Cross Fit训练对我国青少年身体素质影响的Meta分析

张梓正 李 靖

(巢湖学院 体育学院,安徽 合肥 230000)

青少年作为一个国家发展的希望与未来,其身体健康水平备受国民关注。青少年群体的健康水平对国家未来的发展至关重要。而身体素质则是衡量一个人体质健康状况的重要标志,同时身体素质的发展对增强人的体质和健康具有重要的意义[1]。因此我国早在上世纪就对如何有效促进青少年的身体素质发展进行了政策引导。1995年国务院最早颁布实施了《全民健身计划纲要》,并指出要以儿童和青少年作为重点实施对象。本世纪以来,国家也相继出台政策帮助发展青少年身体素质[2]。2007年中共中央、国务院下发《关于加强青少年体育增强青少年体质的意见》,强调要着力提高青少年体质健康水平。2016年出台《“健康中国2030”规划纲要》,进一步贯彻落实深化“健康第一”指导思想。在2020年和2021年召开的全国两会上,相继出现了《关于落实健康第一的教育理念,为中小学生松绑减负》和《建议在高考中加试体育,提升青少年体质水平》的提案,目的均在于提高青少年体质健康水平[3]。不过令人感到担忧的是,我国青少年身体素质的现状仍不容乐观。青少年近视、肥胖、体质下滑等问题依然严峻。2018年儿童青少年体力活动报告卡数据显示:中小学生(9-17岁)仅有13.1%能达到世界卫生组织提出的60min/d中高强度体力活动(英文简称MVPA)推荐量,且占比随着学段上升呈下降趋势(小学18.9%、初中11.9%、高中8.0%)。

面对上述问题,从学校体育的角度出发,选择更加科学有效的训练方式运用到体育课及课外体育锻炼中或许能够起到促进青少年身体素质发展的作用。而Cross Fit训练是一种涉及多关节肌群的训练,它强调身体的全面发展而非单一部位的锻炼,能够在较短的时间内高效地调动练习者的身体机能,提高练习者的多种运动素质。并且相较于传统训练模式Cross Fit训练还具有以下几种优势:1)练习动作简单、实用性强、训练强度大。2)对动作质量要求较高,不仅可以帮助训练者发展身体素质同时还有助于掌握运动技能。3)对场地、器材的要求较低。4)训练方式灵活,适用人群广泛。

我国关于Cross Fit对青少年身体素质影响的研究近几年呈上升趋势。不过对于其系统性的研究还有待进一步完善。本文尝试通过搜集相关文献运用Meta分析的方法对Cross Fit对青少年身体素质的影响进行进一步的深入研究。系统分析其对青少年身体素质各方面的具体影响程度,探讨Cross Fit训练广泛运用到我国青少年身体素质训练中的可能性。并希望能够对未来关于Cross Fit训练的研究提供一定的理论支持,对Cross Fit训练在青少年中的应用提供一定的参考。

1 资料来源与方法

1.1 文献检索

通过计算机检索Pub Med、Web of Science、CNKI、EBSCO、万方、维普等6个中英文数据库,检索期限均从各数据库收录起始年限至2022年6月30日。中文检索词包括:(青少年or小学生or中学生or大学生)AND(身体素质or体适能or体质)AND Cross Fit训练AND(干预实验or干预研究or随机对照实验)英文检索词包括(Teenagers or pupil or Middle school student or College student)AND(Physical quality or Physical fitness or Constitution)AND Cross Fit training AND Intervention experiment AND Intervention study AND RCT采用主题词语关键词相结合的方法,并对检索到的文献进行回溯检索。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准

1)研究类型为随机对照实验研究,不考虑是否采用盲法。2)研究对象为符合我国青少年年龄界定区间的7-18岁身体健康的中国青少年。3)干预方法为实验组采取Cross Fit训练。4)结局指标中采用了国家体质健康标准中所选定的各项指标。包括身高、体重、BMI、肺活量、50m跑、坐位体前屈、立定跳远、引体向上(男子)、一分钟仰卧起坐(女子)、1000m跑(男子)、800m跑(女子)。5)数据类型:原始数据并且数据信息完整。6)中英文发表的带有全文的科研论文及硕/博毕业论文。

