低强度抗阻结合血流限制和高强度抗阻练习对男子短跑运动员爆发力的影响

张俊杰，魏宏文，刘瑞东，周财亮，刘海元

（1.首都体育学院 研究生部，北京 100191；2.北京体育大学 体能训练学院，北京 100084；3 北京体育大学 竞技体育学院，北京 100084；4.北京体育大学 运动人体科学学院，北京 100084）

激活后增强效应（Post-activation Potentiation，PAP）是由肌肉自主收缩引起肌肉表现急性提高的一种现象。国外有学者认为PAP 是由肌肉自主收缩而引起肌肉表现的急性提高［1］，也有学者认为PAP 是在预负荷刺激后爆发力急性提高的现象［2］；国内学者认为PAP 是在某种特定条件的收缩刺激后能够引起人体肌肉收缩和低频强直性力量显著增加的训练现象［3］。尽管目前对于PAP 的定义并不统一，但不可否认的是激活后增强效应对爆发性表现具有积极影响［4-6］，其可能机制主要是高阈值运动单位募集能力提高、肌球蛋白调节性轻链磷酸化、肌纤维羽状角改变等［6］，增强效应大小取决于运动水平、肌纤维类型、肌肉收缩类型、持续时间以及诱导负荷量度等［7-8］。Hamada 等［9］发现，激活后增强效应似乎需要高强度抗阻练习进行诱导，但高强度抗阻练习引起的疲劳也会增加损伤风险和主观不适。

近年来，血流限制训练（Blood flow restriction training，BFRT）备受体育科研人员、竞技体育教练员和运动员的关注。BFRT 通过施加训练压力抑制静脉血流且部分抑制动脉血流的速度，使相邻关节或局部氧气运输不足，打破内环境稳态，引起血乳酸水平和自由基数量急剧增加［10］，促使高阈值运动单位募集能力得以增强，从而实现肌肉肥大和力量水平的提高［11］。大量的研究发现［12-15］，无论对于精英运动员还是普通人群，低强度抗阻结合血流限制训练和高强度抗阻练习对肌肉肥大和肌力增加的效果相近，这对于处在康复期且无法进行高强度抗阻练习的运动员而言，低强度抗阻结合BFRT 提供了替代方法。然而，目前关于低强度抗阻结合BFRT 的研究主要集中其训练引起的长期适应，尚未厘清低强度抗阻结合BFRT 对运动表现急性影响的效果。前人研究发现［16］，低强度抗阻结合血流限制训练能够显著提高短跑运动员的冲刺能力，但是否具有与高强度抗阻练习干预后相类似的增强效应，有待进一步验证。据此本研究旨在探究低强度抗阻结合血流限制训练和高强度抗阻练习对男子短跑运动员冲刺能力和爆发性跳跃表现的急性影响。

1 研究对象与方法

1.1 受试者

通过G*Power3.1 软件（Dusseldorf，德国）预先估算研究所需样本量，选择“MANOVA：Repeated measures, within factors”选项，效应量、α 和检验效能（1-β）的值分别设置为 0.8、0.05 和 0.95。估算结果显示，开展本研究所需要的最低样本量为12 人。考虑20%的样本潜在脱落率，本研究受试者至少招募15 人。据此，募集某专业体育院校18 名男子短跑运动员，实际干预过程中2 人因腘绳肌拉伤、1 人因踝关节扭伤退出。最终15 名受试者［年龄（23.12 ± 1.05）岁，身高（177.61 ± 4.03）厘米，体重（73.09 ± 4.14）千克，大腿围度（56.13 ± 1.89）厘米，血流限制训练压力值（273.30 ± 24.94）毫米汞柱，训练年限（4.47± 2.12） 年，1 RM 臀推（198.33 ± 37.53） 千克，1 RM 杠铃半蹲（144.67 ± 18.83）千克］完成了本实验的全部测试。上述受试者均为短跑国家二级运动员及以上水平，近半年内无肌肉骨骼创伤性损伤、无不良病史、无睡眠紊乱，自愿参与实验且签署了知情同意书。本研究通过了北京体育大学运动科学实验伦理委员会审批，编号（No.）：2022216H。

