负荷管理新工具：急慢性负荷比的研究进展

金乃婧，洪绍楠，米 靖，赵燕鹏

通过合理有效的损伤预防策略保障运动员的生命健康、降低受伤风险，为其创造优异运动成绩、延长运动寿命打下良好的基础是教练员在训练实践中需要解决的问题。大量研究表明，科学的负荷管理能够在优化运动表现的同时减少损伤发生概率[1-2]。近年来，一种负荷管理新工具——急慢性负荷比(Acute：Chronic Workload Ratio，ACWR)受到体育科学界广泛关注。大量研究在不同项目中探索了ACWR与运动损伤的关系，但不同研究对ACWR的应用效果说法不一。有研究表明ACWR是识别不同项目运动员损伤风险的有效工具[2-4]，另一些研究则认为ACWR与运动损伤风险之间没有必然联系[5-7]。此外，在ACWR的计算方法上，不同研究也持有不同观点。如有研究认为采用耦合的方法计算慢性负荷可能会导致ACWR与损伤风险之间假性相关，建议采用非耦合方法计算慢性负荷[8]，而另有研究认为两种方法对ACWR与损伤风险之间的关系没有影响[9-10]；有研究认为指数加权移动平均数比滚动平均数的计算精度高[11-12]，另有研究则认为两者没有差异[13]。因此，本研究试图从ACWR的起源与发展、计算方法、应用效果及其可能的作用机制等角度对相关文献进行梳理，以期为运动员的负荷管理和运动损伤防护提供启示。

1 ACWR的起源与发展

20世纪70年代，Banister等基于运动负荷、适应和疲劳的关系，建立起疲劳——能力数学模型，并于1982年提出预测运动员运动表现的“适应——疲劳(Fitness-Fatigue)双因素模型”[14]。该模型认为运动员在最近一段时间内完成的负荷为急性负荷(通常为5～10天)，代表机体对训练产生的疲劳水平，而运动员在较长一段时间内完成的负荷为慢性负荷(通常为4～6周)，代表机体对训练的适应水平，两者间的差值反映其训练—压力平衡(Training-Stress Balance，TSB)，当适应水平大于疲劳水平时，训练将会产生良好效果，有利于提高运动表现，反之，则会产生消极适应，降低训练质量，不利于竞技能力发展。双因素模型在一定程度上揭示了竞技能力发展的基本规律，为ACWR的提出奠定了理论基础。

2014年，Hulin等[15]根据运动表现双因素模型提出急慢性负荷比，其定义为运动员在1周内完成的急性负荷和4周内完成的慢性负荷均值之比。当ACWR>1时，运动员最近完成的急性负荷大于前一阶段的慢性负荷，急性负荷迅速增加将导致机体处于疲劳状态，发生损伤风险的可能性增加；当ACWR<1时，运动员最近完成的急性负荷小于前一阶段的慢性负荷，慢性负荷的累积将提高机体能力，使其处于良好的训练准备状态，发生损伤风险的可能性降低。与此同时，Hulin等在板球[15]和英式橄榄球[16]中验证了ACWR与运动员在训练结束后1周内的非接触性运动损伤风险有关。随后，不同的研究者对ACWR的计算方法及其在不同项目中的应用进行了探索。

在ACWR的计算方法上，2016年，Carey等[17]一改传统研究以周为单位计算平均负荷的做法，尝试以天为单位计算平均负荷与损伤风险的关系。2017年，Williams等[11]考虑到负荷对机体的影响随时间衰减的性质以及负荷和损伤风险之间的非线性关系，提出采用指数加权移动平均数计算平均负荷，对运动员在最近完成的负荷赋予更大权重，以此提高模型的计算精度。Lolli等[8]考虑到采用耦合(Coupled Method)的方法计算慢性负荷使急性负荷和慢性负荷本身就存在一定的关联，提出采用非耦合(Uncoupled Method)的方法计算慢性负荷。

自2014年Hulin等将ACWR应用于板球和英式橄榄球中起，之后几年的研究均将ACWR应用于足球[7]、篮球[18-19]、排球[20]、网球[6,21]、棒球[22]等集体球类项目，而近两年研究的焦点开始转向长距离游泳[23]、跑步[24-25]、铁人三项[26]等个人耐力类项目。与此同时，研究开始由探索单一的ACWR与损伤风险的关系转向将负荷相关指标(ACWR、训练单调性、训练压力、累积负荷等)结合年龄、性别、损伤史等其他损伤致因共同探讨多因素对运动员损伤风险的影响[13,27]。

