软体高压氧舱对高强度间歇运动后恢复效果应用研究

毕学翠， 詹建国

(1.北京体育大学中国田径运动学院,北京 100048；2.首都体育学院运动训练研究所,北京 100191)

运动员在训练后和比赛中的恢复问题一直是运动训练领域研究的焦点问题之一,运动后恢复不足会导致疲劳,进而运动能力下降甚至会造成运动损伤[1-2]。随着全球竞技体育的快速发展,运动员参赛密度增加,在高强比赛后如何快速恢复,调整竞技状态参加下一场次比赛或快速进入下一训练周期成为重要的课题。

高压氧疗法利用高气压的物理压力因素和氧压的化学因素可以治疗很多疾病,已经成为临床治疗学的一个重要组成部分[3]。在运动训练领域的研究发现,高压氧疗法可以作为提高机体耐力的新手段,能促进运动损伤的快速恢复[4-5],减轻运动后疲劳程度[6]。目前竞技体育领域高压氧疗法大部分采用的是医用高压氧舱。医用氧舱装备复杂,由耐压钢材、铜材等制成，占地面积大,移动需要大型运输专车,携带不便，安全风险高,操作过程复杂,需要专业人员操作[7]。这些缺点限制了高压氧疗法在常年转战各个赛场和训练基地的运动员人群间的推广和普及。1996年Shimada等[8]研发了便携式的软体高压氧舱用于医用急救[8]。软体高压氧舱的材质是氨基甲酸涂层的尼龙与专有的钢焊技术和一个双拉链密封粘接后的舱体,具有体积小、质量轻的优点；相比传统医用高压氧舱,软体高压氧舱的操作压力相对较低,具有操作简单和安全性能高的优点。后续的研究发现便携式软体高压氧舱在高原、登山[9]和医用急救等方面有良好效果。软体高压氧舱对运动员运动后快速恢复是否有促进作用有待商榷。

现拟采用便携式软体高压氧舱作为恢复设备,对比高强间歇运动后软体高压氧舱恢复和常规自然恢复各项指标变化情况,分析软体高压氧舱恢复效果,为今后运动员参赛和训练后的快速恢复提供新的方法和依据。

1 实验对象与方案

1.1 实验对象与分组

选取了30 名某体育学院短距离竞速类专项女大学生(二级运动员)为实验对象。实验前明确告知测试流程和测试要求,经受试者同意后签署知情同意书。自愿参加本测试,保证严格按照测试要求完成本项实验。所有受试者按照固定的训练强度完成1周的适应训练,以期适应功率自行车的骑行模式,为后期的实验做准备。1 周后随机分成2 组进行实验,每组15 人。第1 组是采用软体高压氧舱恢复的实验组,第2 组是采用传统恢复方法(常规慢骑、拉伸放松)的对照组。两组实验对象基本情况如表1所示。

表1 测试对象基本情况Table 1 Basic information of subjecets

1.2 软体高压氧舱恢复方案

运动后恢复使用国产软体高压氧舱,型号为FPYC-600 单人型,外形尺寸为φ600 mm×2 000 mm,材料为TPU,质量为8 kg。运动结束后20 min,实验组穿纯棉、无金属衣服进入软体高压氧舱,平躺放松。匀速加压10 min至2.5大气压(Atmosphere， AT),稳压60 min,然后用15 min减压至常压,受试者出舱。

2 实验流程

2.1 实验前准备

测试人员测试前熟悉测试程序。受试者在实验前进行为期1 周的适应性骑行训练，要求受试者在英国产Wattbike功率自行车上骑行20 min热身,心率达到150～160 beats/min,结束后拉伸休息3～5 min。

2.2 运动前测试与取样

(1)清晨采集受试者的静脉血5 mL,测试血清肌酸激酶(creatine kinase,CK)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血睾酮(testosterone,T)、皮质醇(cortisol,C)、血红蛋白(hemoglobin,HB)等指标。使用日产松下电子血压仪测量血压和心率(heart rate,HR)。