1.2.2 排除标准

1)描述性与调查性研究、综述类文章、会议摘要等。2)重复发表、数据描述不清楚,通过各种途径无法获得全文的文献。3)文献中结局指标与国家体质健康标准中所选定的各项指标完全不符的。

1.3 文献筛选与数据提取

文件的筛选由两位研究人员根据要求进行筛选,对于有异议的文献进行统一讨论后决定。

对最终纳入的文献进行结局指标提取。提取内容包括:第一作者、发表时间、受试者年龄、受试者性别、样本量、干预措施、干预频次、干预周期、结局指标。

1.4 质量评价

由研究人员采取Cochrance系统评价的“偏倚风险评价”工具,对纳入本研究的文献进行质量评估。若遇到存在分歧的文献时则统一进行讨论后决定。

1.5 统计学分析

采用Cochrance网站提供的RevMan5.4软件进行Meta分析。所纳入文献的结局指标均为连续型变量且各结局指标的测量方法与单位基本一致,因此效应尺度选择WMD(加权均数差)及其95%CI为效应量进行合并分析。若分析得出95%CI包含了0即菱形方块与0刻度线有重叠则表明干预方式对该结局指标无效。若95%CI大于0即菱形方块与0刻度线无重叠且位于其右侧,则表明实验组指标的均数比对照组的相应指标的均数要大。反之若95%CI小于0即菱形方块与0刻度线无重叠且位于其左侧,则表明实验组指标的均数比对照组的相应指标的均数要小。对应至本研究中,50m跑、800m跑、1000m跑三个指标的95%CI大于0则说明两组对象具有显著性差异,且实验组干预效果更好。其余指标的95%CI小于0则说明两组对象具有显著性差异,且实验组干预效果更好。

使用I2统计量进行各研究间的异质性检验,当I2=0时,认为各研究之间无异质性;当I2<0．50(P≥0.1)时,认为各研究之间存在异质性,但异质性较低,可以接受;当I2>0．50(P<0.1)时,认为各研究直接存在较大的异质性。无异质性及异质性较低时,采用固定效应模型进行分析;异质性较大时采用随机效应模型进行分析,并根据产生的异质性来源进行亚组分析确定异质性来源。采用森林图进行发表偏倚的影响分析。

2 研究结果

2.1 纳入文献的基本特征

纳入文献的基本特征如表1所示。

表1 纳入文献的基本特征

2.2 文献偏倚风险评价

本文采用RevMan5.4软件对纳入的十五篇文献进行偏倚风险评价。评价结果如图1示:

图1 文献筛选流程图

本研究纳入的部分文献存在一定的偏倚风险。主要体现在随机分配的方法和分配方案隐藏的设计上稍显不足,偏倚风险较高。对于盲法的选用部分文章有所提及,没有提及或未使用盲法的文献根据实验法的描述判断结局指标的测量是否受其影响。有影响则为风险无影响则为低风险。而在数据的完整性上以及结局指标的报告方面,每篇文献都有详实的记录。因此均为低风险。

2.3 Meta分析结果

2.3.1 Cross Fit训练对我国青少年身高影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年身高影响进行了Meta分析。结果如图2所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=0.03)因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=0.01。P=0.99>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-1.71,1.69]包含0值,加权均数差WMD=-0.01。说明Cross Fit训练对我国青少年身高的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图2 纳入文献偏倚风险评价表

2.3.2 Cross Fit训练对我国青少年体重影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年体重影响进行了Meta分析。结果如图3所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=0.45)因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=0.35。P=0.72>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-2.18,3.14]包含0值,加权均数差WMD=0.48。说明Cross Fit训练对我国青少年体重的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图3 身高meta分析森林图

2.3.3 Cross Fit训练对我国青少年BMI值影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年BMI值的影响进行了Meta分析。结果如图4所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=0.10),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=0.35。P=0.73>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-0.84,1.20]包含0值,加权均数差WMD=0.18。说明Cross Fit训练对我国青少年BMI值的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图4 体重meta分析森林图

