证实了赛前、赛间HRV指标和优秀射箭运动员专项成绩之间的相关性。研究认为，赛前HRV指标中的SDNN、TP可以作为评价射箭运动员赛前状态的指标和客观依据，赛间心率变异性指标中的LF/HF、LFn.u、HFn.u、LFms2可以作为监控运动员竞技状态的客观指标。