(2)受试者早餐后2 h,热身10 min,全力骑行30 s,记录骑行峰值功率(Ppeak)、平均功率(Pmean)和最大心率(HRmax)。收集与测量受试者身高、体重、年龄等基本信息。

(3)受试者下午开始高强间歇训练,训练前受试者佩戴心率表(芬兰产Polar心率表),采集安静状态下血乳酸(blood lactic acid,BLA)(德国产Lacate-Scout便携式乳酸盐分析仪)、HR、平均反应时(omega wave sport technology system),根据Borg[10]的“自我感觉疲劳分级表”(rating of perceived exertion,RPE)对受试者在训练后疲劳感觉打分。

2.3 高强间歇运动方案

实验训练方案采用场地自行车运动员训练实践中经常采用的高强间歇训练方案[11]3 次30 s全力骑行,即受试者进行15～20 min骑行运动热身,热身结束10 min后,受试者进行第1次全力骑行30 s,结束后慢骑积极休息10 min,然后进行第2次全力骑行30 s,结束后慢骑积极休息10 min,之后进行第3次全力骑行30 s。

2.4 运动后的测试与取样

(1)第3 次30 s骑行结束即刻采集BLA、平均反应时和RPE,运动全程采集HR指标。

(2)运动结束后20 min即进舱前,采集BLA和HR。

2.5 恢复后的测试与取样

(1)在传统恢复组整理运动后即刻采集受试者RPE、反应时、HR和BLA,在氧舱恢复组出舱后即刻采集受试者RPE、反应时、HR和BLA指标。

(2)恢复后第2日清晨采集受试者的CK、BUN、T、C、HB、血压和HR等指标。

(3)恢复后第2日早餐后2 h测试受试者30 s骑行Ppeak和Pmean。

3 数据处理

4 实验结果

氧舱恢复组和传统恢复组分别进行高强间歇训练,两组受试者在运动后即刻HR和BLA指标与训练前均有显著性增加,两组之间无差异(表2、表3),显示实验中氧舱恢复组和传统恢复训练强度上无差异。

试验中HR指标在不分组的情况下,时点效应显著(F=1.430,P<0.001),在不考虑恢复方式的情况下,30 名受试者的HR指标会随着时点显著变化(表2),恢复出舱后HR已基本恢复与训练前HR无显著性差异(P>0.05)。不同恢复方式的主效应不显著(F=0.601,P=0.565>0.05),HR在氧舱恢复组和传统恢复组之间的恢复效果不存在显著性差异。

试验中BLA指标在不分组的情况下,时点效应显著(F=83.133,P<0.001),在不考虑恢复方式的情况下,30 名受试者的BLA指标会随着时点显著变化(表3)。不同恢复方式的主效应显著(F=2.537,P=0.034<0.05),BLA在氧舱恢复组和传统恢复组之间的恢复效果存在显著性差异。

试验中两组受试者的收缩压时点指标时点效应不显著(F=0.17,P=0.727>0.05)(表4),不同恢复方式的主效应不显著(F=6.009,P=0.28>0.05)；两组受试者的舒张压时点指标时点效应不显著(F=0.07,P=0.795>0.05),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.764,P=0.397>0.05)；两组受试者的脉压差时点指标时点效应不显著(F=0.009,P=0.397>0.05),不同恢复方式的主效应不显著(F=3.193,P=0.096>0.05)；说明氧舱恢复组和传统恢复组受试者的清晨血压在训练日和次日均没有差异,两组之间的恢复效果不存在显著性差异。

表2 高强间歇运动后不同恢复方式对HR的影响Table 2 Effect of different recovery methods on HR after high-intensity intermittent exercise

表3 高强间歇运动后不同恢复方式对BLA的影响Table 3 Effect of different recovery methods on BLA after high-intensity intermittent exercise