1.2 研究设计与流程

1.2.1 实验流程

所所有受试者需进入实验场地15 次，前2 次以熟悉实验流程和测得杠铃臀推和杠铃半蹲最大力量为目的，第3 次采集20m 冲刺跑、立定跳远和测力台爆发性垂直跳跃的基础数据，第4-15 次为正式实验环节。

受试者熟悉实验流程环节，1）向受试者介绍测试流程以及20m 冲刺跑、立定跳远、测力台爆发性垂直跳跃测试方法，期间可简单试验测试工具；2）采集记录受试者年龄、身高、体重、大腿围度、训练年限、运动等级等信息；3）测试记录臀推和杠铃半蹲最大力量，采集20m 冲刺跑、立定跳远以及测力台爆发性跳跃等基础数据。此外，向受试者说明测试注意事项：1）实验前24h 不得参加高强度身体运动或饮用含有咖啡因、酒精等饮品，并保证至少8h 睡眠时间［17］；2）适当饮水，保持水合状态，并在测试前2h 内停止进食［18］；3）每次测试的时间段尽可能相同（偏差1h 内）；4）保持相同或者类似的训练着装；5）洗脱期内避免参与大强度训练活动。

受试者正式实验环节的流程相同（如图1）。具体为，受试者以随机顺序完成90% 1 RM HT、90% 1 RM HS、30% 1 RM HT+BFRT 和30% 1 RM HS+BFRT 练习干预。正式实验干预时受试者进行8-10 分钟的标准化热身，内容包括慢跑、臀部激活、动态拉伸、行进间动作整合等［19-20］。热身结束后休息3-5 分钟，受试者执行任务干预，低强度抗阻结合血流限制训练方案为30%1 RM（HT/HS）×15 次/组×3 组×组间歇30s，该方案参考Abe 等［16］（2005）、Patterson 等［21］（2019）、魏佳等［10］（2019）的研究；高强度抗阻练习方案为90% 1 RM（HT/HS）×1 次/ 组×5 组× 组间歇1min，该方案参考侯世伦等［5］（2013）、张帆等［8］（2020）的研究。值得注意的是，对于大学男子短跑运动员，研究证实冲刺跑和跳跃表现的增强效应最佳窗口期出现在干预后的第4-8 分钟，多数研究证实第5 分钟效果最佳［22-24］。基于此，20m 冲刺跑、立定跳远、测力台垂直跳跃测试［一次性完成CMJ、SJ、DJ（Drop Jump，DJ）］均在干预后的第5 分钟进行，每次实验仅完成其中一项测试。为降低不同干预方式相互影响的可能，实验明确要求受试者在洗脱期内避免参与大强度训练活动，同时确保受试者每次训练的良好状态（生理疲劳感得以恢复且心理上保持对训练的期待感），参考Mina 等［25］（2019）、Dello 等［26］（2016）的研究，选定每两次训练干预间隔时间≥72h。测试期间室内温度22.4℃-25.9℃，湿度为69%-88%。

图1 实验流程

1.2.2 干预处理

1.2.2.1 血流限制训练设备型号、操作方法和训练压力的选择

血流限制训练设备名称为B STRONG 加压训练带（B STRONG，犹他州，美国），该设备采用可调式设计，充压方式为分布式气囊，可有效降低压迫疼痛感，且操作安全便捷。具体为，受试者站立位，将加压训练带按照两侧臀横纹肌垂直大腿纵轴方向缠绕，考虑血管逐渐适应血流限制带来的血压变化，采取循序渐进式提高充气压力，直至目标压力值。本研究采用个性化血流限制压力的方法，该方法是基于受试者个体的大腿围度选定相对压力值，并且已有研究证实了个性化血流限制压力更具积极效益，如魏佳等（2019）［27］，Loenneke 等［28］（2012）、Natsume 等［29］（2015）发现，选用相对压力值的效果优于固定压力值。具体为，大腿围度<45-50 厘米，选用200mmHg；51-55 厘米，选用250mmHg；56-59 厘米，选用300mmHg；>60 厘米，选用350mmHg。本研究受试者血流限制训练压力平均值是273.30 ± 24.94mmHg。