2 ACWR的计算方法

2.1 慢性负荷和平均负荷的计算方法

依据慢性负荷计算中是否包含急性负荷，将慢性负荷计算分为耦合和非耦合两种。如某运动员在最近1周的急性负荷为4，前1、2、3周的负荷分别为1、2、3，则慢性负荷耦合=1+2+3+4=10,慢性负荷非耦合=1+2+3=6。急慢性负荷均值的计算方法主要有滚动平均数(Rolling Average，RA)和指数加权移动平均数(Exponentially Weighted Moving Average，EWMA)。RA是指运动员在一段时间内完成负荷总和的平均值，EWMA是指给运动员在最近完成的负荷赋予较大的权重，在过去完成的负荷赋予较小的权重，再计算不同权重下负荷总和的平均值。具体某一天的EWMA计算公式为：EWMA今天=负荷今天×γa+[(1-γa)×EWMA昨天]。其中，γa=2/(N+1)，代表负荷随时间而衰减的程度，N为时间衰减常数，通常为急性负荷和慢性负荷的时间窗口[11]。

在慢性负荷的计算方面，23项研究采用了耦合[2,4-7,12-13,15-18,20-24,26-32]，1项研究采用了非耦合[3]，2项研究采用了耦合和非耦合[33-34]。目前绝大多数研究采用耦合，有研究还对比了耦合和非耦合对负荷与损伤风险关系的影响，如Gabbett[9]和Coyne等[10]发现在耦合和非耦合ACWR高度相关，数学耦合对于负荷与损伤风险之间的关系没有影响，但Wang等[35]认为耦合明显减少了不同运动员之间的负荷变异性，可能会导致部分研究对负荷和损伤风险关系进行不恰当地推论；Lolli等[8]研究表明急性负荷和耦合慢性负荷呈中高度相关，而急性负荷和非耦合慢性负荷几乎不相关，耦合可能会导致ACWR与运动损伤风险之间存在假性相关。此外，还有一些研究对慢性负荷数学耦合的计算方法保持中立的态度，如Windt等[36]认为耦合和非耦合ACWR之间是可以通过“ACWR非耦合=3×ACWR耦合/(4-ACWR耦合)”的公式相互转换，研究人员应该根据项目的特点、训练和比赛计划安排选择适合实际情况的慢性负荷计算方法。

在平均负荷的计算方面，25项研究采用了RA[2-7,12,15-18,20-24,26-32,37-38]，1项研究采用了EWMA[33]，3项研究采用了RA和EWMA[13,34,39]。虽然大部分研究采用RA计算平均负荷，但有研究认为尽管EWMA ACWR和RA ACWR都与损伤风险增加显著相关，但EWMA ACWR模型的R2更大，对损伤风险估计更为敏感[12,40-41]。与以上学者观点不一致的是，Hulin等[13]发现当ACWR>1.9时，RA ACWR 和 EWMA ACWR 在运动损伤风险估计方面没有差异。

综上所述，大部分研究采用了耦合计算慢性负荷，较少的研究采用非耦合。因此，根据现有的文献可能无法对比出最优慢性负荷计算方法，未来需要更多研究对慢性负荷非耦合的计算方法进行相关验证。此外，一些研究认为EWMA比RA对损伤风险估计的精度更高，建议采用EWMA计算平均负荷，但本研究认为平均负荷的计算方法应根据具体训练和比赛安排而定。如当运动员每周运动负荷变化较小，训练单调性高，采用RA计算运动负荷对损伤风险的估计可能不会产生较大的偏倚，而当每周负荷变化较大，训练单调性低，采用RA可能会低估最近的负荷给机体造成的刺激，导致损伤风险估计偏倚，而EWMA则能够很好地规避以上问题。