2.3.4 Cross Fit训练对我国青少年肺活量影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年肺活量的影响进行了Meta分析。结果如图5所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=4.13),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=2.70。P=0.007<0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线左侧证明实验组对肺活量的影响效果更好,95%置信区间为[-300.39,-47.53],加权均数差WMD=-173.96。说明Cross Fit训练对我国青少年肺活量的影响与对照组相比具有统计学意义,且两组数据有显著性差异。

图5 BMI值meta分析森林图

2.3.5 Cross Fit训练对我国青少年50m跑影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少50m跑的影响进行了Meta分析。结果如图6所示,I2=35%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=16.84),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=5.63。P<0.00001,且菱形框(综合效应)位于无效线右侧。需要说明的是,针对50m跑这类以时间为计量单位的研究一般耗时越少,数值越小则代表成绩越好。可看做干预措施减少了该项目的耗时。因此本结果证明实验组对50m跑的影响效果更好,95%置信区间为[0.24,0.50],加权均数差WMD=0.37。说明Cross Fit训练对我国青少年50m跑的影响与对照组相比具有统计学意义,且两组数据有显著性差异。

图6 肺活量meta分析森林图

2.3.6 Cross Fit训练对我国青少年坐位体前屈影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年坐位体前屈的影响进行了Meta分析。结果如图7所示,I2=24%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=23.57),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=1.30。P=0.19>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-1.52,0.30]包含0值,加权均数差WMD=-0.61。说明Cross Fit训练对我国青少年体重的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图7 50m跑meta分析森林图

2.3.7 Cross Fit训练对我国青少年立定跳远影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年立定跳远的影响进行了Meta分析。结果如图8所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=11.78),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=4.62。P<0.00001,且菱形框(综合效应)位于无效线左侧证明实验组对立定跳远的影响效果更好,95%置信区间为[-0.10,-0.04],加权均数差WMD=-0.07。说明Cross Fit训练对我国青少年肺活量的影响与对照组相比具有统计学意义,且两组数据有显著性差异。

图8 坐位体前屈meta分析森林图

2.3.8 Cross Fit训练对我国青少年引体向上影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年引体向上的影响进行了Meta分析。结果如图9所示,I2=0%,I2<50%说明研究存在的异质性较小(异质性检验Chi2=2.97),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=4.84。P<0.00001,且菱形框(综合效应)位于无效线左侧证明实验组对引体向上的影响效果更好,95%置信区间为[-2.76,-1.17],加权均数差WMD=-1.97。说明Cross Fit训练对我国青少年引体向上的影响与对照组相比具有统计学意义,且两组数据有显著性差异。

图9 立定跳远meta分析森林图

2.3.9 Cross Fit训练对我国青少年仰卧起坐影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年仰卧起坐的影响进行了Meta分析。结果如图10所示,I2=0%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=3.65),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=5.26。P<0.00001,且菱形框(综合效应)位于无效线左侧证明实验组对仰卧起坐的影响效果更好,95%置信区间为[-7.47,-3.41],加权均数差WMD=-5.44。说明Cross Fit训练对我国青少年仰卧起坐的影响与对照组相比具有统计学意义,且两组数据有显著性差异。

图10 引体向上meta分析森林图

2.3.10 Cross Fit训练对我国青少年1000m跑影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年1000m跑进行了Meta分析。结果如图11所示,I2=27%,I2<50%说明研究不具有异质性(异质性检验Chi2=8.25),因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=1.08。P=0.28>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-2.84,8.54]包含0值,加权均数差WMD=3.03。说明Cross Fit训练对我国青少年1000m跑的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图11 仰卧起坐meta分析森林图

2.3.11 Cross Fit训练对我国青少年800m跑影响的Meta分析结果

本研究利用RevMan5.4软件对于Cross Fit训练对我国青少年800m跑进行了Meta分析。结果如图12所示,I2=39%,I2<50%说明研究间异质性较小(异质性检验Chi2=8.14)因此采用固定效应模型(Fixed)得出总效应值Z=0.78。P=0.43>0.05,且菱形框(综合效应)位于无效线即零刻度线上,95%置信区间为[-3.52,8.19]包含0值,加权均数差WMD=2.33。说明Cross Fit训练对我国青少年800m跑的影响与对照组相比无统计学意义,不具有显著性差异。