表4 高强间歇运动后不同恢复方式对清晨血压的影响Table 4 Effect of different recovery methods on blood pressure in morning after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的HB时点指标时点效应不显著(F=0.446,P=0.515>0.05)(表5),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.851,P=0.372>0.05),两组受试者训练日和次日HB指标差异性不显著,不同恢复方式恢复效果也无差异。

表5 高强间歇运动后不同恢复方式对HB的影响Table 5 Effect of different recovery methods on HB after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的CK时点指标时点效应不显著(F=2.491,P=0.137>0.05)(表6),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.038,P=0.848>0.05),两组受试者训练日和次日CK指标差异性不显著,不同恢复方式恢复效果也无差异。

表6 高强间歇运动后不同恢复方式对CK 的影响Table 6 Effect of different recovery methods on CK after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的BUN时点指标时点效应显著(F=7.747,P=0.065>0.05)(表7),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.007,P=0.935>0.05),两组受试者训练日和次日BUN指标无显著性差异,次日BUN数值均明显高于训练日；不同恢复方式恢复效果无差异。

表7 高强间歇运动后不同恢复方式对BUN的影响Table 7 Effect of different recovery methods on BUN after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的T的时点指标时点效应不显著(F=0.186,P=0.673>0.05)(表8),不同恢复方式的主效应不显著(F=6.949,P=0.27>0.05)；两组受试者的C时点指标时点效应不显著(F=1.219,P=0.288>0.05),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.049,P=0.828>0.05)；两组受试者的T/C时点指标时点效应不显著(F=2.144,P=0.165>0.05),不同恢复方式的主效应不显著(F=0.193,P=0.667>0.05)；说明氧舱恢复组和传统恢复组受试者的T、C和T/C在训练日和次日差异均不显著,两组之间的恢复效果不存在显著性差异。

表8 高强间歇运动后不同恢复方式对激素的影响Table 8 Effect of different recovery methods on hormone after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的RPE时点指标时点效应显著(F=88,P=0.025<0.05)(表9),不同恢复方式的主效应显著(F=4.909,P=0.026<0.05),两组受试者RPE在恢复后明显好于运动后即刻,氧舱恢复组的主观体力感觉优于传统恢复组。

表9 高强间歇运动后不同恢复方式对神经系统的影响Table 9 Effect of different recovery methods on nervous system after high-intensity intermittent exercise

试验中两组受试者的反应时指标时点效应不显著(F=2.503,P=0.103>0.05)(表9),不同恢复方式的主效应显著(F=2.842,P=0.046<0.05),两组受试者反应时均在训练前和运动后即刻差异性不显著,氧舱恢复组受试者反应时显著优于传统恢复组。

试验中两组受试者的Ppeak时点指标时点效应不显著(F=0.045,P=0.835>0.05)(表10),不同恢复方式的主效应显著(F=6.333,P=0.025<0.05),两组受试者组内训练日和次日Ppeak指标均无显著性差异,氧舱恢复组次日Ppeak优于传统恢复组次日Ppeak指标,不同恢复方式对Ppeak影响效果不同。

表10 高强间歇运动后不同恢复方式对运动表现的影响Table 10 Effect of different recovery methods on sports performance after high-intensity intermittent exercise

5 讨论与分析

BLA是训练实践中常用监控指标之一,通过BLA的变化可以了解机体乳酸生成和代谢变化特点,是评定训练强度和代谢机能的有效依据[12]。研究认为运动后BLA浓度越高说明训练后运动员恢复状态不佳或者机体氧化代谢能力较差[13]。实验结果显示,BLA指标恢复在软体高压氧舱恢复效果优于传统恢复,这与软体高压氧舱恢复的氧含量有重要关系。O2供应是乳酸产生的关键因素[14]。乳酸产生取决于运动时的O2供应,并由于O2供应不足而增加[15]。高压氧促进机体组织细胞和体液中的氧张力[6，16],有利于BLA等其他酸性产物的清除,加速机体能量供应由无氧糖酵解向有氧氧化转变[17],消除运动疲劳,促进恢复[18]。