2.2 急性负荷和慢性负荷的时间窗口

在急慢性负荷的时间窗口方面，23项研究考虑到传统的训练周期一般为1周的微周期和4周的中周期[3-5,7,12-13,15-16,18,20-24,26-27,31-33,37-38,42-43]，采用了1周:4周(或7天:28天)的时间窗口。还有部分研究根据不同项目的训练和比赛安排验证了不同时间窗口下的ACWR与损伤风险的关系。有研究采用了7天:14/21/28天的时间窗口，如Delecroix等[28]的研究表明7天:14/21/28天的ACWR均与足球运动员的损伤发生有关，而Sampson等[39]的研究显示仅有7天:21天的ACWR与美式橄榄球运动员在随后3天的损伤风险相关。一些研究采用了1周:2/3/4周的时间窗口，Fanchini等[29]的研究表明1周:2/3/4周的ACWR均与足球运动员在随后1周的损伤风险有关，McCall等[30]研究表明1周:3/4周的ACWR与足球运动员在随后1周的损伤风险有关，而Moreno等[6]和Albrecht等[44]的研究则显示3种时间窗口的ACWR与运动员损伤风险均无关。周苏坡[19]采用了1周:3/4/5周的时间窗口，其研究结果表明1:5周的ACWR与女子篮球运动员损伤风险之间的相关性最大。Stephen等[34]采用了3/5/7/9天:14/21/28/28天的时间窗口发现3天:14天的ACWR与英式橄榄球运动员的总体损伤风险相关，而5天:14天的ACWR与运动员的软组织损伤风险相关。Stares等[2]采用1/2周:3/4/5/6/7周的时间窗口发现仅有1周:4周的ACWR与澳式橄榄球运动员的损伤风险显著相关。Carey等[17]采用2/3/4/5/6/7/8/9天:14/18/21/24/28/32/35天的时间窗口发现3天:21天的ACWR与澳式橄榄球运动员受伤的可能性有关。

综上所述，急慢性负荷时间窗口的选择可能会影响ACWR与运动损伤风险之间的关系，大部分研究证明了1周:3周或1周:4周或3天:21天的ACWR与损伤风险有关，不同的时间窗口可能适用于不同的项目和训练比赛安排。建议教练员可以通过长期监测运动员的负荷和损伤情况，建立本项目的负荷和损伤数据库，采用不同的急性负荷和慢性负荷窗口建立不同的统计模型，以此找到适合本项目不同训练和比赛安排的ACWR时间窗口[17]。

2.3 ACWR数据的分箱和统计模型

数据分箱(Binning)是指在建立分类模型时，对连续变量进行离散化处理，使统计模型更稳定、降低模型过度拟合风险的数据处理方法。在数据分箱方面，4项研究采用了Z分数[3,16,24,28]，11项研究采用了分位数[4,6,17,19,22,27,29-32,39]，2项研究采用了任意类别[2,12]。ACWR的数据分箱将一定范围内的ACWR值划分到同一类型的数据集中，这在实际的训练过程中能够给教练员提供更为明确的ACWR参考标准来判断运动员的损伤风险，但将同类别中两个不同的ACWR值赋予相同的损伤风险，可能会降低模型统计ACWR与损伤风险真正关系的能力。Carey等[45]通过对负荷和损伤数据分别进行离散变量建模和连续变量建模发现，离散变量模型对损伤的误发现率(16%～21%)高于连续变量模型(3%～7%)。

在统计模型方面，绝大多数研究采用了Logistic回归模型[3,12,15-16,18,22-24,27,32,37,44]和广义估计方程[2,4,6-7,20,29-30,42]，也有研究采用了二次回归[17]和广义线性混合模型[31,39]。从运动队收集的运动负荷数据往往由同一名运动员在不同时间内进行重复测量的纵向数据构成，同一名运动员的观察结果之间相互关联，而Logistic回归模型在处理运动损伤的多因素病因、运动员自身和运动员之间的差异以及密集的纵向数据方面可能会出现较高的错误拒绝率，广义线性模型在处理以上问题时可能更敏感[45]。为了提高模型估计损伤风险的准确性，Wang等[35]建议采用脆弱模型和多水平模型，而Carey等[45]建议采用大样本量来提高模型的估计精度。

综上所述，虽然大量研究为了提高统计模型的稳定性，方便训练实践中教练员对运动员损伤风险的判断，对ACWR的值进行离散化处理，采用分类模型进行数据统计，但应该注意到分类模型和数据的离散化处理可能会降低统计模型检验损伤风险的能力，建议未来的研究尝试采用连续变量的多元模型分析ACWR与运动损伤风险的关系，以此提高模型的统计效力。