图12 1000m跑meta分析森林图

图13 800m跑meta分析森林图

3 讨论与分析

3.1 Cross Fit训练对我国青少年身体形态影响分析

由上述结果可知Cross Fit训练对我国青少年身高、体重、BMI值方面与常规体能训练相比并无显著性促进效果。身高、体重、BMI值三者具有较为紧密的联系。BMI又称克托莱指数,其计算方法为体重(kg)与身高(m2)的比值[19]。在青少年时期,适量的体育锻炼对于促进身体形态的发育具有正向作用。Cross Fit训练作为运动干预措施的一种对身体形态的发育同样具有促进作用,不过与其他运动干预相比并无显著优势。

首先是身高方面,青少年的身高发育60%受遗传因素影响,此外还受营养摄入,生活习惯等多方面影响。运动虽然是其中一个影响因素,但在影响身高的诸多要素中并不占主导地位。因此不同运动干预对于身高的影响并不会呈现显著差距。

其次体重、BMI值的变化主要取决于体内脂肪含量的变化。而Cross Fit训练中多为中高强度运动,特点为短时间输出最大功率。供能系统以ATP-CP供能系统为主。该供能系统主要消耗的物质是体内原有ATP以及ADP和CP重新生成的ATP。而对于体重、BMI值的变化起关键作用的脂肪则主要是在有氧氧化供能系统中被消耗[20]。这也就能解释为何Cross Fit训练对于身体形态的影响与其他运动相比并无显著优势。

3.2 Cross Fit训练对我国青少年肺活量影响分析

由图6可知Cross Fit训练对我国青少年肺活量的影响较对照组相比有相当显著的效果。

肺活量是一次呼吸的最大通气量,一定意义上可以反应呼吸机能的潜在能力。影响肺活量的主要因素包括胸廓壁的弹性以及呼吸肌的能力[21]。

而Cross Fit训练相较常规训练对于肺活量的提高更加明显,究其原因在于Cross Fit训练中包含了大量的高强度间歇训练模式。例如EMOM训练模式要求训练者在一分钟内完成规定的动作个数,剩余时间休息,接下来的每一分钟依旧如此直至完成规定的训练任务[16]。TABATA模式则将训练分为8组要求每组进行20秒高强度练习,然后休息10秒依次循环。这些高强度间歇训练都会使训练者在练习中不断提高呼吸深度,以保证体内氧气正常供给[22]。久而久之训练者的肺容量会不断增大。另外,由于训练中要求更大的呼吸深度和更快的呼吸频次,胸廓壁也能够一直保持良好的弹性,呼吸肌的能力也会得到提升。肺活量自然就会有显著的改善。反观对照组的训练一般采用常规训练方式,训练方式较为单一,整体训练强度也不如Cross Fit训练。因此对于肺活量影响的显著性也不如Cross Fit训练。

3.3 Cross Fit训练对我国青少年50m跑影响分析

通过图7可知,Cross Fit训练对我国青少年50m跑的影响较对照组相比有更显著的效果。

50m跑主要反映神经过程的灵活性以及身体协调性和速度素质的水平。并且在50m跑中,上下肢的协调用力,起跑阶段的反应速度均对其成绩会产生较大影响。上文也已提到过Cross Fit训练更注重身体多部位的协同发展,强调多关节肌群训练。因此对于上下肢协调性的提高会比较为单一的常规训练方式更好。而Cross Fit训练模式的多样性也会使训练者在训练中不会感到枯燥乏味,可以使神经系统一直保持较高的兴奋性,从而提高对外界刺激的反应速度,改善神经系统功能。

速度素质的基础是力量,在50m跑这种快速跑中髋关节和臀大肌的力量比腿部力量更为重要[23]。Cross Fit训练中的夏威夷深蹲、波比跳箱等动作均能有效锻炼到髋关节以及臀部的力量。有了力量作为基础,速度素质的提升也是水到渠成。相比之下常规训练往往只重视单一部位的训练,对多部位肌群刺激不够。所以Cross Fit训练对对我国青少年50m跑影响的效果更佳。