RPE作为调节运动强度和评估训练状态和运动能力的指标[19-23],受到心理因素(例如认知、记忆,经验和对任务的理解力)和情景因素(任务的时间节点)的影响。如果运动强度控制相同,RPE的变化受到温度、氧分压和持续时间的变化影响[24-26]。实验结果显示，软体高压氧舱组在出舱后感觉恢复效果良好,RPE指标恢复优于传统恢复组。这与Kim等[24]的研究结果一致,认为高压氧疗法对运动员有安慰剂效应。这种安慰剂效应对于高强运动后的快速恢复有重要作用,甚至会影响恢复后下一场的运动表现。本试验中软体高压氧舱组的受试者在恢复次日普遍感觉身体已充分恢复,对运动表现测试信心十足,测试结果显示软体高压氧舱恢复组的恢复次日最大功率显著优于传统恢复组。这一实验结果提示在运动训练实践中特别是运动员多轮参赛的情况下,运动员在一轮比赛后使用软体高压氧舱恢复,有利于下一轮运动员运动表现的良好发挥,促进运动员始终保持良好的参赛状态。

软体高压氧舱恢复对BUN的恢复效果与自然恢复无统计学差异,这与高压氧有利于BUN等其他酸性产物的清除[40],降低机体内BUN含量[41]的研究结论不同。这可能与本实验设计的高强间歇运动方式有关,BUN是评定训练负荷量和机能恢复的重要指标[42],用BUN评定一次运动负荷量时,一般在30 min以内的训练课中,BUN水平变化不大。当运动时间长于30 min时,BUN水平明显升高。负荷量越大,BUN水平上升越明显,次日晨起的恢复也可能越慢。本实验运动方式是短时间的高强间歇训练,运动负荷量较小,致使BUN指标变化较小,没有统计学差异。大运动量训练后软体高压氧舱恢复对BUN指标的影响有待进一步研究。

T和C是运动员身体机能评定中最常用的和最成熟的内分泌指标[42]。T是促进体内合成代谢的重要激素,在运动训练中,若运动员身体机能良好,T水平变化不大,而且体能增强伴有T增加的趋势。而在疲劳、过度训练或机能状态不好时,T水平则会下降。有关高压氧疗对运动员T指标恢复的影响研究未见文献资料,而在本实验中软体高压氧舱恢复中,T恢复没有统计学差异,单从数据变化有增加趋势。Passavanti等[43]、Branco等[44]通过对病人实施4到23个疗程的高压氧疗后,T浓度上升但是这一研究中受试者没有经过大强度的训练而得出的结果,对于在运动恢复领域,运动员长期使用高压氧疗是否会出现T的增加,需要进一步的深入研究。C是促进机体进行分解代谢的重要激素,当运动后C仍然保持较高水平,就会导致机体分解代谢过于旺盛,不利于消除疲劳。实验结果显示,氧舱恢复C指标与自然恢复没有统计学差异,与潜水运动员在2.5 AT高压氧疗60 min后,体内C浓度下降[45]的研究结论不同。造成研究结果的差异可能是运动方式不同,或者由于C分泌受到昼夜节律的影响[46],实验采集指标的时间不同有关。

综上发现,软体高压氧舱恢复能加快机体BLA的清除,促进神经系统疲劳恢复,在心理上有良好的安慰剂效应,有利于运动员调整运动状态,取得优异运动成绩。氧舱恢复对机体BUN、T和C的影响效果受到运动方式和恢复时间等其他条件的限制。

6 结论

(1)软体高压氧舱恢复能加快机体BLA的清除,促进神经系统疲劳恢复,在心理上有良好的安慰剂效应,有利于运动员调整运动状态,取得优异运动成绩。

(2)软体高压氧舱可以作为一种安全有效的运动疲劳恢复设备,特别适用于赛间快速恢复阶段,值得实践进一步推广。