3 ACWR应用的效果及可能机制

3.1 ACWR应用的效果

目前，大量研究在不同运动项目中探索了ACWR与运动损伤风险的关系(具体数据信息见数据库中电子版的附表)。有24项研究显示ACWR与运动员损伤风险有关，其中，有研究认为与中等ACWR相比，高或低的ACWR与损伤风险增加有关,如Weiss等[18]认为与ACWR为1～1.49相比，ACWR为0.55～0.99或ACWR≥1.5时，篮球运动员在随后1周的损伤风险较高。一些在足球[32]和橄榄球[4,12,17]中的研究得到了类似的结果。一些研究认为与低ACWR相比，中等或高的ACWR与损伤风险增加有关，如Hulin等[15]认为与ACWR<0.49相比，ACWR>2.0时，板球运动员在随后1周非接触性损伤风险增加。在足球[3,27,29-30]、棒球[22]、橄榄球[12,16]和网球[21]中的研究也得到了类似的结果。有研究认为与高ACWR结合高慢性负荷相比，高ACWR结合低慢性负荷时损伤风险高[2-4,16，39]。如Bowen等[3]的研究表明ACWR结合低慢性负荷时，足球运动员的损伤风险高。与以上研究结果相反，9项研究显示ACWR与损伤风险无关或者关系不清楚。如Moreno等[6]研究表明ACWR与青少年网球运动员损伤风险无关，一些在橄榄球[5,34]、足球[7,33]、板球[38]和耐力类项目[24,26,44]中的研究也得到了类似的结果。

就损伤类型而言，一半的研究认为ACWR与篮球[19]、板球[15,31]、橄榄球[2-3,4,12,17,39,43]、足球[3,28-30]和网球[21]等项目运动员的非接触性损伤风险有关。少数研究认为ACWR与橄榄球[16]和排球[20]运动员的过度使用性损伤有关，还有研究显示ACWR与橄榄球[43]和篮球[19]运动员的接触性损伤风险有关。

就损伤潜伏期而言，一半以上研究认为ACWR与板球[15]、橄榄球[2,4,12,16,39]、足球[29,30,32]、篮球[18]、网球[21]等项目运动员在随后1周损伤风险有关。少数研究认为ACWR与板球[15]、橄榄球[12,16]运动员在当前周或当天的损伤风险有关。

综上所述，ACWR主要应用于足球、橄榄球、篮球、排球、棒球、板球等集体球类项目和长距离跑步、游泳、铁人三项等个人耐力类项目中，目前大多数研究支持集体球类项目中ACWR与运动员在随后1周的非接触性损伤风险有关，少数研究显示ACWR与损伤风险无关或者关系不清楚。大多数研究支持与中等或低的ACWR相比，较高的ACWR与损伤风险增加有关，高ACWR结合低慢性负荷时损伤风险较高。但对于集体球类项目中低和中等ACWR与损伤风险的关系、低ACWR结合低慢性负荷与损伤风险的关系以及个人耐力项目中ACWR与损伤风险的关系仍缺乏充足证据，从现有文献中并不能得出较为一致的结论。

3.2 ACWR应用的可能机制

运动损伤是受运动员的体能、疲劳、损伤史、年龄、性别、心理等内部因素和运动项目特点、训练安排、比赛规则、比赛环境、比赛水平等外部因素多方面影响的复杂问题。其中，较高的绝对负荷(即总负荷)和负荷的快速改变(或激增)是增加运动员损伤的两大风险因素。

如前所述，大部分研究表明在集体球类项目中，ACWR与运动员随后1周的非接触性损伤风险有关，且与低和中等ACWR相比，高ACWR与损伤风险增加有关。这表明负荷的激增或快速改变会给集体球类项目运动员带来一定损伤风险。一些研究支持了以上结果，如Piggott等[46]认为澳式橄榄球运动员40%的受伤与周训练负荷快速变化>10%有关。Rogalski等[41]认为澳式橄榄球运动员前1周和本周之间较大的内部负荷变化与较高的损伤风险相关。目前关于负荷激增造成损伤风险的机制还不完全清楚，可能与负荷激增导致机体产生更深的神经肌肉疲劳有关。较深的神经肌肉疲劳使中枢神经系统的兴奋性和肌肉的本体感觉下降，肌骨反应延迟，最大力量和平衡能力下降，从而引起一系列的生物力学机制改变，影响肢体对动作的控制能力，同时伴随神经学效应而导致运动出现潜在的有害变化。此外，负荷激增也可能对运动员的心理状态造成负面影响，如神经过度紧张、专注力下降和心理倦怠等，由此增加受伤概率。