1.2.2.2 杠铃臀推和杠铃半蹲1RM 测试

1 RM 测试包括Smith 杠铃半蹲和杠铃臀推1 RM 测试，遵循美国体能协会1 RM 测试要求［30］。Smith 杠铃半蹲1 RM 测试时，受试者双脚间距略宽于肩，下蹲至大腿与地面平行［19,31］。臀推测试时，将软塌置于受试者髂前上棘处，上背部躺在训练长凳上，双脚间距略宽于肩，脚尖略外旋，向下至杠铃片触地，向上时保持脊柱和骨盆中立位［17,31］。在正式测试中，受试者第一次尝试采用可以轻松做起5-10 次重复的重量，休息2 分钟，之后每次增加10%-20%的重量，次间歇2-4 分钟，并在3-5 次测试内测验出受试者的1 RM。

1.2.3 运动能力测试

1.2.3.1 20m 冲刺跑测试

受试者在跑道上进行20m 冲刺跑测试时，分别在0m、10m和20m处放置便携式Smart speed计时门（Smart speed pro，Fusion Sport，澳大利亚），调试并设置跑动应用模式。为避免触碰关门计时器，运动员在起跑线后30cm 处以三点式预跑姿势，身体不可越过起始红外线［17,30］。该测试共3 次，次间歇为2-3min，取最佳成绩用于统计分析。

1.2.3.2 爆发性跳跃测试

跳跃测试包括水平方向（立定跳远）和垂直方向（CMJ、SJ、DJ）测试。立定跳远测试时在跑道上用60cm 的胶带作为起始线，运动员两脚左右开立，与肩同宽，站立于起跳线后方，后摆时屈膝降低重心，上体稍前倾，两脚快速用力蹬地，两臂稍曲由后往前上方摆动，收腹且小腿向前伸，同时双臂用力向后摆动，屈膝落地缓冲［19,23］，共测3 次，间歇1-2 分钟，取最佳成绩用于统计分析。

下蹲跳（CMJ）、 蹲跳（SJ）、 坠跳（DJ） 在KISTLER Quattro Jump（2822A1-1，温特图尔，瑞士）上进行。受试者依次进行CMJ、SJ、DJ，各测3 次，间歇1-2 分钟［31-32］，取最佳成绩。CMJ 跳跃要求受试者站于测力台上，双手置于髋部且身体呈直立位，测试时下蹲至膝关节屈曲90 度，随即奋力垂直向上跳起［32-33］。SJ 跳跃要求由半蹲开始做垂直跳，随即奋力垂直向上跳起，确保动作连贯性［31］，取最佳跳跃高度试跳时的峰值力、峰值功率和峰值发力率［32-34］，进行体重标准化处理获得相对峰值力、相对峰值功率和相对峰值发力率。DJ 跳跃要求受试者站在30cm 高的跳箱上［34-35］，双手置于腰部，向前踏出一小步后双脚并拢垂直落下，当双脚接触测力台后，快速向上跳起，根据DJ 的腾空时间和触地时间计算反应力量指数［32，34，36］。

1.3 数据处理与统计

所有数据均在SPSS22.0 软件上进行统计分析。经Shapiro-Wilk 方法检验，所有数据符合正态分布，数据的描述统一采用均值±标准差（M ± SD）形式。采用重复测量方差分析干预后男子短跑运动员冲刺能力和爆发性跳跃表现的成绩差异，方差分析事后比较采用Bonferroni 方法。Cohen's d 值用于反映效果量（Effect Size，ES），效果量大小评价依据为中等效应为0.50，大效应为0.80［6,37］。显著性水平取P<0.05。

2 研究结果

2.1 20m 冲刺跑测试结果

不同练习干预对10-20m（F=5.245，P<0.05）、0-20m（F=4.875，P<0.05）冲刺能力的影响达到显著差异性（图2），经事后比较，30% 1 RM HS+BFRT 干预后10-20m 冲刺能力显著高于90% 1 RM HT、90%1 RM HS（P<0.05，ES>0.50），30% 1 RM HT+BFRT 干预后0-20m 冲刺能力显著高于90% 1 RM HS（P<0.05，ES>0.50）。