3.4 Cross Fit训练对我国青少年坐位体前屈影响分析

由图8可知Cross Fit训练对我国青少年坐位体前屈的影响与对照组相比并无显著区别。

坐位体前屈反映的是人体肌肉和关节的柔韧性。而影响柔韧性的最大因素是关节活动范围。增大关节活动范围发展柔韧性的方法可以大致分为两类:动力性拉伸和静力性拉伸。具体包括正压腿、侧压腿、仆步压腿等,这些训练方法的练习强度低、单个动作持续时间较长。而Cross Fit训练的特点是高强度、高爆发与发展柔韧性所需的练习方式恰好相反,因此对于柔韧素质的提高并不显著。常规训练中也较少会花费大量时间专门发展柔韧素质,一般在训练前后进行动力性或静力性拉伸以降低肌肉粘滞性和缓解肌肉疲劳。因此实验组和对照组的训练方式对于坐位体前屈的成绩均无显著影响。

3.5 Cross Fit训练对我国青少年力量素质影响分析

通过图9、图10、图11可知Cross Fit训练对于立定跳远、引体向上、仰卧起坐这类反映力量素质的指标成绩提升效果比对照组更为显著。以上各项结局指标可以反映不同的力量素质。立定跳远反映受试者下肢爆发力水平,引体向上与仰卧起坐皆是反映力量耐力水平。首先立定跳远主要依靠下肢的快速力量即爆发力,在Cross Fit训练中,哑铃箭步蹲、哑铃深蹲、药球翻转等动作,可以提高受试者的下肢爆发力。并且Cross Fit训练中的一些训练模式如AMRAP模式,要求用最快的速度在一定时间内完成规定的动作[24]。通过完成动作所花费的时间体现成绩。这较常规训练对肌肉的刺激程度更深。所以对于立定跳远的成绩的提高也更明显。其次对引体向上而言,它要求测试者具有一定的手臂力量以及肩带力量Cross Fit训练中俯坐弯举、哑铃划船等动作均可以有效提高二头肌以及肩背部力量。从运动生理学角度而言Cross Fit训练一般采用大重量高负荷训练方式,这种训练方式能够造成肌纤维的撕裂,使肌纤维之间产生空隙[25]。随后肌肉组织会释放一种细胞活素类物质修复损伤部位,损伤完成后肌纤维的横截面会增粗,肌肉力量也会增大。对于仰卧起坐,它所依靠的主要是腹肌和髋部肌肉[26]。Cross Fit训练模式中的火箭推举,壶铃摇摆都可以对核心肌群持续产生刺激。从而提高仰卧起坐成绩。而且Cross Fit训练中不仅重视主要肌肉群力量,同时对于小肌肉群、远端肌肉群和深层肌肉群都可以起到很好的训练效果,能够综合提高机体各部位力量水平。所以Cross Fit训练对力量素质的提高比常规训练要更明显。

3.6 Cross Fit训练对我国青少年耐力素质影响分析

由图12、图13可知,Cross Fit训练对于1000m跑1800m跑这两项反映耐力素质的测试指标的成绩提升与对照组相比无显著差异。1000m跑和800m跑都对氧耐力和无氧耐力有较高的要求,能体现耐力素质的发展水平[27]。由上文可知Cross Fit训练制定的大多数训练方法都是通过加大训练负荷,缩短间歇时间来提高训练强度,对于无氧耐力有非常显著的提升效果。但是对于有氧耐力的发展不如常规训练模式。常规训练中通常会采用重复训练法、循环训练法、间歇训练法等多种方式发展耐力素质。能够较为均衡的发展有氧耐力和无氧耐力。因此对1000m跑和800m跑成绩的提升与对照组相比并无显著优势。

4 结论与建议

4.1 结论

Cross Fit训练可以有效提高青少年的各项身体素质。其中对于肺活量、50m跑、力量素质等方面的提升效果比常规训练更为出色。而对于身体形态、柔韧素质、耐力素质的提升效果与常规训练相比并无显著差异。

4.2 建议

考虑到Cross Fit训练负荷大、间歇时间短的特点,建议在练习力量素质或者无氧耐力素质时多采用Cross Fit训练模式。学校在日常体育锻炼的设计中应学会将Cross Fit训练与常规的素质练习有效结合,充分发挥该训练模式的优势,以提高青少年各项身体素质。