一些研究显示与高ACWR结合高慢性负荷相比，高ACWR结合低慢性负荷时，损伤风险较高。较低的慢性负荷易导致运动员的“训练不足”(Undertraining)，进而导致运动员各方面能力无法满足高强度训练和比赛需求，而足够的工作量和较高的负荷是诱导机体产生有益生理适应所必备的条件，如较高的有氧能力、力量和重复冲刺能力不仅能够提高运动表现，还会在一定程度上为身体提供保护作用，避免伤病的出现。因此，慢性负荷过低不仅会降低运动表现，还可能导致运动员的身体素质和对训练和比赛的准备能力下降，从而增加受伤风险。反之，若以适度和渐进的方式施加慢性负荷，长期较高的慢性负荷能够通过提高运动员体能水平增强机体对急性负荷的耐受力，减少疲劳影响，为运动员承受更高的负荷做好准备，从而减少受伤风险。

另外，还有小部分研究显示ACWR与运动员损伤风险无关，出现这种结果可能与以下两方面因素有关：第一，大部分运动损伤，特别是过度使用性损伤更多是由负荷的长时间累积，而不是一段时间内负荷的激增造成的。如Bowen[3]和Colby[4]等研究发现与ACWR相比，3周累积负荷与球员损伤风险相关性最强。第二，运动员年龄和项目特点可能导致少部分研究得到阴性结果。在10项得出阴性结果的研究中，有3项研究对象为青少年[6,7,44]，有3项运动项目为个人项目[24,26,44]。Rogalski等[47]指出，在给定训练负荷下，年龄较大且经验丰富的球员比经验较少的年轻球员受伤的风险更高，这可能与年龄较大的运动员之前的损伤较多，整体训练强度大于青少年运动员有关。Gabbett[48]研究表明青年运动员(约25岁)的训练负荷和受伤率比少年运动员(约17岁)高。就运动项目而言，个人耐力类项目主要采用单周期或多周期，全年比赛次数少，在负荷达到峰值之前往往有更长准备时间，且在大赛前通常会有明显的赛前减量，而集体球类项目主要采用多周期，全年比赛频繁，赛前减量趋势不明显，运动员在负荷达到峰值之前准备时间更少，这可能会增加运动员发生损伤的概率。

综上所述，较高的ACWR可能通过增加机体的神经肌肉疲劳[49]和心理疲劳水平增加运动损伤风险，而较高的慢性负荷可能通过提高运动员的体能为身体提供保护。此外，年龄、运动项目特点和训练比赛安排也会影响ACWR与损伤风险之间的关系。

4 ACWR的局限性

虽然大部分研究表明较高的ACWR与损伤风险有关，但如果一名运动员的ACWR>2.0，并不意味着他在接下来的训练过程中一定会发生运动损伤。基于运动损伤的多因素致因，任何单独因素都不可能精确地预测运动员未来发生损伤的概率。因此，ACWR可以作为运动负荷管理的工具之一为教练员循序渐进地安排运动负荷，避免负荷激增，降低受伤风险提供启示，而对于损伤风险的精确预测可能需要综合考虑更多的损伤风险因素。

5 研究结论与展望

依据现有的文献证据，本研究初步得出如下结论：在集体球类项目中，(1)平均负荷的计算方法和急慢性负荷的时间窗口应根据项目的训练和比赛计划进行选择；与分类模型相比，采用连续变量的多元模型分析ACWR与运动损伤风险的关系更为精确。(2)较高的ACWR可能通过增加机体的神经肌肉疲劳和心理疲劳水平而增加运动损伤风险，较高的慢性负荷可能通过提高运动员的体能为身体提供保护。由于ACWR的相关研究目前尚处于起步阶段，未来可能需要更多的研究来补充和验证上述研究结论。未来的研究应着眼于：

(1)运动损伤是一个受多因素影响的复杂问题。目前的研究主要探索了单一的ACWR指标与损伤风险的关系，未来的研究可以尝试采用多水平模型探究运动负荷、年龄、性别、体能水平、损伤史等多方面因素与运动损伤风险的关系。

(2)运动损伤的类型、程度和部位与运动项目特别是专项技术特点有密切关系。目前研究主要探索了ACWR与集体球类项目的非接触性损伤发生率的关系，未来研究可以试图探究ACWR与不同运动项目损伤的类型、程度、部位和发生率的关系。

(3)目前研究主要为观察性研究，虽然大部分研究结果显示ACWR与损伤风险相关，但这并不能直接推断ACWR与损伤风险之间存在因果关系。未来的研究可以设计随机对照实验探索ACWR与损伤风险的因果关系，进一步验证ACWR在损伤预防方面的可行性和有效性。