图2 20m冲刺时间的前后变化

2.2 爆发性跳跃测试结果

不不同练习干预对CMJ 纵跳高度（F=6.144，P<0.05）、CMJ 相对峰值功率（F=6.399，P<0.05）、CMJ 相对发力率（F=7.471，P<0.05）、CMJ 相对峰值力（F=6.294，P<0.05）的影响达到显著差异性（图3）。经事后比较发现，30% 1 RM HS+BFRT 干预后CMJ 纵跳高度显著高于90% 1 RM HS（P<0.05，ES>0.50）；90% 1 RM HS 干预后CMJ 相对峰值功率显著高于30% 1 RM HT+BFRT（P<0.05，ES>0.50），30% 1 RM HS+BFRT 干预后CMJ 相对峰值功率显著高于90%1 RM HT（P<0.05，ES>0.50）；90% 1 RM HS 干预后的CMJ 相对发力率显著高于30% 1 RM HT+BFRT（P<0.05，ES>0.50）；30% 1 RM HS+BFRT 干预后的CMJ 相对峰值力显著高于90% 1 RM HT（P<0.05，ES>0.50），90% 1 RM HS 干预后CMJ 相对峰值力显著高于30% 1 RM HT+BFRT（P<0.05，ES>0.50）。

图3 跳跃表现的前后变化

不同练习干预对SJ 相对峰值功率（F=4.619，P<0.05）、SJ 相对发力率（F=5.879，P<0.05）、SJ 相对峰值力（F=10.066，P<0.05）的影响达到显著差异性。经事后比较，30% 1 RM HS+BFRT 干预后SJ 相对峰值功率显著高于90% 1 RM HT（P<0.05，ES>0.50）；90% 1 RM HT 干预后SJ 相对发力率、SJ相对峰值力显著高于30% 1 RM HT+BFRT、30% 1 RM HS+BFRT（P<0.05，ES>0.50）；30% 1 RM HT+BFRT干预后SJ 相对峰值力显著高于90% 1 RM HS（P<0.05，ES>0.50）。

反应力量指数的干预任务间未达显著差异性（F=2.265，P=0.074），90% 1 RM HS、30% 1 RM HS+BFRT 干预后均显著高于基线值（P<0.05，ES>0.50）。立定跳远的干预任务间达到显著差异性（F=9.547，P<0.05），经事后比较，90% 1 RM HS干预后立定跳远距离显著高于30% 1 RM HT+BFRT（P<0.05，ES>0.50）。

3 讨论与分析

研究旨在探究低强度抗阻结合血流限制训练和高强度抗阻练习对男子短跑运动员冲刺能力和爆发性跳跃运动表现的急性影响。结果显示，30% 1 RM HT+BFRT 干预后0-20m 冲刺能力显著高于90% 1 RM HS，30% 1 RM HS+BFRT 干预后CMJ 纵跳高度显著高于90% 1 RM HS；90% 1 RM HS 干预后立定跳远距离显著高于30% 1 RM HT+BFRT，90% 1 RM HT 和90% 1 RM HS 干预后CMJ、SJ 的相对峰值功率、相对发力率以及相对峰值力均显著提高。

3.1 对冲刺跑能力的影响

20m 冲刺能力对短跑运动员比赛致胜至为关键［38］，根据0-20 米冲刺过程中步态特征的显著变化可以将该阶段的能力细分为启动速度能力（0-10m），加速度能力（0-20m）。研究结果显示，30% 1 RM HT+BFRT 练习干预后0-20m 冲刺能力显著高于90%1 RM HS，同时0-10m 冲刺能力也显著高于基线值。这表明低强度臀推抗阻练习结合血流限制训练能显著引起速度表现（启动速度和加速度）的急性提高，并且其引起的加速度能力急性增强效应显著优于高强度抗阻干预，该结果是本研究的主要发现之一。与此类似，Fernández 等［7］研究指出，采用60% 1 RM HT练习干预后发现网球运动员0-5m 冲刺能力显著提升。本研究以短跑运动员为对象，探究了臀推和负重半蹲诱导PAP 与运动员爆发性表现的成绩差异，研究既支持了前人的研究结论，也从不同负荷强度和不同诱导动作模式的视角为短跑运动员下肢爆发力训练提供了实证科学的数据支撑，即不同负荷强度的臀推抗阻能够诱导0-20m 冲刺跑的激活后增强效应。

国外关于臀推诱导激活后增强效应的研究报道备受教练员、运动员和体育科研人员的关注。Atalağ 等［39］发现，90% 1 RM HS 和90% 1 RM HT 练习干预后受试者0-20 码、0-40 码冲刺能力显著提高且效果相近。无独有偶，Dello 等［17］选用50% 1 RM 和85% 1 RM负荷强度的杠铃臀推练习诱导后发现，高水平手球运动员在85% 1 RM 伴随杠铃臀推练习后的第4min 和第8min，0-10m、0-15m 冲刺时间显著缩短。Dello 等［40］以18 名足球运动员为研究对象，同样以85% 1 RM 负荷强度伴随杠铃臀推练习为诱导方式，发现在干预后的第4min 和第8min，足球运动员0-5m、0-10m、0-20m冲刺能力显著提高。上述研究表明，采用杠铃臀推动作模式可成功诱导激活后增强效应，其主要体现在显著提高受试者短距离冲刺能力方面。有学者将杠铃臀推提升冲刺跑表现归因于其显著增加了冲刺跑过程中水平向量力［41］。本研究认为这或许也与臀推动作模式对臀大肌、腘绳肌等伸髋肌群的充分激活动员有关，这与冲刺跑伸髋向前的需求是一致的，存在正向迁移效应的可能。

研究结果显示，低强度负重半蹲结合血流限制训练诱导激活后增强效应显著高于基线值0-10m 冲刺表现，甚至10-20m 冲刺能力也显著优于90% 1 RM HT和90% 1 RM HS。与此类似，Abe 等［16］研究发现，20% 1 RM HS+BFRT（160-240mmHg）诱导干预后大学短跑运动员加速能力（0-30m）显著提高，该研究还发现启动速度（0-10m）在干预后同样显著提高，本研究结果与之类似。此外，Manimmanakorn 等［42］发现，20% 1 RM（160-230mmHg）结合下肢坐姿等长练习干预后，女子无挡板篮球运动员0-5m、0-10m冲刺能力显著提高。这些研究证实了低强度抗阻练习结合血流限制的急性增强效应能显著提高运动员的启动速度和加速度。短距离加速能力一般是由相对静止的状态或者相对慢速的运动状态，通过肌肉做功克服外部和自身阻力快速加速直到最大速度。因此，短距离加速能力对相对爆发力和最大力量能力的要求较高。这意味着，低强度抗阻练习结合血流限制干预引起加速表现的显著提高可能与力量的急性增长有关。血流限制训练可以有效提高肌肉力量的主要生理学机制是生长素-胰岛素样生长因子轴的实现，通过对肢体的加压，限制静脉血流量使肢体静脉远端出现泳池效应，从而诱发肌细胞膨大，细胞的肿胀可以抑制蛋白质分解，加速脂肪分解，对蛋白质合成产生积极影响。本研究也发现爆发力表现在低强度抗阻结合血流限制后能够显著提高，这为训练实践提供了数据支撑。

3.2 对跳跃表现的影响

腾空高度是垂直跳跃表现最直观的评价指标，RFD 和峰值功率是跳跃高度提升的力学解释机制。研究结果显示，30% 1 RM HS+BFRT 练习干预后CMJ 纵跳高度显著高于90% 1 RM HS。Gaviglio 等［43］发现，20% 1 RM HS+BFRT 干预后，运动员垂直跳跃高度显著提高和峰值功率显著提升。本研究发现，90% 1 RM HT、90% 1 RM HS 练习干预后CMJ 相对峰值功率显著高于30% 1 RM HT，30% 1 RM HS+BFRT 干预后CMJ、SJ 相对峰值功率显著高于90% 1 RM HT。侯世伦等［5］研究结果显示，90% 1 RM HS 干预后受试者（北体大体能班学生）CMJ 相对峰值功率显著提高。基于上述研究，对于跳跃表现而言，低强度抗阻伴随血流限制似乎具有与高强度抗阻干预相类似的增强效应。其原因可能是，本研究所选的受试者为竞技水平较高，平均训练年限为4.47 年的体育院校短跑运动员。对于有训练经验的爆发性项目的运动员应用血流限制训练，在肢体缺血缺氧的情况下为其选择性募集快肌纤维和动员高阈值运动单位参与随后的爆发性运动提供了更多可能。Katz 等（1987）和魏佳等（2019）研究证实，高阈值运动单位除了与肌肉收缩的力和速度相关，还与运动中的氧浓度有关［44］。血流限制改变了机体氧浓度，这为募集高阈值运动单位创造了条件［10］。骨骼肌是可兴奋组织，受到刺激后可产生动作电位，PAP 能够提高神经-肌肉接头处的兴奋传递，肌细胞膜产生兴奋，随即增加神经递质的数量和传输效率，高阈值运动单位募集数量迅速增加［45］。加之，垂直跳跃类动作包括离心阶段、缓冲阶段、向心阶段［30］，离心阶段强烈刺激肌梭，活化了主动肌群，增加了运动单位数量，缓冲阶段α 运动神经元传导讯号给作用肌群，并在向心阶段由α 运动神经元刺激作用肌群，同时串联弹性组织释放弹性能，加快了伸展收缩循环。总之，低强度抗阻结合血流限制训练能够引起下肢爆发性跳跃表现的激活后增强效应，高强度抗阻练习对爆发性跳跃的积极影响优于低强度抗阻结合血流限制训练。

研 究 结 果 显 示，90% 1 RM HS、30% 1 RM HS+BFRT 练习诱导后男子短跑运动员反应力量指数显著提高，但二者间未达显著差异性，说明高强度抗阻练习和低强度抗阻结合血流限制训练在提高受试者反应力量指数方面的效果相近，但是否与冲刺能力存在相关性，有待后续进一步验证。反应力量指数即腾空时间或腾空高度与脚接触测力台时间的比值［32］，反映了肌肉由离心式拉长到向心式收缩时，利用弹性能量在肌肉中的储存与再释放，以及神经反射性调节所爆发出的力量［46］。Barr 等［47］发现，橄榄球运动员跳深动作时的反应力量指数与冲刺能力存在显著正相关。但Healy 等［48］指出，反应力量指数与短距离冲刺能力不存在显著相关性。反应力量指数是否与爆发力表现存在显著关联性，学术界对此仍存争议。对此，有学者指出［33］，研究结果存有差异可能与受试水平、干预环境、跳深高度、数据处理方法等因素有关，本实验研究得出的结果与此类似。

4 结论与展望

4.1 结论

（1）低强度杠铃臀推抗阻结合血流限制干预后男子短跑运动员冲刺能力显著高于高强度杠铃半蹲；（2）杠铃半蹲练习对男子短跑运动员爆发性跳跃表现的积极影响显著优于杠铃臀推。

4.2 展望

首先，本研究的受试者是大学男子短跑运动员，所得出的结论是否可推广到女子、省队或国家队层次的短跑运动员，有待进一步证实；其次，本研究仅评价了冲刺跑时间和跳跃表现的测试指标，缺少对肌电信号、脑电、血乳酸浓度等生理指标的监测分析。需要注意的是，附上肌电贴可能给受试者造成主观不适，影响短跑技术动作，从而影响受试者的全力冲刺加速，如何避免此类问题，成为本研究下一阶段的研究重点。总之，本研究尝试探索一次性低强度结合杠铃半蹲（或臀推）抗阻伴随血流限制训练的效果，试图规避高强度抗阻可能带来的高损伤风险和主观不适。基于此，我们最有价值的研究结果在于证实了低强度杠铃臀推抗阻结合血流限制训练干预后男子短跑运动员冲刺能力显著高于高强度杠铃半蹲，杠铃半蹲干预后男子短跑运动员爆发性跳跃表现显著优于杠铃臀推。